多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)的優(yōu)化探討

王　浩，平登科（中國市政工程中南設計研究總院有限公司，湖北 武漢 430000）

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多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)的優(yōu)化探討

王浩，平登科（中國市政工程中南設計研究總院有限公司，湖北 武漢 430000）

多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)是在實際熱源供應系統(tǒng)的運行基礎上不斷總結發(fā)展的，更能滿足城市熱網(wǎng)不斷擴大的供熱需求。本文通過了解多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)，分析了供熱系統(tǒng)的現(xiàn)狀，探索出供熱系統(tǒng)的優(yōu)化措施，以確保提高供熱系統(tǒng)的可靠運行。

多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)

1　引言

隨著城市化建設的不斷發(fā)展，供熱系統(tǒng)也在不斷向著多熱源、大型化的方向發(fā)展。然而，國內(nèi)的許多城市仍然是傳統(tǒng)的供熱模式，即一個城區(qū)存在著多個供熱系統(tǒng)，每個供熱系統(tǒng)只給固定的區(qū)域供熱，單獨運行。部分城市雖然將供熱系統(tǒng)連接起來，但運行依然是獨立分開的，沒有互助互補性。然而，目前國內(nèi)許多城市已經(jīng)采用多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)，并且規(guī)模越來越大。與單熱源運行調(diào)度不同，多熱源環(huán)網(wǎng)的水力工況運行過程相當復雜，其運行調(diào)度的難度更是增強。對于多熱源的熱網(wǎng)，必須找準其問題根源，確定好方案，才能更好地優(yōu)化其系統(tǒng)。

2　多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)的組成

多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)是由熱源、熱網(wǎng)和熱循環(huán)水泵組成。在多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)中，基本熱源也就是主熱源，可以是熱電廠、大型鍋爐房或分布式能源站；其峰荷熱源（也稱調(diào)峰熱源）一般為區(qū)域鍋爐房。在熱源的構造上，如多熱源環(huán)網(wǎng)示意圖所示，為了調(diào)節(jié)熱網(wǎng)的供回水壓差、循環(huán)水量和供回水溫度，在主熱源和調(diào)峰熱源都設置了一條通管Ⅱ（如圖 1）在總供回水干管間。在調(diào)峰熱源的循環(huán)水泵處設有一個通管Ⅰ（如圖1）。在多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)中，管網(wǎng)的形式應當根據(jù)工程的實際特點進行選擇，多熱源環(huán)網(wǎng)既可以是枝狀管網(wǎng)、也可以是環(huán)狀管網(wǎng)。在進行管網(wǎng)的支干線以及支線管徑的選擇時，要通過水力計算來確定，由于當前很多城市的供熱需求在逐年增加，因此只需要通過計算來對一些必須整改的管網(wǎng)進行替換即可。在多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)中，由于各個熱源的循環(huán)水量在不同工況下有著較大的不同，因此最好在各個熱源的循環(huán)水泵上采用變速泵，這樣不僅可以方便地調(diào)節(jié)各個熱源的工況，還可以顯著地降低整個供熱系統(tǒng)的能耗，從而實現(xiàn)能源資源的有效利用。但是，變速泵的投資相對較大。因而，為了實現(xiàn)降低運行能耗同時又能降低投資成本，可以選用幾臺不同型號的定速循環(huán)泵來替代變速泵，這樣在運行過程中可依據(jù)工況的不同來確定定速泵的使用數(shù)量，進而達到與變速泵相同的運行效果。

圖1　多熱源環(huán)網(wǎng)示意圖

3　多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)的現(xiàn)狀

在多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)中，熱源的啟運是隨著整個供熱系統(tǒng)熱負荷的變化而不斷變化的。當供熱系統(tǒng)中所有的主熱源都啟運后還不能滿足整個供熱系統(tǒng)的熱量需求時，此時就要啟用調(diào)峰熱源來增強系統(tǒng)供熱能力。供熱系統(tǒng)中各個熱源的供熱量以及啟運的順序是由統(tǒng)一的管理部門來進行綜合調(diào)度，每個熱源廠不能擅自調(diào)節(jié)，而管理部門則需要通過對供熱期內(nèi)各個階段的供熱量進行合理地預測，制定出各個階段不同溫度下的供熱調(diào)節(jié)表，并依據(jù)制定好的供熱調(diào)節(jié)表來合理安排供熱工作。但是，在實際的供熱工作中，卻常常出現(xiàn)單個熱源廠擅自調(diào)節(jié)熱源供熱量的現(xiàn)象。在調(diào)峰熱源啟運初期，常常會出現(xiàn)由調(diào)峰熱源供熱的熱用戶在一段時間內(nèi)出現(xiàn)室內(nèi)降溫的情況。在供熱系統(tǒng)中，主熱源會出現(xiàn)供熱故障，使得系統(tǒng)的供水能力受到較大的影響。在主熱源處設立補水系統(tǒng)時，如果在鍋爐排污過程中操作不當，則可能會使供熱系統(tǒng)的整個系統(tǒng)壓力大大降低，嚴重時可能會引起主熱源的換熱器的汽化。

4　多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)的優(yōu)化措施

4.1促進新技術的應用，提高管理水平

技術是保障多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)穩(wěn)定運行的基礎，只有從根本上重視多熱源環(huán)網(wǎng)技術，供熱系統(tǒng)才能安全建立起來。在技術上不斷創(chuàng)新和發(fā)展，多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)才能不斷進行優(yōu)化從而能保障供熱系統(tǒng)的安全可靠實用。再者，多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)的良好發(fā)展，更需要高效嚴格的管理機制。不斷提高管理水平，嚴格執(zhí)行管理體系，制定應急措施預案，使供熱系統(tǒng)有條不紊的運行，最大程度上減小環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)的故障率。多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)離不開新技術的應用及高效的管理水平。

4.2優(yōu)化調(diào)峰熱源啟運初期的室內(nèi)降溫情況

在啟用調(diào)峰熱源時，要在啟動燃燒設備的同時啟動熱網(wǎng)的循環(huán)水泵，而且由于爐膛的溫度相對較低，在鍋爐正常燃燒后才能夠使其供水的水溫逐步提高至與主熱源相近的水平。如果此過程控制不好，可能會導致由調(diào)峰熱源供熱的用戶在一段時間內(nèi)出現(xiàn)室內(nèi)降溫的情況，影響系統(tǒng)供熱的質(zhì)量。應采取可靠的措施以提高供熱的質(zhì)量，從而盡量減小此現(xiàn)象帶來的影響。

4.3主熱源出現(xiàn)供熱故障時系統(tǒng)的運行調(diào)節(jié)

如果供熱系統(tǒng)中的主熱源出現(xiàn)運行故障，則會使整個系統(tǒng)的供熱能力受到很大的削弱，此時應當注意盡量加大調(diào)峰熱源的循環(huán)水量，同時進一步增加鍋爐的燃燒強度，此時還可以視情況確定是否啟用其他閑置的熱源來提高整個供熱系統(tǒng)的供熱能力。此外，要盡量降低主熱源的循環(huán)水量，使調(diào)峰熱源供熱的范圍得到進一步的擴展從而降低主熱源故障工況下給供熱造成的影響。

4.4避免出現(xiàn)調(diào)峰人員的鍋爐排污問題

對于調(diào)峰熱源來說，按照相應的規(guī)定其鍋爐必須進行定期的排污處理。如果只是在主熱源處設立補水系統(tǒng)，鍋爐排污過程中操作不當，則可能會使供熱系統(tǒng)的整個系統(tǒng)壓力大大降低，嚴重時可能會引起主熱源的換熱器的汽化。因此在進行鍋爐排污的過程中，應當盡量使得不同調(diào)峰熱源的鍋爐排污時間錯開，避免同一時間進行排污工作，在進行鍋爐排污前與主熱源管理處進行聯(lián)系，可在主熱源的補水量比較小的時候進行鍋爐排污工作，以便及時補充因排污損失的水量，保證整個系統(tǒng)的供水壓力不發(fā)生過大的變化。

4.5多熱源同時運行時的熱網(wǎng)調(diào)節(jié)措施

在多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)中，供熱中期用熱需求較大工況下調(diào)峰熱源啟運后，仍應發(fā)揮基本熱源的作用，將所能提供的熱量全部投入系統(tǒng)中，由幾個熱源共同承擔全系統(tǒng)所需要的總熱量。而已經(jīng)啟運的調(diào)峰熱源，則在城市供熱熱負荷的需求無法滿足時，承擔熱負荷缺少的部分。

以下舉例說明多熱源同時運行工況下，僅啟運一個調(diào)峰熱源時的熱網(wǎng)運行調(diào)節(jié)措施。首先，要根據(jù)供熱系統(tǒng)的實際用熱需求來做前期的準備工作。即確定需由調(diào)峰熱源需提供的熱量、開啟不同容量的循環(huán)水泵和統(tǒng)籌總的生產(chǎn)調(diào)度部門來進行整體的調(diào)度工作。再者，確定調(diào)峰熱源鍋爐啟運的總臺數(shù)、總循環(huán)水量和總供熱量，需根據(jù)當時的室外平均氣溫進行計算，然后減去基本熱源可供出的循環(huán)水量和熱量，不足部分由調(diào)峰熱源補充提供。同時要對啟運水泵進行選型。此時應注意啟運的鍋爐應按額定水量運行，熱網(wǎng)循環(huán)水量的要求要通過調(diào)節(jié)水泵的轉速或閥門的開度來滿足。而進入熱網(wǎng)的循環(huán)水量應該與已啟運的鍋爐的額定水量相比較，如果前者大于后者，則通過鍋爐間的旁通管將剩余部分的水量排出。最后，將并入環(huán)網(wǎng)的由調(diào)峰熱源提供的供回水溫度和主熱源的供回水溫度相比較，若溫度一致，則可正常運行；如溫度不一致，則應調(diào)節(jié)鍋爐的循環(huán)水量或調(diào)節(jié)鍋爐的燃燒強度。

5　結束語

多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)比單熱源供熱系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，擁有著高效的供熱能力和供熱效率，也更適用于當今這個快速發(fā)展的現(xiàn)代社會。在城市供熱的規(guī)劃和建設中，要更加注重多熱源環(huán)網(wǎng)供熱新技術的利用，不斷從各個角度優(yōu)化多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)，達到節(jié)能環(huán)保的要求及供熱的需求。

［1］陸耀慶.供熱通風設計手冊［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1987.

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王 浩（1986-），男，研究生，主要從事暖通熱力工程工作。平登科（1989-），男，研究生，主要從事暖通熱力工程工作。

TU995

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2095-2066（2016）16-0118-02

2016-5-21