旁通管定压在大高差集中供热系统的应用_工程实践

摘要

摘要：介绍了旁通管定压在大高差地区的设计方法。结合工程实例，计算了旁通管的管径。关键词：旁通管定压；大高差；集中供热系统 Abstract：The design method of pressurizati

摘要：介绍了旁通管定压在大高差地区的设计方法。结合工程实例，计算了旁通管的管径。

关键词：旁通管定压；大高差；集中供热系统

Abstract：The design method of pressurizatiml method by bypass pipe in lage elevation diifkren area is introduced．The diameter of bypass pipe is calculated with an engineering example．

KeY words：pressurization method by bypass pipe；large elevation difference： celltralized heating system

1 概述

旁通管定压是把定压点设在旁通处的定压方式。与其他定压方式不同，旁通管定压不仅有定压作用，也有调压功能。旁通管定压系统具有独到的优点：首先造价低，只需在循环泵两侧或供回水总管上安装旁通管及调节阀，并保证定压点与补水泵、泄水阀连锁。其次运行费用省，与在循环泵人口补水定压相比，旁通管定压补水点的压力较小，补水泵工作扬程减小，节省了运行费用。再次，系统安全可靠，通过旁通管调压，系统的动压线大大降低，即运行压力大大降低，管网与用户承压减小，运行更安全。旁通管定压在一级管网和二级管网中均可使用。

2工程概况

工程位于西南某市，按照区域划分不属于供暖地区，因此以前该市未建设城市集中供热工程。但该市属于高海拔高寒湿地区，冬天潮湿阴冷，近10 a的气象资料显示，最低气温为-6.5℃，-3～-6.5℃的时问有47 d，平均相对湿度为85%～95%。除某些单位有局部集中供暖外，大部分单位和居民供暖主要依靠燃煤炉灶以及电空调，高污染、低能效、不经济的问题突出。走集中供热的发展路线，是环境友好型城市发展的需要。该市集中供热工程热源为距市区边界l3 km左右的电厂，电厂规模为3台200 MW超高压凝汽机组，对现有机组进行技术改造后可实现热电联产，供热能力为715 MW。

3工程方案

3．1 设计参数

电厂和市区分别处于山的两端，首站位于电厂内，由于系统高差较大，需设隔压换热站l座。从电厂到隔压换热站为一级管网，设计压力为2．5 MPa．设计供/回水温度为130/70℃。从隔压换热站到小区热力站为二级管网，设计压力为2．5 MPa，设计供/回水温度l20/60℃。从热力站到用户为三级管网，设计压力为1.0 MPa，设计供/回水温度80/55℃。首站海拔为1 669 m，小区热力站(位于市区内)海拔约1 850 m，系统最高海拔在二级管网部分，为2 010 m。隔压换热站设在海拔为1 850 m处，距离电厂约3 km，比电厂高181 m。130℃水汽化压头为l7.6 m，考虑隔压换热站换热器布置在二层，设备充水高度为6 m，同时考虑5 m水柱安全余量，一级管网定压压头210 m，即压力为2.10 MPa，定压点设在首站。

二级管网最高点比隔压换热站高l60 m，120 ℃水汽化压头为10 m，考虑5 m安全余量，则二级管网定压点压力为1.75 MPa，定压点在隔压换热站内。

3．2首站不用旁通管定压时水压图

首站定压点设在循环泵入口时一级管网和二级管网水压图见图1、2，其中二级管网水压图的中继泵站后城市内供、回水均不超压、不汽化、不倒空，图中省略了此部分供、回水动压线。

由水压图可见，首站入口压力为2.1 MPa，出口压力为2.6 MPa。隔压站一级管网入口压力为0.7MPa，一级管网出口压力为0.5 MPa；从首站到隔压换热站一级管网在首站内部及首站出口一段管道会超压。首站热网加热器阻力为0.1 MPa，则首站循环泵出口压力为2.7 MPa，超出设计压力。为了降低动水压线压力，一级管网应选用旁通管定压的方案。

从隔压换热站到小区热力站的二级管网供、回水压力线均在防止超压线以下，能满足不超压；并且均在地面线以上，能满足不倒空；二级管网供水压力最低点在高程2 010 m处，压力为0.5 MPa，满足120℃水不汽化；二级管网回水压力最低点在中继泵站人口处，压力为0.26 MPa，满足60℃水不汽化。

3．3首站用旁通管定压时水压图

为了使一级管网不超压，至少应降低动水压线0.2 MPa，降低后首站循环泵出口为2.5 MPa，满足不超压。隔压换热站一级管网入口压力为0.5MPa，满足130 ℃热水不汽化。供、回水动水压线均在地面线以上，满足不倒空。此时一级管网水压图见图3，二级管网水压图和定压点在循环泵人口时相同。

由图3可见，一级管网采用旁通管定压后，首站入口压力为1.9 MPa，出口压力为2.4 MPa，首站循环泵出口压力为2.5 MPa，定压线仍为2.1 MPa，定压点设在旁通管处。此时一级管网最高压力为2.4MPa，位置在首站出口，满足不超压；供水最低压力为0.5 MPa，在隔压换热站人口，满足l30℃水不汽化；回水压力最低点在隔压换热站出口，压力为0.3MPa，满足70℃水不汽化；供、回水动水压线均在地面线以上，满足不倒空。此时旁通管上的调节阀a节流压差为0.4 MPa，调节阀b节流压差为0.2MPa。

3．4旁通管工艺计算

①旁通管安装位置

图4为一级管网常用旁通管定压位置^[1-2]，定压点在旁通管处。通过改变调节阀a和调节阀b的开度调节定压点压力的高低。

②旁通管管径确定原则

在选管径时，应保证旁通管内流体处于湍流状态，尽量避免低雷诺数^[1]。在等压降、等流量的条件下，管径越小，其雷诺数越大，因此旁通管的管径越小越好。此外，旁通管的能量是循环泵提供的，旁通流量越大，循环泵的能耗越大。基于节能降耗原则，旁通管管径越小越好。但是如果管径太小则容易堵塞，因此推荐旁通管管径一般为DN 25～40mm。

③旁通管流量及阻力计算

根据文献[1]，旁通管阀门调节过程中阀门的开度对循环水泵的扬程影响很小，可以认为在阀门调节过程中旁通管两端压差不变，等于循环泵扬程。本次旁通管规格选用DN 40 mm。

根据管道特性公式，管道流量与两端压差的关系为：