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

葛普

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隨著城市化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，城市發(fā)展與環(huán)境污染之間的矛盾越來(lái)越突出，全球范圍內(nèi)都相繼展開(kāi)了保護(hù)環(huán)境的相關(guān)活動(dòng)。作為城市建設(shè)的主要能源，集中供熱成為許多城市采用的主要供熱方式。然而，由于在熱能供應(yīng)體系中缺乏相應(yīng)的理論支撐，簡(jiǎn)單地從滿足社會(huì)需求的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)城市熱能供應(yīng)體系，導(dǎo)致對(duì)環(huán)境造成了不同程度的污染。筆者結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)相關(guān)方面展開(kāi)分析。

1 城市集中供熱管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的原則

在設(shè)計(jì)城市集中供熱管網(wǎng)的過(guò)程中，應(yīng)遵循科學(xué)合理性原則、全局性原則及前瞻性原則。具體來(lái)說(shuō)，科學(xué)合理性原則主要是指在設(shè)計(jì)相關(guān)方案時(shí)，應(yīng)從科學(xué)系統(tǒng)的角度出發(fā)，考慮系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行充分的分析。全局性原則是指在設(shè)計(jì)方案的過(guò)程中，從整體層面上考慮方案實(shí)施的有效性，保證系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，其各方面的性能能夠滿足整個(gè)區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。前瞻性則主要指從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度出發(fā)，對(duì)工程的建設(shè)情況及運(yùn)行狀況進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2 城市集中供熱管網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)

2.1 供熱效率高能量損耗低

集中供熱減少了供熱過(guò)程中供熱介質(zhì)的分散，減少了熱能在流通過(guò)程中的損耗，同時(shí)集中的控制調(diào)度，可以有效地根據(jù)室外環(huán)境和需求來(lái)進(jìn)行熱介質(zhì)溫度、流速的精確控制，選擇出最節(jié)能的供熱方案，在充分滿足用戶需求的同時(shí)，減少了無(wú)用功，同時(shí)充分合理的利用了資源，避免資源浪費(fèi)，同時(shí)降低了整個(gè)供熱系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)成本。集中供熱還有利于統(tǒng)一運(yùn)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)控，對(duì)整個(gè)供熱時(shí)段的能量需求進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，及時(shí)的進(jìn)行調(diào)控，有效減少了人力和物力投入。集中供熱因?yàn)槭褂玫腻仩t容量更大，燃燒效率更高，可以更有效地節(jié)約燃料。

2.2 對(duì)空氣的污染減少

集中供熱一方面減少了能源損耗，因此提供同等需求的熱量所需要的資源和能量降低；另一方面集中供熱所使用的鍋爐更標(biāo)準(zhǔn)，能源轉(zhuǎn)化效率更高，這些使得在鍋爐工作過(guò)程中產(chǎn)生的空氣污染物更少。同時(shí)集中供熱熱量產(chǎn)生集中，鍋爐容量大，燃燒效率提高大大的減少了對(duì)燃料的消耗，同時(shí)燃燒所產(chǎn)生的廢棄物業(yè)更少，分散鍋爐因?yàn)殄仩t本身質(zhì)量的參差不齊，熱量分散，散熱面廣，燃燒同等熱量需要更多的燃料，產(chǎn)生的廢氣自然會(huì)更多，并且分散鍋爐在管理上存在更多的不便，不能保證對(duì)各鍋爐的各方面都進(jìn)行規(guī)范有效的操作和監(jiān)測(cè)，造成的浪費(fèi)污染會(huì)更多。

2.3 自動(dòng)化可操作性更高

目前隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，城市集中供熱管網(wǎng)已基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，集中鍋爐更有利于整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的操控，優(yōu)化了整個(gè)控制系統(tǒng)的計(jì)算流程，分散鍋爐會(huì)增加控制系統(tǒng)成本及人力成本，同時(shí)不利于一個(gè)控制系統(tǒng)對(duì)整個(gè)供熱管網(wǎng)的同意集約式管理調(diào)控。采用集中供熱，優(yōu)化了整個(gè)控制流程，化繁為簡(jiǎn)，降低了實(shí)際操作中的故障率，同時(shí)減小了機(jī)器及時(shí)間誤差。

3 城市集中供熱管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)路徑

3.1 優(yōu)化管網(wǎng)的整體布局設(shè)計(jì)

在城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)中，供熱管網(wǎng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)是非常重要的環(huán)節(jié)，管徑設(shè)計(jì)的合理性也對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生著非常重要的影響。因此，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)城市集中供熱管網(wǎng)的過(guò)程中，應(yīng)重視管徑設(shè)計(jì)的量級(jí)控制。熱源廠通過(guò)主管網(wǎng)，將能源傳輸至換熱站，換熱站再通過(guò)二次管網(wǎng)，將能源傳輸?shù)接脩艏彝ァＲ虼?，?yīng)采用區(qū)塊化的管理方式，對(duì)管網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀況進(jìn)行管理，保證每一環(huán)節(jié)的運(yùn)行效率。

3.2 選取合理的供熱管網(wǎng)直徑

在建設(shè)城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的過(guò)程中，應(yīng)本著科學(xué)的設(shè)計(jì)思想，充分運(yùn)用各種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，建立集中管線的處理區(qū)域。同時(shí)，為了能夠有效地降低管線的供熱半徑，完成對(duì)管線成本的有效控制，減少整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中存在的阻力，設(shè)計(jì)人員應(yīng)針對(duì)管線運(yùn)行的實(shí)際情況，對(duì)其設(shè)計(jì)原理進(jìn)行深入的分析，做好每一個(gè)細(xì)節(jié)的工作。此外，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)安置閥門(mén)的數(shù)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)管線的布置進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，避免中間環(huán)節(jié)不必要的能源消耗。

3.3 優(yōu)化供熱管網(wǎng)管線設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)供熱管網(wǎng)線的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡量縮減管線的長(zhǎng)度，減少中間環(huán)節(jié)不必要的管線布置，從而避免由于管線過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致的能源消耗增大。同時(shí)，在設(shè)計(jì)管道的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)閥門(mén)的設(shè)計(jì)進(jìn)行合理的安排，避免由于涉及不合理產(chǎn)生熱能消耗的現(xiàn)象[1]。

3.4 優(yōu)化整個(gè)城市供熱管網(wǎng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在優(yōu)化集中供熱管網(wǎng)時(shí)，應(yīng)將其對(duì)城市經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與供暖等方面的因素進(jìn)行充分的考慮，將創(chuàng)新的設(shè)計(jì)思想與先進(jìn)的管理理念進(jìn)行有效的融合，為后續(xù)建設(shè)城市管網(wǎng)工程奠定良好的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)相關(guān)環(huán)節(jié)的過(guò)程中，應(yīng)針對(duì)該系統(tǒng)運(yùn)行中可能出現(xiàn)的各種故障進(jìn)行深入的分析，并制定優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而降低該系統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)成本及維修成本，提高整個(gè)系統(tǒng)的安全性。

3.5 優(yōu)化供熱管網(wǎng)的運(yùn)行方式

在城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生較高的負(fù)載及能源的消耗。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合該系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)集中供熱管網(wǎng)的運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在上述過(guò)程中，應(yīng)將現(xiàn)代控制技術(shù)與熱工學(xué)的相關(guān)理論進(jìn)行有效的運(yùn)用，對(duì)供熱系統(tǒng)運(yùn)行的效率、差異、精準(zhǔn)性等方面進(jìn)行科學(xué)的調(diào)整。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文的論述，闡述了城市集中供熱管優(yōu)化設(shè)計(jì)的原則，并論述了城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，最后從幾個(gè)不同的層面分析了城市集中供熱管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要路徑。因此，社會(huì)各界應(yīng)加強(qiáng)對(duì)熱能使用方式的重視程度，對(duì)集中供熱管網(wǎng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施進(jìn)行深入的研究。同時(shí)，在這一過(guò)程中，應(yīng)不斷優(yōu)化城市集中供熱掛網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案，使其能夠發(fā)揮出更好的作用，實(shí)現(xiàn)城市資源的節(jié)約，為建設(shè)現(xiàn)代化城市奠定良好的基礎(chǔ)。