城市集中供熱優化運行及節能措施

張 卉

(太原市熱力集團有限責任公司，山西 太原 030001)

自20世紀50年代中期，我國開始發展集中供熱至今，發生了重大的變化，即：個別熱電聯產，小型蒸汽鍋爐蒸汽分散式供熱，到70年代三北地區汽暖改水暖，再到80年代引進北歐集中供熱，獲得了很大的成果。從熱源來看，大型熱電聯產熱源與大型區域鍋爐房并舉。從熱網來看主要是間接換熱，直接混水到小型直供方式，并從90年代開始推行供熱自動化，到目前的大型多熱源聯網運行等等，使供熱產業的效率大大提高，為節能環保工作做出了貢獻。隨著經濟的快速發展，環境污染和能源緊缺問題已經成為我們面臨的重要問題。一方面城市集中供熱在一定程度上有利于節約能源、保護環境。另一方面，城市集中供熱系統在運行過程中需要消耗非常多的能源，所以必須要采取節能降耗措施并加強研究提升系統的運行效率。

1 城市集中供熱系統存在的問題

1.1 供熱熱網效率不高

目前我國的城市供熱系統存在熱網能效不高的問題，平均在80%左右。系統能效一般是指系統熱源處所輸入的總能量，其一般包括了電能與熱能的折合熱能，使室溫加熱到設計室溫，從而有效提高室溫的有效熱量。供熱系統從熱源開始經過熱網輸送直到送達熱用戶，其中從熱源開始包括：熱源、熱網、多余建筑和冷熱不均造成的熱損失，是影響熱網供熱效率不高的因素。通常情況下，我國供熱系統規模相對比較大，加之自控技術水平不高，從而誘發出冷熱不均的現象。實際上，冷熱不均的熱量不屬于管網損失，只不過由于房間過熱而需要開窗散熱過程中損失掉的熱量。

1.2 供熱自動化沒有充分發揮節能作用

目前我們所上的供熱自動化設備，投資比較大，但沒能在真正意義上實現自動化，表現不錯的方面包括上傳較準確的數據，并能在中央控制室(即調度)對換熱站實施遠程控制。存在的問題有以下幾點：

1)儀表顯示不準確；2)自動化設備選型不合理；3)電磁調節閥進行調控無法保證精準到位；4)換熱站的熱計量無法與熱源總表數據有效對接；5)供熱控制僅到熱力站，而未能實現對建筑物及用戶本體的控制；6)控制策略與方法存在問題。

1.3 運行管理中的水力失調

運行管理問題也是城市集中供熱系統面臨的重要問題，尤其是水力失調問題是目前我國城市集中供熱相關部門亟待解決的重要難題。由于我國城市集中供熱系統管網線路距離十分長，且缺少有效的調節設備，從而無法有效調控室內溫度，這樣用戶在使用中就很容易導致熱能的浪費。此外，城市供暖方式存在地暖、掛暖及空調供暖等多種供熱形式并存的局面，導致供回水壓力和供回水溫差在各系統中不同，流量控制更加復雜和困難，水力平衡難以完全實現，以及我國城市建設復雜多樣，這也給集中供熱系統的運行管理帶來了極大的挑戰。

1.4 管理水平有待提升

目前我國城市集體供熱系統的管理水平還有待提升，基礎計量也沒有得到充分的重視。這就要求城市供熱相關部分制定科學合理的管理制度，不斷提升計量工作人員的專業水平，并引進先進的計量設備。同時，必須嚴格按照管理指標開展每一環節工作，真正實現權責明晰，避免任何不必要的損耗，杜絕浪費現象的發生。在逐步推行多熱源聯并網供熱的同時，如何打造安全可控的管網是我們應該考慮的重點，在此之中多熱源就意味著多壓力源，如何調節熱網平衡，不僅對設備設施是一個考驗，對我們的供熱管理人員更是一次挑戰。可見，城市集中供熱的運行管理水平還需要不斷提升，只有這樣才能真正實現節能降耗，安全運行的目標。

2 城市集中供熱的優化措施

縱觀供熱系統各個環節的耗能狀況，不難看出只有不斷提高其技術含量，才可以使城市集中供熱系統達到節能、減排的效果。

2.1 嚴格遵循節能設計規范和標準

通常情況，從北方至南方外墻的傳熱系數從1.28 W/(m2·K)～2.35 W/(m2·K)逐漸降至0.45 W/(m2·K)～1.5 W/(m2·K)，從而使保溫性能提高了1.6倍～2.8倍。此外，體形系數、窗墻比等對建筑物耗熱量影響比較大，此時需要嚴格遵循節能設計規范和標準，從而更好的達到節能效果。對于既有建筑物，需要有步驟、有計劃的向新標準靠攏，實施既有建筑外墻保溫是主要措施之一。

2.2 推廣分時段變室溫調節

要想使大量超標耗能現象得到有效改善，則需要嚴格按照國務院規定的室溫標準進行設計，如冬季18 ℃，夏季26 ℃，尤其是各類公共建筑，要根據上班、下班，白天、夜間，工作日、節假日，進行分時段的變室溫調節。對于熱水供熱系統而言，這種調節、控制，一般是通過改變循環流量來得以實現節能的效果。如今，隨著分時變室溫調節技術的應用，要盡可能的遵循雙贏的原則，這樣不僅可以達到節能的效果，而且還可以在供熱的買賣雙方達到雙贏的效果。

2.3 采用大容量的產熱源

我國出臺了熱電聯產的新政策，即大力發展300 MW(30萬kW)、200 MW(20萬kW)以上機組的熱電聯供，對于一些小容量的熱電機組要逐漸關停，這樣可以有效提高熱源的熱效率。如今，隨著城市化、工業化的不斷發展，超過百萬的大城市如雨后春筍般涌現，為了更好的滿足這一發展趨勢，就需要采用大容量的熱電聯產供熱，以更好的提高其供熱效果。

2.4 科學、合理的開展多熱源聯網運行

在城市集中供熱系統中，積極選擇大容量熱水鍋爐、大容量熱電聯產的同時，需要對多熱源聯網運行供熱方案給予科學、合理的規劃，以更好的提高其供熱效果。實際上，多熱源聯網供熱系統，與高壓電網存在較大的相似性，可以借助多個熱源來對熱網同時進行熱量的輸送。此時熱用戶就可以根據自身特點來向熱網提取熱量。一般用熱容量比較大的熱電廠來擔任主熱源，而且在進行供熱的過程中，經常會滿負荷向熱網輸熱，同時在供熱期間，其余熱源成為輔助熱源，可以結合特點分別有序的實施滿負荷運行，以期更好的滿足熱用戶的供熱需求。為了確保各熱源運行鍋爐的高效運行，則需要對熱量平衡進行有效的調度，以提高其運行效率。實際上，通過壓力平衡的有效調度，可以使每一個熱源自動為一個固定的供熱區域進行供熱，進而達到一對一的單熱源供熱需求，此時借助流量平衡調度，能夠確保每一個熱用戶對循環流量的基本需求。對于上述所介紹的平衡調度方式，不僅能夠提高熱用戶的供熱質量外，還可以使所有熱源的運行鍋爐處于高效的運行狀態，從而使熱源的平均熱效率得到有效提升。

2.5 完善二次網的直埋技術

通常情況，城市集中供熱系統一般會選擇直埋敷設技術，這樣可以將一次網的管道熱損失控制在2%～7%范圍內。實際上，誘發供熱管網熱損失超標的原因多發生于二次管網上，而且損失可以達到10%～15%，造成這種現象的主要原因是二次網分支過多，需要按照要求增設閥門，從而使直埋敷設，轉化為變相的半管溝敷設，加之多年失修，從而導致管網熱損失過大。如今，要想使管網熱損失得到有效的控制，就需要對二次網的直埋技術進行優化和完善，最關鍵的手段就是選擇直埋球閥，減少檢查井的過多設置，以確保二次網真正成為直埋敷設。

2.6 選用防腐阻垢劑，降低系統失水率

大量的資料調查與統計發現，我國每平方米供暖面積所需要的平均補水量約在80 kg/年～90 kg/年，熱損失率約為8%～10%，除了冒、滴、跑、漏的原因外，也經常會發生用戶偷水現象。目前最常用的解決對策就是將防腐阻垢劑加入系統之中，其不僅能夠除垢，而且還可以防銹。通過使水系統的pH值(pH>10)提高，還可以在鋼管表面構筑一層保護膜，既能夠達到軟化水質的目的，而且還可以防止二氧化碳腐蝕和氧腐蝕。與此同時，該防腐阻垢劑不會對人體造成傷害，但是帶有顏色(黑色)。通過多年的實踐發現，防腐阻垢劑的應用效果比較理想。

2.7 使供熱自動化充分發揮作用

優化供熱自控工程設計，合理選擇儀表與相關硬件。如溫度、壓力、流量傳感器和電磁調節閥，嚴格的安裝標準與輔材的選用，組態軟件和全網平衡軟件的應用，考慮熱網與室內供暖的不同屬性通過不同的策略和方法進行控制，把控二次網平衡控制，如人工調平衡法、短管閥門平衡法、單元回水電動閥與溫度調平衡法、便攜式半自動二網平衡法和經過水力計算加裝孔板、平衡閥等方法。

2.8 堅定計量收費技術的推行

從節能的角度來講，供熱計量收費技術能夠有效改善冷熱不均引發的熱損失，從而達到節能的效果。除了在熱量結算點位置配備熱量表外，還需要將流量調節閥和恒溫控制閥安裝在建筑熱入口和散熱器位置。通過熱量表的安裝，能夠對耗熱量給予有效的計量和結算。在對各種調節閥進行安裝時，不僅可以提高系統的可調性，而且還可以維持水力平衡，使冷熱不均問題得到有效改善。多年的實踐研究發現，只要嚴格按照相關規范和標準來對調節閥進行安裝和調節，可以使冷熱不均問題得到有效改善。

3 結語

本文就供熱熱網效率、供熱運行自動化以及供熱運行管理中的問題進行分析。而且隨著人民生活水平的提升，人們對城市集中供熱系統提出了更高的要求。這就要求城市供熱部門不僅要不斷提升供熱效率和供熱質量，還需要采取節能降耗的有關舉措，節約能源、保護環境，促進社會經濟的健康可持續發展。目前，我國的城市集中供熱系統在運行中還存在一系列的問題需要解決，這就要求我們必須不斷引進先進的科學技術和相關設備對供熱系統進行優化，同時提升系統管理水平，更好地實現系統節能降耗的效果。