區域供熱系統管網熱損耗測試分析

關衛平

摘要：隨著我國經濟水平的快速提高，我國人民的生活水平得到了不斷提高。伴隨著人們生活水平的不斷提高，人們的節能意識也越來越高。在區域的供熱管網系統中進行準確的調節流量也越來越重要。

關鍵詞：區域供熱管網系統;改造平衡閥;應用

一、區域供熱系統

區域供熱系統是區別于市政集中供熱系統和用戶分散取暖系統的，一般是由熱源、供熱管網系統以及熱用戶組成，一般位于市政集中供熱系統無法覆蓋的地區，是小規模的集中供暖形式（圖1）。熱源是將煤炭、石油、天然氣、電能等其他能源轉化為可以被用戶利用的熱能的設備系統，一般有鍋爐、熱泵等形式。供熱管網系統能夠將熱能輸送分配到各個用戶的系統，一般具有輸送、分配、切斷、調節的作用。熱用戶是指利用熱能生產或生活的單位或居民。

二、熱源系統

（一）能耗分析

燃煤熱水鍋爐熱源系統主要有鍋爐本體、給水系統、送風排煙系統等輔助系統組成，主要耗能為煤炭、電力和水。能夠從提高鍋爐熱效率，減少給水及送風系統存在跑冒滴漏現達到節能的目的。

（二）主要存在的問題分析

燃煤鍋爐熱源系統有多個子系統組成，能耗形式較多，所以存在的問題范圍較廣，有鍋爐熱效率偏低、設備的運行能耗過高、系統帶病運行造成的能耗浪費等，主要有以下幾個方面：①煤炭方面的問題。由于煤炭的品質存在較大的差距，如果不按照燃煤鍋爐的設計要求提供燃料的話，將造成煤炭在鍋爐內燃燒不充分的問題，或由于煤炭品質過低不能有效提供熱量。②鍋爐本身存在的問題。鍋爐本體密封不嚴，爐墻漏風，爐膛存在結渣現象，或是由于鍋爐的安裝、使用不當致使鍋爐存在缺陷，達不到設計工況，降低鍋爐的熱效率。③鍋爐的運行管理存在問題。管理人員及操作人員技術水平不高，不能按照設計要求操作;制度不完善不能按照需求調節鍋爐的出力;鍋爐維修保養水平不高，使得鍋爐帶病運行;水處理不合格，造成鍋爐結垢，降低熱效率，嚴重可能造成水冷壁爆管。④鍋爐輔助系統存在問題。給水系統漏水造成水資源浪費;送排風系統漏風造成電能浪費，或送排風系統存在風壓過高或過低現象，風壓過高將燃料吹起未燃燒而排出，風壓過低燃燒不充分造成燃料浪費;鍋爐給水泵、鼓引風機等工頻運行，缺乏有效的調節手段，造成電能的浪費。

三、某小區區域供熱管網系統存在的問題分析

通過對某小區的供熱管網現狀、供熱管網系統水力平衡進行分析。

（一）某小區的供熱管網現狀

該小區供熱管網主要以低溫熱水供熱系統為主，其供熱管網形式屬于低溫熱水供熱管網，供水溫度為95℃/70℃，供熱來自獨立的鍋爐房，進行補給水泵定壓。在最初設計的過程中，該區域規模小，且供熱系統沒有設置調節裝置，其原來的系統總體供熱量為2223kw，經過反復多次的擴建后，供熱總負荷為6011kw，隨著供熱負荷的日益增加、熱水循環泵效率的降低，導致供熱系統的運行效率也逐漸降低，熱力失衡現象日益嚴重。

（二）某小區的供熱管網系統水力平衡

通過對管網系統的平衡原理、存在的問題和原因進行分析：

（1）管網系統的平衡原理

所謂水力工況，指的是在管網系統中的各點壓力、流量和壓差。且其中的流量和阻力損失關系表達式為：ΔP=SQ2。在這個關系表達式中，△P表示的是壓差，也就是阻力損失，單位為MPa;S表示管段、系統的阻抗;Q表示的是管段或者系統所占據的體積流量，單位用m3/ h表示。

所謂水力平衡，指的是對流量進行合理分配。在供熱管網系統中，進行水力工況的計算，是以為各分支流量進行設計值為目的。受到管材自身的因素以及最高流速特點的限制，說明了在設計上進行水力平衡是不能實現的，進而導致始端阻力系數達不到設計的目的，容易出現始端流量過大、末端流量不足的嚴重失調現象。運行水力工況的情況下，水泵輸出壓力是在工作曲線和外網特性曲線的交匯下形成的，針對外網特性曲線，ΔP=SQ2，通常情況下，并聯狀態下的始端支路S值要低于設計值，進而導致S值遠遠低于設計值。

（三）管網系統存在的主要問題和原因。某小區的區域供熱管網系統在運行的過程中常常容易出現水泵實際揚程短于額定揚程的情況，進而導致末端出現缺水現象，且鍋爐有很大的阻力，導致鍋爐出現出力不足的現象。在實際運行的過程中主要存在以下問題：

（1）管網的始端支線具有流量大、阻力小的特點，進而導致末端流量較小，且由于水泵的工作地點著重在流量大、揚程小、效率低的工作區域。（2）加大總循環水量，容易造成鍋爐和換熱器有很大的阻力，并且增大水流量和阻力。（3）加大流量后，不能加大供回水溫差，并且由于煤質和鼓、引風系統異常等因素能不同程度的導致鍋爐輸出不足。

對該問題出現的原因進行分析，主要有以下三個方面的原因：

（1）由于供熱系統在設計上和鍋爐房不相同，且外網水力沒有計算準確，各個環路還不具有水力調節功能，導致供熱管網系統出現失調的現象。（2）受到鍋爐房供熱外網日益擴建的原因，導致供熱管網出現水力失調情況。（3）為了保障建筑物的離熱源在室內的采暖度，進而增加了熱水流量，導致近環路室內出現溫度過熱、外管網水平失調的情況。

四、區域供熱管網系統改造中平衡閥的應用

基本事件是指在試驗中可以直接觀察到的，最基本的不能再分解的結果。一般認為，重要度即一個基本事件或者最小割集對頂上事件發生的貢獻，而我們在對所有包含基本事件最小割集對整個系統穩態不可用度的影響表示時，常常會利用基本事件的FV重要度來進行。通過對平衡閥的選用原則和選用方法進行分析研究。

（一）平衡閥的選用原則

由于平衡閥具有成本造價低、使用壽命長等優點，能夠對小型管網進行便利的水力工況平衡工作。閥門的調節性能是由閥門特性資料決定的。進行閥門理論特性曲線的測試是通過在一定的定壓差下，工況要求閥門開度不能為1，在閥門的開度小的情況下，閥門后壓差大，在開度大的情況下，閥門前后壓差較小，并且閥門的實際工作曲線逐漸朝快開方向偏移，進而導致閥權度越小，偏移度越大。針對直線特性的閥門而言，實際性能的偏移容易造成閥門進行調節的開度空間小，由此得出結論，在選用閥門時，為了實現全面的特性，宜選擇閥門理論曲線。

（二）平衡閥的選用方法

在區域供熱管網系統改造中應用平衡閥的主要作用是以消除環路剩余壓頭、控制環路水流量為目的。為了選用恰當的平衡閥型號，在進行供熱系統的設計時，要對管網水力平衡進行計算，在計算的條件下，依據管徑選擇適當的平衡閥型號。依據閥門流量G和閥門前后差△P間的關系可以用下列式子進行表示： G=Kv 。其中Kv指的是閥門的流量系數。針對各個不同的開度，均有相應的Kv值，閥門在各個開度的流通能力是由Kv值所反映出來的。

在選用平衡閥時，了解到其流量值和所消耗的壓差，就可以通過運用ΔP=SQ2，將選擇的閥門流量系數Kv值計算出來，然后根據不同型號平衡閥中的Kv曲線，確定相應的閥門型號和開度大小。

平衡閥作為熱力管網平衡的重要工具，有利于讓水力平衡達到量化的效果。針對供熱管網系統來說，平衡閥通常情況下，放置在熱源出口中的供水總管、支干管、用戶入口處以及室內供暖系統各個方面。

五、結語

總而言之，通過對某小區的供熱管網系統改造中平衡閥的應用、其中存在的主要問題以及產生的原因進行分析，結合平衡閥自身的特點，針對在供熱系統中平衡閥的選用原則和選用方法進行闡述，某小區的供熱管網系統經過改造后運行的效果說明了進行水力平衡的計算和結果是正確的，能夠為以后在區域供熱管網中應用平衡閥積累豐富的經驗。

參考文獻：

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