城市集中供熱不熱原因初探

焦　磊　劉　剛

摘要：城市集中供熱中，經常存在運行過程中供熱管道冷熱不均，末端不熱現象。嚴重影響供熱效果，付出相當大人力物力后，效果仍不理想。我總結了實際工作中的一些經驗和想法，與大家共同研析。

關鍵詞：集中供熱；不熱原因

1 水力失調：

這是最主要因素，而且是后面幾種原因的基礎因素。可以把每個與熱源采暖循環泵相連接的用戶之間視為并聯系統，這樣若拿近端與末端相比，熱源及近端用戶前干管部分阻力兩者是相同的，但之后前者到最終用戶距離極短，而后者距離很長，而又要求這兩段阻力相同，這就相當于近端管徑應設計比常規時略小些，而末端管徑設計比常規時略大些，而且供熱半徑越長這種差距越大，而實際遠非如此：管網、各樓宇、各地塊設計時不是同一個設計院故不為同一個思維方式，也不是同一個年代即不同步設計，更為重要的是設計人員幾乎不會考慮上述的正確理念，而往往保守起見高估管徑大小和水泵參數。這就需要供熱管理者加大調節力度進行彌補了。調節時可利用多級調控手段，不僅要對干線、支干線、支線、戶線的閥門進行調控，還要對支戶線、樓內水平分支、水平分支上垂直立管甚至分戶支管的閥門進行調節，這就相當于需要3-8級調控，越接近于近端，調節力度越大、調控級數越多；越接近于末端調節力度越小、調控級數也越少。但遺憾的是：現實中往往由于設計、規劃、管理、閥門質量等因素，造成管網錯綜復雜，各用戶可調控級數不同，某些用戶甚至直接接于近端干管上，只可2-3級甚至1級調控，造成熱力系統難于平衡。其實，如果精心規劃和設計時，近端用戶可控級數應最多，即支干線不斷向后延展、分級，而末端管網要盡量減少不斷分級，并根據供熱半徑大小等情況適當加粗一些管徑。當然，在完美的管網系統調控中，優質的靜態平衡閥、動態平衡閥、可利用價值的閥體、配套精密儀表，以及專業的調節經驗和模式，加之駕馭理論與實踐、硬件與軟件緊密結合的全局觀念和技能，一個也都不能少。

2 氣堵

生活中有這樣的例子：一個不太保溫的保溫瓶，盛入開水并輕蓋瓶蓋，之后不久，就聽到瓶口有出氣聲。實際上，由于瓶子不保溫，水的溫降迅速，因熱脹冷縮原理，水容量要減少，而密閉容器上層會出現相對真空狀態，此時若瓶蓋不十分嚴密，外界空氣就要進入填補這些空位，也就是說，實際發出的是進氣聲而不是出氣聲。供熱系統也是這樣，由于系統為全封閉狀態，熱源處相對熱脹，管網和熱用戶處相對冷縮，加熱時相對熱脹，減溫時相對冷縮。這時管網和熱用戶的某些地點就會倒吸進空氣，由于水力失調，加之末端壓力、壓差小，空氣更容易從這些不利點進入；而且末端用戶往往由于流量少而供回水溫差大，這樣熱脹冷縮現象更加明顯，從而進氣量加大。在室外溫度更低的嚴寒期，供熱系統供回水溫差更大，導致這種不利局面的加劇。在一個相對平衡的系統中，該系統自身已知道在最冷的何處進氣集結，往往這些進氣地點在不利用戶的低壓之處，并在那些不利點興風作浪并因氣水混合而形成惡性循環。在供熱運行初期、特殊故障停熱檢修、系統補水不及時或量大等情形下，對末端也是尤為不利。但是，如果在不利點的高處加設自動排氣閥，會使這一不利影響減至很小。可據了解，大多數用戶裝設自動排氣閥質量不合格，能用2-3年就算不錯。另外，不裝、漏裝、錯裝自動排氣閥的也比比皆是。值得注意的是，在近端閥門調節過度時也會出現氣堵，而且調完后2、3天看不出有何不同，而再過幾天會突然不熱，再調回原閥門開度也會再等很長時間才恢復。這是因為流量減少后，用戶供回水溫差加大，本身進氣量增加，而且由于壓差小，系統別處夾雜的氣體易過來、系統攜帶的氣體也易停留，這一過程一開始不顯現，但經過一段滯后期，隨著量變到質變、惡性循環加劇，直到發生暖氣不熱的結果。加大流量后，因該局部系統中原氣水混合物較多，又需要一定時間逐漸將這些氣體頂到其他不利點或通過少有的排氣裝置排出，這時才能恢復正常。若該局部系統中有自動排氣閥并所有閥門運行正常的話，這兩個滯后過程將大大縮短。

3 臟堵

管網中不可避免地要出現施工遺留和陳年累積的焊渣、銹渣、水垢、砂石、沉淀物等固體物質。由于水力失調，加之末端相對于近端供熱管線長、壓力和壓差大等因素，這些污物往往沉積于末端，如同海浪總是將貝殼、蝦蟹等沖刷遺留在坑坑洼洼、阻力大的海灘上一樣。這樣末端用戶阻力加劇，勢必造成末端與近端相比更加不利，近端調節力度需要提升、難度不斷加大。隨著施工的粗糙、管理的糟糕（如軟化水處理不合格、非采暖季管網未采取濕保養等）、時間的周遭，臟堵對末端造成的不利局面將更加顯現。

4 溫降和壓降

末端用戶供水與近端用戶供水存在一定溫差，差值的大小是根據熱力系統供熱半徑、管網保溫狀況、熱源出水溫度、流量和流速等因素決定的。據測試，供熱半徑2km的直埋管網，在嚴寒期連續供熱時近端到末端供水溫降2℃左右，如果采用地溝敷設且保溫差、末端流量小，則溫降會更大一些，可能達到5℃以上。由此，末端供熱效果因溫降的緣故也會更差一些。此外，壓降也是一個小因素，由于近端壓力大，閥門調控更加難于掌握，例如在末端將閥門關3或5圈流量會有很大變化，而在近端將閥門關同樣圈數流量可能變化不大，這就給管理者造成更大的管理壓力、提出更高的技術要求。

5 間歇供熱

供熱系統間歇運行時，會基于上述第二、三、四項原因，對于末端用戶不熱現象起到推波助瀾的作用。首先，從溫降方面來講，在熱源升溫時，近端用戶循環次數多，而末端用戶循環次數少，故近端較受益；在熱源減溫時，經實際測試，甚至也是近端比末端相對有利，只是這種差異小了很多而已。但對于一個冬季連續供熱運行的系統而言，除遠近距離產生的溫降外，熱源升減溫因素造成的溫降不太突出。可對于間歇供熱運行的系統而言，后者對末端不利的影響將十分巨大，而這一點又往往被管理者所忽視。經測試，某供熱半徑1.5km的熱力系統，在末寒期每天起爐1小時、停爐7小時運行，循環泵不間歇，熱源回水溫度在起爐、停爐、停爐1小時后分別為28、40、37℃，近端回水溫度則相應為29、41、38℃，末端回水溫度相應為27、32、33℃，可見停爐時熱源及近端回水升高了12℃，而末端回水僅升高5℃，即使按停爐1小時后來計，熱源及近端回水也升高了9℃，而末端回水也僅升高6℃，這還是因為循環泵的作用，使近端溫度較高的回水混入末端供水所致。但從熱源升減溫這一點來講，永遠是近端有利于末端（從上述起爐時近端回水29℃、末端回水27℃也可看出），除非永遠不升溫且永遠不停泵。說到易被管理者忽視，是因為停爐時，熱源顯示回水溫度似乎達到供熱要求（如上述為40℃），殊不知這是近端較熱的回水與末端較冷的回水混合的結果，是一個假象。可以這樣說，間歇供暖時，近端在享受直接供熱，而末端在無奈地接受間接供熱。某些系統還在停爐后不久停泵，這樣就會對末端用戶造成更不利的局面。

此外，對于安裝氣候補償器或鍋爐自控裝置的系統，鍋爐起停臺數和出力變化更加頻繁，造成水溫波動大（尤其是供水溫度），對于末端用戶也會產生一定消極影響。其次，從氣堵方面來講，供熱系統間歇運行時，封閉系統中液體熱脹冷縮過程變化頻繁且更加劇烈，勢必會造成進氣量激增，大量氣體匯集會被擠壓到薄弱環節立足，也就是說最終最倒霉的還是各方面都處于劣勢的末端系統，并在那里形成更深層的惡性循環。當循環水泵也間歇運行，停泵時高點由于靜壓低而更易進氣，這也是某些高點散熱器的縫隙易破壞漏水的一部分原因。此外，間歇供熱尤其是循環水泵間歇運行，將造成近端用戶經常接受沖刷洗禮，而末端用戶循環次數少故易滯留臟物，使得末端區域更易積存整個系統中的固體物質，無疑給末端用戶帶來雪上加霜。

綜上所述，供熱系統末端用戶永遠不及近端用戶有利，當水力工況不平衡、供熱半徑大、采用間歇供暖、管網保溫差、自動排氣閥失靈、供回水溫差大、循環流速慢、補水量大時，對末端系統尤為不利。供熱中除避免或減少這些不利因素影響外，還要比理論值更加加大末端系統流量。