提高集中供熱系統(tǒng)水力平衡節(jié)能效率技術(shù)應(yīng)用研究

馮 帥

(太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 太原 030001)

1 集中供暖的優(yōu)勢(shì)

集中供暖是以熱水或者熱水蒸汽作為媒介，通過(guò)城市熱力管網(wǎng)從統(tǒng)一的單個(gè)或多個(gè)熱源向城市供暖的一種方式。它的優(yōu)勢(shì)可以從三個(gè)方面進(jìn)行概括，那就是安全、環(huán)保、節(jié)能。從安全方面講，它可以做到統(tǒng)一招募具有合格資質(zhì)的工作人員，統(tǒng)一管理培訓(xùn)人員操作和運(yùn)行，供暖設(shè)備集中檢查和維修，減少在運(yùn)行期間由于人員的不專業(yè)或設(shè)備檢查不到位導(dǎo)致的安全事故。并且集中供熱熱源廠或熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目都采用比較先進(jìn)的燃燒方式，自動(dòng)化程度也相對(duì)較高，安全性，穩(wěn)定性都能得到保證。從環(huán)保方面講，熱源廠或熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目熱源都比較集中，大型的環(huán)保設(shè)備如脫硫除塵脫銷等都能統(tǒng)一使用和檢測(cè)，大大增加排放水氣的合格率，減少了由于私自排放帶來(lái)的環(huán)境壓力。從節(jié)能方面講，大型熱源廠的燃燒效率一般在70%～80%之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小型燃煤鍋爐的燃燒效率。而熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目可以將冷卻水用作供暖，而將供暖冷卻后的回水再用作發(fā)電的冷卻水，使得能源充分得到利用，起到節(jié)能的效果。

2 水力平衡的概念

水力平衡分為靜態(tài)水力平衡和動(dòng)態(tài)水力平衡，如若要保證全面的水力平衡，那么系統(tǒng)需要同時(shí)保證動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的水力平衡。同樣，系統(tǒng)水力存在平衡，自然而然就存在失衡。造成水力失衡有以下幾方面原因。

2.1 靜態(tài)水力失衡

從理論角度講，由于系統(tǒng)供熱管道特有阻力數(shù)比值與設(shè)計(jì)要求供熱管道特性阻力數(shù)比值不相同，所以使得系統(tǒng)各用戶的實(shí)際流量值與設(shè)計(jì)要求流量值不符，引起的水力失衡，即靜態(tài)水力失衡，它主要是由于管材質(zhì)量，設(shè)計(jì)方案和施工質(zhì)量等原因?qū)е碌?，是本身固有的一種失衡表現(xiàn)。

2.2 動(dòng)態(tài)水力失衡

從實(shí)際運(yùn)用角度講，由于系統(tǒng)運(yùn)行操作過(guò)程中，前端或末端閥門開度不斷地改變從而引起水流量不斷變化，使得系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的壓力產(chǎn)生波動(dòng)，前端和末端的流量也隨之發(fā)生改變，導(dǎo)致前后端流量不均勻，從而引起的水力失衡。動(dòng)態(tài)水力失衡是由于閥門開啟或操作不當(dāng)造成的。

2.3 動(dòng)靜態(tài)水力失衡的解決方法

解決靜態(tài)水力失衡主要前提是保證設(shè)計(jì)合理，材料符合規(guī)范，以及施工質(zhì)量的保證。在使用調(diào)試階段，通過(guò)系統(tǒng)管道特有阻力數(shù)比值進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得實(shí)際比值接近或達(dá)到設(shè)計(jì)要求值，以保證靜態(tài)水力平衡。

解決動(dòng)態(tài)水力平衡主要是對(duì)人操作的要求，首先使用人員需要專業(yè)培訓(xùn)，在操作過(guò)程中如若有自控設(shè)備，那么需要按照設(shè)備要求進(jìn)行操作，如若需要手操，在開啟閥門階段，需要適度，不能盲目操作，開啟后根據(jù)前后端數(shù)據(jù)的變化進(jìn)行微調(diào)，最終達(dá)到動(dòng)態(tài)水力平衡。

3 如何通過(guò)熱網(wǎng)監(jiān)控自控提高水力平衡效率

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高，網(wǎng)絡(luò)通訊更加便捷，在熱網(wǎng)系統(tǒng)中使用熱網(wǎng)監(jiān)控自控系統(tǒng)，可以及時(shí)監(jiān)測(cè)熱力站參數(shù)變化、均勻調(diào)節(jié)流量和水力平衡、消除水力失衡導(dǎo)致的冷熱不均，最大程度的節(jié)能和環(huán)境保護(hù)。保證既能按需求滿足供熱，又能確保安全節(jié)能的運(yùn)行，還能健全的記錄數(shù)據(jù)和存檔資料，最終實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。

如何使用熱網(wǎng)監(jiān)控自控設(shè)備提高水力平衡效率。

1)在供熱供暖生產(chǎn)過(guò)程前期，存在大量數(shù)據(jù)需要統(tǒng)計(jì)，如天氣溫度，熱負(fù)荷，用戶要求溫度等等，根據(jù)天氣和熱負(fù)荷的不同，對(duì)熱源要求的溫度和流量也不同。

當(dāng)我們利用現(xiàn)有的溫度和熱負(fù)荷時(shí)，可以利用以下公式得到我們熱源大致需要的溫度。

式中：Dp,Dy——熱源出口及用戶要求的溫度;

ip,iy——熱源出口及進(jìn)入用熱設(shè)備的蒸汽焓，kJ/kg;

th,tyh——熱源及用熱設(shè)備的回水焓，kJ/kg;

ηω——熱網(wǎng)效率，取值0.95左右;

ψ——回水率；

tb——補(bǔ)充水焓，kJ/kg;

Qy——用戶用熱量,kJ/h。

當(dāng)?shù)玫较鄳?yīng)的熱源出口溫度后，操作人員就需要根據(jù)用戶不同的溫度要求，對(duì)一次網(wǎng)水力平衡進(jìn)行調(diào)節(jié)了。

2)水力平衡調(diào)節(jié)的關(guān)鍵點(diǎn)是流量的調(diào)節(jié)。

由于不同用戶處在的地理位置遠(yuǎn)近，高程差異，是否為節(jié)能建筑，采暖方式等等因素的不同，對(duì)流量的需求度也是不同的，越是遠(yuǎn)端的用戶，由于存在熱散失，所以對(duì)流量的要求相對(duì)前端就需要大一些，海拔高的用戶由于高程造成的動(dòng)能損失，所以流量要求也是需要大一些，節(jié)能建筑耗能小，所以需要的流量也小，否則反之等等。在過(guò)去的供暖中，由于并沒(méi)有使用到先進(jìn)的電子設(shè)備，通訊設(shè)備，所以水力平衡的調(diào)節(jié)往往需要操作員的經(jīng)驗(yàn)，這樣的結(jié)果往往是浪費(fèi)大量的人力物力，甚至需要更大的熱源出口流量，來(lái)保證各個(gè)端口的水力盡量平衡，這樣的結(jié)果往往是耗能但效率相對(duì)比較低的。

3)當(dāng)引入熱網(wǎng)自控設(shè)備后，我們可以將各個(gè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)后錄入電腦設(shè)備，設(shè)備可以根據(jù)相應(yīng)的計(jì)算公式得到一個(gè)相對(duì)接近真實(shí)值的流量，在熱力站中，二次網(wǎng)的溫度和壓力會(huì)通過(guò)溫度傳感器和壓力傳感器傳輸給主監(jiān)控屏，之后操作員可以根據(jù)各個(gè)熱力站的要求不同進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈⒄{(diào)。

4)當(dāng)前期水力平衡調(diào)節(jié)完畢后，在一定流量和溫度的前提下，根據(jù)天氣早晚的不同，設(shè)備通過(guò)采用壓力和溫度傳感器反饋的參數(shù)對(duì)二次網(wǎng)溫度壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣極大的減少了人力物力的投入，還能節(jié)約能源，關(guān)鍵是能高效的將水力平衡進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得熱力站達(dá)到實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守、高效節(jié)能的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

眾多項(xiàng)目表明采用自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)能達(dá)到以下節(jié)能目標(biāo)：

1)熱源系統(tǒng)的控制可實(shí)現(xiàn)節(jié)能15%～20%的效果。

2)管網(wǎng)系統(tǒng)采用變速泵調(diào)節(jié)等控制可實(shí)現(xiàn)節(jié)能20%。

3)二次網(wǎng)用戶設(shè)備的控制和熱量計(jì)量，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能20%～30%。

4)室外溫度補(bǔ)償及夜間供暖設(shè)定調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能15%～20%。

參考文獻(xiàn)：

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