城市集中供熱管網的優化設計研究

劉 博 鋒

(太原市熱力公司，山西 太原 030012)

1 城市集中供熱管網的技術優勢

1.1 供熱質量高，節約能源

采用城市集中供熱管網進行供熱，可以實現集中質量控制，供熱質量高。集中供熱管網系統可對管網內的供熱溫度進行設定，當超過此溫度時停止加熱，不受外界溫度的影響，可以有效保證供熱溫度。另外，城市集中供熱管網系統可以根據室外溫度的變化情況，對供熱介質的溫度、流速等要素進行合理調節，保證能夠達到合理的供熱參數，既滿足供熱用戶的要求，也節約了能源。同時，在城市集中供熱管網系統中安裝計量表，可以對系統數據進行及時收集和整理，可以大大提高對系統的監控能力。

采用集中供熱代替傳統的小鍋爐單獨供暖，可以有效節約，減少資源浪費。以往采用小鍋爐供暖，熱量損失大，供熱效果差，造成了很多浪費。采用城市集中供熱管網系統進行供熱，可有效減少熱量損失，提高供熱效率，也減少了對周邊環境的污染。另外，采用小鍋爐供暖也不能保證熱量的充足供應，經常出現后半夜溫度低的情況，采用城市集中供熱管網系統徹底解決了這一問題，從這方面也提高了城市居民的生活質量。

1.2 有效減少了污染物的排放

以往，采用小鍋爐供暖需要耗費大量的燃煤，產生大量的有害氣體和煤渣，對周邊環境污染大。采用城市集中供熱管網系統，可提高熱利用率，減少燃煤的用量，從而也減少了污染物的排放。同時，采用城市集中供熱管網系統可對煙囪進行除塵設計，對排放的廢氣進行處理，減少污染物的排放。近年來，我國將煤渣普遍用于公路、鐵路和建筑施工中，變廢為寶，減少了對環境的污染。

1.3 自動化程度高

城市集中供熱管網系統便于事先自動化控制，可根據室外溫度設定供熱系統溫度，實現動態調節，自動化程度高。同時，較高的自動化程度，可以大大降低工人的勞動強度。另外，城市集中供熱管網系統具有較好的可靠性，設備運行故障率低，可有效保證城市集中供熱管網的運行質量。

1.4 對周邊居民干擾小

采用城市集中供熱管網系統，可根據管網內的溫度進行加熱，如溫度達到設定溫度，即可停止加熱，其工作是間歇性的。采用間歇性加熱，可以減少供暖設備的工作噪聲，減少對周邊居民的干擾。另外，很多城市集中供熱管網系統的供熱點遠離居民區，可以最大限度的降低對城市居民生活的影響。

2 城市集中供熱管網的優化設計方法

2.1 優化管網布局設計

城市集中供熱管網系統優化管網布局應首先進行前期調查，確定管網布局優化設計的可行性。前期調查主要是對施工區域周邊進行現場勘查，確定周邊的電力網絡路徑和交通路線等對管網施工的影響，并充分結合城市的規劃，服務城市的發展需要。同時，城市集中供熱管網系統優化管網布局應進行科學合理的成本分析，提高管網布局設計的經濟性。在進行城市集中供熱管網系統管網布局優化設計時，應加強對城市管網的蒸汽系統設計，減少管路附件的數量，降低蒸汽對管路的氣擊和水擊程度。另外，在設計中取消套筒補償器和波紋補償器的設置，可減少管路的故障和維修費用，提高供暖管網工作的可靠性。

2.2 合理選取供熱管網直徑

在進行城市集中供熱管網系統優化設計時，供熱管網直接關系到供熱系統的負載能力和供熱效率。在對城市集中供熱管網系統進行設計時，供熱管網的直徑的變化范圍應該在一定的范圍內，不宜過大，并結合實際情況恰當選擇管網直徑的組合方式。管網直徑與系統內的供暖流量直接相關，應根據系統的熱負荷值進行選取。在對管網直徑進行優化設計時，應充分考慮系統的負載能力，并根據需要留出一定的富余量，以保證系統工作安全。另外，管網直徑的優化設計應充分考慮城市規劃的需要，以滿足后期城市發展對供熱系統提出的要求。管網設計應以滿足城市供暖需要不斷增長的要求進行優化設計，以防止出現重復性的投入，造成不必要的經濟損失。因此，在管網直徑優化設計過程中，應進行全面科學的計算，并預測城市發展對管網供熱需求的增長，確定城市集中供熱管網系統的熱負載值。在滿足不斷增長的城市供暖需求的前提下，提高城市集中供熱管網系統的供熱能力，確保實現經濟效益的最大化。

2.3 優化供熱管網管線

近年來，伴隨著城市化進程的不斷推進，對城市集中供熱管網系統也提出來很多新的更高的要求。隨著對環境保護重視程度不斷提升，集中供熱已成為我國城市供暖的主要形式。對城市集中供熱管網管線的投入也逐年增加，同時也出現了很多質量問題，導致后期對供熱管網管線工程的返工，造成了很大的浪費。因此，對城市集中供熱管網管線進行優化設計，充分保證集中供熱系統經濟性、合理性、技術可靠性。

在進行城市集中供熱管網管線優化設計時，應將主干線路布置在熱負荷集中區，力求短直，減少前期投入和阻力損失。盡量減少城市集中供熱管網管線上的閥門、管道附件以及補償器等器件的數量，減少不必要的消耗。同時，管線的布置應避開主要交通線路，盡量沿道路的一側布置，減少對周邊交通和道路的影響。

2.4 優化供熱管網的管道設計

城市集中供熱管網的管道的優化設計主要是減少管道的長度，降低管道上的熱量損失和阻力。減少管道上閥門的數量，可以減少管道上的阻力，也可以減少后期的故障維修費用。管道應布置在穩固的基礎上，以保證管道穩定，不會受到地基沉降的影響。

采用城市集中供熱管網系統供熱，熱源點的數量會有所降低，供熱管網的管道長度也在不斷增加。為了保證供熱管網的正常運行，減少管道內的損失，應盡可能降低管網的長度。首先，管道應沿道路布設，且應保持與道路平行，以盡量取直，并減少對周邊環境與交通的影響。其次，管道應布設在穩固的地基上，不得鋪設在軟基上。最后，盡量減少管道上閥門的數量，主要集中布置在熱負荷集中地區。

2.5 優化集中供熱管網運行方式

我國城市集中供熱管網系統現在普遍存在資源浪費、經濟效益差等問題，其主要原因是由于集中供熱管網運行方式落后造成的。新型城市集中供熱管網系統近年來已經被研制出來，且已經得到了一定的應用。雖然新的城市集中供熱管網系統的運行效率得到一定程度的提高，但其仍存在一些問題，需要不斷優化。其主要問題表現在新型城市集中供熱管網系統對管網的調節功能要求比較高，原有管網仍然需要不斷優化改進，方可滿足這項要求。隨著國家對環境保護力度的不斷加大，對城市集中供熱管網系統運行方式的優化已成為必然趨勢，且可以大幅提高企業的經濟效益。

3 結語

城市集中供熱管網系統是我國現階段最常見的城市供暖方式，已普遍為廣大城市居民所接受。然而，在實際應用中，仍存在很多問題，需要不斷對系統進行優化。城市集中供熱管網系統可以有效節約能源，減少浪費，提高熱量的利用率。在城市化進程的不斷推進的前提下，對城市供暖提出了更高的要求，應不斷對城市集中供暖系統進行優化，以滿足日益增長的供熱需要，促進我國經濟的發展。

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