供熱系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)分析

文/劉永澤 遼寧省阜新市熱力總公司 遼寧阜新 123000

供熱系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)分析

文/劉永澤 遼寧省阜新市熱力總公司 遼寧阜新 123000

現(xiàn)今供熱企業(yè)里供熱系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)方面工作是重中之重，以往的供熱系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)方式在執(zhí)行的過程中會出現(xiàn)這樣或那樣的問題。本文結(jié)合筆者的實踐經(jīng)驗，對傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)的方式進(jìn)行工藝、方法和實施措施方面的改進(jìn)，期望能夠改變供熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)的劣勢，為供熱系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)的突破奠定基礎(chǔ)，實現(xiàn)供熱系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)方面的進(jìn)步。

熱量平衡調(diào)節(jié)法；三級解耦；周期熱量平衡分析

1、傳統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)的理論基礎(chǔ)

傳統(tǒng)的供熱調(diào)節(jié)采用的是分階段變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，超過一半的企業(yè)都是采用原先系統(tǒng)設(shè)計的參數(shù)進(jìn)行理論計算，得到包括一次網(wǎng)水溫水量調(diào)節(jié)曲線、二次網(wǎng)水溫水量調(diào)節(jié)曲線和采暖熱負(fù)荷曲線圖在內(nèi)的數(shù)學(xué)模型，然而這些數(shù)學(xué)模型圖的形成是建立在理論熱網(wǎng)和理論設(shè)計參數(shù)的基礎(chǔ)上，不能夠切合運行實際，導(dǎo)致數(shù)學(xué)模型不準(zhǔn)確。退一萬步說，即使系統(tǒng)得出的數(shù)學(xué)模型是準(zhǔn)確的，如果一味按照數(shù)學(xué)模型進(jìn)行相關(guān)操作，結(jié)果只會是形成粗放的“熱量按需追隨”。分階段變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)理論只能夠規(guī)劃和管理熱源，而對于熱力站和二次網(wǎng)的平衡調(diào)節(jié)是毫無作用的。

2、傳統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)的存在的主要問題

2.1傳統(tǒng)供熱調(diào)節(jié)方法不能實現(xiàn)按需供熱

理論上傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)首先均勻調(diào)節(jié)流量，結(jié)合理論上的水溫和水量曲線進(jìn)行綜合條件，實現(xiàn)理論上的按需供熱，確保用戶室內(nèi)溫度均勻，避免熱量的浪費或不足。

但是實際情況往往并非如此。以水溫的控制為例，鍋爐的燃燒情況、外界氣溫環(huán)境能都能夠?qū)┗厮臏囟犬a(chǎn)生一定影響。通常情況下，鍋爐處于工作狀態(tài)時的瞬間供熱量是在不斷變化著的，鍋爐工作形成的水溫也隨之變化、鍋爐的瞬間供熱量受到給煤量、鼓引風(fēng)量、燃煤結(jié)焦、拔火等多重因素的影響，在加上外界穩(wěn)定也在隨時變化，因此鍋爐產(chǎn)出的水溫就無法準(zhǔn)確控制。傳統(tǒng)的供熱調(diào)節(jié)無法對鍋爐循環(huán)流量進(jìn)行計算和控制，直接導(dǎo)致供應(yīng)的熱量不是一個數(shù)值，而是一個范圍，這樣無疑產(chǎn)生熱量的巨大誤差。據(jù)計算，供回水的溫差在25℃時，熱量偏差在4%/℃。

2.2大流量小溫差的運行模式弊端多多

大流量小溫差的運行模式成本高主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是鍋爐和配套設(shè)施的增加，二是設(shè)備耗電量增加。大流量小溫差的運行原理是采用低溫差的方式進(jìn)行供熱，這樣直接導(dǎo)致鍋爐的流量增加，降低了鍋爐的運行效率，同時需要增加鍋爐的數(shù)量來實現(xiàn)流量的增大，由此產(chǎn)生的配套設(shè)施也會相應(yīng)增加；供水溫度降低后會降低散熱器的散熱能力，如果想要保證供熱系統(tǒng)的供熱能力就需要適當(dāng)增加散熱器的面積，相應(yīng)的散熱器的成本提高；要想達(dá)到供熱效果，需要對供熱管徑、水箱、分水箱等其他配套設(shè)施進(jìn)行改善和提高，增加了費用和施工強度，導(dǎo)致成本增加。設(shè)備耗電量的增加則主要是循環(huán)水泵的耗電量，因為耗電量與水泵的電功率和流量的立方成正相關(guān)關(guān)系，流量增大，耗電量也會相應(yīng)增加。因此大流量小溫差的運行模式也存在諸多弊端。

3、先進(jìn)的供熱運行管理模式

3.1建立三級解耦的工藝基礎(chǔ)

傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)存在諸多問題，那么應(yīng)該如何對供熱系統(tǒng)進(jìn)行改良以達(dá)到解決這些問題的目的呢？我們首先需要做的就是分析問題產(chǎn)生的原因。筆者以為根本原因是傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不甚合理。通過對傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)的全面分析和研究知道，它的一次網(wǎng)和二次網(wǎng)分別采用一個集中循環(huán)泵，其中一次網(wǎng)的集中循環(huán)泵是熱源和熱力站共用，二次網(wǎng)的則是換熱站的分支供應(yīng)，這一系統(tǒng)的典型特點就是供熱系統(tǒng)的基本環(huán)節(jié)中流量間的關(guān)系除了耦合就是強耦合，直接導(dǎo)致系統(tǒng)的平衡調(diào)節(jié)存在較大難度。同時傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)存在配套設(shè)施不完善的情況，加劇了供熱系統(tǒng)的平衡調(diào)節(jié)和管理。

針對上述問題，筆者以為可以采用解耦管技術(shù)或者分布變頻泵技術(shù)予以解決。解耦管技術(shù)是指用混水方式將熱源的熱量傳送到熱網(wǎng)，這一技術(shù)對熱源流量的大小沒有限制，因此能夠解決大流量小溫差模式的耗電量高，配套設(shè)備多，成本高，熱能浪費多的問題，鍋爐的組合運行方式可以依據(jù)供熱量的變化作出相應(yīng)調(diào)整，鍋爐運行的溫差可以低于熱網(wǎng)運行溫差，從而保障了該運行模式下供熱系統(tǒng)節(jié)能作用的發(fā)揮。解耦管技術(shù)的應(yīng)用為長距離的熱能運輸提供了發(fā)展空間，具有極其重要的意義。

對于分布變頻技術(shù)則是用以改善傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，該技術(shù)通過利用小循環(huán)泵代替原先統(tǒng)一的大循環(huán)泵，可以有效避免供熱系統(tǒng)基本環(huán)節(jié)中流量的耦合和強耦合關(guān)系的出現(xiàn)，降低各熱力站的電力資源消耗。通過和諧、協(xié)調(diào)的新型調(diào)節(jié)方式實現(xiàn)新型供熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)在按需供應(yīng)，節(jié)約能源方面的作用。

3.2熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

除了建立三級解耦的工藝基礎(chǔ)外，還需要形成并完善量化監(jiān)控系統(tǒng)，因為只有量化了的數(shù)據(jù)才能夠為熱網(wǎng)系統(tǒng)的管理工作提供準(zhǔn)確指導(dǎo)，量化的監(jiān)控系統(tǒng)是熱網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)。通過供熱系統(tǒng)的工藝改造和量化監(jiān)控系統(tǒng)的建立，可以有效解決傳統(tǒng)供熱管理工作中遇到的問題，最終實現(xiàn)供熱系統(tǒng)調(diào)控目標(biāo)的量化、調(diào)節(jié)手段的簡便化、調(diào)控結(jié)果的準(zhǔn)確化、資源節(jié)約化和工作高效化。

此外還需要對熱力站獨自掌控氣候補償?shù)姆椒ㄟM(jìn)行改進(jìn)。理論上熱力站能夠依照室外溫度的變化來調(diào)整一次側(cè)的電動調(diào)節(jié)閥門，導(dǎo)致?lián)Q熱器一次側(cè)的水流量發(fā)生相應(yīng)變化，最終影響二次側(cè)熱交換器出水口的水溫，達(dá)到控制水溫的目的。但是實際運行過程中熱力站與熱網(wǎng)間的連接關(guān)系是并聯(lián)，加上熱力站之間的耦合作用使得熱力站間動作一致，即一旦某一熱力站發(fā)生動作，其余熱力站也會作出相應(yīng)動作，導(dǎo)致總熱網(wǎng)和各熱力站之間產(chǎn)生無止境的震蕩現(xiàn)象。

綜上所述，要想形成符合要求的現(xiàn)代供熱系統(tǒng)必須要將建立三級解耦工藝基礎(chǔ)和熱網(wǎng)量化監(jiān)控系統(tǒng)，通過二者的建立能夠?qū)崿F(xiàn)先到供熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)的高效化、安全化和資源節(jié)約化目標(biāo)，最終符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，為經(jīng)濟建設(shè)貢獻(xiàn)一份力量。

[1]高向升,張子君,宋立軒.供熱系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)分析[J].區(qū)域供熱,2012,(06):1-10+32.

[2]周守軍.基于管網(wǎng)動態(tài)模型的城市集中供熱系統(tǒng)參數(shù)預(yù)測及運行優(yōu)化研究[D].山東大學(xué),2012.

[3]杜曉暉.室外供熱管網(wǎng)施工常見質(zhì)量問題研究[J].中國房地產(chǎn)業(yè).2015.9