淺析國際關(guān)系學(xué)院供熱系統(tǒng)改造

史 震，常 明

(國際關(guān)系學(xué)院，北京 100091)

0 引 言

高等院校的冬季供熱是關(guān)乎廣大師生切身利益的頭等大事，是保障師生教學(xué)、生活的重要工作內(nèi)容。同時(shí)節(jié)能減排也是創(chuàng)建節(jié)能型高等院校永恒不變的課題，因此一方面保證供熱質(zhì)量、另一方面進(jìn)行節(jié)能減排是國際關(guān)系學(xué)院后勤管理部門的重要任務(wù)。

1 國際關(guān)系學(xué)院原有供熱系統(tǒng)的配置以及存在的問題

國際關(guān)系學(xué)院總供熱面積約為13萬平方米，其中教學(xué)(辦公)區(qū)約為5萬平方米，住宅區(qū)約為8萬平方米。2000年煤改氣時(shí)更換兩臺(tái)5.9 MW燃?xì)忮仩t，直供循環(huán)泵一用一備，功率為45 kW，流量為500 m3/h。供熱系統(tǒng)為集中供熱直供系統(tǒng)，設(shè)置分集水器，設(shè)5路分支，滿足五個(gè)供熱區(qū)域。系統(tǒng)無共同使用熱源的生活熱水等其他供熱設(shè)施。

2009年，學(xué)校對(duì)供熱系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。但隨著學(xué)校的發(fā)展，三個(gè)供熱區(qū)域的供熱面積已發(fā)生變化，特別是隨著學(xué)校在2017年實(shí)施老舊小區(qū)改造工程后，原有的系統(tǒng)已不能滿足環(huán)保要求下的使用需求和節(jié)能要求，部分問題更加凸顯。

1.1 熱源方面

1.1.1 循環(huán)水泵工況不匹配

供熱鍋爐的循環(huán)水泵雖采用了自動(dòng)變頻調(diào)速裝置，因三個(gè)供熱區(qū)域的供熱面積發(fā)生變化，致使循環(huán)水泵不能在高效率區(qū)域工作，造成效率降低、電能浪費(fèi)。

1.1.2 內(nèi)循環(huán)水泵的作用不佳

系統(tǒng)溫差大，雖配置的鍋爐內(nèi)循環(huán)水泵，但其作用不明顯，鍋爐冷凝水過多，鍋爐產(chǎn)生腐蝕。

1.1.3 鍋爐排煙熱損大

原燃?xì)鉄崴仩t的排煙溫度在120 ℃以上，大量的排煙顯熱和水蒸汽的汽化潛熱被浪費(fèi)，排煙熱損過大，浪費(fèi)了天然氣資源，不符合節(jié)能要求。

1.1.4 鍋爐及燃燒器老化

鍋爐及原廠配置的燃燒器均已超期服役，已使用17年，老化嚴(yán)重，無法滿足當(dāng)前大氣環(huán)保部門對(duì)氮氧化物達(dá)標(biāo)排放的嚴(yán)格要求。

1.2 管網(wǎng)及用戶側(cè)方面

1.2.1 管網(wǎng)調(diào)節(jié)設(shè)備老化、水力失調(diào)

因時(shí)代久遠(yuǎn)，學(xué)校各建筑樓前流量調(diào)控閥門老化，整體管網(wǎng)水力失調(diào)。系統(tǒng)更換前，為保證管網(wǎng)末端用戶室溫達(dá)標(biāo)，維護(hù)人員只能加大供熱量的方法解決。此種方法，一方面造成供熱不平衡，即近端用戶室溫過高而遠(yuǎn)端用戶室溫勉強(qiáng)達(dá)標(biāo)，影響居民生活舒適度，另一方面，增加了能源及費(fèi)用支出，違背了節(jié)能的宗旨。

1.2.2 外網(wǎng)老化現(xiàn)象嚴(yán)重

供熱室外管線投入使用已達(dá)20年以上，老化嚴(yán)重，跑冒滴漏現(xiàn)象頻發(fā)，造成較大的水資源、熱能等的浪費(fèi)。

2 國際關(guān)系學(xué)院新供熱系統(tǒng)的改造原則與改造方法

針對(duì)上文論述的問題，學(xué)校管理部門與設(shè)計(jì)部門、供熱運(yùn)營單位經(jīng)過反復(fù)研究，確定了新供熱系統(tǒng)改造原則，即以保障全校師生及家屬供熱需求為基本前提，以提升供熱舒適滿意度為主要目的，綜合考慮熱源及管網(wǎng)的整體改造，確保供熱系統(tǒng)的供熱均衡，在滿足北京市大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的前提下，立足長遠(yuǎn)，達(dá)到社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。

具體改造方法上采取了以下措施：

(1)熱源方面

①更換原有鍋爐

根據(jù)校內(nèi)面積重新校核鍋爐容量，嚴(yán)格按照國家采購要求，招標(biāo)采購滿足北京市大氣環(huán)保新排放要求的兩臺(tái)5.6 MW國產(chǎn)鍋爐并匹配行業(yè)主流燃燒器，單臺(tái)燃料耗量556M3/H，鍋爐熱效率98%。

②增加變頻調(diào)節(jié)控制設(shè)備

根據(jù)實(shí)際用熱負(fù)荷重新核算循環(huán)水泵參數(shù)，在使用原有一用一備的循環(huán)水泵前提下，增設(shè)一套45 kW變頻調(diào)節(jié)控制設(shè)備(一拖二運(yùn)行)，使循環(huán)水泵可以根據(jù)管網(wǎng)實(shí)際供回水壓差進(jìn)行變頻控制，提供循環(huán)泵的工作效率，降低電力損耗。

③配置溫度預(yù)設(shè)定自啟系統(tǒng)

利用原有的內(nèi)循環(huán)水泵，當(dāng)運(yùn)行鍋爐回水溫度低于系統(tǒng)預(yù)設(shè)定值時(shí)，內(nèi)循環(huán)水泵自動(dòng)運(yùn)行，提高進(jìn)入鍋爐的回水溫度，降低溫差，從而減少鍋爐內(nèi)冷凝水產(chǎn)生，提高鍋爐使用壽命。同時(shí)，系統(tǒng)具有手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能，以應(yīng)對(duì)多種運(yùn)行工況。

④安裝煙氣余熱回收回收裝置

安裝2套采用翅片式換熱管結(jié)構(gòu)煙氣余熱回收裝置，通過加強(qiáng)的傳熱技術(shù)，將低溫回水與高溫?zé)煔膺M(jìn)行換熱，最大程度將煙氣中的顯熱和潛熱回收至系統(tǒng)中，在比較理想的工況下可提高鍋爐熱效率6%以上。在降低運(yùn)行能源消耗的同時(shí)，還顯著降低了鍋爐排煙溫度。

⑤配置環(huán)境氣候補(bǔ)償調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)

配置必需的傳感器、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門等，構(gòu)成環(huán)境氣候補(bǔ)償調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)可分析室外氣象變化以及早、中、晚等時(shí)間段氣溫變化，如風(fēng)、雨、雪等對(duì)用戶室內(nèi)溫度造成影響的數(shù)據(jù)，由系統(tǒng)實(shí)時(shí)修正、調(diào)整各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，使鍋爐出水溫度匹配氣候補(bǔ)償調(diào)節(jié)系統(tǒng)確定的需用供水溫度，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)供熱輸出調(diào)節(jié)，從而保證用戶室內(nèi)溫度處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，達(dá)到供熱平衡，提高熱效率、降低能耗。

(2)管網(wǎng)及用戶側(cè)方面

①更換室外管網(wǎng)，調(diào)整系統(tǒng)水力平衡

對(duì)校內(nèi)建筑進(jìn)行實(shí)際熱負(fù)荷核算，考慮建筑面積、往年室溫、供熱距離、管徑等多重因素，確定各供熱地下管線的管徑尺寸規(guī)格與最佳流量范圍，依此更換教工住宅區(qū)全部老舊地下供熱管線，適當(dāng)調(diào)整了該區(qū)域的供熱干支線管徑。與此同時(shí)，在每棟建筑樓前的回水處加設(shè)匹配自身流量范圍的自力式流量控制閥，使系統(tǒng)水力基本達(dá)到平衡，實(shí)現(xiàn)末端住戶統(tǒng)一體感，改善以往為照顧遠(yuǎn)端住戶不得不“大火猛燒”的困境，大大降低了能源消耗。

②設(shè)置采集點(diǎn)和無線傳輸室內(nèi)溫度采集裝置，采集終端用戶室內(nèi)溫度

作為綜合控制分析中的重要參數(shù)，終端用戶室內(nèi)采集的室內(nèi)溫度要具備可代表性，根據(jù)熱源距離(遠(yuǎn)、近)、樓層高度(高、中、低)、房間朝向(向陽、背陰)等因素，側(cè)重末端低溫住戶采集，設(shè)置采集點(diǎn)和無線傳輸室內(nèi)溫度采集裝置，使系統(tǒng)及運(yùn)行管理人員快速獲悉終端的供熱情況，分析、調(diào)整相關(guān)供熱參數(shù)，減少過量供熱。同時(shí)，通過不同區(qū)域的室溫異常變化，還可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的水力問題，提高處理響應(yīng)速度，保證冬季供熱的穩(wěn)定。

③根據(jù)樓宇功能，裝設(shè)管網(wǎng)的分時(shí)分溫控制設(shè)備

結(jié)合高等院校的性質(zhì)，由于學(xué)生的活動(dòng)具有特定的規(guī)律性，寒假期間校內(nèi)公共建筑空置，因此只需保證室內(nèi)維持防凍溫度(5～8 ℃)即可。為此，在需要分時(shí)分溫控制的建筑樓前裝設(shè)分時(shí)分溫電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門，按照預(yù)設(shè)的時(shí)間段來調(diào)節(jié)進(jìn)入上述建筑的供水流量，進(jìn)而調(diào)節(jié)供熱溫度，實(shí)現(xiàn)分階段、分溫度供熱，有效降低了整個(gè)供熱季的能源消耗。

3 國際關(guān)系學(xué)院供熱系統(tǒng)改造后的效果

國際關(guān)系學(xué)院供熱系統(tǒng)改造歷時(shí)一年。截至目前，系統(tǒng)已正常使用兩年。通過此次改造，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的改造目標(biāo)。據(jù)調(diào)研，學(xué)校師生及家屬普遍反映供熱季中供熱舒適，尤其是供熱末端的住戶評(píng)價(jià)最高。與此同時(shí)，氮氧化物排放控制在了30 mg/m3以下，通過兩個(gè)供熱季的運(yùn)行，共節(jié)約燃?xì)?1萬立米，年均節(jié)約燃?xì)?5 125立米，達(dá)到年均降低能耗5.2%的節(jié)能效果，通過深度挖潛，預(yù)計(jì)后期供熱年度與改造前比較可達(dá)到7%以上的節(jié)能效果?？梢哉f，國際關(guān)系學(xué)院供熱系統(tǒng)改造達(dá)到了節(jié)能減排和供熱質(zhì)量提升雙實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，取得了較好的效果。

供暖關(guān)乎民生。隨著人民群眾對(duì)美好生活向往的日益提升以及國家對(duì)環(huán)境和大氣質(zhì)量的要求愈來愈高，各單位的供熱系統(tǒng)改造勢在必行。隨著科技的發(fā)展，新技術(shù)、新設(shè)備、新方法更會(huì)層出不窮，總結(jié)國際關(guān)系學(xué)院供熱系統(tǒng)改造的原則、方法、成效，主要目的在于拋磚引玉，以期更好的提升工作效果，滿足人民需要。