城市集中供熱系統(tǒng)的供熱調(diào)節(jié)技術(shù)研究

張斌

（太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司城西供熱分公司，山西太原 030000）

0 引言

目前，我國城市供熱的方式以集中供熱為主，在熱水供暖系統(tǒng)中，為了能夠進(jìn)一步增強(qiáng)供熱效果，首先需要做好的工作內(nèi)容就是針對現(xiàn)有的供熱系統(tǒng)進(jìn)行更具高效性的技術(shù)調(diào)節(jié)，使城市供熱成效能夠?qū)崿F(xiàn)階段性提升，期間對于供熱經(jīng)濟(jì)性的考量也不能忽視。但是，在當(dāng)前的城市集中供熱系統(tǒng)運行中，對于供熱調(diào)節(jié)技術(shù)的運用還存在較多的不足之處，導(dǎo)致實際的供熱效果并未達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，從而降低城市居民的供熱質(zhì)量。鑒于此，針對城市集中供熱系統(tǒng)的供熱調(diào)節(jié)技術(shù)這一內(nèi)容進(jìn)行深入研究具有重要現(xiàn)實意義。

1 供熱調(diào)節(jié)的相關(guān)發(fā)展情況

目前，西方國家的集中供熱技術(shù)已比較成熟，逐步實現(xiàn)溫度的自動調(diào)控。熱網(wǎng)及換熱站運行參數(shù)的監(jiān)測在中央控制室進(jìn)行；系統(tǒng)的變流量運行是通過最不利用戶的壓差控制和流量的變頻調(diào)節(jié)來實現(xiàn)的[1]。目前，我國集中供熱系統(tǒng)的調(diào)整主要采用對熱源進(jìn)行質(zhì)調(diào)節(jié)的方法。由于末端建筑的種類繁多，這種調(diào)整方法很難確定適當(dāng)?shù)目刂撇呗訹2]。我國的供熱系統(tǒng)運行所用的監(jiān)控系統(tǒng)還需完善，根據(jù)用熱量或室外空氣溫度的變化進(jìn)行設(shè)備和調(diào)控的模式也相對不精確，大流量小溫差的現(xiàn)象是普遍存在的，因此熱力管網(wǎng)的水力失調(diào)、供熱系統(tǒng)輸送效率低以及供熱系統(tǒng)能量浪費的問題也比較嚴(yán)重[3]。

2 供熱調(diào)節(jié)方面存在的問題

在進(jìn)行城市集中供熱系統(tǒng)分析期間能夠發(fā)現(xiàn)，雖然我國在城市供熱水平提高方面已經(jīng)初步取得成效，但是在實際的供熱系統(tǒng)運行中，仍舊存在較多的供熱調(diào)節(jié)成效不佳問題，造成熱能源利用率下降，主要原因在于城市集中供熱系統(tǒng)的設(shè)計供熱調(diào)度方面有很大的缺點[4]。具體體現(xiàn)在以下幾點：①冷熱不均，城市中部分區(qū)域的室內(nèi)供熱溫度很低，同時也存在部分區(qū)域的供熱溫度過高現(xiàn)象，形成高負(fù)荷供熱，此種高耗能現(xiàn)象主要因為供熱調(diào)節(jié)的不足導(dǎo)致的[5]；②現(xiàn)代化設(shè)備技術(shù)不夠普及，在某些地區(qū)，傳統(tǒng)的燃煤鍋爐加熱方法仍用于城市集中供熱管理中，靠人為手動調(diào)節(jié)閥門，不夠精準(zhǔn)、調(diào)節(jié)速度慢、效率低，最終影響供熱質(zhì)量。

3 集中供熱系統(tǒng)的供熱調(diào)節(jié)技術(shù)

3.1 用戶自行調(diào)控技術(shù)

城市集中供熱系統(tǒng)中，用戶、熱源、熱網(wǎng)三者均屬于整個系統(tǒng)中的重要構(gòu)成部分，可以認(rèn)為正是這三部分的構(gòu)成，形成了城市集中供熱整個體系?；诖苏J(rèn)識，在城市集中供熱管理中，安裝相應(yīng)的雙通閥在用戶的供暖系統(tǒng)中來調(diào)節(jié)散熱器。為了進(jìn)一步實現(xiàn)供熱節(jié)能，可以從熱用戶本身出發(fā)，從自身的供熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，借助不同用戶入口方案的設(shè)置，將供熱系統(tǒng)中的室內(nèi)管網(wǎng)充分與一次、二次熱網(wǎng)分離開來[6]。但此過程中，需要確保兩個系統(tǒng)之間分別使用不同的流量模式，且兩個模式之間需要保持各自的獨立性，其中室內(nèi)管網(wǎng)的運行方式需要以變流量為主，而一次、二次熱網(wǎng)的運行方式需要以恒流量為主，力求達(dá)到城市集中供熱節(jié)能效果增強(qiáng)的目的。

3.2 熱源與熱網(wǎng)調(diào)節(jié)技術(shù)

當(dāng)城市供熱用戶完成上述配置調(diào)節(jié)工作之后，用戶可初步完成供熱系統(tǒng)的自主調(diào)節(jié)工作。但是，為了能夠進(jìn)一步提高城市集中供熱系統(tǒng)的運行質(zhì)量，還需做好熱源與熱網(wǎng)的調(diào)節(jié)技術(shù)工作，有必要預(yù)測熱源位置的實際負(fù)荷狀態(tài)，經(jīng)過研究，熱源位置的負(fù)荷預(yù)測包含以下幾點：

3.2.1 循環(huán)泵轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時的預(yù)測

當(dāng)城市用戶在供熱期間所使用的熱流量整體處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)時，能夠表明城市集中供熱系統(tǒng)中的循環(huán)泵轉(zhuǎn)速也呈現(xiàn)比較穩(wěn)定的狀態(tài)，同時在平衡性方面也較為良好。進(jìn)行熱源系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時，應(yīng)該同步做好相應(yīng)的質(zhì)調(diào)節(jié)工作，并針對系統(tǒng)的出口位置所涉及的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行更詳細(xì)的了解和分析，并將其作為系統(tǒng)調(diào)節(jié)的參考。詳細(xì)的系統(tǒng)調(diào)節(jié)工作需要針對熱源的供水溫度以及回水溫度進(jìn)行預(yù)測，但在預(yù)測期間，需要做好以下幾方面的統(tǒng)計工作：①熱網(wǎng)的回水流量以及供水流量；②外界環(huán)境溫度、回水溫度、供水溫度。隨后，需根據(jù)所統(tǒng)計的資料對城市集中供熱系統(tǒng)的整體溫度加以調(diào)節(jié)，并將此調(diào)節(jié)工作的執(zhí)行結(jié)果應(yīng)用到后續(xù)供水溫度、回水溫度的預(yù)測過程，最后按照所得出的城市集中供熱系統(tǒng)的整體溫度情況，展開更具體的細(xì)節(jié)調(diào)節(jié)工作。

3.2.2 循環(huán)泵轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定時預(yù)測

在城市集中供熱系統(tǒng)運行過程中，進(jìn)行流量變化形式的選擇時，若選用輸熱模式，此種模式應(yīng)用下，能夠在極大程度上為供熱系統(tǒng)的運行節(jié)省流量，期間，當(dāng)供熱的流程變化范圍過大時，應(yīng)該立即通過對循環(huán)泵的調(diào)節(jié)實現(xiàn)供熱系統(tǒng)的變頻調(diào)節(jié)。通過對調(diào)節(jié)的供熱成效進(jìn)行觀察能夠發(fā)現(xiàn)，這種調(diào)節(jié)技術(shù)的應(yīng)用對城市集中供熱的節(jié)能目的有顯著的提升，此類系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式的使用，在一定程度上體現(xiàn)了熱源的“質(zhì)”與“量”之間進(jìn)行了配合性的調(diào)節(jié)。在整個城市集中供熱系統(tǒng)運行中，能夠有效實現(xiàn)能耗控制并進(jìn)一步促使能耗降低至最低標(biāo)準(zhǔn)，首先需要做好的工作就是對供熱區(qū)域范圍的熱用戶進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的調(diào)查，并在供熱區(qū)域內(nèi)對用戶進(jìn)行熱需求量調(diào)查時，充分將各項參數(shù)應(yīng)用到其中作為供熱參考[7]。在此期間，進(jìn)行城市集中供熱的預(yù)測時，應(yīng)該全面做好供水壓力、回水壓力以及供水溫度、回水溫度的預(yù)測工作，在掌握實際供熱數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，在城市集中供熱系統(tǒng)的運行中使反饋調(diào)節(jié)技術(shù)得到充分的應(yīng)用。在整個系統(tǒng)的調(diào)整過程中，技術(shù)人員還需要使用循環(huán)泵對控制的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行反饋調(diào)整，以實現(xiàn)城市集中供熱系統(tǒng)運行質(zhì)量的持續(xù)優(yōu)化。

3.2.3 質(zhì)調(diào)節(jié)

進(jìn)行城市集中供熱系統(tǒng)的質(zhì)調(diào)節(jié)時，通常需要與外部空間環(huán)境的溫度之間構(gòu)建起關(guān)聯(lián)性，換言之，質(zhì)調(diào)節(jié)工作開展的依據(jù)應(yīng)以外部整體環(huán)境為主，期間，必須根據(jù)城市外部環(huán)境的溫度變化，準(zhǔn)確調(diào)節(jié)集中供暖系統(tǒng)中鍋爐內(nèi)部燃燒工作。為了有效調(diào)節(jié)集中供熱鍋爐的水體溫度，就必須同步做好整個集中供熱系統(tǒng)中的實際循環(huán)水量能夠滿足供熱需求。例如，當(dāng)城市環(huán)境溫度已經(jīng)低于-20℃，那么集中供熱系統(tǒng)的供水溫度就需要高于90℃；當(dāng)城市環(huán)境溫度從低于-20℃回升至-10℃時，可以酌情針對集中供熱系統(tǒng)中的供水溫度進(jìn)行降低調(diào)節(jié)，同時出水的溫度也需隨之進(jìn)行調(diào)節(jié)，具體調(diào)節(jié)溫度需結(jié)合實際供熱面積、供熱流量指導(dǎo)供回水溫度。通過對上述供熱調(diào)節(jié)技術(shù)的應(yīng)用能夠發(fā)現(xiàn)，在城市外部空間的溫度不斷攀升時，集中供暖系統(tǒng)的供水溫度和回水溫度可以相應(yīng)降低。可以看出，質(zhì)調(diào)節(jié)模式技術(shù)的應(yīng)用可以有效地針對城市集中供熱系統(tǒng)中循環(huán)水流量的整體穩(wěn)定性，同時凸顯出卓越的調(diào)節(jié)作用。與此同時，質(zhì)調(diào)節(jié)技術(shù)的運用對于供熱系統(tǒng)中循環(huán)泵的功率并不會產(chǎn)生不良影響，值得在城市集中供熱系統(tǒng)運行中加以應(yīng)用和推廣。

3.2.4 變頻調(diào)速技術(shù)

在換熱站初裝設(shè)備時主要是按設(shè)計滿負(fù)荷進(jìn)行設(shè)備選型，之前的工頻循環(huán)泵無論面積大小，全部為額定輸出，造成流量大、能源浪費。變頻技術(shù)主要是循環(huán)泵通過變頻器控制，通過控制頻率達(dá)到循環(huán)泵電機(jī)轉(zhuǎn)動速度，根據(jù)實際供熱面積、供回水溫差匹配單面積供熱流量。根據(jù)用戶的整體負(fù)荷變化，供暖的初始和最終供暖期以及嚴(yán)寒期的室外環(huán)境溫度變化，對于水泵驅(qū)動電機(jī)輸入頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而對于水泵流量進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)，并且減少水泵輸送過程中的整體動力。

3.2.5 階段性調(diào)節(jié)

階段性調(diào)節(jié)主要是通過外部溫度的波動來調(diào)整循環(huán)泵的流量。最重要的是保持供水和回水溫度的整體穩(wěn)定性。如果僅使用普通的循環(huán)泵，則流量相對穩(wěn)定并且難以調(diào)節(jié)。因此，我們可以選擇分階段調(diào)整流量，如果目標(biāo)環(huán)境溫度下降，則需要增加加熱流量。相反，有必要減少降低供暖的整體流量以確保每個階段的網(wǎng)絡(luò)流量處于相對平衡的值。

3.3 其他技術(shù)

除上述技術(shù)應(yīng)用以外，還存在下面幾種技術(shù)類型，具體如下：①自動化調(diào)節(jié)技術(shù)，例如可在管網(wǎng)中安裝電動智能調(diào)節(jié)閥、溫度傳感器，通過遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電動調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)，從而達(dá)到全網(wǎng)平衡；②在供熱范圍內(nèi)住戶室內(nèi)安裝溫控面板，進(jìn)行控溫設(shè)置，根據(jù)室內(nèi)溫度進(jìn)行閥門、設(shè)備的聯(lián)動調(diào)節(jié)，借此達(dá)到供熱管理成效。

4 結(jié)束語

通過對全文內(nèi)容進(jìn)行綜合分析能夠得出，在城市冬季供熱過程中，集中供熱工作的執(zhí)行，屬于城市居民供熱服務(wù)體系中的重要構(gòu)成部分，而要確保該工作的開展能夠充分滿足用戶實際供暖需求，同時提升集中供熱系統(tǒng)運行的高效性和節(jié)能性，就必須做好當(dāng)前的供熱調(diào)節(jié)技術(shù)的應(yīng)用工作，靈活選擇調(diào)節(jié)方式，達(dá)到節(jié)能降耗的目的，從而提高城市集中供熱系統(tǒng)運行質(zhì)量。