淺析國際關系學院供熱系統改造

史 震，常 明

(國際關系學院，北京 100091)

0 引 言

高等院校的冬季供熱是關乎廣大師生切身利益的頭等大事，是保障師生教學、生活的重要工作內容。同時節能減排也是創建節能型高等院校永恒不變的課題，因此一方面保證供熱質量、另一方面進行節能減排是國際關系學院后勤管理部門的重要任務。

1 國際關系學院原有供熱系統的配置以及存在的問題

國際關系學院總供熱面積約為13萬平方米，其中教學(辦公)區約為5萬平方米，住宅區約為8萬平方米。2000年煤改氣時更換兩臺5.9 MW燃氣鍋爐，直供循環泵一用一備，功率為45 kW，流量為500 m3/h。供熱系統為集中供熱直供系統，設置分集水器，設5路分支，滿足五個供熱區域。系統無共同使用熱源的生活熱水等其他供熱設施。

2009年，學校對供熱系統進行技術改造。但隨著學校的發展，三個供熱區域的供熱面積已發生變化，特別是隨著學校在2017年實施老舊小區改造工程后，原有的系統已不能滿足環保要求下的使用需求和節能要求，部分問題更加凸顯。

1.1 熱源方面

1.1.1 循環水泵工況不匹配

供熱鍋爐的循環水泵雖采用了自動變頻調速裝置，因三個供熱區域的供熱面積發生變化，致使循環水泵不能在高效率區域工作，造成效率降低、電能浪費。

1.1.2 內循環水泵的作用不佳

系統溫差大，雖配置的鍋爐內循環水泵，但其作用不明顯，鍋爐冷凝水過多，鍋爐產生腐蝕。

1.1.3 鍋爐排煙熱損大

原燃氣熱水鍋爐的排煙溫度在120 ℃以上，大量的排煙顯熱和水蒸汽的汽化潛熱被浪費，排煙熱損過大，浪費了天然氣資源，不符合節能要求。

1.1.4 鍋爐及燃燒器老化

鍋爐及原廠配置的燃燒器均已超期服役，已使用17年，老化嚴重，無法滿足當前大氣環保部門對氮氧化物達標排放的嚴格要求。

1.2 管網及用戶側方面

1.2.1 管網調節設備老化、水力失調

因時代久遠，學校各建筑樓前流量調控閥門老化，整體管網水力失調。系統更換前，為保證管網末端用戶室溫達標，維護人員只能加大供熱量的方法解決。此種方法，一方面造成供熱不平衡，即近端用戶室溫過高而遠端用戶室溫勉強達標，影響居民生活舒適度，另一方面，增加了能源及費用支出，違背了節能的宗旨。

1.2.2 外網老化現象嚴重

供熱室外管線投入使用已達20年以上，老化嚴重，跑冒滴漏現象頻發，造成較大的水資源、熱能等的浪費。

2 國際關系學院新供熱系統的改造原則與改造方法

針對上文論述的問題，學校管理部門與設計部門、供熱運營單位經過反復研究，確定了新供熱系統改造原則，即以保障全校師生及家屬供熱需求為基本前提，以提升供熱舒適滿意度為主要目的，綜合考慮熱源及管網的整體改造，確保供熱系統的供熱均衡，在滿足北京市大氣污染物排放標準的前提下，立足長遠，達到社會效益與經濟效益的統一。

具體改造方法上采取了以下措施：

(1)熱源方面

①更換原有鍋爐

根據校內面積重新校核鍋爐容量，嚴格按照國家采購要求，招標采購滿足北京市大氣環保新排放要求的兩臺5.6 MW國產鍋爐并匹配行業主流燃燒器，單臺燃料耗量556M3/H，鍋爐熱效率98%。

②增加變頻調節控制設備

根據實際用熱負荷重新核算循環水泵參數，在使用原有一用一備的循環水泵前提下，增設一套45 kW變頻調節控制設備(一拖二運行)，使循環水泵可以根據管網實際供回水壓差進行變頻控制，提供循環泵的工作效率，降低電力損耗。

③配置溫度預設定自啟系統

利用原有的內循環水泵，當運行鍋爐回水溫度低于系統預設定值時，內循環水泵自動運行，提高進入鍋爐的回水溫度，降低溫差，從而減少鍋爐內冷凝水產生，提高鍋爐使用壽命。同時，系統具有手動/自動轉換功能，以應對多種運行工況。

④安裝煙氣余熱回收回收裝置

安裝2套采用翅片式換熱管結構煙氣余熱回收裝置，通過加強的傳熱技術，將低溫回水與高溫煙氣進行換熱，最大程度將煙氣中的顯熱和潛熱回收至系統中，在比較理想的工況下可提高鍋爐熱效率6%以上。在降低運行能源消耗的同時，還顯著降低了鍋爐排煙溫度。

⑤配置環境氣候補償調節控制系統

配置必需的傳感器、電動調節閥門等，構成環境氣候補償調節控制系統。調節控制系統可分析室外氣象變化以及早、中、晚等時間段氣溫變化，如風、雨、雪等對用戶室內溫度造成影響的數據，由系統實時修正、調整各項運行參數，使鍋爐出水溫度匹配氣候補償調節系統確定的需用供水溫度，自動實現供熱輸出調節，從而保證用戶室內溫度處于基本穩定狀態，達到供熱平衡，提高熱效率、降低能耗。

(2)管網及用戶側方面

①更換室外管網，調整系統水力平衡

對校內建筑進行實際熱負荷核算，考慮建筑面積、往年室溫、供熱距離、管徑等多重因素，確定各供熱地下管線的管徑尺寸規格與最佳流量范圍，依此更換教工住宅區全部老舊地下供熱管線，適當調整了該區域的供熱干支線管徑。與此同時，在每棟建筑樓前的回水處加設匹配自身流量范圍的自力式流量控制閥，使系統水力基本達到平衡，實現末端住戶統一體感，改善以往為照顧遠端住戶不得不“大火猛燒”的困境，大大降低了能源消耗。

②設置采集點和無線傳輸室內溫度采集裝置，采集終端用戶室內溫度

作為綜合控制分析中的重要參數，終端用戶室內采集的室內溫度要具備可代表性，根據熱源距離(遠、近)、樓層高度(高、中、低)、房間朝向(向陽、背陰)等因素，側重末端低溫住戶采集，設置采集點和無線傳輸室內溫度采集裝置，使系統及運行管理人員快速獲悉終端的供熱情況，分析、調整相關供熱參數，減少過量供熱。同時，通過不同區域的室溫異常變化，還可以及時發現系統中的水力問題，提高處理響應速度，保證冬季供熱的穩定。

③根據樓宇功能，裝設管網的分時分溫控制設備

結合高等院校的性質，由于學生的活動具有特定的規律性，寒假期間校內公共建筑空置，因此只需保證室內維持防凍溫度(5～8 ℃)即可。為此，在需要分時分溫控制的建筑樓前裝設分時分溫電動調節閥門，按照預設的時間段來調節進入上述建筑的供水流量，進而調節供熱溫度，實現分階段、分溫度供熱，有效降低了整個供熱季的能源消耗。

3 國際關系學院供熱系統改造后的效果

國際關系學院供熱系統改造歷時一年。截至目前，系統已正常使用兩年。通過此次改造，實現了預期的改造目標。據調研，學校師生及家屬普遍反映供熱季中供熱舒適，尤其是供熱末端的住戶評價最高。與此同時，氮氧化物排放控制在了30 mg/m3以下，通過兩個供熱季的運行，共節約燃氣11萬立米，年均節約燃氣55 125立米，達到年均降低能耗5.2%的節能效果，通過深度挖潛，預計后期供熱年度與改造前比較可達到7%以上的節能效果。可以說，國際關系學院供熱系統改造達到了節能減排和供熱質量提升雙實現的目標，取得了較好的效果。

供暖關乎民生。隨著人民群眾對美好生活向往的日益提升以及國家對環境和大氣質量的要求愈來愈高，各單位的供熱系統改造勢在必行。隨著科技的發展，新技術、新設備、新方法更會層出不窮，總結國際關系學院供熱系統改造的原則、方法、成效，主要目的在于拋磚引玉，以期更好的提升工作效果，滿足人民需要。