城市集中供熱管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計探討

謝良

【摘 ?要】隨著我國人口密度越來越大，城市化進程不斷深入，對供熱管網(wǎng)的供熱性能有提出了更高要求，尤其是要保證供熱的連續(xù)性、可靠性，這對于城市供熱系統(tǒng)建設(shè)而言是一項極為復(fù)雜、繁重的工程。過熱蒸汽具有高溫高壓的特點，單位質(zhì)量具有較高的熱值。一般來說，蒸汽在管道中的沿程阻力較小，相對于熱水管網(wǎng)有著較高的傳輸效率，可以有效減小沿途損失，在保證遠端熱用戶用熱質(zhì)量方面具有一定的優(yōu)勢。鑒于于此，本文主要分析城市集中供熱管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】城市;集中供熱管網(wǎng);優(yōu)化設(shè)計

中圖分類號：TU75 ? 文獻標識碼：A

1、城市集中供熱管網(wǎng)的優(yōu)勢

1.1、推動智能化發(fā)展進程

在人工智能飛速發(fā)展的趨勢下，城市集中供熱管網(wǎng)的智能化發(fā)展進程也日益迅猛。在集中供熱管網(wǎng)運行進程中，相關(guān)智能化設(shè)施可以依據(jù)外部氣溫及時調(diào)整管網(wǎng)內(nèi)部介質(zhì)溫度以及流量和流速等要素，一方面減少了傳統(tǒng)調(diào)節(jié)工作中耗用的人力，另一方面可以及時的縮減管網(wǎng)運轉(zhuǎn)耗費的能源。除此之外，相關(guān)智能化設(shè)施還可以運用在管網(wǎng)的監(jiān)管工作中，可以依托這類設(shè)施開展 7 × 24 h 的監(jiān)管，進而在發(fā)生問題時可以利用智能化設(shè)施精準定位并及時反映至相關(guān)管理人員，最終保證故障解決的及時性和有效性。

1.2、有效減少運行污染

城市集中供熱管網(wǎng)的另一大優(yōu)勢在于節(jié)能環(huán)保性強，分析其原因，主要在于集中供熱管網(wǎng)的熱源集中且運行方式合理，對于鍋爐具備極高的利用率，同時還可以有效的運用余熱，進而極大程度的避免了熱量的損失。與此同時，城市集中供熱管網(wǎng)中使用的鍋爐規(guī)格遠遠大于一般鍋爐房中配置的鍋爐，而大規(guī)格的鍋爐能夠更加有效的實現(xiàn)能源的運用。除此之外，熱電聯(lián)產(chǎn)機組的鍋爐排放嚴格執(zhí)行國家排放標準，納入環(huán)保監(jiān)控體系。近幾年，城市燃氣發(fā)電供熱逐步代替燃煤供熱機組，大大降低了二氧化硫、氮氧化物的排放。

1.3、有效降低熱能損失

就城市供熱管網(wǎng)來分析，其往往選用集中的供熱模式來開展管網(wǎng)運行，而集中供熱模式下的管網(wǎng)運行，可以依托相關(guān)控制系統(tǒng)，進一步依據(jù)季節(jié)變化及管網(wǎng)負荷情況對內(nèi)部介質(zhì)溫度及流量等予以調(diào)控，最終保證供熱溫度符合要求。集中供熱模式一方面可以精準的采集用戶的要求，另一方面還可以確保能源的合理配置，經(jīng)濟效益以及社會效益明顯。除此之外，集中供熱管網(wǎng)的運行也離不開計量表的設(shè)計，依據(jù)實際情況設(shè)計的計量表可以對供熱管網(wǎng)的運行實施有效的監(jiān)管。

2、供熱管網(wǎng)的設(shè)計和計量

2.1、供熱管網(wǎng)設(shè)計需考慮的問題

為了保證供熱的可靠性，城市集中供熱應(yīng)根據(jù)負荷需求分布，優(yōu)化管網(wǎng)設(shè)計，預(yù)留足夠供熱能力，綜合考慮管網(wǎng)布置方式。對于新拓展的供熱區(qū)域，一般要統(tǒng)一進行規(guī)劃，以提高管網(wǎng)運行的安全可靠性，同時滿足各熱用戶的要求。在區(qū)域供熱管網(wǎng)設(shè)計時，除要滿足蒸汽管道的設(shè)計規(guī)范要求外，還要考慮實用性、經(jīng)濟性和協(xié)調(diào)性，一般來說對于路邊沿途管道要架空敷設(shè)，而對于過路管道則需要埋地敷設(shè)，以使供熱管網(wǎng)和園區(qū)建設(shè)相協(xié)調(diào)。

2.2、管網(wǎng)疏水設(shè)備的選擇

對于熱電廠內(nèi)部的供熱管道，由于維護操作相對容易，一般選用質(zhì)量可靠的疏水閥用于供熱管道的正常疏水，對于布置于戶外的長輸供熱的蒸汽管道，則需要選擇質(zhì)量上乘、性能穩(wěn)定的疏水閥和相應(yīng)附件。

蒸汽疏水閥是一種能夠保留管道內(nèi)蒸汽，排出凝結(jié)水的熱力設(shè)備。疏水器根據(jù)原理不同，工作方式也有著一定差異，因此必須要綜合考慮。如普通的圓盤熱動力式自動疏水器，具有結(jié)構(gòu)簡單，排量大的結(jié)構(gòu)特點，較適合于頻繁啟停的熱力設(shè)備;對于供熱流量穩(wěn)定的長輸管線，如頻繁動作則會造成較大的流量損失。

供熱管網(wǎng)一般布置在野外，巡檢相對困難，宜選用性能可靠、壽命長的疏水閥。

2.3、計量設(shè)備的選擇和校驗

目前蒸汽流量的質(zhì)量測量是唯一的結(jié)算依據(jù)，計量是否準確直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)營效益。在當前的供熱系統(tǒng)中，一般只在供熱熱源和熱用戶安裝有流量計、溫度計和壓力計量裝置。供熱用蒸汽流量計一般采用孔板、噴嘴或渦街流量計，蒸汽計量裝置的準確性較多的依賴于設(shè)計參數(shù)，但在管網(wǎng)的實際運行中壓力和溫度變化必然存在，因此會存在一定的計量誤差，通過邏輯修正雖然能減小計量誤差，但無法完全避免。

雖然蒸汽計量表計瞬時流量差并不明顯，但長時間的累計誤差還是會帶來較大的經(jīng)濟損失。為了保證蒸汽流量的可靠計量，除選用符合供熱參數(shù)的計量設(shè)備外，還要定期組織進行第三方檢驗工作，流量計量校驗一般要選擇各方公認的第三方計量機構(gòu)進行。由于計量表計分別安裝不同的熱用戶，各熱用戶檢修時間的不盡不同，給計量表計的統(tǒng)一校驗的協(xié)調(diào)帶來一定的阻力，不能同時校驗便失去了同條件比對的機會。

3、城市集中供熱管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計

3.1、優(yōu)化管網(wǎng)的整體布局設(shè)計

在城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)中，供熱管網(wǎng)的設(shè)計與建設(shè)是非常重要的環(huán)節(jié)，管徑設(shè)計的合理性也對整個系統(tǒng)產(chǎn)生著非常重要的影響。因此，在設(shè)計城市集中供熱管網(wǎng)的過程中，應(yīng)重視管徑設(shè)計的量級控制。

3.2、供熱管管徑的優(yōu)化設(shè)計

供熱管管徑的大小密切關(guān)系著熱量傳輸?shù)乃俣纫约盁崃吭趥鬟f過程中的損耗，所以對于供熱管管徑予以優(yōu)化設(shè)計十分關(guān)鍵，此外還務(wù)必要對整個管徑數(shù)量級予以把控。在具體的管徑設(shè)計以及布局進程中務(wù)必要依據(jù)集中供熱管網(wǎng)的特征以及具體功用來開展，保證管徑設(shè)計以及布局展現(xiàn)出管徑離散凸出的特征，進一步運用區(qū)塊相結(jié)合的方式針對管徑予以優(yōu)化。

3.3、供熱管網(wǎng)運行模式的優(yōu)化設(shè)計

隨著時代的進步科學技術(shù)迅猛發(fā)展，各類計算機技術(shù)應(yīng)運而生，在這樣的趨勢下各類型智能監(jiān)控體系也出現(xiàn)了，對于管網(wǎng)運行起到了極大的幫助。一般來說，在管網(wǎng)的運行過程中難免會存在熱量的損失，然而基于管網(wǎng)集中供熱的優(yōu)點，進一步結(jié)合合理的優(yōu)化設(shè)計以及各類型智能監(jiān)控體系的監(jiān)管和把控，則可以最大化的降低熱量的耗損。與此同時，基于熱工科工藝以及現(xiàn)代化控制技術(shù)的有機交融，則可以在保證供熱管網(wǎng)精準程度的同時有效減少誤差，進一步實現(xiàn)供熱管網(wǎng)精細化設(shè)計及運行的需求。

3.4、供熱管網(wǎng)調(diào)節(jié)模式的優(yōu)化設(shè)計

城市供熱管網(wǎng)調(diào)節(jié)的首要任務(wù)在于有效控制用戶需求端參數(shù)，在供熱管網(wǎng)穩(wěn)定運行的過程中，即能夠滿足末端用戶最小用熱參數(shù)需求，又同時能夠有效減少控制管網(wǎng)主線運行參數(shù)，降低管道巖沿途熱損。

采用高效的保溫材料及隔熱支架，有效減少管道運行中熱損。

3.5、優(yōu)化供熱管網(wǎng)的運行方式

在城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的運行過程中，會產(chǎn)生較高的負載及能源的消耗。因此，設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合該系統(tǒng)的實際運行情況，對集中供熱管網(wǎng)的運行方式進行優(yōu)化設(shè)計。在上述過程中，應(yīng)將現(xiàn)代控制技術(shù)與熱工學的相關(guān)理論進行有效的運用，對供熱系統(tǒng)運行的效率、差異、精準性等方面進行科學的調(diào)整。

總之，這些年來國內(nèi)集中供熱的發(fā)展日益壯大，而與之相關(guān)的設(shè)計以及建設(shè)工作也越來越被重視，在上述工作開展進程中，基于城市集中供熱管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計，一方面可以有效的減少供熱管網(wǎng)運行耗用的經(jīng)費，另一方面可以極大程度的提高供熱管網(wǎng)的節(jié)能環(huán)保性。

參考文獻：

[1]郭秀峰.城市集中供熱管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2018（20）：93-94.

[2]劉博鋒.城市集中供熱管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計研究[J].山西建筑，2018，44（04）：105-107.

[3]鄭宏博.城市集中供熱管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計[J].住宅與房地產(chǎn)，2017（09）：109.

[4]丁蕾.城市集中供熱管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計[J].黑龍江科學，2016，7（16）：40-41.

（作者單位：華能蘇州熱電有限責任公司）