大型集中供热系统热网运行调节技术的实践与应用

大型集中供热系统热网运行调节技术的实践与应用

王方方

济南市市政工程设计研究院（集团）有限责任公司新疆分院  新疆乌鲁木齐市  830000

摘要：城市供热环节是社会生产生活中的重要环节，对于居民生活舒适性以及安全性都有一定的影响，尤其是对于我国冬季较为寒冷的地区而言，供热工作的优良关系到地区内的生产生活稳定。我国传统供热采用锅炉供热方式、锅炉供热过程中，供热管网压力比较大，并且能耗也相对比较高。下面，文章重点就大型集中供热系统热网运行调节技术展开论述。

关键词：集中供热；系统热网；运行调节；技术应用

应用

21世纪，我国城市化进程进入快车道，城市建筑行业显现出巨大的耗能趋势，总能耗占比超过20%，其中供热能耗占据较大。造成供热能耗升高的原因较多，如建筑围护结构保温技术不成熟、散热量大、供热系统管网保温效果欠佳、热量管网输配环节损失大以及热源利用效率低等。集中供热系统热输入与分布式采暖建筑热需求之间相对匹配的较大波动，是造成供热能耗高的主要原因之一。在满足用户需热量要求的前提下，应追求最小的运行能耗，因此有必要通过精确的负荷调节对热网水力工况和热力工况进行优化，提高管网的输送能力，实现供热系统始终处于最节能的状态。

1集中供热系统简述

集中供热系统是以城市热力供应效率升级为目标设计的自动化控制平台，是现代电网供热系统建设的主要方向，也是电网建设应用的重点内容。集中供热自动化系统主要包括热源、管网、热力子站等共同组成，利用自动化技术以及信息化技术设计综合控制平台，能够实现对集中供热系统进行自动化管控，确保自动化技术的应用更加合理，也能够最大程度上提升自动化系统的应用效果。在集中供热自动化系统应用中，能够实现自动供热控制、故障报警、故障抢修、自动维护等功能，确保集中供热自动化系统应用更加安全高效，也能够实现供热管网的优化升级。

集中供热自动化系统分为热力站自动化模块以及锅炉自动化模块，利用自动化技术将二者进行有效连接，能够实现集中供热系统的自动控制，确保系统的集中供热更加安全合理。（1）热力站自动化模块主要包括热站自控系统、首站自控系统、冷热水换热自动体系以及泵站自动化控制等相关功能。在整个系统的设计应用过程中，换热站自动控制系统由PLC控制器，温度、压力及流量传感器，自动调节阀，循环及补水泵变频器等设备组成。在其应用中能够完成一次网流量和二次网流量的良好控制；首站自控系统应用具有热蒸汽和热水循环使用，供应热网的作用，能够最大程度上提升热力站自动控制系统的应用效果；冷热水换热站自控系统的应用也非常关键，在系统的应用中，能够为居民提供采暖、热水供应以及空调制冷等功能，实现居民供热网的良好管控；泵站自动化控制系统包括加压泵站以及混水泵站两方面作业组成，在其泵站的核心应用中，能够实现管网的综合优化分析，确保技术的应用更加合理，也能够提升热力站自动化应用效果。（2）锅炉房自动系统。锅炉房是供热管网以及集中供热系统的核心装置，起到热能输送的作用，而传统的锅炉房控制采用人力和半自动模式运行，运行管控效率相对比较低，运行质量相对比较差，影响到锅炉房的应用效果，所以在锅炉房的装置应用中，也应该进行自动化改造，实现自动控制。锅炉房自动系统的应用非常关键，锅炉房自动系统应用中采用DCS分散控制系统，同时进行冗余设计。该系统具有指令发送、自动控制、实时监控、智能调节等功能，能够实现锅炉装置的良好应用，确保锅炉运转更加高效节能。

2供热系统热网运行调节技术实践

2.1调节方法分析

集中供热系统的运行调节主要为追求供需的动态平衡，受诸多因素影响，供暖建筑所需热负荷处于动态变化中。为实现按需供热，需要对供热系统的部分运行参数进行调节，如循环流量、供回水温度等。目前针对不同调节方法的分类方式众多，较为公认的划分依据是改变热水网路流量和改变网路工质温度，由此可简单划分为量调节和质调节。在实际运行过程中，又发展出二者结合的质量-流量调节、划分供暖期按阶段调节的分阶段变流量质调节以及改变供暖时间的间歇调节。2.2锅炉群控负荷调节

热负荷预测调整要保证热源的稳定、及时，所以热量的输出非常重要。热量的计算遵循以下步骤：对集中供热系统锅炉（包括单台锅炉和总锅炉）的热量进行计算，获得一次热网系统的总热量；对二次系统的热量进行计算，获得采暖建筑所需热量；建立集中供热系统供热量和需热量的平衡方程。计算锅炉实时热效率，只需要对燃料（天然气炉等）输入热量进行计算即可。通过对锅炉实时效率的监控，深度精准调控锅炉运行在最佳负荷区间，便可降低能耗。文中通过以下案例详细分析锅炉群控负荷的调节过程：以3台同型号燃气锅炉为例。

锅炉参数：额定供回水温差31℃，额定功率1200kW，额定流量33.7m3/h（折合33.3t/h的50℃热水），供水温度为30~95℃，负荷高效运转区间30%~90%。一次网设计参数：供水温度为80℃，回水温度为60℃。二次网设计参数：供水温度为50℃，回水温度为40℃。采暖用户参数：室内平均温度为20℃，室外平均温度为12.5℃。设锅炉停运时，有水流通过，水流平均分配，近似为额定流量；水泵工频运行，可根据水泵参数及现场仪表估算水流量。

加载过程：1台机组运行时，随着用热量上升，锅炉设定供水温度达到上限或供回水温度低于下限加偏差值，持续一段时间后，启动第2台机组；此时，第1台锅炉供热量为90kW，启动第2台机组后，2台机组负荷均降为45kW。2台机组运行时情况相同，加载第3台机组；此时，前2台机组供热总量180kW，启动第3台机组，3台机组负荷降为60%。

环境温度在5~8℃时，1台锅炉在高效运行区间运行；环境温度在-1~5℃时，2台锅炉均在高效运行区间运行；环境温度在-10~-1℃时，3台锅炉均在高效运行区间运行。

2.3供热系统调节方法

通过各种热力计算和负荷预测，能够确保集中供热系统在理论层面达到最优运行工况，但实际过程中仍会出现水力失调问题，出现的原因包括设计误差、施工裕量不佳以及运行操作误差等。因此，在集中供热系统稳定运行前通常需要试运行，该阶段的主要任务是对供暖设备进行故障检测等调节，管道阻力平衡调节是重点环节，尤其供热距离较远的长热网主干线系统，即初调节。初调节依赖流量调节，本质为量调节，其理想调节结果为实际流入采暖建筑的热水流量等于理想流入热水流量（满足采暖建筑当前热量需求的流量），其主要调节方式是在供热距离近端的采暖建筑热水输入管道增设阀门。根据流体力学，阀门将会造成较大的局部阻力损失，提高了近端采暖管道的阻力，与沿程阻力损失过大导致阻力升高的远端采暖管道达到压头平衡。根据伯努利方程中流量与压头的关系可知，压头一致时，流量也一致。实际进行初调节时，应当根据供热管网的配置要求选择合理的调节方法。目前应用较为普遍的为回水温度调节法，该方法的适用范围较广，可在二次热网只安装普通调节阀甚至没有安装平衡阀的管道上进行。

3结语

综上所述，大型集中供热系统的运行调节是一项实际操作复杂的系统工程。当下，集中供热企业的规模越来越大，热网也变得越来越复杂，运行调节的难度也在增加，要采用科学合理运行调节技术，保证系统安全稳定经济运行。

参考文献

[1]陈刚.热网集中供热系统节能运行技术分析[J].中国新技术新产品,2019(07):140-141.

[2]宫克勤,姜红芳,郭胜杰.集中供热系统的运行调节技术分析[J].低温建筑技术,2012,34(07):132-134.