赵 永 翔

(忻州市热力有限公司，山西 忻州 034000)



谈混水直供供热技术在城镇集中供热中的应用

赵 永 翔

(忻州市热力有限公司，山西 忻州 034000)

介绍了混水供热的概念，探讨了混水直接供热系统的三种连接形式，阐述了各种连接形式的适用压力工况、加压泵的扬程及功率，总结了使用混水供热应注意的问题，指出混水直供供热技术具有热利用率高、检修费用少、供热能力强等优势。

混水供热，旁通加压式，加压泵，扬程

混水直供供热技术在目前的城镇集中供热中应用的比较少,其主要原因是人们对它的优势认识不足和对供热网络调控缺乏便捷的手段，靠人工调节难度大，达不到预期的效果。但是随着自动化调控软件和变频调速水泵、电动调节阀等调控设备在供热系统中的成功应用，混水加热直供方式的控制难题得到了很好的解决，从而能灵活适应各类热用户对不同采暖方式的需求,适应性好、造价低廉、节能效果显著，在实际工程中应用越来越多，成为供热行业普遍关注的热点。

1 混水供热的概念

在热源和热用户之间增加混水站，在站内使用户的部分回水和热源输出的一级网供水进行混合，作为热用户的二级网供水进行供热的方式称之为混水供热。

2 混合比与温度的关系式

混合比是指进入混水装置中的二级网回水流量与一级网供水流量之比，在混水供热中是非常重要的一个参数，直接决定着供热效果。根据热平衡原理，单位时间内进入混水装置的一级网水放的热量等于进入混水装置的二级网水吸收的热量，即Q1放=Q2吸，可以推导出混合比与一、二级网供、回水温度之间的关系：

N=G2h/G1g=(t1g-t2g)/(t2g-t2h)。

其中，N为混合比；t1g为一级网供水温度，℃；G2h为二级网回水混入流量，m3/h；t2g为二级网供水温度，℃；G1g为一级网供水混入流量，m3/h；t2h为二级网回水温度，℃。

从以上公式可以看到，只要给定一、二级网的设计供、回水温度，就可以计算出散热器、地暖、热风空调等各种采暖方式的混合比。

根据我公司近几年的实际运行情况，一级网的供水设计温度在120 ℃～95 ℃之间；二级网地暖的设计温度在50 ℃～40 ℃/40 ℃～35 ℃;热风空调的设计温度在60 ℃/50 ℃；散热器的设计温度在85 ℃/60 ℃，供热质量合格率可达到98%以上，基本能满足不同采暖方式的用热户的需求，不同参数下混水供热混合比N的计算汇总表如表1所示。

表1 不同参数的混合比N值

3 混水供热的三种常用连接形式

根据混水系统中使用的水泵不同,分为喷射泵和混水泵混水连接系统两大类,近几年各热力公司为了降低供热成本中的电耗,普遍使用变频调速泵,使得变频混水泵混水连接系统的使用日趋增多,根据一级网和二级网压力工况,混水泵混水连接有很多种,如旁通加压式、二级网供水加压式、二级网回水加压式、一网供水和旁通加压式、二级网供水和旁通加压式等，但是不同的连接方式，水泵的能耗不同，这里只介绍三种能耗最小的连接方式。

3.1 旁通加压式

1)连接形式见图1。

2)适用压力工况。一级网侧提供的资用压头不小于二级网侧用户阻力，即ΔP1≥ΔP2。

3)加压泵的扬程及功率。水泵必须克服旁通管阻力ΔPp和用户侧阻力ΔP2，才能顺畅循环，水泵应提供的扬程为ΔPp+ΔP2。

经过水泵的流量仅是进入混水装置的二级网回水流量G2h，这种混水连接方式消耗的总有效功率为W=G2h(ΔPp+ΔP2)=NG1g(ΔPp+ΔP2)。

3.2 一网供水和旁通加压式

1)连接形式见图2。

2)适用压力工况。一级网侧提供的资用压头小于二级网侧用户阻力，即ΔP1<ΔP2。

3)加压泵的扬程及功率。由于一级网侧提供的资用压头小于二级网侧用户阻力，一级网侧水泵B1应提供的扬程为一级网资用压头克服二级网侧阻力的不足部分ΔP2-ΔP1。

经过水泵B1的流量为一级网供水流量G1g，B1消耗的总有效功率为W1=G1g(ΔP2-ΔP1)=G2h(ΔP2-ΔP1)/N。

水泵B3是推动二级网循环的，水泵必须克服旁通管阻力ΔPp和用户侧阻力ΔP2，水泵应提供的扬程为ΔPp+ΔP2。

经过水泵B3的流量为二级网回水进入混水装置的流量G2h，B3消耗的总有效功率为W3=G2h(ΔPp+ΔP2)=NG1g(ΔPp+ΔP2)。

这种混水连接方式消耗的总有效功率为W=W1+W3=G1g(ΔP2-ΔP1)+G2h(ΔPp+ΔP2)=G2h(ΔP2-ΔP1)/N+NG1g(ΔPp+ΔP2)。

3.3 二网供水和旁通加压式

1)连接形式见图3。2)适用压力工况。一级网侧提供的资用压头小于二级网侧用户阻力且大于旁通管阻力，即ΔPp<ΔP1<ΔP2。3)加压泵的扬程及功率。旁通管上水泵B3须克服一级网侧压差ΔP1和旁通管阻力ΔPp才能将二级网的部分回水打入一级网供水管中形成二级网供水,应提供的扬程为ΔP1+ΔPp,经过水泵B3的流量为G2h。

其功率W3=G2h(ΔP1+ΔPp)=NG1g(ΔP1+ΔPp)。

二级网侧水泵B2应提供的扬程为一级网资用压头克服二级网侧阻力的不足部分ΔP2-ΔP1,经过B2的流量为G1g+G2h。

其功率W2=(G1g+G2h)(ΔP2-ΔP1)=G1g(1+N)(ΔP2-ΔP1)。

这种混水连接方式消耗的总有效功率为W=W3+W2=G2h(ΔP1+ΔPp)+(G1g+G2h)(ΔP2-ΔP1)=NG1g(ΔP1+ΔPp)+G1g(1+N)(ΔP2-ΔP1)。

4 混水直供供热技术的优势

4.1 热利用率高

在间接供热的热力站内通常换热器是裸露的,在供热期间每时每刻都在向外散热,热量损失很大,而混水直供供热方式不需要换热器，也就没有换热器的散热损失，所以混水直供相对于间接供热热利用率更高。

4.2 检修费用少

混水直供热力站不设换热器和软化变频定压补水系统，不需要对其进行检修，节省了检修费用。

1)换热器通常每隔一两年都需要做定期的除垢清洗。热力公司供热通常是选用板式换热器，这种换热器流道间隙窄，流道间水流速度慢，尤其是水质控制不好，如树脂老化、管网突发漏水事故，为了及时恢复供热，紧急补生水等，很容易造成结垢，结垢后就需拆开用酸清洗。换热器板片间密封垫容易老化、在清洗拆装过程中也容易损坏，都需要更换，增加了密封垫的更换费用，我公司平均每年每台换热器总检修费用约1 500元。2)目前间接供热站内通常使用树脂进行软化，变频泵进行定压补水。树脂在使用过程中软化水能力在逐渐下降，为了保证水质，根据当地水质硬度指标，每隔几年需要彻底更换一次，以我公司6 MW热力站为例，每5年更换一次，需要500 kg,约需6 000元。另外还需要对变频器、补水泵、压力变送器、PLC柜进行保养和维护。

4.3 初投资费用低

1)采用混水直供连接方式,使一级网供回水的温差增大,与传统的间接供热方式相比,在相同供热量的情况下,一级网的管径变小了,大幅度地降低了一级网的初投资。2)混水供热热力站工艺上不需要换热器，也不需要二级网软化变频定压补水系统，因此混水热力站节省了这些设备的投资。3)由于热力站设备减少了,站房面积及建站房征地面积都相应的减少了，热力站土建造价明显下降。所以混水热力站相对于间接供热造价明显降低，以我公司6 MW热力站为例，每个混水供热热力站比使用换热器间接供热的热力站节省投资约50万元。

4.4 运行费用低

1)采用混水直供连接方式供热，减少换热器阻力，降低了一级网循环动力电耗。

2)在混水站内充分利用一级网的资用压头，降低了二级网的循环动力电耗，仅二级网每平方米约节电0.3度。

4.5 增加了供热能力

通过混水连接供热系统供热使得一级网温差由原来的45 ℃～50 ℃增大到50 ℃～60 ℃，由于一级网供回水的温差增大，在一级网流量不变的情况下，提高了管网的供热输送能力约20%。

5 使用混水供热应注意的问题

1)准确绘制出选定建站点一级网和二级网水压图。

2)根据选定建站地点的一级网压力和流量、二级网和用户阻力情况，分别确定采取混水连接的形式。

3)选择混水泵时流量和扬程要略大，用于解决由于设计误差和用户负荷变化造成的偏差问题。

4)为了有效、便捷调控热网，达到供热效果，要使用自动化控制系统。

5)在使用自动化控制系统进行调节时，各站的压力变送器、温度变送器、流量计精度要满足需求，才能在保证供热质量的前提下，降低耗热量和耗电量等主要供热成本。

6)自动化控制的无人值守站，要有超压、失压、停电等异常情况的保护功能。

混水供热系统简单、投资省、运行费用低、维护方便、能灵活适应各种不同采暖方式的热用户，在很多方面优于使用换热器的间接供热，值得推广和应用。

[1] 石兆玉.供热运行系统调节与控制[M].北京：清华大学出版社，1994.

[2] 石兆玉.供热系统分布式混水连接方式优选[J].区域供热，2009(6)：8-9.

[3] 陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1993.

[4] 贺 平，孙 刚.供热工程[M].第3版.北京：中国建筑工业出版社，1993.

[5] 金建钧.最新城镇供暖作业、改造及计量收费标准手册[M].北京：中国城市出版社，2004.

[6] 罩 宏，宋建元，马 力.浅谈混水供热方式的运行特征及经济性[J].区域供热，2007(2)：162.

[7] 秦 冰，秦绪忠，谢励人.分布式变频泵供热系统的运行调节方式[J].煤气与热力，2007，27(2)：65-67.

On application of mixing water direct heating mode in town centralized heat

Zhao Yongxiang

(Xinzhou Thermal Power Co., Ltd, Xinzhou 034000, China)

The paper introduces the concept for the mixing water heating, explores the three connections for the system, illustrates adapted pressure construction, hydraulic head and power of the pressure pump, and sums up the problems for the mixing water heating, and points out the technique has higher heat utility ratio, lower maintenance cost and higher power supply.

mixing water heat, bypass pressure type, pressure pump, hydraulic head

1009-6825(2016)12-0106-03

2016-02-19

赵永翔(1969- )，男，工程师

TU995

A