供熱系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)的方案與運(yùn)行分析

摘 要：隨著時(shí)代的變遷和科技的進(jìn)步，供熱行業(yè)一直都在穩(wěn)步前行，從最初的鍋爐房到取而代之的熱電聯(lián)產(chǎn)，以及新能源的崛起。在國(guó)家大力提倡節(jié)能環(huán)保的背景下，人們對(duì)供熱舒適度的要求也日益提高，這給供熱行業(yè)帶來了更高的挑戰(zhàn)。供熱負(fù)荷大，供熱周期長(zhǎng)，調(diào)節(jié)難度大是集中供熱的特點(diǎn)。為了使用戶室內(nèi)溫度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，就需要對(duì)流量及熱網(wǎng)溫度進(jìn)行精準(zhǔn)的平衡調(diào)節(jié)，既要保證溫度，又要做到減少能耗方面不必要的浪費(fèi)。本文將重點(diǎn)探討水力失調(diào)、供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)以及多熱源聯(lián)合供熱，并結(jié)合實(shí)際案例對(duì)集中供熱系統(tǒng)運(yùn)行期平衡調(diào)節(jié)方案進(jìn)行深入分析。

關(guān)鍵詞：集中供熱；水力失調(diào)；平衡調(diào)節(jié)；多熱源文章編號(hào)：2095-4085（2024）04-0223-03

0 引言

隨著我國(guó)大規(guī)模城市化進(jìn)程的推進(jìn)，集中供熱企業(yè)供熱負(fù)荷面積也在不斷增加。在國(guó)家大力倡導(dǎo)節(jié)能減排降耗的背景下，如何既滿足企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需求，又能提升社會(huì)服務(wù)熱用戶的滿意度，是所有供熱企業(yè)都在研究的方向。

1 行業(yè)現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展方向

目前，城市集中供熱已然成為我國(guó)社會(huì)民生服務(wù)的關(guān)注重點(diǎn)。尤其是北方城市，冬天氣候寒冷，對(duì)集中供熱的需求量非常大。相比以前的傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)，集中供熱以其低碳環(huán)保、綠色節(jié)能、節(jié)約用地、供熱質(zhì)量高、減少大氣污染以及自動(dòng)化的體系更符合當(dāng)今時(shí)代的步伐。然而由于熱負(fù)荷大、管網(wǎng)及建筑物老舊造成了供熱系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)難度增加。因此對(duì)溫度的把控和流量的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)顯得尤為重要，這也成為供熱行業(yè)一直以來研究突破的方向。

2 水力失調(diào)的分析

在供熱系統(tǒng)管網(wǎng)中，各熱用戶在運(yùn)行期間的實(shí)際流量與規(guī)定流量存在差異的現(xiàn)象，被稱為水力失調(diào)。水力失調(diào)是集中供熱中普遍存在的問題，主要體現(xiàn)在熱網(wǎng)用熱量與熱源供熱量之間的熱量失調(diào)和一次管網(wǎng)上各熱力站之間的流量失調(diào)以及熱用戶之間的水力失調(diào)。

熱網(wǎng)用熱量與熱源供熱量之間的失調(diào)可通過調(diào)度與熱電廠之間溝通協(xié)調(diào)來解決，采取提升流量或者熱源溫度進(jìn)行改善；也可通過與調(diào)峰熱源并聯(lián)運(yùn)行解決。而一次網(wǎng)各熱力站之間的流量失調(diào)可通過全網(wǎng)平衡軟件進(jìn)行閥門的自動(dòng)調(diào)節(jié)達(dá)到流量的合理分配，相比傳統(tǒng)供熱中手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門更為精準(zhǔn)，效果提升更為明顯。將全網(wǎng)平衡軟件目標(biāo)回水溫度設(shè)定為某固定值，對(duì)于保溫效果差的老舊小區(qū)可適當(dāng)?shù)膶?duì)權(quán)重進(jìn)行增加，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)給定的回水溫度對(duì)電動(dòng)閥進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。當(dāng)室外氣溫過低或者過高時(shí)，閥門開度反饋值可能會(huì)給定為100%或者1%卻仍然無法達(dá)到設(shè)定溫度，此時(shí)就需要進(jìn)行熱力站內(nèi)一次網(wǎng)總管閥門開度的手動(dòng)調(diào)整。若整個(gè)熱網(wǎng)上大部分熱力站都出現(xiàn)這種閥門開度過大或者過小的問題，則表示熱源溫度已無法滿足此時(shí)的熱負(fù)荷，需要進(jìn)行熱源溫度的調(diào)整或者熱網(wǎng)負(fù)荷的切換調(diào)整，來維持供熱系統(tǒng)安全平穩(wěn)有效的運(yùn)行。熱用戶之間的水力失調(diào)可造成有的熱用戶室溫過熱，而有的熱用戶則欠缺。這種調(diào)節(jié)較為復(fù)雜，導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因也有很多，比如：（1）濾網(wǎng)堵塞形成了阻力流量被擠到別的用戶家。此時(shí)，清洗濾網(wǎng)可解決問題。（2）熱用戶家中私自安裝回水加壓泵造成流量分配不均勻也會(huì)導(dǎo)致熱用戶之間的水力失調(diào)，需責(zé)令其拆除。（3）在排除非集氣和管網(wǎng)堵塞的原因下，若出現(xiàn)末端熱用戶普遍不熱的情況，則應(yīng)考慮系統(tǒng)壓力及流量是否達(dá)到要求。可以采取提高熱力站內(nèi)循環(huán)泵的頻率來改善，并適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)近端用戶的閥門進(jìn)行流量平衡的調(diào)節(jié)。

3 供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)分析

供熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)的目的是為了使熱用戶的散熱器的散熱量與熱負(fù)荷的變化相匹配，防止熱用戶出現(xiàn)室內(nèi)溫度過高或者過低的現(xiàn)象。室內(nèi)溫度過高用戶可開窗進(jìn)行散熱，卻造成了熱能的浪費(fèi)；而過低的用戶則會(huì)對(duì)供熱行業(yè)進(jìn)行投訴，從而加大了工作人員工作量的同時(shí)也影響了企業(yè)形象。對(duì)流量的合理分配可以有效的減少此現(xiàn)象，散熱器的散熱量與流量成正比關(guān)系（見圖1）。當(dāng)供熱系統(tǒng)的供回水溫度一定時(shí)，散熱器的散熱量隨流量的增加而增加，但也不是持續(xù)增加。當(dāng)相對(duì)流量大于3.0時(shí)，散熱量基本就不再增加了；當(dāng)散熱器流量減少時(shí)，散熱量也會(huì)減少，尤其當(dāng)相對(duì)流量小于0.5時(shí)，散熱量減少的幅度比較大。

調(diào)節(jié)分為對(duì)系統(tǒng)的初調(diào)節(jié)和運(yùn)行調(diào)節(jié)兩種［1］。供熱系統(tǒng)的初調(diào)節(jié)分為室外和室內(nèi)兩部分。首先通過對(duì)各熱用戶入口和二次管網(wǎng)上的閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)，使管網(wǎng)的水力工況滿足各熱用戶的要求；其次再對(duì)室內(nèi)系統(tǒng)的各立管和主管進(jìn)行調(diào)節(jié)?，F(xiàn)在為了更精準(zhǔn)的對(duì)熱用戶調(diào)節(jié)，熱力公司對(duì)符合條件的小區(qū)安裝了遠(yuǎn)傳室溫監(jiān)測(cè)裝置，能實(shí)時(shí)的將用戶室溫通過遠(yuǎn)程傳輸裝置快速精準(zhǔn)的反饋至中控室，再結(jié)合熱力站的流量、溫度及壓差進(jìn)行閥門或者循環(huán)泵的調(diào)節(jié)，使熱用戶室內(nèi)溫度維持在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

初調(diào)節(jié)結(jié)束后，還應(yīng)根據(jù)室外氣溫的變化情況來進(jìn)行運(yùn)行期的調(diào)節(jié)，也是最為重要的調(diào)節(jié)。

（1）質(zhì)調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)時(shí)只改變供熱系統(tǒng)的供水溫度，而用戶的循環(huán)水量保持不變的調(diào)節(jié)方式即為質(zhì)調(diào)節(jié)。

（2）量調(diào)節(jié)。和質(zhì)調(diào)節(jié)相反，只改變用戶的循環(huán)水量而供熱系統(tǒng)的供水溫度則保持不變的調(diào)節(jié)方式即為量調(diào)節(jié)。

（3）分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)。在供暖期中按室外溫度高低分成幾個(gè)階段。在室外溫度較低的階段中，保持設(shè)計(jì)最大流量；而在室外溫度較高的階段中，則保持較小的流量。在每一階段內(nèi)，網(wǎng)路的循環(huán)水量始終保持不變，按改變網(wǎng)路供水溫度的質(zhì)調(diào)節(jié)進(jìn)行供熱調(diào)節(jié)［2］。此種調(diào)節(jié)方式具有運(yùn)行穩(wěn)定、節(jié)約能耗、方便調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)在供暖期普遍采用的調(diào)節(jié)方式。

（4）質(zhì)量-流量調(diào)節(jié)。即根據(jù)供熱系統(tǒng)熱負(fù)荷的變化，同時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的供水溫度和循環(huán)水量的調(diào)節(jié)方式。

（5）間歇調(diào)節(jié)。當(dāng)室外溫度升高時(shí)，不改變網(wǎng)路的循環(huán)水量和供水溫度，只減少每天的供暖小時(shí)數(shù)，即為間歇調(diào)節(jié)。此調(diào)節(jié)一般用在供暖快結(jié)束時(shí)，此時(shí)采用這種方式的調(diào)節(jié)，能在熱用戶室溫達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上達(dá)到節(jié)能降耗的目的，避免造成熱能及電能不必要的浪費(fèi)。

（6）熱量調(diào)節(jié)。即為熱計(jì)量調(diào)節(jié)。

4 多熱源聯(lián)合供熱的分析

在我國(guó)大部分城市，集中供熱系統(tǒng)普遍都采用以熱電廠供熱為主，調(diào)峰鍋爐供熱為輔的多熱源聯(lián)合供熱系統(tǒng)，這種供熱系統(tǒng)主要有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）調(diào)峰鍋爐的設(shè)置對(duì)整個(gè)供熱系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行提供了保障。當(dāng)熱電廠出現(xiàn)機(jī)組故障時(shí)，可由調(diào)峰熱源承擔(dān)部分熱負(fù)荷，既有調(diào)峰作用，也起備用作用。

（2）當(dāng)室外溫度過低，熱電廠滿負(fù)荷運(yùn)行仍然無法滿足供熱需求時(shí)，啟動(dòng)調(diào)峰鍋爐可保證供熱系統(tǒng)的有效運(yùn)行。

（3）站在電廠經(jīng)濟(jì)角度上考慮，電廠肯定愿意多發(fā)電，少抽高壓汽［3］。調(diào)峰負(fù)荷由其他熱源解決，使熱化系數(shù)降低，熱電廠供熱負(fù)荷比較平穩(wěn)，可長(zhǎng)時(shí)間滿負(fù)荷運(yùn)行，對(duì)熱電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有利。

（4）多熱源聯(lián)合供熱系統(tǒng)供熱方案多元化，調(diào)節(jié)方式選擇多，能應(yīng)對(duì)各種突發(fā)故障，被廣泛應(yīng)用。

5 案例分析

某熱力公司采用熱電廠供熱為主，調(diào)峰燃?xì)忮仩t為輔的集中供熱。按照室外溫度情況及熱負(fù)荷情況將采暖季分為三個(gè)階段，即供暖初寒期、供暖嚴(yán)寒期、供暖末寒期，并根據(jù)供熱面積及供熱負(fù)荷情況制定了燃?xì)庹{(diào)峰鍋爐的啟停方案和各熱網(wǎng)之間的切換方案。該公司2022-2023采暖季的具體調(diào)節(jié)切換方案（見表1）。

（1）當(dāng)室外平均溫度≥-1℃時(shí)，瑞光東峰熱網(wǎng)實(shí)際供熱面積1 525萬m2；瑞光東峰熱網(wǎng)切換至小店嘉節(jié)熱網(wǎng)供熱面積377.9萬m2；瑞光東峰熱網(wǎng)切換至華能東山熱網(wǎng)供熱面積111.6萬m2；瑞光東峰熱網(wǎng)切換至城南熱網(wǎng)供熱面積5.5萬m2；城南熱網(wǎng)切入瑞光東峰熱網(wǎng)供熱面積137.85萬m2。

（2）當(dāng)-5℃≤室外平均溫度＜-1℃時(shí)，啟東峰熱源廠燃?xì)忮仩t2臺(tái)，城南熱網(wǎng)切入瑞光東峰熱網(wǎng)供熱面積52萬m2；華能熱網(wǎng)切換至瑞光東峰熱網(wǎng)供熱面積255萬m2，切換后瑞光東峰熱網(wǎng)供熱面積1 832萬m2。

（3）當(dāng)-9℃≤室外平均溫度＜-5℃時(shí)，再啟東峰熱源廠燃?xì)忮仩t2臺(tái)，共計(jì)4臺(tái)。嘉節(jié)熱網(wǎng)切換至瑞光東峰熱網(wǎng)供熱面積257.28萬m2，切換后瑞光東峰熱網(wǎng)供熱面積2 089萬m2。

（4）當(dāng)室外溫度≤-10℃時(shí)，瑞光東峰熱網(wǎng)供熱面積2 089萬m2，按需逐步啟動(dòng)分布式調(diào)峰熱力站。

6 結(jié)語

總之，無論是對(duì)熱網(wǎng)的切換還是調(diào)峰熱源的啟動(dòng)，都是為了實(shí)現(xiàn)集中供熱系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)和穩(wěn)定運(yùn)行，從經(jīng)濟(jì)效益及節(jié)能環(huán)保最大化實(shí)現(xiàn)高效率的供熱服務(wù)。在科技與信息發(fā)達(dá)的時(shí)代下，供熱行業(yè)還將繼續(xù)前行，突破創(chuàng)新，為人們帶去更加舒適的體驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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［3］李善化.實(shí)用集中供熱手冊(cè)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2016.