集中供熱換熱站節(jié)能運行研究

鄭 海

大連供暖集團有限責任公司

集中供熱換熱站節(jié)能運行研究

鄭 海

大連供暖集團有限責任公司

經(jīng)濟的飛速發(fā)展致使我國能源消費總量持續(xù)増長，且能源需求呈剛性增長，能源短缺已成為制約我國經(jīng)濟、社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素。在能源供應(yīng)緊張和氣候變化日趨嚴峻的情況下，建筑節(jié)能工作所擔負的責任越發(fā)重要，在建筑節(jié)能中，供熱采暖節(jié)能是非常重要的部分，基于熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，對換熱站節(jié)能運行進行分析，在將來的集中供熱系統(tǒng)中此技術(shù)將會起到較大的作用，對換熱站的節(jié)能運行有著重要意義，因此進一步加強對其研究非常有必要。基于此，本文分析了集中供熱換熱站節(jié)能運行。

集中供熱；換熱站；節(jié)能運行

1 、換熱站工作原理

換熱站是集中供熱系統(tǒng)的中樞環(huán)節(jié)，其運行的好壞，直接影響換熱品質(zhì)。換熱站將熱源通過一次網(wǎng)輸送的熱媒加以調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)換，再通過二次網(wǎng)輸送給熱用戶。換熱站主要設(shè)備有換熱器、循環(huán)水泵、控制柜、補水箱、補水泵、電動調(diào)節(jié)閥、水箱和各種檢測儀表等。

換熱站在供熱系統(tǒng)中扮演承上啟下的角色，完成熱能從熱源經(jīng)熱網(wǎng)輸配到熱用戶的功能。換熱站的任務(wù)是通過改變一次供水溫度，使之隨著室外溫度的變化而變化，從而保證室溫在允許的范圍內(nèi)。

換熱站的工作原理為：熱源通過一次供熱管網(wǎng)將高溫熱水輸送到換熱站，高溫熱水在換熱站內(nèi)通過換熱器進行熱交換，將熱能傳遞給二次供熱管網(wǎng)內(nèi)的循環(huán)水，再由二次網(wǎng)循環(huán)泵把二次網(wǎng)內(nèi)的熱水輸送到用戶。

2 、集中供熱系統(tǒng)能耗過大的因素

2.1 循環(huán)泵缺少必要的調(diào)節(jié)控制手段

供熱系統(tǒng)設(shè)計時，換熱站內(nèi)的循環(huán)泵選型依據(jù)管網(wǎng)的最大流量進行選擇。因此在供暖初期，需要熱量較小時，需要水量也較少。此時，循環(huán)泵仍按設(shè)計最大工況運行，造成很大能源浪費。變頻技術(shù)和自動控制技術(shù)在供熱行業(yè)得到廣泛的運用。從熱源廠到各個熱力站內(nèi)的循環(huán)泵都進行了變頻器節(jié)能改造，可以通過調(diào)節(jié)循環(huán)泵的赫茲數(shù)降低電能消耗。在初末寒期，通過調(diào)低循環(huán)泵運行的赫茲數(shù)，即可滿足生產(chǎn)運行，特別是對于設(shè)計較大而所供負荷較小的場所效果特別明顯。

2.2 末端換熱站的水力工況達不到設(shè)計標準

(1)在冬季最冷季節(jié)的時候，由于管網(wǎng)流量大，導(dǎo)致鍋爐出水溫度過低，管網(wǎng)處于大流量小溫差狀態(tài)運行，末端換熱站溫度過低。(2)各換熱站及熱用戶入口沒有流量調(diào)節(jié)設(shè)備，造成管網(wǎng)近遠端由于壓差不同，導(dǎo)致流量分配不均。為了保證末端用戶的需求，只能采用大流量、小溫差的運行方式。(3)管網(wǎng)和熱用戶缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃，在管網(wǎng)的布置和用戶的連接上存在很多不合理的地方，如管徑選擇不合理，管網(wǎng)中私自增加的加壓泵過多，在管網(wǎng)設(shè)計時，沒有考慮未來用戶的預(yù)留問題，增加新用戶以后，使水力工況更加紊亂。

2.3 氣候補償裝置的應(yīng)用

氣候補償器是一種內(nèi)部設(shè)有供熱調(diào)節(jié)曲線的自動控制儀表。當室外氣候變化時，布置在建筑室外的溫度傳感器將室外溫度信息傳給氣候補償器，氣候補償器根據(jù)室外空氣溫度的變化和其內(nèi)部設(shè)有的不同條件下的調(diào)節(jié)曲線求出二級網(wǎng)恰當?shù)墓┧疁囟?，通過輸出調(diào)節(jié)信號控制一級網(wǎng)電動調(diào)節(jié)閥開度，從而調(diào)節(jié)熱源出力，使二級網(wǎng)輸出供水溫度符合調(diào)節(jié)曲線水溫，以滿足因室外溫度變化而引起的末端負荷的需求。氣候補償器由氣候補償節(jié)能控制器、溫度傳感器、室外溫度補償傳感器、電動溫控閥等幾部分組成。其一般用于供熱系統(tǒng)的換熱站中，根據(jù)室外溫度引起末端負荷的變化調(diào)節(jié)二級網(wǎng)的溫度。或者采用鍋爐直接供暖的供暖系統(tǒng)中，通過檢測室外溫度的變化引起采暖負荷的變化，調(diào)節(jié)熱媒的溫度。

3 、集中供熱調(diào)節(jié)方式

換熱站調(diào)節(jié)的方式，換熱站運行調(diào)節(jié)的方式有三種：質(zhì)調(diào)節(jié)；量調(diào)節(jié)；分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)。

3.1 質(zhì)調(diào)節(jié)

在供熱初期一般是通過質(zhì)調(diào)節(jié)改變供暖系統(tǒng)的供水溫度，而循環(huán)水量保持不變，這樣的調(diào)節(jié)方式稱為質(zhì)調(diào)節(jié)。在供熱初期這樣的運行方式雖然消耗電能，但是能節(jié)約很多的熱消耗，從而達到經(jīng)濟運行的目的。

3.2 量調(diào)節(jié)

在供熱平穩(wěn)期，通過改變循環(huán)泵的頻率，提高供熱壓力，調(diào)節(jié)二次網(wǎng)平衡，做到在換熱站敷設(shè)范圍內(nèi)的所有樓的供水溫度一致，這樣的調(diào)節(jié)方式稱為量調(diào)節(jié)。這樣能減少阻力損失減少熱能的浪費。

3.3 分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)

在平穩(wěn)期以后，按照每天的室外溫度的高低來改變流量和調(diào)節(jié)供水溫度來節(jié)約熱消耗，這樣能大大減少了熱能的消耗，而且不同時期不同溫度，可以通過調(diào)節(jié)循環(huán)泵的流量進行調(diào)節(jié)。這樣的調(diào)節(jié)方法既能盡量的避免了水力平衡的失調(diào)，又明顯的節(jié)約了電能和熱能的消耗。

4 、節(jié)能運行

4.1 統(tǒng)一操作規(guī)程、制定嚴格的設(shè)備操作及換熱站管理制度

換熱站內(nèi)循環(huán)水泵、補水泵等用電設(shè)備是主要的耗電設(shè)施，對其加裝變頻器以調(diào)節(jié)控制熱交換站電耗。根據(jù)所在地區(qū)的氣候特征并結(jié)合實際情況，制定一套切實可行的運行計劃。這樣，通過合理的調(diào)配，在確保安個生產(chǎn)的前提下可節(jié)電約百分之十。

4.2 變頻技術(shù)用于換熱站

變頻調(diào)速就必須同時改變電源的電壓和頻率?，F(xiàn)有的交流供電電源都是恒壓恒頻的，所以，必須通過變頻器獲得變壓變頻的電源，如圖1所示。

圖1 變頻裝置原理圖

變頻器在換熱站中起著改變負載電機轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)系統(tǒng)水量來響應(yīng)換熱站負荷變化的作用，和傳統(tǒng)的非線性閥門等執(zhí)行裝置比較更加準確便捷。變頻器的控制方式大致可以分為面板控制、端子控制和現(xiàn)場總線控制三種方式，總線控制方式因為具有穩(wěn)定可靠、操作簡單、維護方便、提高系統(tǒng)自動化等優(yōu)點，這種控制方式已經(jīng)成為換熱站變頻技術(shù)的主流趨勢。換熱站從一次網(wǎng)取熱多少由調(diào)節(jié)閥的開度決定，造成熱網(wǎng)近端壓頭損失嚴重、水力失衡、可擴展性差和換熱站能效低等缺點。采用變頻器后，可以給換熱站帶來以下優(yōu)點：降低設(shè)備啟動時對電網(wǎng)的沖擊；減少機械磨損造成的定期維護費用、實現(xiàn)無級變速；大幅節(jié)約電能；可進行總線控制電機轉(zhuǎn)速，更加穩(wěn)定可靠。

總之，隨著節(jié)約能源、保護環(huán)境發(fā)展理念的提出，換熱站管理工作深受業(yè)界的重視，進一步加強對其的研究非常有必要。

[1]任江偉.集中供熱管網(wǎng)調(diào)節(jié)的水力動態(tài)平衡分析[D].長安大學，2015.

[2]解英杰.集中供熱管網(wǎng)運行調(diào)節(jié)方法優(yōu)化研究[D].長春工業(yè)大學，2015.

[3]楊先亮.集中供熱系統(tǒng)運行方式及管網(wǎng)泄漏檢測研究[D].華北電力大學，2015.