淺談城市供熱輸配管網(wǎng)的節(jié)能改造方案

劉永澤

[摘 要]我國北方供熱管網(wǎng)中跑冒滴漏現(xiàn)象嚴重，熱損失大。有必要對城市供熱管網(wǎng)進行改造，以提高能源利用效率。

[關(guān)鍵詞]輸配管網(wǎng)；城市供熱系統(tǒng)；節(jié)能改造

中圖分類號：TU995 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）10-0325-01

1 城市集中供熱存在的主要問題

我國的集中供熱，對城市建設(shè)和改善人民生活帶來不可估量的收益，但是，由于長期受計劃經(jīng)濟的制約，存在著供熱體制、供熱成本和供熱技術(shù)方面的問題，本文主要研究技術(shù)方面的問題，對于技術(shù)方面存在的問題如下：

1.1 管網(wǎng)敷設(shè)方式落后

供熱管網(wǎng)的敷設(shè)方式普遍采用管溝方式，這種敷設(shè)方式占地比較多，在城市規(guī)劃管線綜合安排上有一定的困難，施工周期長，對城市交通影響大。尤其在城市中心會遇到大量的拆遷問題，增加了大量的投資，在供熱管網(wǎng)建設(shè)施工中，經(jīng)常會與城市的整體建設(shè)規(guī)劃產(chǎn)生沖突，與相關(guān)部門的協(xié)調(diào)配合存在較大問題，增加了施工難度，阻礙了施工進度，甚至無法實施，減緩了城市集中供熱的發(fā)展速度，導(dǎo)致供熱管道及熱源的建設(shè)趕不上城市發(fā)展的需要。

1.2 運行的室外管網(wǎng)多為支狀管網(wǎng)，供熱管網(wǎng)末端缺乏必要的調(diào)節(jié)手段，水力失調(diào)嚴重，同時大部分用戶未采熱計量的手段，能源浪費現(xiàn)象嚴重

如何有效的保證供熱管網(wǎng)的水力平衡是亟待解決的問題，另外管網(wǎng)水力調(diào)節(jié)需要大量的資金、設(shè)備和人力投入，在實際操作中仍存在困難。

1.3 供熱系統(tǒng)的控制水平和調(diào)節(jié)水平落后

供熱管網(wǎng)經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)形成規(guī)模，但是由于大多數(shù)系統(tǒng)沒有熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，熱源、熱力站自動化程度低，大大降低了系統(tǒng)的經(jīng)濟性和可靠性。

1.4 供熱系統(tǒng)不能適時的有效調(diào)節(jié)供熱流量和供水溫度

現(xiàn)有的供熱系統(tǒng)只是針對設(shè)備的粗放型管理，很少考慮對整個系統(tǒng)主要運行參數(shù)進行監(jiān)控，更沒有實現(xiàn)對用戶室溫的遠程檢測，無法準確掌握系統(tǒng)供熱水平和質(zhì)量，操作人員只能憑借經(jīng)驗調(diào)節(jié)供熱量。另外，由于沒有采用氣候補償技術(shù)，在實際運行過程中依然只能采用“看天燒火”的傳統(tǒng)方式，即通過人工手動方式來調(diào)節(jié)供熱量，不能自動的適時的進行分時按需供熱，造成采暖初末期造成大量浪費熱量。

2 城市供熱輸配管網(wǎng)節(jié)能改造的具體方案

2.1 建立熱網(wǎng)信息化及數(shù)據(jù)采集管理工作

通過采用先進的信息化手段，建立一套從熱源、到熱網(wǎng)、到熱用戶全方位的綜合管理平臺，將現(xiàn)場繁雜的數(shù)據(jù)進行整理、分析處理，通過水力計算等高級功能模塊，對現(xiàn)場的管網(wǎng)信息做水力工況診斷分析，從而協(xié)助用戶解決現(xiàn)場的實際問題，達到提高生產(chǎn)管理水平和節(jié)能降耗的目的。

在建設(shè)供熱信息化的同時，需要有步驟、有計劃的實施現(xiàn)場基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集工作，包括管網(wǎng)信息的現(xiàn)場勘查工作，用戶室溫采集點布置工作。只有現(xiàn)場基礎(chǔ)工作做的細，信息化平臺才能夠發(fā)揮大的作用。信息化平臺的建立后，可以實現(xiàn)有針對性的在二級網(wǎng)管路上安裝必要的流量平衡調(diào)節(jié)設(shè)備，并實施必要的管路、閥井改造工程，以達到有效緩解水力失調(diào)問題的目的。

（1）建立供熱調(diào)度管理平臺，可實現(xiàn)對大型熱網(wǎng)的中心控制室的集中調(diào)度管理，熱網(wǎng)平衡分析。（2）建立供熱管網(wǎng)信息平臺，基于GIS平臺實現(xiàn)設(shè)備檔案管理，并可對熱力管網(wǎng)實施水力工況計算，實現(xiàn)診斷分析功能。（3）建立供熱呼叫服務(wù)平臺，實現(xiàn)話務(wù)量統(tǒng)計分析功能。（4）建立供熱能耗分析平臺，實現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的量化管理，定量分析功能。

2.2 實施全面的熱網(wǎng)水力平衡技術(shù)改造

全面熱網(wǎng)平衡工作，是搞好供熱系統(tǒng)節(jié)能改造工作的基礎(chǔ)工作。熱網(wǎng)平衡在現(xiàn)場實施的細化程度，決定了供熱系統(tǒng)節(jié)能改造項目最終能夠?qū)崿F(xiàn)多大的節(jié)熱、節(jié)電效果。

2.2.1 分支環(huán)路水力平衡方案

通過站內(nèi)的分支線閥門調(diào)節(jié)，主要是解決了樓群與樓群間的平衡。換熱站的二級網(wǎng)循環(huán)泵的揚程主要是為了克服最不利的那個環(huán)路的阻力，如果其他支線環(huán)路不加以控制，就會造成其他支線環(huán)路流量過大，在同等供水溫度的前提下，供熱量就會超標。通過我們實施的管網(wǎng)分支環(huán)路平衡技術(shù)，可以實現(xiàn)節(jié)能、節(jié)電的雙重目的。

2.2.2 樓前水力平衡解決方案

在掌握用戶室溫數(shù)據(jù)、供熱管網(wǎng)信息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，在專業(yè)的熱網(wǎng)水力平衡分析軟件的指導(dǎo)下，實施有效的熱網(wǎng)平衡改造及增加必要的調(diào)節(jié)手段，盡量減少因為熱網(wǎng)不平衡導(dǎo)致的能耗浪費，將熱網(wǎng)平衡工作，變得更加具有可操作性。（1）改造單元閥井內(nèi)的閥門，使其具有可調(diào)節(jié)性。（2）單元供、回水閥門入戶側(cè)，安裝現(xiàn)場壓力測試點，實現(xiàn)量化調(diào)節(jié)。（3）對部分空間狹小，條件惡劣的閥井或樓內(nèi)閥組間，實施改造。（4）根據(jù)調(diào)節(jié)精度要求，布置室內(nèi)溫度測點安裝數(shù)量。

2.2.3 平衡到戶的末梢水力平衡方案

全面水力平衡調(diào)整工作，在細化到樓前用戶側(cè)時，對熱網(wǎng)系統(tǒng)的水質(zhì)提出了很高的要求，這就需要我們在實施水力平衡改造前，先解決系統(tǒng)的水質(zhì)問題。主要采取的技改措施為：（1）在換熱站內(nèi)二級網(wǎng)總回水，安裝立式擴容除污器，以降低水流速，將水中的絮狀沉淀，匯集到沉淀器一端，通過排污排出沉淀箱，達到除污目的；（2）采用新型環(huán)保防腐阻垢劑，可起到防腐、阻垢、除垢、除銹、育保護膜、防人為失水、濕法停用保護、殺菌、滅藻、除生物黏泥、修復(fù)作用在水質(zhì)問題解決的前提下，在每戶的閥組間安裝戶平衡閥，解決戶與戶間的垂直失調(diào)問題，實現(xiàn)最大限度的節(jié)約能源，均衡供熱。

2.3 實施全面的節(jié)電技術(shù)改造

通過嚴格的理論、分析、計算，并結(jié)合現(xiàn)場的實際情況和實踐經(jīng)驗，提出一套有針對性的節(jié)電改造方案及節(jié)電分析報告，同時制定出與之配套的運行管理辦法，實現(xiàn)可持續(xù)的節(jié)電效果。

2.3.1 換熱站分布式水泵節(jié)電方案

常規(guī)換熱站系統(tǒng)，每單分區(qū)系統(tǒng)多采用一套總循環(huán)泵的運行方式，由于各分支環(huán)路的外管網(wǎng)特性差別較大，所需的流量和壓差不同，循環(huán)泵需要克服最不利支線環(huán)路所需要克服的阻力來運行，其他支線環(huán)路就會在嚴重的大流量情況下運行。實際現(xiàn)場的運行效果是，在滿足最不利支線環(huán)路供熱基本要求的前提下，其他環(huán)路就會存在大量的能量浪費，造成系統(tǒng)即費電、又費熱的運行方式。

在換熱站實施二級網(wǎng)分布泵系統(tǒng)改造時，需對其所負擔(dān)的外網(wǎng)用戶所存在的問題進行綜合分析后，實施改造，一般采取的辦法是：（1）取消現(xiàn)有的二級網(wǎng)循環(huán)泵，根據(jù)不同支路的外網(wǎng)管路特性，為每個支路單獨設(shè)變頻循環(huán)泵，將變頻泵裝于從分水器出來的供水管上。（2）在供回水管上均安裝壓力傳感器，水泵的轉(zhuǎn)速由供回水管壓差控制。

2.3.2 換熱站水泵系統(tǒng)優(yōu)化運行方案

同時針對不宜實施二級網(wǎng)分布泵改造的換熱站，亦可根據(jù)各自的特點，有針對性地實施水泵或管路改造，并制定科學(xué)合理的運行方式，達到最大的節(jié)電目的，具體如下：①加一網(wǎng)回水泵旁通管，減小站內(nèi)阻力。②水泵出入口管過細，阻力較大的位置實施改造，減小站內(nèi)阻力。③間供換熱站，板換阻力大，可通過加旁通管或調(diào)整板換入口閥門開度的辦法，調(diào)整適宜的板換阻力和換熱效率。④直供站，在以混合泵方式進行工作時，一網(wǎng)回水閥門和摻水閥門應(yīng)有一個全部打開，以減少不必要的系統(tǒng)阻力。⑤在一條管路上，通過泵閥組合進行參數(shù)調(diào)整時，泵運行時，閥門應(yīng)該全部打開。⑥直供站，在二級網(wǎng)回水壓力高于一級網(wǎng)回水壓力時，應(yīng)停掉一網(wǎng)回水泵（或?qū)⒒旌媳?，改為純摻水），以降低站?nèi)電耗。⑦對于多支線環(huán)路的，必須保證最不利環(huán)路的供回水總閥門處于全開狀態(tài)，減小不必要的阻力。⑧合理分析二級網(wǎng)站內(nèi)系統(tǒng)阻力，換熱器的阻力20-50kPa，水泵的進出口阻力30-50kPa，除污器的阻力10-20kPa，對阻力損失過大的設(shè)備進行合理的調(diào)整、檢修維護，減小站內(nèi)阻力。

參考文獻

[1] 潘沖，許曉晨.節(jié)能降耗改善環(huán)境——北京市老舊供熱管網(wǎng)改造見成效[J].城市管理與科技，2014，01：39-40.

[2] 呂淼.供熱管網(wǎng)的節(jié)能技術(shù)分析[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2014，06：7-8.