直供式供熱網(wǎng)熱力站設計分析

張銳

摘 要 為了能夠滿足城市居民的供熱需求，提升居民的生活水平，城市集中供熱正在逐步得到人們的認可。由于我國科技水平的提高促使城市集中供熱正在變得更加方便操作，利用率得到提高，供熱時間變長等，讓城市集中供熱得到了良好的發(fā)展。

關鍵詞 直熱式;供熱網(wǎng);熱力站

前言

直供式供熱管網(wǎng)熱力站則是采用更加科學、合理的自動化控制系統(tǒng)對熱力站的設備和其他方面進行全方位的監(jiān)控，以此來提升熱力站的管理水平，節(jié)約能源，促進城市中央供暖的發(fā)展。

1直供式供熱管網(wǎng)熱力站設計的意義

直接供熱網(wǎng)絡熱站簡稱配熱站，又被稱作分配站。這種熱力站主要是在熱源處添加了一個單泵系統(tǒng)，然后在循環(huán)水泵人口定壓，這是傳統(tǒng)的供熱系統(tǒng)所使用的方法。當城市集中供熱的半徑相對來說比較大時，才會選擇這個系統(tǒng)，這個系統(tǒng)在城市集中供熱時會導致近端供水壓力比較高、供回水壓較低，而遠端則是出現(xiàn)回水壓力較高、供回水壓較小，這種現(xiàn)象會對城市居民的用水產(chǎn)生比較大的影響，無法為居民的用水提供足夠的壓力，同時當居民在使用時會出現(xiàn)倒灌或者超壓等現(xiàn)象，而這對于熱用戶來說是一種較差的體驗。

由于城市規(guī)模的逐漸擴大，原有的城市建筑無法滿足現(xiàn)有的需求，需要對老舊的建筑進行整改或者重建，然后在接駁供熱管網(wǎng)，但是在這種建筑施工當中，由于環(huán)境因素和其他客觀因素，導致存在某些部分的供熱管網(wǎng)接入過程并未采用科學、合理的方式進行，并未在管道鋪設之前進行比較科學的計算，而在鋪設的過程當中通常都是采用單一樹枝的模式實施的，并未采用網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)進行鋪設和延伸。而在另外一方面，原有的供熱管網(wǎng)無法提供足夠的供熱能力，因此在施工時會對管道進行加粗，以此來提升供熱管道的熱負荷能力，而這種對管道加粗的施工也屬于違規(guī)操作。在城市的供熱系統(tǒng)當中，供熱管網(wǎng)是基礎，只有將供熱管網(wǎng)在施工之前就預先規(guī)劃好，對城市規(guī)劃建筑當中的所有區(qū)域都要進行合理的布局，才能夠為城市的發(fā)展提供一個良好的基礎，促進城市的全面發(fā)展。因此，在城市集中供熱網(wǎng)建設之前，必須先行采用科學、合理的方式進行全面布局的設計[1]。

2供熱管網(wǎng)的優(yōu)化設計要素

2.1 輸水溫度與管道外徑

輸水溫度與管道外徑都會對管道熱量輸送造成一定的影響，在供熱管網(wǎng)設計時要考慮到這兩個方面。其中，管道損失的熱量與不同管徑的水溫成正比。保持輸水管道的管徑不變，當輸水溫度較低時，管道所散失的熱量比較低（溫度越低所散失的熱量越少），隨著溫度的升高，管道所散失的熱量會逐漸提升（溫度越高所散失的熱量越多）。

2.2 熱導率的影響熱導率

城市供熱網(wǎng)的熱效應的影響主要因素為以下兩者：第一是土壤的熱導率，當供熱管網(wǎng)的管徑保持不變時，管道的熱損失與土壤的導熱系數(shù)成正比。土壤導熱系數(shù)越高，管道損失的熱量越大。第二是管道的熱導率，當供熱管網(wǎng)的管徑保持不變時，管道的熱損失與絕緣材料的導熱系數(shù)成正比，絕緣材料的導熱率越高，損失的熱量越多[2]。

3直供式供熱管網(wǎng)熱力站設計

3.1 基本情況

2013年我國曾對新疆某市的城區(qū)進行過供熱改造，改造的主要目標時熱源，此次改造將熱電廠凝氣器的作為供熱的熱源，達到節(jié)約能源的目的。新疆該城區(qū)傳統(tǒng)的熱源主要有地熱井、鍋爐，另外老舊的小區(qū)的散熱端主要為鑄鐵散熱器。由于新疆該城區(qū)的城市規(guī)模較小，同時城區(qū)地處平原地帶，地勢相對來說比較平緩，因此，在轉(zhuǎn)化過程中使用了直接埋地直接加熱，通過使用這種方式來防止熱用戶在使用時不會出現(xiàn)倒空或者超壓現(xiàn)象，根據(jù)城市劃分區(qū)域，依據(jù)區(qū)域規(guī)模的大小來判定壓力損失，對于一般的家庭管網(wǎng)，庭管壓力通常保持在10～15m左右，而當所處區(qū)域位于環(huán)路時，庭院管網(wǎng)壓力下降到10m。

3.2 不同情況下熱分配站的設計

（1）無高層建筑的熱用戶。對于無高層建筑的熱用戶，為了滿足整棟建筑居民的供熱需求，需要將定壓維持在30m以上才能夠保證熱用戶的最低要求。當城市區(qū)域內(nèi)老舊小區(qū)較多時，它的終端散熱器通常是傳統(tǒng)的鑄鐵散熱器。另外在計算統(tǒng)鑄鐵散熱器承壓能力時，要考慮到老舊的小區(qū)內(nèi)部供熱管網(wǎng)老化這一個問題，我們還需要確保地板上的壓力不超過4000米，在本文當中，考慮到供水管網(wǎng)的安全性，防止出現(xiàn)倒空現(xiàn)象，有必要將用戶建筑后壁管道的壓力維持在30至38m之間（本文選擇38m以減少其他因素的影響）。根據(jù)上述熱用戶壓降的假設，還需要將熱量分配站的二次網(wǎng)絡熱水供應管壓力設定為45m，并將回流管壓力設定為33m。這個設定是為了保證能夠滿足所有的熱用戶的需求。現(xiàn)在，就根據(jù)以及網(wǎng)供回水壓力的實際情況，以及其他出現(xiàn)的影響因素對熱分配站的設計進行詳細的探討。這個旁通管道的作用一方面是為了當施工竣工時，需要對整個的一級網(wǎng)內(nèi)部的管道進行清理，防止各種雜質(zhì)或者垃圾進入二級網(wǎng);另外一方面是當二級網(wǎng)與一級網(wǎng)斷開時，一級網(wǎng)的熱水可以通過該旁通管他排除，保證一級網(wǎng)的安全。因此，在設計熱量分配站時為原網(wǎng)絡的回壓，必須考慮到除污器，保證二級網(wǎng)的衛(wèi)生和安全性。

（2）有高層建筑的熱用戶。對于無高層建筑的熱用戶，為了滿足整棟建筑居民的供熱需求，將定壓維持在30m以上時就無法保證熱用戶的最低要求。因此，當遇到這種建筑時需要對高層建筑劃分區(qū)域，采用相應的措施來防止供熱管道出現(xiàn)倒空現(xiàn)象。面對建筑內(nèi)部已經(jīng)設置了防倒空手段時，那么熱分配站就無須考慮這種問題，但是面對那些并未設置防倒空手段時，那么熱分配站就需要考慮這個問題，通常為了解決這個問題，配熱站通常采用閥前調(diào)壓防止放空。在本文中假設建筑的高度為54m，為了達到閥前壓力調(diào)節(jié)閥工作的最低值，保證閥前壓力調(diào)節(jié)閥的正常工作，需要將調(diào)節(jié)彈簧開發(fā)壓力值調(diào)節(jié)到57m。在另外一方面，還需要考慮到閥前壓力調(diào)節(jié)出現(xiàn)意外情況而出現(xiàn)關閉，為了保證高層建筑的回水壓力要不低于60m，在結(jié)合其他的實際要求，需要將二級熱分配站內(nèi)的回水管壓力設置為67m。而對于那部分接近或者正處于一級網(wǎng)近端的熱用戶，為了防止供水管道由于壓力過大而出現(xiàn)爆裂現(xiàn)象，需要在其使用的供水管上添加一個減壓閥，而對于高層的熱用戶，有必要在后管區(qū)域添加一個預閥壓力調(diào)節(jié)閥。

3.3 分布式變頻泵供熱系統(tǒng)

選擇分布式變頻泵壓頭的原因是由于傳統(tǒng)的分布式變頻循環(huán)水泵的供熱系統(tǒng)，因此為了保證供熱管網(wǎng)能夠獲得足夠的壓力需求，在選擇水泵時會考慮揚程較大的水泵，但是這種水泵在提供足夠的壓力時，將導致在熱網(wǎng)前端的資金引腳過剩，損耗更多的能源。分布式變頻泵系統(tǒng)由變頻泵提供，因為提供了每個管網(wǎng)所需的功率。因此能夠節(jié)省更多的動力，減少多余的消耗。

對于上面所描述的系統(tǒng)，其主要的特點就是將獨立的熱網(wǎng)循環(huán)泵移除，其中熱用戶循環(huán)泵擁有兩個方面的作用，第一個是熱網(wǎng)循環(huán)泵輸送熱水，第二個是為熱用戶提供資用壓頭;而熱源循環(huán)只會對內(nèi)部的熱源循環(huán)起作用[3]。

4結(jié)束語

城市集中供熱對于一個城市的發(fā)展極為重要，能夠促進整個城市的協(xié)調(diào)發(fā)展，保證良好的供熱能夠提高城市居民的生活質(zhì)量和水平。而城市集中供熱首要考慮的問題就是節(jié)約能源、保護環(huán)境和降低成本，在為城市提供足夠的供熱需求的同時減少污染，這樣才能夠在提高人民生活質(zhì)量的同時，也能夠保證城市的基本發(fā)展需求，促進城市的發(fā)展速度。

參考文獻

[1] 林艷.集中供熱網(wǎng)智能控制方法的研究[D].大連：大連理工大學，2003.

[2] 盧雪松.集中供熱網(wǎng)數(shù)值模擬仿真研究[D].大連：大連理工大學，2009.

[3] 果俊梅，劉金平，李孝平.熱力站調(diào)節(jié)控制方法的探討[J].區(qū)域供熱，2010，（04）：58-65.