城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

劉 蘭 萍

(太原市熱力公司，山西 太原 030000)

·水·暖·電·

城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

劉 蘭 萍

(太原市熱力公司，山西 太原 030000)

為解決城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)中存在的問題，主要對整個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。從集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)勢、問題、優(yōu)化設(shè)計(jì)方法等方面進(jìn)行全面闡述，有助于改進(jìn)系統(tǒng)功能，減少熱量損失，提高供熱效率。

集中供熱，管網(wǎng)系統(tǒng)，優(yōu)化設(shè)計(jì)

0 引言

隨著國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境污染的矛盾日益突出，國家對環(huán)境保護(hù)的重視程度也在不斷提高。在既要發(fā)展又要保護(hù)環(huán)境的大環(huán)境下，集中供熱成為絕大多數(shù)城市普遍采用的供熱形式。城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)可有效保證城市居民和廠房供暖，并最大限度的節(jié)約了能源，保護(hù)了環(huán)境。隨著大量人口不斷涌入城市，居民對供暖的需求不斷增加，對城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)提出了新的更高的要求。

近年來，國家加快了城市化建設(shè)進(jìn)程，新建了很多民用建筑和工業(yè)建筑，再加上對原有建筑物的翻新和改建，新增了很多供熱管網(wǎng)。供熱管道的敷設(shè)也在逐步擴(kuò)展和延伸，但大多數(shù)集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中缺少對水力的計(jì)算。目前，我國城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)普遍存在管網(wǎng)復(fù)雜、用戶分布區(qū)域廣、分支多、維修時(shí)間長、管網(wǎng)系統(tǒng)可靠性差等問題。在對個(gè)別小區(qū)或廠區(qū)進(jìn)行管網(wǎng)敷設(shè)時(shí)，甚至存在私自加粗管道的現(xiàn)象，造成了細(xì)管道向新管道供熱，導(dǎo)致供熱壓力嚴(yán)重不足。這也使很多建筑物出現(xiàn)供熱壓力不足、水力失調(diào)、管道連接效果差、管道循環(huán)速度慢等問題，因此必須對其進(jìn)行科學(xué)合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)勢

1.1供熱效果好，節(jié)約能源

采用城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)，可進(jìn)行有效的統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，將熱量利用率提高到最大，也大大節(jié)約了能源。在采用集中供暖之前，很多城市普遍存在單位或小區(qū)自己燒煤供熱的現(xiàn)象，不僅需要耗費(fèi)大量的煤炭資源，還造成了嚴(yán)重的污染，熱量損失嚴(yán)重。采用集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)之后，很多供熱的大煙囪被拆毀，大大減少了污染，也提高了熱量利用率。在節(jié)約資源的同時(shí)，也徹底解決了以往單位或小區(qū)供暖出現(xiàn)的后半夜供熱不足的現(xiàn)象。

另外，采用集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)，有利于進(jìn)行集中質(zhì)量控制，可根據(jù)系統(tǒng)要求進(jìn)行供熱溫度、流速等參數(shù)的調(diào)節(jié)。可以有效降低管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)營成本，減少浪費(fèi)。通過在城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)安裝流量計(jì)，可以對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以便有針對性的對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

1.2有效降低了空氣污染

采用集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)，供暖熱源比較集中，熱量利用率大幅度提高，大大減少了由于分散的小鍋爐帶來的污染和浪費(fèi)。傳統(tǒng)的小鍋爐供暖需要消耗大量的煤炭資源，而且產(chǎn)生大量的污染，嚴(yán)重污染周邊的空氣和環(huán)境，進(jìn)而造成整個(gè)城市環(huán)境的污染。采用集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)后，減少了廢氣的排放，空氣中的固體顆粒物也受到控制，煤渣等廢料也大幅度減少了。另外，現(xiàn)在普遍采用中央供暖系統(tǒng)供暖的方式，使熱量利用率大幅度的提高，也節(jié)約了燃料，降低了排放，廢渣的處理難度也大大降低了。

1.3自動(dòng)化程度高

近年來，隨著科技的不斷發(fā)展進(jìn)步，城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制。采用自動(dòng)化控制，可根據(jù)室外溫度進(jìn)行集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的溫度控制，以適應(yīng)用戶的需要，減少資源的浪費(fèi)。同時(shí)，集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)采用中央加熱設(shè)備，能夠有效保證集中供熱管網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量，降低故障率。

1.4對周邊居民干擾小

采用中央供暖系統(tǒng)可根據(jù)室外溫度和供熱管網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部溫度進(jìn)行加熱。當(dāng)溫度達(dá)到供熱要求時(shí)，中央供暖系統(tǒng)暫停加熱，其工作是間歇性的。中央集中供暖設(shè)備工作噪聲低，對周邊居民干擾小，很多供熱點(diǎn)甚至遠(yuǎn)離居民區(qū)，最大限度的降低對周邊居民的干擾。

2 城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

2.1優(yōu)化管網(wǎng)布局設(shè)計(jì)

進(jìn)行城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的管網(wǎng)布局設(shè)計(jì)優(yōu)化，需要對施工區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確的現(xiàn)場勘查，研究其可行性。集中供熱管網(wǎng)的布局應(yīng)結(jié)合城市的規(guī)劃，充分考慮其對電力網(wǎng)絡(luò)路徑和交通路線等的影響。管網(wǎng)布局應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，做好前期調(diào)查，以布局區(qū)域的供熱需求為基礎(chǔ)。同時(shí)，在進(jìn)行管網(wǎng)布局時(shí)，應(yīng)充分考慮經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)盡可能做好節(jié)約，降低施工成本。

2.2合理選取供熱管網(wǎng)直徑

供熱管網(wǎng)直徑的選擇是十分關(guān)鍵的，它直接影響到集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)載能力和供熱效率。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際對供熱管網(wǎng)直徑進(jìn)行重點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)。供熱管網(wǎng)直徑具有一定的離散性，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行多種組合，并將管徑的變化控制在一定的范圍內(nèi)，確保不能超出上限值。管網(wǎng)直徑與管網(wǎng)的流量有直接關(guān)系，要求其能夠承受足夠的熱負(fù)載值。設(shè)計(jì)中，還應(yīng)該對管網(wǎng)的負(fù)載能力進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，并預(yù)留一定的富余，保證整個(gè)系統(tǒng)的安全。管網(wǎng)的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合城市發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行，以滿足不斷增長的供熱增長需求。在充分考慮經(jīng)濟(jì)性的前提下，對管網(wǎng)直徑進(jìn)行優(yōu)化，防止進(jìn)行重復(fù)性投入，確保集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)符合經(jīng)濟(jì)性原則。

2.3優(yōu)化供熱管網(wǎng)管線

近年來，隨著城市集中供熱成為主要發(fā)展方向，供熱點(diǎn)逐步減少。與此同時(shí)，對供熱管網(wǎng)的建設(shè)和投入不斷增加，對供熱管網(wǎng)管線的優(yōu)化也迫在眉睫。對城市供熱管網(wǎng)管線的優(yōu)化，應(yīng)充分考慮經(jīng)濟(jì)性、合理性、技術(shù)可靠性的原則。在進(jìn)行主干線優(yōu)化設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量縮短管線長度、減少阻力，并設(shè)計(jì)在熱負(fù)荷集中區(qū)。這樣可以提高管線的利用率，提高經(jīng)濟(jì)效益。在進(jìn)行管線布局設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行全面的地質(zhì)勘查設(shè)計(jì)，將管線布置在地質(zhì)穩(wěn)定的區(qū)域，不得布置在土質(zhì)松軟、穩(wěn)定性差的區(qū)域。對管線上閥門和附件的數(shù)量和位置進(jìn)行合理布局，以減少不必要的浪費(fèi)和消耗。另外，還應(yīng)該盡量不與交通線路重合，以減少互相影響，尤其是加大了后期的維護(hù)和檢修困難。

2.4優(yōu)化供熱管網(wǎng)的管道設(shè)計(jì)

供熱管網(wǎng)的管道設(shè)計(jì)優(yōu)化主要是減少管道的長度，降低由于管道過長而造成的熱量損失和阻力。在設(shè)計(jì)中，注意對閥門的合理布局，減少管道不必要的熱量損耗，提高熱傳遞和熱交換的效率。管道優(yōu)化設(shè)計(jì)主要使管道避開軟土地段、防止生產(chǎn)生活破壞或影響管道、對管道的分布形式和穿行方式進(jìn)行優(yōu)化，以保證管道運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2.5優(yōu)化供熱管網(wǎng)運(yùn)行方式

在對我國原有城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，資源浪費(fèi)、經(jīng)濟(jì)效益差是普遍存在的問題，這主要是由于運(yùn)行方式落后造成的。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，研制出了新型的供熱管網(wǎng)系統(tǒng)，并逐步投入使用。與原有城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)相比，其運(yùn)行效率有了大幅度提高，減少了資源浪費(fèi)，降低了成本。但是，這種新型供熱系統(tǒng)對整個(gè)供熱管網(wǎng)的調(diào)節(jié)功能要求比較高，實(shí)際運(yùn)行過程中仍存在一些問題，還應(yīng)該不斷完善。但是，隨著國家對節(jié)能環(huán)保，減少污染方面的控制力度逐步增大，對原有城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化，不僅可以減少資源浪費(fèi)，還可以提高供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

3 結(jié)語

城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行情況與城市居民的生活質(zhì)量息息相關(guān)。通過對城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，可以使其使用性能得到更好的發(fā)揮?？梢越档褪┕こ杀?，提高熱量的利用率，減少污染和浪費(fèi)。隨著城市人口的不斷增加，對城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)提出了更高的要求，我們應(yīng)該不斷將新技術(shù)應(yīng)用到管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化中去，以促進(jìn)其不斷發(fā)展進(jìn)步。

[1] 丁 蕾.城市集中供熱管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].黑龍江科學(xué)，2016，7(16):40-41.

[2] 王明明.城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化[J].黑龍江科技信息，2014，18(5):174.

[3] 孫煥波，楊友明.城市集中供熱管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2015，23(13):110.

[4] 李世唐.城市集中供熱管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].黑龍江科技信息，2016，20(26):123.

[5] 安 雷.城市集中供熱管網(wǎng)優(yōu)化[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011，19(19):73.

Studyonoptimaldesignofurbancentralizedheatsupplypipelinenetwork

LiuLanping

(TaiyuanHeatingPowerCo.,Taiyuan030000,China)

In order to solve the problems existing in the urban central heating system, this paper mainly studies the optimization design of the whole system. The article elaborates the advantages, problems and optimization design methods of the central heating pipe network system, which can improve the system function, reduce the heat loss and improve the heating efficiency.

central heating, pipe network system, optimal design

1009-6825(2017)32-0100-02

2017-09-04

劉蘭萍(1966- )，女，工程師

TU995.3

A