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(jīng)常存在運(yùn)行過(guò)程中供熱管道冷熱不均，末端不熱現(xiàn)象。嚴(yán)重影響供熱效果，付出相當(dāng)大人力物力后，效果仍不理想。我總結(jié)了實(shí)際工作中的一些經(jīng)驗(yàn)和想法，與大家共同研析。

關(guān)鍵詞：集中供熱；不熱原因

1 水力失調(diào)：

這是最主要因素，而且是后面幾種原因的基礎(chǔ)因素。可以把每個(gè)與熱源采暖循環(huán)泵相連接的用戶之間視為并聯(lián)系統(tǒng)，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(zhǎng)，而又要求這兩段阻力相同，這就相當(dāng)于近端管徑應(yīng)設(shè)計(jì)比常規(guī)時(shí)略小些，而末端管徑設(shè)計(jì)比常規(guī)時(shí)略大些，而且供熱半徑越長(zhǎng)這種差距越大，而實(shí)際遠(yuǎn)非如此：管網(wǎng)、各樓宇、各地塊設(shè)計(jì)時(shí)不是同一個(gè)設(shè)計(jì)院故不為同一個(gè)思維方式，也不是同一個(gè)年代即不同步設(shè)計(jì)，更為重要的是設(shè)計(jì)人員幾乎不會(huì)考慮上述的正確理念，而往往保守起見(jiàn)高估管徑大小和水泵參數(shù)。這就需要供熱管理者加大調(diào)節(jié)力度進(jìn)行彌補(bǔ)了。調(diào)節(jié)時(shí)可利用多級(jí)調(diào)控手段，不僅要對(duì)干線、支干線、支線、戶線的閥門(mén)進(jìn)行調(diào)控，還要對(duì)支戶線、樓內(nèi)水平分支、水平分支上垂直立管甚至分戶支管的閥門(mén)進(jìn)行調(diào)節(jié)，這就相當(dāng)于需要3-8級(jí)調(diào)控，越接近于近端，調(diào)節(jié)力度越大、調(diào)控級(jí)數(shù)越多；越接近于末端調(diào)節(jié)力度越小、調(diào)控級(jí)數(shù)也越少。但遺憾的是：現(xiàn)實(shí)中往往由于設(shè)計(jì)、規(guī)劃、管理、閥門(mén)質(zhì)量等因素，造成管網(wǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜，各用戶可調(diào)控級(jí)數(shù)不同，某些用戶甚至直接接于近端干管上，只可2-3級(jí)甚至1級(jí)調(diào)控，造成熱力系統(tǒng)難于平衡。其實(shí)，如果精心規(guī)劃和設(shè)計(jì)時(shí)，近端用戶可控級(jí)數(shù)應(yīng)最多，即支干線不斷向后延展、分級(jí)，而末端管網(wǎng)要盡量減少不斷分級(jí)，并根據(jù)供熱半徑大小等情況適當(dāng)加粗一些管徑。當(dāng)然，在完美的管網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)控中，優(yōu)質(zhì)的靜態(tài)平衡閥、動(dòng)態(tài)平衡閥、可利用價(jià)值的閥體、配套精密儀表，以及專(zhuān)業(yè)的調(diào)節(jié)經(jīng)驗(yàn)和模式，加之駕馭理論與實(shí)踐、硬件與軟件緊密結(jié)合的全局觀念和技能，一個(gè)也都不能少。

2 氣堵

生活中有這樣的例子：一個(gè)不太保溫的保溫瓶，盛入開(kāi)水并輕蓋瓶蓋，之后不久，就聽(tīng)到瓶口有出氣聲。實(shí)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(huì)出現(xiàn)相對(duì)真空狀態(tài)，此時(shí)若瓶蓋不十分嚴(yán)密，外界空氣就要進(jìn)入填補(bǔ)這些空位，也就是說(shuō)，實(shí)際發(fā)出的是進(jìn)氣聲而不是出氣聲。供熱系統(tǒng)也是這樣，由于系統(tǒng)為全封閉狀態(tài)，熱源處相對(duì)熱脹，管網(wǎng)和熱用戶處相對(duì)冷縮，加熱時(shí)相對(duì)熱脹，減溫時(shí)相對(duì)冷縮。這時(shí)管網(wǎng)和熱用戶的某些地點(diǎn)就會(huì)倒吸進(jìn)空氣，由于水力失調(diào)，加之末端壓力、壓差小，空氣更容易從這些不利點(diǎn)進(jìn)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(xiàn)象更加明顯，從而進(jìn)氣量加大。在室外溫度更低的嚴(yán)寒期，供熱系統(tǒng)供回水溫差更大，導(dǎo)致這種不利局面的加劇。在一個(gè)相對(duì)平衡的系統(tǒng)中，該系統(tǒng)自身已知道在最冷的何處進(jìn)氣集結(jié)，往往這些進(jìn)氣地點(diǎn)在不利用戶的低壓之處，并在那些不利點(diǎn)興風(fēng)作浪并因氣水混合而形成惡性循環(huán)。在供熱運(yùn)行初期、特殊故障停熱檢修、系統(tǒng)補(bǔ)水不及時(shí)或量大等情形下，對(duì)末端也是尤為不利。但是，如果在不利點(diǎn)的高處加設(shè)自動(dòng)排氣閥，會(huì)使這一不利影響減至很小。可據(jù)了解，大多數(shù)用戶裝設(shè)自動(dòng)排氣閥質(zhì)量不合格，能用2-3年就算不錯(cuò)。另外，不裝、漏裝、錯(cuò)裝自動(dòng)排氣閥的也比比皆是。值得注意的是，在近端閥門(mén)調(diào)節(jié)過(guò)度時(shí)也會(huì)出現(xiàn)氣堵，而且調(diào)完后2、3天看不出有何不同，而再過(guò)幾天會(huì)突然不熱，再調(diào)回原閥門(mén)開(kāi)度也會(huì)再等很長(zhǎng)時(shí)間才恢復(fù)。這是因?yàn)榱髁繙p少后，用戶供回水溫差加大，本身進(jìn)氣量增加，而且由于壓差小，系統(tǒng)別處夾雜的氣體易過(guò)來(lái)、系統(tǒng)攜帶的氣體也易停留，這一過(guò)程一開(kāi)始不顯現(xiàn)，但經(jīng)過(guò)一段滯后期，隨著量變到質(zhì)變、惡性循環(huán)加劇，直到發(fā)生暖氣不熱的結(jié)果。加大流量后，因該局部系統(tǒng)中原氣水混合物較多，又需要一定時(shí)間逐漸將這些氣體頂?shù)狡渌焕c(diǎn)或通過(guò)少有的排氣裝置排出，這時(shí)才能恢復(fù)正常。若該局部系統(tǒng)中有自動(dòng)排氣閥并所有閥門(mén)運(yùn)行正常的話，這兩個(gè)滯后過(guò)程將大大縮短。

3 臟堵

管網(wǎng)中不可避免地要出現(xiàn)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(zhì)。由于水力失調(diào)，加之末端相對(duì)于近端供熱管線長(zhǎng)、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(shì)必造成末端與近端相比更加不利，近端調(diào)節(jié)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(wǎng)未采取濕保養(yǎng)等）、時(shí)間的周遭，臟堵對(duì)末端造成的不利局面將更加顯現(xiàn)。

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(jù)熱力系統(tǒng)供熱半徑、管網(wǎng)保溫狀況、熱源出水溫度、流量和流速等因素決定的。據(jù)測(cè)試，供熱半徑2km的直埋管網(wǎng)，在嚴(yán)寒期連續(xù)供熱時(shí)近端到末端供水溫降2℃左右，如果采用地溝敷設(shè)且保溫差、末端流量小，則溫降會(huì)更大一些，可能達(dá)到5℃以上。由此，末端供熱效果因溫降的緣故也會(huì)更差一些。此外，壓降也是一個(gè)小因素，由于近端壓力大，閥門(mén)調(diào)控更加難于掌握，例如在末端將閥門(mén)關(guān)3或5圈流量會(huì)有很大變化，而在近端將閥門(mén)關(guān)同樣圈數(shù)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(shù)要求。

5 間歇供熱

供熱系統(tǒng)間歇運(yùn)行時(shí)，會(huì)基于上述第二、三、四項(xiàng)原因，對(duì)于末端用戶不熱現(xiàn)象起到推波助瀾的作用。首先，從溫降方面來(lái)講，在熱源升溫時(shí)，近端用戶循環(huán)次數(shù)多，而末端用戶循環(huán)次數(shù)少，故近端較受益；在熱源減溫時(shí)，經(jīng)實(shí)際測(cè)試，甚至也是近端比末端相對(duì)有利，只是這種差異小了很多而已。但對(duì)于一個(gè)冬季連續(xù)供熱運(yùn)行的系統(tǒng)而言，除遠(yuǎn)近距離產(chǎn)生的溫降外，熱源升減溫因素造成的溫降不太突出。可對(duì)于間歇供熱運(yùn)行的系統(tǒng)而言，后者對(duì)末端不利的影響將十分巨大，而這一點(diǎn)又往往被管理者所忽視。經(jīng)測(cè)試，某供熱半徑1.5km的熱力系統(tǒng)，在末寒期每天起爐1小時(shí)、停爐7小時(shí)運(yùn)行，循環(huán)泵不間歇，熱源回水溫度在起爐、停爐、停爐1小時(shí)后分別為28、40、37℃，近端回水溫度則相應(yīng)為29、41、38℃，末端回水溫度相應(yīng)為27、32、33℃，可見(jiàn)停爐時(shí)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(shí)后來(lái)計(jì)，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?yàn)檠h(huán)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(diǎn)來(lái)講，永遠(yuǎn)是近端有利于末端（從上述起爐時(shí)近端回水29℃、末端回水27℃也可看出），除非永遠(yuǎn)不升溫且永遠(yuǎn)不停泵。說(shuō)到易被管理者忽視，是因?yàn)橥t時(shí)，熱源顯示回水溫度似乎達(dá)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(jié)果，是一個(gè)假象。可以這樣說(shuō)，間歇供暖時(shí)，近端在享受直接供熱，而末端在無(wú)奈地接受間接供熱。某些系統(tǒng)還在停爐后不久停泵，這樣就會(huì)對(duì)末端用戶造成更不利的局面。

此外，對(duì)于安裝氣候補(bǔ)償器或鍋爐自控裝置的系統(tǒng)，鍋爐起停臺(tái)數(shù)和出力變化更加頻繁，造成水溫波動(dòng)大（尤其是供水溫度），對(duì)于末端用戶也會(huì)產(chǎn)生一定消極影響。其次，從氣堵方面來(lái)講，供熱系統(tǒng)間歇運(yùn)行時(shí)，封閉系統(tǒng)中液體熱脹冷縮過(guò)程變化頻繁且更加劇烈，勢(shì)必會(huì)造成進(jìn)氣量激增，大量氣體匯集會(huì)被擠壓到薄弱環(huán)節(jié)立足，也就是說(shuō)最終最倒霉的還是各方面都處于劣勢(shì)的末端系統(tǒng)，并在那里形成更深層的惡性循環(huán)。當(dāng)循環(huán)水泵也間歇運(yùn)行，停泵時(shí)高點(diǎn)由于靜壓低而更易進(jìn)氣，這也是某些高點(diǎn)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(huán)水泵間歇運(yùn)行，將造成近端用戶經(jīng)常接受沖刷洗禮，而末端用戶循環(huán)次數(shù)少故易滯留臟物，使得末端區(qū)域更易積存整個(gè)系統(tǒng)中的固體物質(zhì)，無(wú)疑給末端用戶帶來(lái)雪上加霜。

綜上所述，供熱系統(tǒng)末端用戶永遠(yuǎn)不及近端用戶有利，當(dāng)水力工況不平衡、供熱半徑大、采用間歇供暖、管網(wǎng)保溫差、自動(dòng)排氣閥失靈、供回水溫差大、循環(huán)流速慢、補(bǔ)水量大時(shí)，對(duì)末端系統(tǒng)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(tǒng)流量。