城鎮(zhèn)集中供熱節(jié)能改造技術(shù)分析

段紹陽王飛王國偉

（1.山西亞日興工程技術(shù)咨詢有限公司 2.山西理工紅日節(jié)能服務(wù)有限公司 3.太原市市政工程設(shè)計(jì)研究院 山西太原 030000）

0 前言

目前大多數(shù)熱力站采用大流量小溫差的運(yùn)行方式，該運(yùn)行方式使電量及熱量無故的浪費(fèi)，而集中供熱中主要成本是熱力站運(yùn)行時(shí)的電費(fèi)，熱費(fèi)及水費(fèi)，因此節(jié)電、節(jié)熱及節(jié)水便成為集中供熱中節(jié)能運(yùn)行的根本。節(jié)電主要是通過節(jié)約熱力站內(nèi)的電量消耗，而熱力站的電量消耗主要來源于循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)的耗電量，因此選擇合理的水泵并使水泵運(yùn)行在高效點(diǎn)，對熱力站節(jié)電起著至關(guān)重要的作用。節(jié)熱主要是通過節(jié)約熱力站運(yùn)行時(shí)管網(wǎng)及用戶側(cè)的熱量損失起到節(jié)熱的目的。節(jié)水主要是通過控制運(yùn)行時(shí)管網(wǎng)上的跑冒滴漏，及用戶的頻繁放氣放水節(jié)約熱力站的耗水量。國內(nèi)的學(xué)者及供熱一線的供熱人對這方面做了很多研究。

冉春雨等[1]對集中供熱系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保運(yùn)行技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并對電廠節(jié)能環(huán)保運(yùn)行關(guān)鍵性的技術(shù)進(jìn)行了分析。張博[2]針對某市集中供熱的熱力站是以供給側(cè)調(diào)節(jié)為主的運(yùn)行調(diào)節(jié)方式，本文對熱力站內(nèi)的運(yùn)行調(diào)節(jié)情況、水泵變頻改造及閥門選擇的問題、熱力站二次管網(wǎng)側(cè)采用的調(diào)節(jié)手段進(jìn)行分析研究，并通過采用平衡閥在解決供熱建筑物水平失調(diào)現(xiàn)象、建筑物樓前設(shè)置混水系統(tǒng)解決高層建筑垂直失調(diào)問題的方案實(shí)踐，得到了解決工程實(shí)際問題的方法。李妍昕[3]通過對長春市熱力公司典型集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)測，討論供熱管網(wǎng)系統(tǒng)節(jié)能評價(jià)方法和指標(biāo)的確定，針對一次網(wǎng)、二次網(wǎng)和換熱站系統(tǒng)設(shè)定系統(tǒng)星級評定的具體方法。郝偉[4]通過合理的了解集中供熱系統(tǒng)熱耗情況，根據(jù)熱用戶用熱需求調(diào)節(jié)熱力站的供熱溫度曲線，才能找出經(jīng)濟(jì)科學(xué)的節(jié)能供熱模式。

結(jié)合之前的研究，供熱系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行的關(guān)鍵點(diǎn)主要集中在熱力站內(nèi)選擇與管網(wǎng)匹配的循環(huán)水泵以便高效運(yùn)行、二次管網(wǎng)的節(jié)能降耗及減少整個(gè)系統(tǒng)的失水量。針對已運(yùn)行的熱力站，節(jié)能改造主要方法如下：

1 熱力站節(jié)能改造循環(huán)水泵的合理選取

對某一小區(qū)的集中供熱而言，循環(huán)水泵就是該小區(qū)的“心臟”，因此循環(huán)水泵的合理選擇至關(guān)重要。循環(huán)水泵主要參數(shù)為進(jìn)入小區(qū)管網(wǎng)的循環(huán)水量及揚(yáng)程。熱力站內(nèi)水泵的節(jié)能改造，主要通過以下方式選取循環(huán)水泵：

（1）在滿足所有用戶室溫都達(dá)標(biāo)的前提下，通過使用超聲波流量計(jì)測量二次網(wǎng)的流量G′或者熱力站內(nèi)一次網(wǎng)側(cè)的熱量表反算出該小區(qū)在嚴(yán)寒期的熱負(fù)荷，該負(fù)荷就是本小區(qū)在供熱運(yùn)行時(shí)需要的最大熱負(fù)荷。再根據(jù)公式（2）計(jì)算出該小區(qū)需要的理論流量G，該理論流量就是循環(huán)水泵的流量。

式中：Q′——該小區(qū)的實(shí)際最大熱負(fù)荷，kW；

G′——該小區(qū)的實(shí)際運(yùn)行流量，t/h；

△T′——該小區(qū)的實(shí)際運(yùn)行供回水溫差，℃。

通過流量公式（2）計(jì)算循環(huán)水泵的理論流量。

式中：Q′——該小區(qū)的實(shí)際最大熱負(fù)荷，kW；

G——該小區(qū)的水泵理論流量，t/h；

△T——該小區(qū)的理論供回水溫差：①△T=20℃（散熱器）；②△T=10℃（地暖）。

（2）通過改變循環(huán)水泵的頻率，采用超聲波流量計(jì)測量二網(wǎng)的流量。在運(yùn)行頻率f1下，測出二次網(wǎng)流量G′1與循環(huán)水泵進(jìn)出口壓差△P′1；分別增加、減小水泵的運(yùn)行頻率變?yōu)?f2、f3，相應(yīng)二網(wǎng)流量 G′2、G′3與循環(huán)水泵進(jìn)出口壓差△P′2、△P′3。通過三次調(diào)頻測量，利用公式（3）計(jì)算二次管網(wǎng)的阻抗S1、S2、S3，該小區(qū)二次網(wǎng)的阻抗S取三次計(jì)算的平均值。

式中：f1、f2、f3——水泵運(yùn)行時(shí)的頻率，Hz；

G′1、G′2、G′3——實(shí)際測量的原循環(huán)水泵的流量，t/h；

S——二次管網(wǎng)的總阻抗，t/h；

△P′——嚴(yán)寒期循環(huán)水泵實(shí)際揚(yáng)程，m。

通過使用高精度的壓力表在嚴(yán)寒期監(jiān)測循環(huán)水泵前后的壓力值，計(jì)算出嚴(yán)寒期水泵的揚(yáng)程：

式中：P1′——嚴(yán)寒期循環(huán)水泵出口壓力，m；

P2′——嚴(yán)寒期循環(huán)水泵進(jìn)口壓力，m；

△P′——嚴(yán)寒期循環(huán)水泵實(shí)際揚(yáng)程，m。

根據(jù)理論計(jì)算的二次管網(wǎng)的流量G與次管網(wǎng)的總阻抗S，計(jì)算出改造后循環(huán)泵所需要的揚(yáng)程H。

2 二次管網(wǎng)的節(jié)能降耗

二次管網(wǎng)是用戶與熱力站連接的橋梁，選取合理的管徑與閥門是保證二次網(wǎng)降耗的必要前提。根據(jù)計(jì)算出的流量G′與二次網(wǎng)各分支、各樓棟及各單元的流量 G′1，G′2，G′3…G′n，通過查水力計(jì)算表，選取合理的管徑，便于調(diào)節(jié)管網(wǎng)的平衡。調(diào)節(jié)管網(wǎng)的平衡主要是通過在二次網(wǎng)主要分支及樓棟單元加裝調(diào)節(jié)閥，通過使用超聲波流量計(jì)、測溫槍調(diào)或者設(shè)置遠(yuǎn)傳智能水力平衡閥來調(diào)節(jié)二網(wǎng)的平衡。當(dāng)二次網(wǎng)系統(tǒng)水力平衡后，可避免常規(guī)“大流量，小溫差”的運(yùn)行方式，進(jìn)一步的降低管網(wǎng)的流量，拉大管網(wǎng)供回水溫差，減輕熱力站循環(huán)水泵的負(fù)擔(dān)，進(jìn)而降低水泵的能耗，節(jié)約管網(wǎng)的熱量。

3 控制系統(tǒng)的失水量

集中系統(tǒng)絕大多數(shù)都是閉式系統(tǒng)，用戶的回水通過熱力站內(nèi)的換熱器換熱后溫度升高，供給用戶側(cè)。

式中：Q′——用戶需要的熱負(fù)荷，kW；

c——水的比熱容，kJ/kg；

F——換熱面積，m2；

t1——用戶的供水溫度，℃；

t2——用戶的回水溫度，℃。

如果系統(tǒng)失水，系統(tǒng)通過啟動(dòng)補(bǔ)水泵為系統(tǒng)補(bǔ)水。若失水量較大，則會(huì)降低用戶側(cè)的回水溫度，使得供回水溫差加大，熱負(fù)荷增加。

式中：G′——二次網(wǎng)的運(yùn)行流量，t/h；

t′2——補(bǔ)水后二網(wǎng)的實(shí)際回水溫度，℃；

t——補(bǔ)水水溫，℃；

t2——用戶的回水溫度，℃；

x——補(bǔ)水量，t/h；

由于 t

4 結(jié)語

供熱系統(tǒng)是個(gè)系統(tǒng)工程，供熱節(jié)能要從全盤進(jìn)行考慮，不能單獨(dú)只做某一方面的節(jié)能，從源頭到末端相互匹配，對熱力站耗電量、耗熱量及耗水量嚴(yán)格把控，做到精打細(xì)算，使熱力站的能耗減少。