多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱運(yùn)行期間存在的主要問題和運(yùn)行調(diào)節(jié)方案

付悅

（太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西太原 030001）

0 引言

目前，國外多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱領(lǐng)域已經(jīng)有了較為成熟的技術(shù)，尤其是北歐國家已經(jīng)形成了相當(dāng)?shù)囊?guī)模，而我國的多熱源供熱聯(lián)網(wǎng)的嘗試則起步于20 世紀(jì)80 年代[1-3]，在部分北方大城市運(yùn)行，并在技術(shù)上取得了一定的進(jìn)展。目前，多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱已經(jīng)成為供熱領(lǐng)域的大勢(shì)所趨。城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市經(jīng)濟(jì)水平的持續(xù)提升，能源供應(yīng)的越發(fā)緊張，這就需要對(duì)多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱有更多的探索和應(yīng)用[4-9]。

1 多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱的優(yōu)勢(shì)和主要問題

多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱就是指在一個(gè)供熱系統(tǒng)當(dāng)中存在較多數(shù)量的熱源，這些熱源共同使用一個(gè)管網(wǎng)[10]。我國集中供熱發(fā)展較晚，且目前主要集中于大中型城市，很多小城市及鄉(xiāng)鎮(zhèn)則仍然沒有普及，無法適應(yīng)用戶的取暖需要。因而為了適應(yīng)民生需求、對(duì)供熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化[11-14]，因而多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱在目前的供熱體系中得到了一定的重視。

1.1 多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱的優(yōu)勢(shì)

多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱最大的優(yōu)勢(shì)就是減少資源和能源的浪費(fèi)，更加充分地利用熱能，以節(jié)約能源，讓系統(tǒng)供熱質(zhì)量得到提升，其優(yōu)勢(shì)具體表現(xiàn)在以下4 點(diǎn)。

（1）可以讓整個(gè)集中供熱系統(tǒng)的安全可靠性得到提升。在傳統(tǒng)的單熱源集中供熱系統(tǒng)當(dāng)中，如果發(fā)生事故，導(dǎo)致無法供熱[15-16]，則會(huì)導(dǎo)致供熱網(wǎng)絡(luò)陷入癱瘓，而對(duì)于多熱源供熱系統(tǒng)而言，可以在其他熱源增加供熱量來確保用戶的供暖質(zhì)量不會(huì)下降，在故障熱源維修完畢后，即可讓其他熱源恢復(fù)正常運(yùn)行。因而多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱系統(tǒng)的安全性和可靠性相比傳統(tǒng)的單熱源供熱系統(tǒng)而言得到了極大的提升，促使多個(gè)熱源之間可以實(shí)現(xiàn)相互替代和協(xié)調(diào)。

（2）可以更為靈活地調(diào)整多個(gè)熱源。在多熱源供熱體系當(dāng)中，不同的熱源供熱情況都可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)化調(diào)整，讓熱源效率得到提升，以節(jié)約能源。集中供熱系統(tǒng)當(dāng)中的每個(gè)熱源都可以結(jié)合本地區(qū)的氣候特點(diǎn)和熱負(fù)荷延續(xù)時(shí)間圖來對(duì)現(xiàn)有的供熱方案進(jìn)行調(diào)整[17]。采暖期各個(gè)熱源都在較長時(shí)間內(nèi)處于部分負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，在能夠適應(yīng)用戶采暖需求的基礎(chǔ)上，可以盡量讓高效熱源滿負(fù)荷運(yùn)行，來延長供熱時(shí)間，并且適當(dāng)降低低效能熱源的供熱量，以達(dá)到節(jié)約能源的效果。

（3）可以讓供熱系統(tǒng)水力工況穩(wěn)定性得到進(jìn)一步提升。由于很多城市的供熱管網(wǎng)的面積較大，而多數(shù)熱網(wǎng)采用的是環(huán)狀管網(wǎng)將各個(gè)熱源連接起來從而實(shí)現(xiàn)供熱功能。在聯(lián)網(wǎng)供熱的技術(shù)之歘小，由于熱網(wǎng)比摩阻處于較低水平，同時(shí)各個(gè)換熱站的壓頭較大，這也給水力工況的穩(wěn)定性提供了一定的保障。

（4）對(duì)于集中供熱系統(tǒng)的長期發(fā)展有積極作用是。由于熱電廠屬于大型設(shè)施，有著較長的建設(shè)時(shí)間，并且初期投資較大，因而可以在初期建立多個(gè)區(qū)域鍋爐房以提高供熱效率，在熱用戶增加供熱面積需求之后，即可將熱電廠、區(qū)域鍋爐房共同納入到聯(lián)網(wǎng)供熱體系當(dāng)中，從而節(jié)約成本。與此同時(shí)，包括地?zé)?、太陽能以及垃圾焚燒熱能在?nèi)新能源的規(guī)模不斷擴(kuò)大，多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱也可以吸納多種能源。

1.2 多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱存在的問題

在上文分析中探討了多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但是實(shí)際上和單熱源供熱系統(tǒng)相比，多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，這種供熱形式的問題主要在以下4 個(gè)方面得到體現(xiàn)：①負(fù)荷難以合理分配；②各個(gè)熱源的協(xié)調(diào)啟動(dòng)需要配合；③調(diào)解方案不易選擇；④多熱源位置的選定困難。

2 多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱原則分析

多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行工作，其管網(wǎng)有著更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和分布，因而水力、熱力以及調(diào)節(jié)工況也變得更加復(fù)雜，舉例來說，多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱系統(tǒng)的管網(wǎng)當(dāng)中就存在水力平衡點(diǎn)，同時(shí)多點(diǎn)補(bǔ)水、多點(diǎn)定壓也有著一定的技術(shù)難度，所以應(yīng)當(dāng)在工程設(shè)計(jì)和運(yùn)行的過程中計(jì)算供熱系統(tǒng)能夠輸出的熱能總量、系統(tǒng)內(nèi)不同區(qū)域的流量分配，從多個(gè)方面來組合論證優(yōu)化方案，從而讓聯(lián)合供熱系統(tǒng)的安全可靠性優(yōu)勢(shì)得到發(fā)揮。具體來說，多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行過程中應(yīng)當(dāng)遵循以下原則。

（1）可以在熱電廠和外置區(qū)域鍋爐房聯(lián)合供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，就直接完成運(yùn)行方案的選定，例如可以采用直連、間連或直接混水的方式進(jìn)行供熱；供熱調(diào)峰的過程中，熱電廠主熱源也需要和外置調(diào)峰鍋爐房之間選擇具體的運(yùn)行方式；在供熱調(diào)節(jié)方面，則可以結(jié)合實(shí)際情況選擇調(diào)節(jié)形式，也可以將多種調(diào)節(jié)形式結(jié)合起來。例如質(zhì)調(diào)節(jié)是指改變網(wǎng)絡(luò)供水溫度，而量調(diào)節(jié)則是調(diào)整管路水流量。

（2）熱電廠和供熱外網(wǎng)無論是設(shè)計(jì)還是運(yùn)行，都需要采取經(jīng)濟(jì)技術(shù)來進(jìn)行調(diào)整。多熱源供熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，管網(wǎng)設(shè)計(jì)水平直接決定系統(tǒng)運(yùn)行能力，在管徑計(jì)算和管網(wǎng)當(dāng)中需要關(guān)斷閥門，并且在中級(jí)加壓泵的參數(shù)方面的選擇也直接影響到后續(xù)的運(yùn)行和調(diào)度工作。管網(wǎng)的GG 髯口需要適應(yīng)系統(tǒng)工況、調(diào)節(jié)工況的水利需求，在一般情況下，需要按照最不利的環(huán)路來對(duì)管徑進(jìn)行計(jì)算，從而確定循環(huán)水泵參數(shù)。

（3）應(yīng)當(dāng)在熱源負(fù)荷分配方面來調(diào)整運(yùn)行方案，經(jīng)由比較和分析，來實(shí)現(xiàn)多角度優(yōu)化。不同熱源之間的協(xié)調(diào)運(yùn)行需要遵守如下原則：需要采取各種手段來保證各個(gè)熱源進(jìn)出口供回水溫度一直，例如調(diào)整燃燒強(qiáng)度、控制閥門開度、增減水泵運(yùn)行頻率以及開關(guān)調(diào)峰熱源運(yùn)行臺(tái)數(shù)等等。以負(fù)荷變化為基礎(chǔ)來控制供熱調(diào)節(jié)的過程中，需要保證主熱源和調(diào)峰熱源的溫度調(diào)節(jié)曲線的一致性?？傮w上來看，供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)有兩個(gè)類型，分別是從水力工況和熱力工況這兩個(gè)方面進(jìn)行調(diào)節(jié)，前者是指通過運(yùn)行方案的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)流量平衡，后者則是指通過水利調(diào)節(jié)、供回水溫度的調(diào)節(jié)來讓熱量平衡得到保證，從而實(shí)現(xiàn)理想工況，達(dá)到供熱需求。

（4）在計(jì)算聯(lián)合供熱系統(tǒng)網(wǎng)路水利的過程中，需要分析不同熱源投入順序、工況，并分別計(jì)算不同運(yùn)行工況的水利情況。在不同的運(yùn)行方案當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)校核、計(jì)算管網(wǎng)循環(huán)水泵揚(yáng)程、流量等數(shù)據(jù)，從而分析輸配管網(wǎng)的可靠性，在適應(yīng)管網(wǎng)水力工況需求和水利平衡的條件之下，供熱系統(tǒng)管網(wǎng)循環(huán)水泵應(yīng)當(dāng)應(yīng)用變頻泵設(shè)備，從而在最大程度上控制循環(huán)水泵輸送能耗，以節(jié)約成本。

（5）要盡可能提高供熱系統(tǒng)自動(dòng)化水平，這樣才能進(jìn)一步控制成本。

3 集中供熱系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)方案

3.1 運(yùn)行調(diào)節(jié)控制中要遵循的原則

3.1.1 全網(wǎng)集中調(diào)控

各個(gè)熱源負(fù)荷分配和拳王水利和熱工情況的調(diào)整需要嚴(yán)格遵守集中供熱指揮部的命令，管理和運(yùn)行人員需要對(duì)于系統(tǒng)符合需求進(jìn)行整體考慮，并且以各個(gè)階段熱源鍋爐房的啟運(yùn)情況，對(duì)熱源負(fù)荷進(jìn)行分配。

3.1.2 擇優(yōu)投運(yùn)

通過計(jì)算來對(duì)每個(gè)熱源的運(yùn)行效率進(jìn)行估測(cè)，并結(jié)合各個(gè)能源在供給單位熱能所需的燃料成本，來選擇投運(yùn)的熱源，舉例來說，可以結(jié)合系統(tǒng)水利工況布局、鍋爐房熱效率來靈活調(diào)整每個(gè)熱源的負(fù)荷量。一般來說，在熱源投運(yùn)優(yōu)先級(jí)方面，首先是電廠，其次是燃?xì)猓詈髣t是燃煤，在采暖之處要盡量動(dòng)用熱場(chǎng)電量，中期加入燃?xì)忮仩t房，最后則運(yùn)用燃煤鍋爐房補(bǔ)充熱源以適應(yīng)高峰期需求。

3.1.3 質(zhì)量綜合調(diào)節(jié)

供熱初期和供熱末期的供熱負(fù)荷較小，因而系統(tǒng)可以應(yīng)用分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)，而在供暖高峰時(shí)間段則應(yīng)用熱量調(diào)節(jié)方法，也就是確保各個(gè)熱源水溫保持一致，結(jié)合運(yùn)行負(fù)荷來選擇最合適的運(yùn)行流量加以匹配。與此同時(shí)，也需要避免質(zhì)調(diào)節(jié)當(dāng)中由于供熱半徑過高而導(dǎo)致出現(xiàn)的調(diào)節(jié)滯后性。

3.1.4 回水定溫控制

回水定溫控制需要參照多方面因素，例如熱力站設(shè)施類型、散熱器類型、建筑外墻墻體保溫能力等，從而形成一套完整的熱力站室外溫度、回水溫度運(yùn)行表，通過熱網(wǎng)流量的調(diào)節(jié)來對(duì)二級(jí)網(wǎng)回水溫度進(jìn)行控制，以確保二級(jí)網(wǎng)供熱系統(tǒng)即便在最不利的環(huán)路情況下可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.2 確定運(yùn)行方案

3.2.1 確定熱負(fù)荷總量

應(yīng)用分類統(tǒng)計(jì)的方式，確定用熱設(shè)施的主要供熱面積，從而對(duì)各個(gè)熱力站綜合熱指標(biāo)進(jìn)行測(cè)算，并且結(jié)合系統(tǒng)存在的流程缺陷、墻體保溫情況和散熱器形式來修正運(yùn)行情況，確保各項(xiàng)熱指標(biāo)能夠作為負(fù)荷計(jì)算的依據(jù)目前某地供熱系統(tǒng)供熱總面積為1345.21 萬m2，熱指標(biāo)為70W/m2，熱源供熱總供熱負(fù)荷為1000MW，因而足夠供熱使用。

3.2.2 分配熱源負(fù)荷

供熱指揮部門需要結(jié)合室外溫度來對(duì)系統(tǒng)整體負(fù)荷需求進(jìn)行計(jì)算，之后參照風(fēng)速和日照情況來進(jìn)行細(xì)微調(diào)整，結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷表來對(duì)熱源負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整。

3.2.3 調(diào)節(jié)熱力站運(yùn)行

熱力站運(yùn)行調(diào)節(jié)工作當(dāng)中，需要從多個(gè)角度來衡量熱力站設(shè)施的實(shí)際情況，例如功能、散熱器形式以及樓體保溫等等，之后結(jié)合散熱器形式來劃分熱力站的類別，分別是翅片散熱器、四柱散熱器以及地?zé)岵膳?；而結(jié)合設(shè)施功能，則可以將工業(yè)區(qū)熱力站分為兩個(gè)類別，分別是辦公工業(yè)區(qū)和和廠區(qū)工業(yè)區(qū)，對(duì)于這些不同類型制定出適應(yīng)的室外溫度、回水溫度對(duì)照表，對(duì)以及王迅換流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)控制二級(jí)網(wǎng)回水溫度。

3.3 水工調(diào)節(jié)

水工調(diào)節(jié)的目標(biāo)在于在不同調(diào)節(jié)工況下也能實(shí)現(xiàn)流量平衡和壓力平衡，具體包括以下步驟。

3.3.1 制定年度運(yùn)行方案

結(jié)合既往本地區(qū)的氣候資料，確定初寒、寒冷和嚴(yán)寒時(shí)期，從而確定各個(gè)熱源的運(yùn)行時(shí)間，以及鎖定供熱符合數(shù)量和相應(yīng)時(shí)間下啟運(yùn)機(jī)組的數(shù)量。在此基礎(chǔ)上確定循環(huán)泵和增壓泵的運(yùn)行方案。上述方案的確定應(yīng)當(dāng)用調(diào)度程序軟件來進(jìn)行。

3.3.2 調(diào)節(jié)系統(tǒng)工況

調(diào)節(jié)系統(tǒng)工況，從而讓其按照固定的水力匯交點(diǎn)運(yùn)行，這也是系統(tǒng)流量平衡當(dāng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于只有水力匯交點(diǎn)調(diào)整到預(yù)定位置，才能確保系統(tǒng)按照計(jì)劃完成分割。在這種情況下，各個(gè)熱源和熱用戶都在總循環(huán)流量上達(dá)到了工序平衡。但是這就需要在這一部操作開始之前確保系統(tǒng)定壓達(dá)到正常水平。

4 結(jié)語

綜上所述，多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱系統(tǒng)當(dāng)中，由于同時(shí)接入的熱源數(shù)量較多，從而讓系統(tǒng)供熱的安全性、穩(wěn)定性得到了保障，同時(shí)也有助于降低供熱成本，即便是某個(gè)單獨(dú)熱源出現(xiàn)故障，系統(tǒng)整體供熱也會(huì)受到影響。但是多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱有著較大的前期投資，同時(shí)運(yùn)行管理難度較大，這就給運(yùn)營管理人員出了更高的技術(shù)要求，需要結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況確定熱負(fù)荷，并對(duì)系統(tǒng)工況進(jìn)行靈活調(diào)整，從而提高供熱效果、節(jié)約供熱成本。