孟瑜 趙彤 王亞杰 于蘭 李勝男 劉璐

摘? 要：我國智能化的腳步不斷加快，各行各業(yè)逐漸開始走智能化的發(fā)展道路，城市集中供熱系統(tǒng)也在逐漸的智能化，本文就針對城市集中供熱的智能化構(gòu)建進行幾點思考。首先對當(dāng)前我國在城市集中供熱的現(xiàn)狀和問題進行簡單的闡述，然后針對為什么構(gòu)建智能熱網(wǎng)進行簡單的解答，對供熱系統(tǒng)所涉及的技術(shù)進行簡單的分析，最后對智能熱網(wǎng)的設(shè)計、運行與調(diào)節(jié)進行詳細(xì)的論述并進行最后總結(jié)，希望對相關(guān)從業(yè)者提供簡單參考。

關(guān)鍵詞：集中供熱? 智能化? 智能熱網(wǎng)? 思考

中圖分類號：TP302 ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2021）03（a）-0021-03

Thinking on the Intellectualization of Urban Central Heating and the Construction of Intelligent Heat Network

MENG Yu? ZHAO Tong? WANG Yajie? YU Lan? LI Shengnan? LIU Lu

（Changchun Institute of Technology， Changchun， Jilin Province， 130000 China）

Abstract： With the rapid development of intelligence in China， all walks of life gradually begin to take the road of intelligent development， and the urban central heating system is also gradually becoming intelligent. This paper makes some reflections on the intelligent construction of urban central heating. First of all， the current situation and problems of urban central heating in China are briefly described， and then the simple answers are given to why the intelligent heating network is built， and the technologies involved in the heating system are simply analyzed. Finally， the design， operation and regulation of the intelligent heating network are discussed in detail and summarized， hoping to provide a simple reference for relevant practitioners.

Key Words： Central heating; Intelligent; Intelligent heat grid; Thinking

隨著我國的城鎮(zhèn)化進程不斷加快以及國家對生態(tài)環(huán)境保護力度的不斷加大，傳統(tǒng)的城市供熱系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足目前我國的發(fā)展需要。智能熱網(wǎng)的構(gòu)建不僅能夠滿足城鎮(zhèn)化不斷加大過程中人民對美好生活的需要，還能有效降低由于供熱對生態(tài)環(huán)境造成的污染。建立一套智能化的城市集中供熱系統(tǒng)已經(jīng)勢如破竹，急需建立和完善。

1? 城市集中供熱的現(xiàn)狀與問題

1.1 城市集中供熱的現(xiàn)狀

相對于一些發(fā)達國家來說我國的城市集中供熱較晚，集中供熱大致開始于20世紀(jì)90年代，其主要采取單一能源，以燒煤發(fā)電的方式進行集中大面積的供熱，相比于西方的多能源供熱來說，存在一定的不足之處。目前隨著我國經(jīng)濟的不斷提升，科技的不斷發(fā)展，生態(tài)環(huán)境保護意識的不斷加強，城市集中供熱的方式也逐漸從單一煤炭資源供熱，轉(zhuǎn)為以煤炭供熱為主，新能源供熱為輔的多能源供熱方式[1]。盡管還存在很多的不足之處，但也在不斷的發(fā)展和進步，盡量減少集中供熱帶來的各種問題和弊端。

目前我國在集中供熱方面的技術(shù)有了很大的提升，基本實現(xiàn)了自動化供熱，在很大程度上減少了勞動力的使用以及能源的消耗，形成了我國自己的供熱行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。雖然我國的供熱行業(yè)已經(jīng)基本實現(xiàn)自動化，但是在很多數(shù)據(jù)處理，設(shè)備操作方面還離不開人工的管理和運行，尤其是一些小城市的供熱系統(tǒng)，其自動化水平更低，不能算真正的自動化系統(tǒng)，更不要說智能化系統(tǒng)。智能化系統(tǒng)是我國未來城市集中供熱發(fā)展的方向，雖然現(xiàn)在還存在技術(shù)水平不夠、認(rèn)知不足等問題，但在我國對節(jié)能、生態(tài)保護等方面的重視程度來說，一定會加大智能化供熱系統(tǒng)的建設(shè)，找到適合我國實際情況的智能化供熱系統(tǒng)[2]。

1.2 城市集中供熱存在的問題

目前我國集中供熱問題主要是系統(tǒng)故障率高、供熱能力不足、供熱質(zhì)量不高、供熱技術(shù)不到位等，其主要表現(xiàn)為供熱的效果在不同區(qū)域存在很大的差距，存在進出區(qū)域過熱和遠處區(qū)域過冷;供熱系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生故障，導(dǎo)致供熱無法進行正常運行;供熱故障無法自動報警，需要消耗大量人員進行不定時檢修;供熱無法滿足市民的基本需求，供大于需;收費標(biāo)準(zhǔn)不合理，不完善，麻煩[3];供熱系統(tǒng)技術(shù)不到位，導(dǎo)致能源消耗大，能源流失快等。另外城市集中供熱系統(tǒng)還存在不同地區(qū)發(fā)展進步不同，甚至部分地區(qū)還未實現(xiàn)供熱的現(xiàn)象。實現(xiàn)各個城市供熱系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)和發(fā)展進度的統(tǒng)一以及全面供熱也是城市集中供熱的問題，也是實現(xiàn)智能化供熱所要面臨的困難與挑戰(zhàn)。

2? 堅持構(gòu)建智能熱網(wǎng)的原因和未來發(fā)展方向

2.1 堅持構(gòu)建智能熱網(wǎng)的原因

煤炭屬于不可再生能源，隨著煤炭資源的不斷減少，未來使用煤炭資源所要耗費的成本將會不斷地增加。開發(fā)新能源進行集中供熱不僅可以降低集中供熱的成本，用于技術(shù)的研發(fā)，還會減少煤炭資源的消耗速度[4]。另外使用煤炭資源進行供熱，還會造成空氣的污染和生態(tài)的破壞，使用新興清潔能源能夠有效減少由于供熱產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境污染的問題。除此之外，還有一個很大的原因，就是我國城鎮(zhèn)化水平不斷提高，人民對美好生活的水平也在不斷提高，因此現(xiàn)有的供暖能力已經(jīng)無法滿足人民對于美好生活的需要。我國急切需要進行構(gòu)建智能熱網(wǎng)，提升目前的供暖系統(tǒng)和相關(guān)技術(shù)和設(shè)備，解決目前城市集中供熱存在的問題，以滿足人們對供暖的需求。

2.2 智能熱網(wǎng)未來的發(fā)展方向

智能熱網(wǎng)的未來發(fā)展方向一定是依靠強大的互聯(lián)網(wǎng)，將供熱站、供熱通道以及用戶進行緊密連接，實現(xiàn)緊密的互聯(lián)和互通，實現(xiàn)和智能電網(wǎng)類似的發(fā)展模式。目前智能熱網(wǎng)雖然處于初級階段，但未來一定是以提升供熱系統(tǒng)的智能化和自動化，依靠大數(shù)據(jù)以及云計算等強大的先進技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)收集分析以及管理智能化，使城市集中供熱系統(tǒng)更加的簡潔與科學(xué)，減少能源在傳輸過程中消耗嚴(yán)重以及供熱不均等問題[5]。

3? 淺析供熱系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)

3.1 環(huán)保技術(shù)

供熱系統(tǒng)的環(huán)保技術(shù)主要是對燃燒產(chǎn)生的煙氣進行處理的相關(guān)技術(shù)，煙氣的處理主要包括除塵、脫硫、脫硝等。煙氣的除塵主要使用靜電除塵和布袋式除塵等兩種除塵技術(shù)，通過使用靜電除塵設(shè)備和布袋式除塵設(shè)備，將煙氣中的塵土進行收集，以免煙氣中的塵土進入大氣，造成污染。目前這兩種技術(shù)都存在不同的問題，但布袋式除塵技術(shù)相對更好，靜電除塵技術(shù)存在除塵環(huán)境適應(yīng)性差，不穩(wěn)定的問題，布袋式除塵技術(shù)不僅解決了靜電除塵所面臨的問題，還具有體積小、使用時間長以及除塵效果質(zhì)量高等優(yōu)點。煙氣的脫硫主要采用噴霧干燥、煙氣循環(huán)以及濕式石膏-石灰石等技術(shù)進行煙氣脫硫，在實際的使用過程中，濕式石膏-石灰石煙氣脫硫技術(shù)使用的頻率和范圍會更加的高[6]。這是由于該煙氣脫硫技術(shù)比較成熟，脫硫率高以及能源消耗相對較少等優(yōu)點。煙氣的脫銷主要采用的是SCR、SNCR技術(shù)，或者兩種技術(shù)共同使用。在實際的煙氣脫硝過程中，我國主要采用SNCR或者兩種技術(shù)共同使用，其原因在于SCR技術(shù)在使用過程中會對其他系統(tǒng)造成干擾，而使用另外一種技術(shù)或者兩種技術(shù)共同使用能夠有效減少此類問題的發(fā)生。

3.2 節(jié)能技術(shù)

供熱系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)主要是在不降低能源產(chǎn)生和使用的情況下，通過減少能源的消耗，能源的充分利用等實現(xiàn)能源的節(jié)能所運用的技術(shù)。其主要包括分布式變頻、管網(wǎng)優(yōu)化、渾水供熱、氣動泵等節(jié)能技術(shù)。分布式變頻節(jié)能技術(shù)主要原理是將各個供熱站進行相互連接，不僅可以實現(xiàn)各個供熱能源站之間的能源轉(zhuǎn)移，將能源將充足向不足的能源站進行調(diào)動，減少能源的浪費，還能更大程度的穩(wěn)定供熱管道內(nèi)的氣壓，增強供熱管道的穩(wěn)定性。管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)是指將管道長期磨損和使用過程的部分更換成新型的能夠較少阻力的器件，減少能源在輸送過程中的消耗。渾水供熱節(jié)能技術(shù)主要是將一級管道多余的壓強轉(zhuǎn)移到二級管中，作為二級管道供熱的動力，能夠有效降低能源的不必要浪費。另外還會和壓水泵、節(jié)能變頻等技術(shù)進行使用。循環(huán)水泵是供熱系統(tǒng)最大的耗能設(shè)備，氣動泵主要作用于循環(huán)水泵，代替目前經(jīng)常使用的電動泵，利用多種形式實現(xiàn)持續(xù)供熱，確保有效降低循環(huán)水泵中能源的消耗，實現(xiàn)整個供熱系統(tǒng)能源消耗的降低。

4? 智能熱網(wǎng)的設(shè)計、運行與調(diào)節(jié)

4.1 智能熱網(wǎng)的設(shè)計

我國的城市集中供熱系統(tǒng)主要采用直接供熱和間接供熱兩種供熱方式，直接供熱是經(jīng)過一次官網(wǎng)直接將熱源供給市民，而二次供熱在熱源和市民之間增加的熱換站，熱源需要經(jīng)過兩次管網(wǎng)供給市民。由于我國國情的特殊性，使用二級官網(wǎng)供熱的比例較大，但是經(jīng)過二級官網(wǎng)進行供熱相比于一級官網(wǎng)來說，其能源消耗率會偏高。另外二級官網(wǎng)由于供熱面積大，會出現(xiàn)供熱不均，無法及時調(diào)控等問題。智能熱網(wǎng)在最初設(shè)計時就要考慮到供熱不均的問題，并沿用我國使用比例較大的二級官網(wǎng)，但要在二級管網(wǎng)的基礎(chǔ)上進行改進，在門洞設(shè)置水力平衡調(diào)節(jié)裝置，實現(xiàn)大面積的供熱而不出現(xiàn)供熱不均的問題。另外智能熱網(wǎng)在設(shè)計的時候還應(yīng)具備熱能源分配調(diào)節(jié)、供熱系統(tǒng)自動化管理和控制、管網(wǎng)泄露檢測報警、供熱情況實時監(jiān)控、每戶用量統(tǒng)計與預(yù)測等功能，實現(xiàn)真正意義上的智能化供熱系統(tǒng)。

4.2 智能熱網(wǎng)的調(diào)度和運行

首先要在智能熱網(wǎng)電力公司成立智能熱網(wǎng)電力調(diào)度室，在調(diào)度室設(shè)置一個實時監(jiān)控供熱系統(tǒng)的平臺，及時的發(fā)現(xiàn)和處理在供熱過程中遇到的問題，保證智能熱網(wǎng)平穩(wěn)的運行。另外將各個檢測系統(tǒng)歸納到一個管理平臺，加強各部門之間的合作，實行統(tǒng)一的監(jiān)管和管理。另外還應(yīng)加入大數(shù)據(jù)以及云計算等技術(shù)，加大在系統(tǒng)監(jiān)管中數(shù)據(jù)收集與處理的數(shù)據(jù)，提高問題解決的反應(yīng)速度和效率。以此實現(xiàn)熱換站的智能化無人監(jiān)管、熱源的智能化控制和實時調(diào)度、供熱數(shù)據(jù)動態(tài)的顯示和管理、整個系統(tǒng)能源的消耗率實時查看、熱網(wǎng)故障實時報警等調(diào)度功能。其具體包括較少人員的干預(yù)問題以及問題無法及時處理的問題;熱換站人員配備成本高，維護困難的問題;實時進行全面分析，找到不利于供熱的問題所在;及時修改故障，解決故障無法檢修，增加安全系數(shù);實時連接領(lǐng)導(dǎo)和客服系統(tǒng)，及時下達命令和回答市民問題等。

4.3 智能熱網(wǎng)的調(diào)節(jié)

目前我國的熱網(wǎng)調(diào)節(jié)方式主要是間接調(diào)節(jié)、質(zhì)調(diào)節(jié)、量調(diào)節(jié)以及分階段調(diào)節(jié)這四種方式。其中質(zhì)調(diào)節(jié)具體是指根據(jù)室外溫度的變化情況合理的調(diào)節(jié)水溫，使水溫達到合適的溫度，提高供熱的質(zhì)量;量調(diào)節(jié)具體是指調(diào)節(jié)水流的大小，但是前提是室外溫度較為穩(wěn)定，不發(fā)生大的變化。分階段調(diào)節(jié)是指根據(jù)一天室外溫度變化的幾個階段進行階段調(diào)節(jié)水的溫度和水流速度。分階段調(diào)節(jié)雖然更能滿足市民對于供熱的需要，提升對供熱系統(tǒng)的體驗，但是會增加供熱的工作量，增加成本投入。間接調(diào)節(jié)類似于階段調(diào)節(jié)，只是間接調(diào)節(jié)依據(jù)的使市民的工作時間，一側(cè)來進行調(diào)節(jié)。但是即便是分階段調(diào)節(jié)和間接調(diào)節(jié)還是存在熱能難以精確控制，導(dǎo)致供熱不均的現(xiàn)象發(fā)生。另外還具有無法實時調(diào)節(jié)和能源消耗大等問題。智能熱網(wǎng)的調(diào)節(jié)要從根本上解決現(xiàn)有調(diào)節(jié)問題，而現(xiàn)有調(diào)節(jié)問題實質(zhì)上就是由于對信息的掌握不足，以及無法精確計算所需要的熱能。智能熱網(wǎng)的調(diào)節(jié)首先要全面掌握每個室外溫度最低熱量，而掌握該項信息不僅要求了解整個熱網(wǎng)各個區(qū)域的能源消耗，甚至于每一棟建筑物的能源消耗。另外為了降低熱網(wǎng)的滯后性，還需要緊密聯(lián)系供熱與耗熱之間的聯(lián)系，不僅可以滿足市民的需要，提升供熱的體驗，還能有效降低污染物的排放并降低能源的消耗，實現(xiàn)減少生態(tài)環(huán)境污染和資源消耗。

5? 結(jié)語

城市集中供熱是我國一項非常重要的民生工程，供熱系統(tǒng)逐漸智能化和自動化不僅僅是供熱系統(tǒng)的進步，也對我國的科技和經(jīng)濟發(fā)展起到了促進作用。智能熱網(wǎng)的構(gòu)建不僅實現(xiàn)了供熱系統(tǒng)的智能化，還減少了煤炭不可再生資源的消耗，減少了資源的消耗和浪費。因此構(gòu)建智能化供熱系統(tǒng)是未來城市集中供熱發(fā)展的趨勢，智能熱網(wǎng)的構(gòu)建也必須以科學(xué)合理、能源節(jié)約、環(huán)境保護為根本，加大技術(shù)創(chuàng)新，努力實現(xiàn)真正意義上的智能化城市集中供熱系統(tǒng)。

參考文獻

[1] 李鐵明.城市熱網(wǎng)智能調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用[J].節(jié)能，2019，38（9）：81-82.

[2] 邱海平.淺談智能化運行管理在集中供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2017（11）：4450-4450，5161.

[3] 高琨.集中供熱系統(tǒng)能耗分析及節(jié)能方案的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2016（15）：3403-3403.

[4] 寧金香.供熱系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)與應(yīng)用[J].中國化工貿(mào)易，2018，10（31）：145.

[5] 任杰.供熱管網(wǎng)熱力平衡優(yōu)化控制[D].內(nèi)蒙古：內(nèi)蒙古科技大學(xué)，2020.

[6] 張健.供熱燃?xì)鉄嵩葱始肮峁芫W(wǎng)水力計算的研究[D].濟南：山東建筑大學(xué)，2020.