北方某熱力管網(wǎng)改造項目熱損失研析

劉惠寧

(黑龍江省節(jié)能監(jiān)測中心， 哈爾濱 150001)

0 引 言

黑龍江省某縣城區(qū)為了滿足發(fā)展熱負荷需要擬擴建北部區(qū)域管網(wǎng)總長9.041 km，最大管徑DN1000，新增熱力站26座，承擔335.13×104m2供熱負荷，系統(tǒng)年供熱量180.64×104GJ。本工程屬城市采暖集中供熱熱網(wǎng)工程，工程主要任務為解決城區(qū)采暖建筑供熱需求。項目從本地目前供熱狀況、城市建設、熱負荷發(fā)展、熱源建設規(guī)劃、能源供給和投資條件以及國家能源利用政策看，方案采用的技術路線是合理可行的，符合國家有關政策規(guī)定，體現(xiàn)了高效、節(jié)約用能思想，可降低供熱管網(wǎng)運行能耗，具有較好的節(jié)能效益。故本工程技術路線制定、主要能量轉換設備選擇、技術參數(shù)設定基本合理，能量轉換、能源利用效率較高，環(huán)保效果較好，是可行的技術路線。

1 管網(wǎng)現(xiàn)狀

北部熱網(wǎng)建設時區(qū)域熱負荷較小，設計時尚未預測到城市建設發(fā)展速度之快，因此原管網(wǎng)布局偏向老的市區(qū)中心，但隨著北部建設發(fā)展，現(xiàn)城區(qū)熱負荷中心已明顯向北部移動，原有管網(wǎng)主干線管徑偏小、布局不合理、遠離負荷中心。為提高供熱系統(tǒng)的運營效率，依據(jù)城市新的發(fā)展設想，考慮供熱的可持續(xù)發(fā)展，統(tǒng)籌規(guī)劃建設北部供熱管網(wǎng)是實現(xiàn)現(xiàn)代城市建設的重要支撐。北部供熱管網(wǎng)采用直接連接方式供熱，供回水溫度為70 ℃/50 ℃。目前管網(wǎng)除主干線管徑偏小外，管網(wǎng)的保溫、防護、熱力站設備等基本狀況較好，就目前已有管網(wǎng)的布置及今后發(fā)展熱負荷的分布來看，改造建設去往發(fā)展熱負荷集中區(qū)的北部新支線(原有熱負荷的老支線不變)，整個北部管網(wǎng)可滿足2020年城區(qū)北部335.13×104m2建筑采暖熱負荷需求。

2 改造方案

本期改擴建工程應以科學的計算方法和節(jié)儉實用理念為指導，使工程以比較低的造價，實現(xiàn)高質量的應用效果。對熱負荷進行詳查，以此確定熱網(wǎng)布局和管段選徑。

本期改造工程熱源位于城區(qū)北部，供熱范圍內各熱用戶供熱方式多為散熱器供暖。為了保持熱網(wǎng)系統(tǒng)運行的連續(xù)性，本期工程供熱系統(tǒng)仍采用直接連接方式供熱，即利用熱力分配站分配低溫水供給熱用戶。管網(wǎng)均采用傳統(tǒng)的一供一回雙管制系統(tǒng)，設計熱力管網(wǎng)供回水溫度為70 ℃/50 ℃。

新建熱力管網(wǎng)均采用無補償及有補償相結合直埋敷設的方式，管道采用聚氨酯泡沫塑料保溫，高密度聚乙烯管防護，熱網(wǎng)采用枝狀布置，管網(wǎng)均為雙管閉式系統(tǒng)。管網(wǎng)盡量敷設在人行道下，并保證與其它管線和構筑物有一定的防護距離；供熱管線管頂埋深按《城鎮(zhèn)直埋供熱管網(wǎng)工程技術規(guī)程》 (CJJ/T 81-98)要求控制最小埋深；管道穿過一般道路時采用直埋敷設，穿越高速公路段采用建涵通過。

熱網(wǎng)管道及附件，應涂刷耐高溫、防腐性能良好的涂料。本期改造工程選用環(huán)氧瀝青作為管道附件防腐涂料。根據(jù)目前熱網(wǎng)控制設備發(fā)展水平，本項目熱網(wǎng)擬采用變頻方式控制循環(huán)水泵，以改變流量的質調節(jié)方式調整熱網(wǎng)運行工況，在技術經濟評價電耗和熱耗的基礎上由計算機依據(jù)節(jié)能氣象溫度調整熱網(wǎng)運行。

3 主要耗能工序及其能耗指標

3.1 項目預期指標

本項目實施后城區(qū)北部供熱區(qū)域內供熱面積335.13×104m2，年耗熱量為180.64×104GJ，折算單位采暖面積平均耗熱量為0.54 GJ/m2。本項目為熱力網(wǎng)改造工程，輸送介質為熱水，進行熱能輸送所耗動力為電，本工程改造后可降低熱力管網(wǎng)的失水率，企業(yè)因此可減少成本，提高熱網(wǎng)的供熱質量。

本工程供熱管道為預制保溫管，敷設方式為直埋敷設，輸送過程中的能量消耗是沿途散熱的熱損失和泄露水的熱損失。熱網(wǎng)熱效率表示管道的保溫效果和保熱程度；熱網(wǎng)失水率表示熱網(wǎng)水泄露的程度。經調查該區(qū)域內現(xiàn)階段低溫水熱網(wǎng)熱效率平均在88%～92%之間，失水率達2.5%左右。本工程實施后通過有效的技術手段，加強運營管理，熱網(wǎng)熱效率可達98%，失水率控制在1%以下，達到節(jié)約用水降低耗熱的目的。由于本項目供熱體系為直接供熱系統(tǒng)，主要為管道輸送及利用設備分配介質流量，不直接耗用能源，輸送熱能的動力來源于熱源廠。

3.2 熱損失計算

①散熱損失

本工程管道以直埋敷設方式，由于直埋管道的保溫結構不僅直接承受土壤及地面活荷載，同時還受到地下潮氣及地下水的浸入，所以保溫結構要考慮保溫性能、防水、防腐蝕及機械強度等因素?？紤]到以上原因，保溫材料采用聚氨酯硬質泡沫塑料，該材料具有吸水率低(≤0.3 kg/m3)，導熱系數(shù)低(λ≤0.02 W/m·K)等特點，也是目前直埋保溫管中應用最廣泛的保溫材料，并采用高密度聚乙烯塑料為外保護層材料，采用同材料進行補口，電熱熔方式連接。

根據(jù)相關資料推薦公式，管網(wǎng)年熱量損失計算見表。

管網(wǎng)管道熱量損失計算表

管道年熱損失為543 223 W(折合8 448 GJ)。折合標煤量288.25 t。(折標系數(shù)為0.034 12 kgce/MJ)。

②管網(wǎng)漏損

管網(wǎng)失水率按1%計算(1%為直供系統(tǒng)漏水率行業(yè)推薦值)，本工程熱網(wǎng)擬采用變頻方式控制循環(huán)水泵的運行，以改變流量的質調節(jié)方式調整熱網(wǎng)運行工況。

管網(wǎng)補水量=管網(wǎng)失水率×熱網(wǎng)循環(huán)水量×年運行小時數(shù)×平均流量系數(shù)

=1%×5 027×4 320×0.8

=173 733 t

管網(wǎng)補水量計入熱源廠耗能體系，本能評只進行量的計算(相應漏損計入評價體系)，其數(shù)據(jù)不參與平衡計算。

管網(wǎng)由泄漏而造成的熱損失計算，由于泄漏為低品質熱水(熱媒溫度平均按60 ℃計)，其損失能量為43 571 GJ，折合標準煤1 486.64 t(折標系數(shù)0.034 12 kgce/MJ)。

③主要工序能耗量

經計算主要工藝年耗熱能=散熱損失+泄漏損失=52 019 GJ，折合標準煤1 774.89 tce。占輸送總熱量(增量106.64×104GJ)的4.87%，小于國家規(guī)定的5%的水平。經核算后項目供熱平均能耗為1.71 kgce/GJ，省內直供網(wǎng)平均熱耗一般2.0 kgce/GJ，項目能耗水平處于省內同行業(yè)較好水平。

4 主要措施

(1)積極運用能耗分析，節(jié)能評價等使系統(tǒng)運行性能優(yōu)化的方法，實時監(jiān)測監(jiān)控運行指標，及時、準確地指導運行人員進行工況調整，實現(xiàn)熱網(wǎng)運行經濟性能的最大化，提高能源利用效率，降低系統(tǒng)能耗水平。

(2)在設備選擇上，選用能耗低、效率高的設備。補償器，管道閥門應選擇先進，高效的產品，可進一步減少事故的發(fā)生。

(3)熱網(wǎng)連接方式采用直接連接，通過一系列技術手段，降低管道的失水率，達到節(jié)水、節(jié)能的效果。

(4)供熱管道及其附件按國家標準《設備及管道絕熱技術通則》(GB/T 4272-2008)要求進行保溫，以達到節(jié)約能源的目的。具體措施如下：

①保溫層厚度按最佳性價比原則確定；

②高質量施工；

③良好的維護和管理。

5 建議

依據(jù)《用能單位能源計量器具配備的管理通則》(GB/T 17167-2006)，對在熱力管網(wǎng)的出口及終端用戶加設熱量計，加強溫度、壓力、流量、熱量等參數(shù)的計量、測試和記錄，為節(jié)約能源和經濟核算提供依據(jù)。抓好節(jié)能工作的技術和管理兩個方面基礎工作，在重視技術途徑的前提下，搞好能源管理工作也是十分重要的。本項目實施后，利用該公司完善的能源管理機構的管理體系，做好檢測儀表的維護管理工作，作為能源消耗的監(jiān)督工作，定期對熱力管網(wǎng)、檢查井進行巡查，防止泄漏的發(fā)生，以降低管網(wǎng)損失。積極開展能源審計工作，根據(jù)企業(yè)的實際情況適時制定節(jié)能規(guī)劃。制定科學、嚴格的操作規(guī)程及能耗定額；對節(jié)約能源和浪費能源制定相應的獎懲制度，實行崗位責任制，在有效的節(jié)能管理監(jiān)督下，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標。

6 結束語

方案對項目用能體系進行了闡述，對能耗進行了計算分析。本文對項目能耗進行了分析，結論如下：

(1)熱網(wǎng)連接方式采用直接接連接，通過一系列技術手段，加強管網(wǎng)的調整，以達到節(jié)水、節(jié)能的效果。

(2)在設備選擇上，選用能耗低、效率高的輸送設備。補償器，管道閥門應選擇先進、高效的產品，減少泄露損失的發(fā)生。

(3)供熱管道及其附件按國家標準《設備及管道絕熱技術通則》(GB/T 4272-2008)要求進行保溫，以達到節(jié)約能源的目的。

(4)采取節(jié)能措施后，與原有區(qū)域熱網(wǎng)相比年節(jié)約熱量10.84×104GJ，年平均節(jié)水29.50×104m3，節(jié)能措施經濟性有所體現(xiàn)。