北方小城镇供热输配管网的节能改造研究

【摘要】：近年来伴随着城市化进程的快速发展，我国北方小城镇的冬季采暖热负荷增长迅速，供热系统作为小城镇最为重要的基础设施建设之一，与小城镇居民的生活质量息息相关。但是随着集中供热系统在北方小城镇的推广，我国对于小城镇小型集中供热系统的技术研究还存在一定的滞后，在系统的设计和运行方面仍然存在大量问题，造成大量的能源浪费，因此对北方小城镇供热输配管网的节能改造势在必行。 本文首先对北方小城镇的供热现状进行了调查研究，调研结果表明目前集中供热的采暖方式在小城镇迅猛发展，但是其运行时存在诸多问题，主要表现为系统中各用户存在严重的冷热不均现象，管网运行时普遍采用“大流量、小温差”的运行方式，整个供热管网缺乏科学有效的调节手段等，这些问题不但影响了小城镇供热系统的供热质量，同时造成了严重的能源浪费。本文针对以上问题，研究小城镇供热输配管网的节能改造方案。 本文结合小城镇供热管网的特点，建立了小城镇枝状连接供热管网的水力工况数学模型，采用Hardy Cross平差法对简化后的数学模型进行了求解，为小城镇供热管网的水力计算和改造方案的研究奠定了基础。 其次，针对小城镇供热输配管网能耗过高的问题，提出了分布泵方案、旁通混水方案两种改造方案，通过建立小城镇供热管网的计算模型，计算了不同方案的能耗情况，并进行了比较，得出采用本文所提出的改造方案之后，供热管网的输送能耗都有所降低，其中旁通混水方案的节能效果最为显著，与改造前相比，系统的能耗减少了71.66%。 再次，针对小城镇供热输配管网调节方式落后的问题，研究了小城镇采用混水方案时的运行调节问题，得到了不同调节方式下的调节公式和调节曲线，并分析了不同调节方式下的水泵能耗，针对北方小城镇供热输配管网的特点，提出了小城镇采用旁通混水系统的控制方案。 最后，本文运用所研究的内容，对黑龙江省某小城镇集中供热管网进行节能改造，通过对改造前后供热管网的输送能耗进行对比分析，对本文的理论研究成果进行了验证，证实了本文所提改造方案确实可行，方法确实有效，对北方小城镇供热系统的节能改造方法积累了经验。 【关键词】：小城镇 供热管网 节能改造 水力失调 混水系统
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU995
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题来源及研究的背景和意义10-11
• 1.1.1 课题的来源10
• 1.1.2 课题研究的背景和意义10-11
• 1.2 国内外集中供热系统的研究与应用现状11-16
• 1.2.1 集中供热系统研究现状11-14
• 1.2.2 集中供热系统应用现状14-16
• 1.2.3 国内外研究现状的总结16
• 1.3 本文的主要研究内容16-18
• 第2章 北方小城镇供热状况调研18-25
• 2.1 小城镇的界定和概况18-19
• 2.2 北方小城镇集中供热状况调研19-24
• 2.2.1 调研背景19
• 2.2.2 调研结果19-23
• 2.2.3 小城镇供热系统能耗过高的原因23-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第3章 小城镇供热管网的水力工况模拟25-34
• 3.1 供热管网水力工况基本公式25-27
• 3.2 小城镇枝状连接供热管网的水力工况模拟27-32
• 3.2.1 供热管网的水力工况数学模型27-30
• 3.2.2 小城镇供热管网数学模型30
• 3.2.3 小城镇供热管网数学模型的求解30-32
• 3.2.4 小城镇供热管网数学工况的模拟计算程序32
• 3.3 本章小结32-34
• 第4章 小城镇供热输配管网的节能改造方案34-47
• 4.1 小城镇供热管网水力平衡调节方法34-36
• 4.1.1 水力失调度34-35
• 4.1.2 水力失调产生的原因35
• 4.1.3 小城镇供热管网的水力平衡调节方法35-36
• 4.2 小城镇供热管网节能改造方案的提出36-37
• 4.3 计算模型的假设37-40
• 4.4 各方案的能耗计算40-45
• 4.4.1 方案一：常规方案40-41
• 4.4.2 方案二：分布泵方案41-43
• 4.4.3 方案三：旁通混水方案43-45
• 4.5 小城镇供热管网改造方案的确定45-46
• 4.6 本章小结46-47
• 第5章 小城镇混水系统调节与控制方案47-64
• 5.1 混水供热系统的运行调节47-59
• 5.1.1 供热调节基本公式47-49
• 5.1.2 混水供热系统运行调节方式分析49-57
• 5.1.3 不同调节方式下的水泵能耗计算57-59
• 5.2 小城镇混水供热系统的控制方案59-63
• 5.2.1 小城镇热力入口调节设备的选择59-60
• 5.2.2 控制参数的选择60-61
• 5.2.3 不同参数的控制方案61-63
• 5.3 本章小结63-64
• 第6章 工程实例分析64-74
• 6.1 工程概况64-67
• 6.2 供热管网存在问题67-68
• 6.3 供热管网改造前后能耗分析68-72
• 6.3.1 改造前水力平衡系统能耗68-70
• 6.3.2 旁通混水改造方案70-72
• 6.3.3 改造前后系统的能耗状况的比较72
• 6.4 混水改造不同调节方式下水泵能耗分析72-73
• 6.5 本章小结73-74
• 结论74-76
• 参考文献76-81
• 致谢81

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