城市集中供熱優(yōu)化運行及節(jié)能措施

張 卉

(太原市熱力集團有限責任公司，山西 太原 030001)

自20世紀50年代中期，我國開始發(fā)展集中供熱至今，發(fā)生了重大的變化，即：個別熱電聯(lián)產(chǎn)，小型蒸汽鍋爐蒸汽分散式供熱，到70年代三北地區(qū)汽暖改水暖，再到80年代引進北歐集中供熱，獲得了很大的成果。從熱源來看，大型熱電聯(lián)產(chǎn)熱源與大型區(qū)域鍋爐房并舉。從熱網(wǎng)來看主要是間接換熱，直接混水到小型直供方式，并從90年代開始推行供熱自動化，到目前的大型多熱源聯(lián)網(wǎng)運行等等，使供熱產(chǎn)業(yè)的效率大大提高，為節(jié)能環(huán)保工作做出了貢獻。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，環(huán)境污染和能源緊缺問題已經(jīng)成為我們面臨的重要問題。一方面城市集中供熱在一定程度上有利于節(jié)約能源、保護環(huán)境。另一方面，城市集中供熱系統(tǒng)在運行過程中需要消耗非常多的能源，所以必須要采取節(jié)能降耗措施并加強研究提升系統(tǒng)的運行效率。

1 城市集中供熱系統(tǒng)存在的問題

1.1 供熱熱網(wǎng)效率不高

目前我國的城市供熱系統(tǒng)存在熱網(wǎng)能效不高的問題，平均在80%左右。系統(tǒng)能效一般是指系統(tǒng)熱源處所輸入的總能量，其一般包括了電能與熱能的折合熱能，使室溫加熱到設計室溫，從而有效提高室溫的有效熱量。供熱系統(tǒng)從熱源開始經(jīng)過熱網(wǎng)輸送直到送達熱用戶，其中從熱源開始包括：熱源、熱網(wǎng)、多余建筑和冷熱不均造成的熱損失，是影響熱網(wǎng)供熱效率不高的因素。通常情況下，我國供熱系統(tǒng)規(guī)模相對比較大，加之自控技術水平不高，從而誘發(fā)出冷熱不均的現(xiàn)象。實際上，冷熱不均的熱量不屬于管網(wǎng)損失，只不過由于房間過熱而需要開窗散熱過程中損失掉的熱量。

1.2 供熱自動化沒有充分發(fā)揮節(jié)能作用

目前我們所上的供熱自動化設備，投資比較大，但沒能在真正意義上實現(xiàn)自動化，表現(xiàn)不錯的方面包括上傳較準確的數(shù)據(jù)，并能在中央控制室(即調(diào)度)對換熱站實施遠程控制。存在的問題有以下幾點：

1)儀表顯示不準確；2)自動化設備選型不合理；3)電磁調(diào)節(jié)閥進行調(diào)控無法保證精準到位；4)換熱站的熱計量無法與熱源總表數(shù)據(jù)有效對接；5)供熱控制僅到熱力站，而未能實現(xiàn)對建筑物及用戶本體的控制；6)控制策略與方法存在問題。

1.3 運行管理中的水力失調(diào)

運行管理問題也是城市集中供熱系統(tǒng)面臨的重要問題，尤其是水力失調(diào)問題是目前我國城市集中供熱相關部門亟待解決的重要難題。由于我國城市集中供熱系統(tǒng)管網(wǎng)線路距離十分長，且缺少有效的調(diào)節(jié)設備，從而無法有效調(diào)控室內(nèi)溫度，這樣用戶在使用中就很容易導致熱能的浪費。此外，城市供暖方式存在地暖、掛暖及空調(diào)供暖等多種供熱形式并存的局面，導致供回水壓力和供回水溫差在各系統(tǒng)中不同，流量控制更加復雜和困難，水力平衡難以完全實現(xiàn)，以及我國城市建設復雜多樣，這也給集中供熱系統(tǒng)的運行管理帶來了極大的挑戰(zhàn)。

1.4 管理水平有待提升

目前我國城市集體供熱系統(tǒng)的管理水平還有待提升，基礎計量也沒有得到充分的重視。這就要求城市供熱相關部分制定科學合理的管理制度，不斷提升計量工作人員的專業(yè)水平，并引進先進的計量設備。同時，必須嚴格按照管理指標開展每一環(huán)節(jié)工作，真正實現(xiàn)權責明晰，避免任何不必要的損耗，杜絕浪費現(xiàn)象的發(fā)生。在逐步推行多熱源聯(lián)并網(wǎng)供熱的同時，如何打造安全可控的管網(wǎng)是我們應該考慮的重點，在此之中多熱源就意味著多壓力源，如何調(diào)節(jié)熱網(wǎng)平衡，不僅對設備設施是一個考驗，對我們的供熱管理人員更是一次挑戰(zhàn)?？梢?，城市集中供熱的運行管理水平還需要不斷提升，只有這樣才能真正實現(xiàn)節(jié)能降耗，安全運行的目標。

2 城市集中供熱的優(yōu)化措施

縱觀供熱系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的耗能狀況，不難看出只有不斷提高其技術含量，才可以使城市集中供熱系統(tǒng)達到節(jié)能、減排的效果。

2.1 嚴格遵循節(jié)能設計規(guī)范和標準

通常情況，從北方至南方外墻的傳熱系數(shù)從1.28 W/(m2·K)～2.35 W/(m2·K)逐漸降至0.45 W/(m2·K)～1.5 W/(m2·K)，從而使保溫性能提高了1.6倍～2.8倍。此外，體形系數(shù)、窗墻比等對建筑物耗熱量影響比較大，此時需要嚴格遵循節(jié)能設計規(guī)范和標準，從而更好的達到節(jié)能效果。對于既有建筑物，需要有步驟、有計劃的向新標準靠攏，實施既有建筑外墻保溫是主要措施之一。

2.2 推廣分時段變室溫調(diào)節(jié)

要想使大量超標耗能現(xiàn)象得到有效改善，則需要嚴格按照國務院規(guī)定的室溫標準進行設計，如冬季18 ℃，夏季26 ℃，尤其是各類公共建筑，要根據(jù)上班、下班，白天、夜間，工作日、節(jié)假日，進行分時段的變室溫調(diào)節(jié)。對于熱水供熱系統(tǒng)而言，這種調(diào)節(jié)、控制，一般是通過改變循環(huán)流量來得以實現(xiàn)節(jié)能的效果。如今，隨著分時變室溫調(diào)節(jié)技術的應用，要盡可能的遵循雙贏的原則，這樣不僅可以達到節(jié)能的效果，而且還可以在供熱的買賣雙方達到雙贏的效果。

2.3 采用大容量的產(chǎn)熱源

我國出臺了熱電聯(lián)產(chǎn)的新政策，即大力發(fā)展300 MW(30萬kW)、200 MW(20萬kW)以上機組的熱電聯(lián)供，對于一些小容量的熱電機組要逐漸關停，這樣可以有效提高熱源的熱效率。如今，隨著城市化、工業(yè)化的不斷發(fā)展，超過百萬的大城市如雨后春筍般涌現(xiàn)，為了更好的滿足這一發(fā)展趨勢，就需要采用大容量的熱電聯(lián)產(chǎn)供熱，以更好的提高其供熱效果。

2.4 科學、合理的開展多熱源聯(lián)網(wǎng)運行

在城市集中供熱系統(tǒng)中，積極選擇大容量熱水鍋爐、大容量熱電聯(lián)產(chǎn)的同時，需要對多熱源聯(lián)網(wǎng)運行供熱方案給予科學、合理的規(guī)劃，以更好的提高其供熱效果。實際上，多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱系統(tǒng)，與高壓電網(wǎng)存在較大的相似性，可以借助多個熱源來對熱網(wǎng)同時進行熱量的輸送。此時熱用戶就可以根據(jù)自身特點來向熱網(wǎng)提取熱量。一般用熱容量比較大的熱電廠來擔任主熱源，而且在進行供熱的過程中，經(jīng)常會滿負荷向熱網(wǎng)輸熱，同時在供熱期間，其余熱源成為輔助熱源，可以結(jié)合特點分別有序的實施滿負荷運行，以期更好的滿足熱用戶的供熱需求。為了確保各熱源運行鍋爐的高效運行，則需要對熱量平衡進行有效的調(diào)度，以提高其運行效率。實際上，通過壓力平衡的有效調(diào)度，可以使每一個熱源自動為一個固定的供熱區(qū)域進行供熱，進而達到一對一的單熱源供熱需求，此時借助流量平衡調(diào)度，能夠確保每一個熱用戶對循環(huán)流量的基本需求。對于上述所介紹的平衡調(diào)度方式，不僅能夠提高熱用戶的供熱質(zhì)量外，還可以使所有熱源的運行鍋爐處于高效的運行狀態(tài)，從而使熱源的平均熱效率得到有效提升。

2.5 完善二次網(wǎng)的直埋技術

通常情況，城市集中供熱系統(tǒng)一般會選擇直埋敷設技術，這樣可以將一次網(wǎng)的管道熱損失控制在2%～7%范圍內(nèi)。實際上，誘發(fā)供熱管網(wǎng)熱損失超標的原因多發(fā)生于二次管網(wǎng)上，而且損失可以達到10%～15%，造成這種現(xiàn)象的主要原因是二次網(wǎng)分支過多，需要按照要求增設閥門，從而使直埋敷設，轉(zhuǎn)化為變相的半管溝敷設，加之多年失修，從而導致管網(wǎng)熱損失過大。如今，要想使管網(wǎng)熱損失得到有效的控制，就需要對二次網(wǎng)的直埋技術進行優(yōu)化和完善，最關鍵的手段就是選擇直埋球閥，減少檢查井的過多設置，以確保二次網(wǎng)真正成為直埋敷設。

2.6 選用防腐阻垢劑，降低系統(tǒng)失水率

大量的資料調(diào)查與統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，我國每平方米供暖面積所需要的平均補水量約在80 kg/年～90 kg/年，熱損失率約為8%～10%，除了冒、滴、跑、漏的原因外，也經(jīng)常會發(fā)生用戶偷水現(xiàn)象。目前最常用的解決對策就是將防腐阻垢劑加入系統(tǒng)之中，其不僅能夠除垢，而且還可以防銹。通過使水系統(tǒng)的pH值(pH>10)提高，還可以在鋼管表面構(gòu)筑一層保護膜，既能夠達到軟化水質(zhì)的目的，而且還可以防止二氧化碳腐蝕和氧腐蝕。與此同時，該防腐阻垢劑不會對人體造成傷害，但是帶有顏色(黑色)。通過多年的實踐發(fā)現(xiàn)，防腐阻垢劑的應用效果比較理想。

2.7 使供熱自動化充分發(fā)揮作用

優(yōu)化供熱自控工程設計，合理選擇儀表與相關硬件。如溫度、壓力、流量傳感器和電磁調(diào)節(jié)閥，嚴格的安裝標準與輔材的選用，組態(tài)軟件和全網(wǎng)平衡軟件的應用，考慮熱網(wǎng)與室內(nèi)供暖的不同屬性通過不同的策略和方法進行控制，把控二次網(wǎng)平衡控制，如人工調(diào)平衡法、短管閥門平衡法、單元回水電動閥與溫度調(diào)平衡法、便攜式半自動二網(wǎng)平衡法和經(jīng)過水力計算加裝孔板、平衡閥等方法。

2.8 堅定計量收費技術的推行

從節(jié)能的角度來講，供熱計量收費技術能夠有效改善冷熱不均引發(fā)的熱損失，從而達到節(jié)能的效果。除了在熱量結(jié)算點位置配備熱量表外，還需要將流量調(diào)節(jié)閥和恒溫控制閥安裝在建筑熱入口和散熱器位置。通過熱量表的安裝，能夠?qū)臒崃拷o予有效的計量和結(jié)算。在對各種調(diào)節(jié)閥進行安裝時，不僅可以提高系統(tǒng)的可調(diào)性，而且還可以維持水力平衡，使冷熱不均問題得到有效改善。多年的實踐研究發(fā)現(xiàn)，只要嚴格按照相關規(guī)范和標準來對調(diào)節(jié)閥進行安裝和調(diào)節(jié)，可以使冷熱不均問題得到有效改善。

3 結(jié)語

本文就供熱熱網(wǎng)效率、供熱運行自動化以及供熱運行管理中的問題進行分析。而且隨著人民生活水平的提升，人們對城市集中供熱系統(tǒng)提出了更高的要求。這就要求城市供熱部門不僅要不斷提升供熱效率和供熱質(zhì)量，還需要采取節(jié)能降耗的有關舉措，節(jié)約能源、保護環(huán)境，促進社會經(jīng)濟的健康可持續(xù)發(fā)展。目前，我國的城市集中供熱系統(tǒng)在運行中還存在一系列的問題需要解決，這就要求我們必須不斷引進先進的科學技術和相關設備對供熱系統(tǒng)進行優(yōu)化，同時提升系統(tǒng)管理水平，更好地實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能降耗的效果。