華柴小區(qū)換熱站改造節(jié)能效果研究

史克非

（石家莊華電供熱集團(tuán)有限公司，河北 石家莊 050040）

0 引言

自2015年開始，為響應(yīng)政府號召，石家莊市各供熱企業(yè)相繼開展了“一管到戶”工作，其中部分換熱站二次側(cè)存在工況失調(diào)的問題，嚴(yán)重影響供熱質(zhì)量,為提升供熱質(zhì)量，石家莊市某供熱公司于2019年選取典型換熱站作為試點(diǎn)，通過“三供一業(yè)”項(xiàng)目對華柴小區(qū)等用戶進(jìn)行了二次網(wǎng)供熱設(shè)施改造和二次網(wǎng)自動(dòng)平衡系統(tǒng)改造，其中二次網(wǎng)自動(dòng)平衡系統(tǒng)改造，通過安裝單元閥實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)、入戶閥實(shí)現(xiàn)手動(dòng)關(guān)斷。本文根據(jù)近年采暖期運(yùn)行情況對二次網(wǎng)改造換熱站華柴小區(qū)站的節(jié)電、節(jié)熱效果進(jìn)行著重研究。

1 換熱站改造情況

華柴小區(qū)建筑年代為1994年，換熱站于2019年由某供熱公司接收，同年通過“三供一業(yè)”項(xiàng)目進(jìn)行生活區(qū)供熱機(jī)組、二次網(wǎng)全部改造及部分一次網(wǎng)管路改造，改造涉及供熱面積約74646平方米，2020年完成了生活區(qū)二次網(wǎng)自動(dòng)平衡控制改造工程，安裝了單元閥門和用戶鎖閉閥，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)控，于2020～2021采暖期投入使用。

2 節(jié)熱效果

華柴小區(qū)近三年采暖期耗熱量依次為21437GJ、20321GJ、19586GJ，熱耗依次完成27.64W/m2、26.20W/m2、25.26W/m2；其中2020-2021采暖期熱耗同比降低5.3%，2021～2022年采暖期熱耗同比降低3.6%。如表1所示。

表1 華柴小區(qū)換熱站近三年采暖期實(shí)際熱耗

考慮到歷年實(shí)際氣溫的不同會(huì)影響熱耗的完成情況，為去除氣溫影響因素，將各站點(diǎn)實(shí)際熱耗折算至-8℃可比能耗。

2019-2020采暖期平均氣溫2.47℃，2020-2021采暖期平均氣溫3.11℃，2021-2022采暖期平均氣溫3.51℃，去除氣溫影響，將實(shí)際熱耗折算至-8℃可比能耗，近三年采暖期依次完成46.28W/m2、45.75W/m2、45.32W/m2。去除氣溫影響，改造后采暖期可比熱耗逐年下降，具有一定的節(jié)熱效果。如表2所示。

表2 華柴小區(qū)換熱站折算為-8℃可比能耗

3 節(jié)熱經(jīng)濟(jì)效益測算

為保障春節(jié)期間供熱質(zhì)量，2月份模擬未安裝水力平衡裝置狀態(tài)，運(yùn)行狀態(tài)為閥門全開，采集每個(gè)樓棟單元供回水溫度，找到溫差最小值1.6℃，確定9號樓2單元為最有利循環(huán)環(huán)路。

以9號樓2單元為例，該單元供暖面積850.89 m2，調(diào)試前瞬時(shí)功率24.9KW，單位面積熱耗29.3W/m2；調(diào)試后瞬時(shí)功率22.8KW，單位面積熱耗26.8W/m2；節(jié)熱比1-（26.8/29.3）=8.5%，按照供暖初末期共30天投入、采暖期120天全部投入以及熱源廠熱力出廠價(jià)格測算，在近三年完成節(jié)熱如下所述。

2 0 1 9-2 0 2 0 年采暖期初、末期節(jié)約熱量21437/4/0.915-21437/4=498GJ，鹿華電廠平均熱量熱價(jià)36.7元/GJ，節(jié)約購熱費(fèi)約498×36.7=1.8萬元；若采暖期120天全部投入二網(wǎng)自控，則可節(jié)約熱量21437/0.915-21437=1991GJ，節(jié)約購熱費(fèi)約1991×36.7=7.3萬元。

2 0 2 0-2 0 2 1 年采暖期初、末期節(jié)約熱量20321/4/0.915-20321/4=472GJ，鹿華電廠熱量熱價(jià)32.12元/GJ，節(jié)約購熱費(fèi)約472×32.12=1.5萬元；若采暖期120天全部投入二網(wǎng)自控，則可節(jié)約熱量20321/0.915-20321=1888GJ，節(jié)約購熱費(fèi)約1888×32.12=6萬元。

2 0 2 1-2 0 2 2 年采暖期初、末期節(jié)約熱量19586/4/0.915-19586/4=455GJ，鹿華電廠熱量熱價(jià)32.12元/GJ，節(jié)約購熱費(fèi)約455×32.12=1.46萬元；若采暖期120天全部投入二網(wǎng)自控，則可節(jié)約熱量19586/0.915-19586=1819GJ，節(jié)約購熱費(fèi)約1819×32.12=5.8萬元。

4 節(jié)電效果

華柴小區(qū)近三年采暖期耗電量依次完成148982kWh、121016kWh、124216kWh，電耗依次完成1.99kWh/m2、1.62kWh/m2、1.66kWh/m2；2020-2021采暖期電耗同比降低18.6%，2021～2022年采暖期電耗同比增加2.5%。改造后采暖期電耗較改造前下降，節(jié)電效果明顯。如表3所示。

表3 華柴小區(qū)換熱站近三年采暖期實(shí)際電耗

5 節(jié)電經(jīng)濟(jì)效益測算

由于該換熱站產(chǎn)生的電耗主要集中在二次網(wǎng)循環(huán)水泵上，換熱站改造前因二次網(wǎng)的復(fù)雜性導(dǎo)致平衡調(diào)節(jié)工作不易開展，只能通過加大循環(huán)流量的方式彌補(bǔ)末端流量不足的問題，使循環(huán)水泵在接近額定頻率50Hz的狀態(tài)下持續(xù)運(yùn)行，導(dǎo)致?lián)Q熱站運(yùn)行流量超標(biāo)、電耗較高，經(jīng)二次網(wǎng)自控改造后，控制系統(tǒng)采用溫度均衡調(diào)節(jié)策略，運(yùn)行中通過實(shí)時(shí)追蹤換熱站機(jī)組的回水溫度，控制各單元電動(dòng)平衡閥自動(dòng)調(diào)整流量，使單元回水溫度與機(jī)組回水溫度保持一致，均衡各單元熱量，在經(jīng)過一段時(shí)間的動(dòng)態(tài)調(diào)整后（即固定每單元開度并一直保持恒定），可以實(shí)現(xiàn)二次網(wǎng)平衡自動(dòng)調(diào)控，從而降低二次網(wǎng)循環(huán)流量，減少電耗。

經(jīng)現(xiàn)場查看并與該換熱站運(yùn)行管理部門交流溝通了解到，因考慮到實(shí)際運(yùn)行的需要，個(gè)別站點(diǎn)在極寒天氣下為保障末端用戶的供熱質(zhì)量，仍會(huì)將循環(huán)水泵設(shè)定在接近額定頻率下運(yùn)行，而僅在供暖初期和末期投入二網(wǎng)平衡自控系統(tǒng)。

華柴小區(qū)采暖期采用初、末期投入二網(wǎng)平衡，嚴(yán)寒期人為定流量的運(yùn)行策略，固定流量運(yùn)行時(shí)，循環(huán)泵保持48Hz運(yùn)行，系統(tǒng)平均循環(huán)流量260m3/h。投入二網(wǎng)平衡后根據(jù)機(jī)組總回水溫度調(diào)節(jié)循環(huán)泵流量，平均流量196m3/h。如表4所示。

表4 華柴小區(qū)換熱站循環(huán)泵運(yùn)行參數(shù)

按照采暖期初、末期（11月、3月）共計(jì)30天投入二網(wǎng)平衡、電價(jià)0.5644元/kWh進(jìn)行測算：

2019-2020采暖期循環(huán)泵實(shí)際輸出功率約為3×220×79×0.88/1000=45.88kW，采暖期120天工頻運(yùn)行理論耗電量約為45.88×24×120=13.21萬kWh，實(shí)際采暖期初末期投入二次網(wǎng)自控120天總耗電量約為196/260×45.88×24×30+45.88×24×9 0=12.4萬kWh，節(jié)約電量約8131kWh，節(jié)約電費(fèi)約8131×0.5644=0.46萬元；

2020-2021采暖期循環(huán)泵實(shí)際輸出功率約為3×220×71×0.88/1000=41.24kW，采暖期120天工頻運(yùn)行理論耗電量約為41.21×24×121=11.97萬kWh，實(shí)際采暖期初末期投入二次網(wǎng)自控120天總耗電量約為196/260×41.21×24×30+41.21×24×9 1=11.26萬kWh，節(jié)約電量約7122kWh，節(jié)約電費(fèi)約7122×0.5644=0.4萬元；

2021-2022采暖期循環(huán)泵實(shí)際輸出功率約為3×220×72×0.88/1000=41.82kW，采暖期120天工頻運(yùn)行理論耗電量約為41.82×24×120=12萬kWh，實(shí)際采暖期初末期投入二次網(wǎng)自控120天總耗電量約為196/260×41.82×24×30+41.82×24×9 0=11.3萬kWh，節(jié)約電量約7411kWh，節(jié)約電費(fèi)約7411×0.5644=0.42萬元。

6 結(jié)語

綜上，通過測算，華柴小區(qū)換熱站經(jīng)二次網(wǎng)改造，使換熱站在節(jié)熱、節(jié)電方面均有成效，其中節(jié)電效果尤為顯著。

節(jié)熱方面，近三年采暖期華柴小區(qū)站可比能耗逐年降低，2021-2022采暖期可比能耗達(dá)到三年內(nèi)最低45.32W/m2，與該公司能耗指標(biāo)管控值45W/m2基本持平，具有一定的節(jié)熱效果。

節(jié)電方面，在四座換熱站在投入二次網(wǎng)自控系統(tǒng)后，循環(huán)泵流量、運(yùn)行頻率、耗電量明顯降低，近三年采暖期華柴小區(qū)站平均電耗1.76kWh/m2，測算共節(jié)約電費(fèi)1.28萬元，節(jié)電效果顯著。該供熱企業(yè)共有自管換熱站928座，若將換熱站改造全部推廣，則經(jīng)濟(jì)效益會(huì)更加明顯。