关于供热系统热网运行调节技术的研究

关于供热系统热网运行调节技术的研究

杨国成

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摘要：现阶段，为降低系统运行碳排放，基于能量和质量守恒定律构建供热系统整体动态数学模型，并对此模型进行了动态模型仿真、正确性验证、热力特性获取、控制策略模拟、能耗分析及平衡状态评估。 结果表明：在实现二次网水力平衡的前提下，与原有控制工况相比，采用热源供水温度和换热站室内温度补偿的优化控制工况可获得较大的节能收益。 将优化控制工况理论应用于哈尔滨实际供热系统中，其节热率、一次网节电率、二次网节电率和用户室温合格率分别为 １１． ７％ 、２４． １％ 、３３． ２％ 和 ９８． ６％ ，实现系统整体管控并降低了污染物排放。

关键词：供热系统热网；运行调节技术；研究

引言

供热系统是维持我国冬季供暖的主要基础设施 ，也是保障我国国民冬季室内温度的主要途径。通过研究供热系统的供热调节模式，分析分阶段变流量质调节方式的可行性，为供热系统的热网运行调节提供参考。

1城市集中供热管网概述

城市冬季采暖供热是极其巨大且复杂的工程。在设计城市供热管网时，要求设计方案必须就管道的管径、敷设路径、敷设方式以及管网保温和附件绝热等做出科学判断，确保整个系统从宏观到微观的配置达到最合理状态。在设计中应注意以下关键问题：1) 区域内换热站布置。必须保证区域内换热站在与热负荷集中区域距离最近的地方，这样可以节省管线成本，防止抬升成本，同时防止引发水力严重失调。2) 主干线布置要力求合理。必须保证管网30～70Pa/m的比摩阻。3) 要为管道的敷设以及保温选定适用的方式和材料。管网与环境或土壤之间相互换热，热量外泄是导致供热管网出现热损失的主要原因。

2目前集中供热系统存在的问题

2.1资源利用率低且带来的污染严重

进行供热系统改造的初始原因是资源的投入与产出不成正比，大量的热能资源投入不仅没有带来预期效益，反而造成环境污染等衍生问题。 热能的利用率低主要是因为供热系统的功效老旧，无法提升燃烧效率。 我国很多地区的集中供热系统都未经过升级改造，依然采取燃烧锅炉的方式进行供热，设备老旧导致燃料无法最大化燃烧。 设备运行效率逐年下降，空气污染逐年加剧，周边环境质量逐年下降。

2.2设备老旧导致供热平衡缺乏

供热管网是整个供热系统中的底层框架， 通过管网将热量供给各家各户。 但是，因为管网架设具有复杂性，一旦出现问题， 将影响着整个系统， 针对性地调整和优化管网难度较大。 所以，一些企业不会主动去更新供热管网，只要不出现问题，便持续使用。 但是，随着使用时间的延长，管网不断老化和腐蚀，保温能力开始下降，热量损失愈发严重，若要达到预设的热量，必须进行更多的能源消耗。另一方面，由于管网的安装相对隐蔽，还有很多管网在使用过程中出现漏水问题，但小范围的漏水不容易被发现，直接使管网的整体运行效率下降，供热效果越来越差。

2.3供热系统智能化水平较低

为了方便企业管理，进行供热系统建设时，会将城镇划分为不同的片区， 对各片区内的供热系统进行统一的管理和供热支撑。 由于城镇各个片区的功能不同，有居民区、商场、学校等。 不同的功能片区需要使用供热系统的时间和空间需求不尽相同。 如果在建设时没有考虑这一问题， 就会出现资源浪费。 例如，学校放假期间不需要供热，但是为了保证附近居民区的供热，整个供热系统必须统一工作，最终导致学校片区无效供热，能源浪费显而易见。除此之外，很多供热系统依靠单一的温度控制系统，供热水平无法按照用户需求进行自行调整，导致热能浪费，资源未被最大化地利用，用户层面感知不到系统智能，幸福感不高，并且由于针对热能的供应没有明确的计量手段， 各家各户的收费都是统一的，导致用户在使用时没有节约意识，不会主动节省热能，进而造成巨大的热能浪费。

3供热系统改造方案

3.1热力网敷设方式

一级热水网中的水属于高温水（110℃/60℃），敷设时采用的是有补偿直埋方式。采用的是直埋式波纹套筒补偿器，在补偿器之间必须设置好固定墩。在布置管网的过程中，要尽可能将管道转弯作为自然补偿，这样可以有效减少补偿器数量。另外，在布置补偿器的过程中，要注意对称布置。敷设二级热水网时，采用的敷设方式是无补偿直埋方式。选择管网材料时，需要选择质量较好、性价比最高的材料，以降低管网本身的腐蚀速度和老化速度，减少后续维护成本。 管网铺设过程中，需要加强管网铺设的维护措施，例如，供热管网最重要的维护工作就是保温， 减少热能在传输过程中的损耗。 因此，需要在铺设过程中做好保温材料的铺设，保证管网的保温效果。

3.2热力网与用户连接方式

换热站将二级网50℃回水加热到70℃，就可以给用户供热了。结合供热区域实际情况和热负荷分布情况，设置好换热站，对于热负荷供热区，应当将现有的二级网充分利用起来，或者尽量对小区域改动二、三级网管，适当合并小规模网管，尽量将现有锅炉房利用起来充当换热站。还可以在系统改造的过程中注重对系统的设计和规划，如通过合理的管道布局、建设多个热源站点等方式进一步提高系统的效率和稳定性，以满足不同用户的需求。通过对热源和热网进行针对性节能改造， 可以在很大程度上降低现有供能浪费，达到节能的目的，并通过循环利用的方式提升资源的使用效率、优化使用方式。 在节能的基础上，可 以 减 少 对 环 境 的 污 染 ，达 到 节 能 、环 保 、高 效 的 资 源 利 用目标。

3.3做好管网的监控工作并及时修正问题

除日常监控外，定期重点巡检非常重要。 日常监控，主要观测在运行过程中是否出现热能提供异常降低或异常增长的情况， 从而判断管网整体的稳定性。 定期重点巡检，需要技术人员检查整个管网的情况，确认管网是否存在老化、漏水，管道连接处的零件是否损坏等情况，通过定期巡查可以及时发现问题，对于易出问题的环节重点加固，保证整个管网正常运行。在集中供热系统改造中，除了采用传统的改造手段外，还可以引入一些创新技术来提高系统的效率和可靠性。 比如，可以采用地源热泵、太阳能热水器等新型能源设备，以替代传统的锅炉和燃气设备等，从而实现更为环保和节能的供热方式。

3.4间歇调节

间歇调节指的是在保持供热系统内部流量和回水温度不变的条件下，通过暂停供暖设备调节供暖时间的方式。间歇调节方式属于辅助调节的方式，主要是在末寒期使用，热源多为锅炉供热的形式，在不同的时间阶段减少锅炉的运作数量，循环水泵则持续运行。在严寒期采用全天候的运作模式，在保障热用户室内温度的情况下，减少锅炉的运作时间。间歇调节方式在实际的供暖工作中应用较少，仅作为辅助调节措施之一。

结语

综上所述，中国环境污染与资源能源缺乏问题引发的不良后果，已经给民众生活、社会发展及国家建设带来了影响和制约，因此必须采取行之有效的节能减排措施。鉴于城市集中供热系统产生的能源消耗量尤为庞大，极具节能改造的必要性，所以当前城市供热系统节能改造项目越来越多，有效分析城市集中供热系统节能改造方案，可以为该类工程的实施提供重要参考。

参考文献

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