城鎮集中供熱節能改造技術分析

段紹陽王飛王國偉

（1.山西亞日興工程技術咨詢有限公司 2.山西理工紅日節能服務有限公司 3.太原市市政工程設計研究院 山西太原 030000）

0 前言

目前大多數熱力站采用大流量小溫差的運行方式，該運行方式使電量及熱量無故的浪費，而集中供熱中主要成本是熱力站運行時的電費，熱費及水費，因此節電、節熱及節水便成為集中供熱中節能運行的根本。節電主要是通過節約熱力站內的電量消耗，而熱力站的電量消耗主要來源于循環水泵運行時的耗電量，因此選擇合理的水泵并使水泵運行在高效點，對熱力站節電起著至關重要的作用。節熱主要是通過節約熱力站運行時管網及用戶側的熱量損失起到節熱的目的。節水主要是通過控制運行時管網上的跑冒滴漏，及用戶的頻繁放氣放水節約熱力站的耗水量。國內的學者及供熱一線的供熱人對這方面做了很多研究。

冉春雨等[1]對集中供熱系統節能環保運行技術進行優化，并對電廠節能環保運行關鍵性的技術進行了分析。張博[2]針對某市集中供熱的熱力站是以供給側調節為主的運行調節方式，本文對熱力站內的運行調節情況、水泵變頻改造及閥門選擇的問題、熱力站二次管網側采用的調節手段進行分析研究，并通過采用平衡閥在解決供熱建筑物水平失調現象、建筑物樓前設置混水系統解決高層建筑垂直失調問題的方案實踐，得到了解決工程實際問題的方法。李妍昕[3]通過對長春市熱力公司典型集中供熱管網系統的實測，討論供熱管網系統節能評價方法和指標的確定，針對一次網、二次網和換熱站系統設定系統星級評定的具體方法。郝偉[4]通過合理的了解集中供熱系統熱耗情況，根據熱用戶用熱需求調節熱力站的供熱溫度曲線，才能找出經濟科學的節能供熱模式。

結合之前的研究，供熱系統節能運行的關鍵點主要集中在熱力站內選擇與管網匹配的循環水泵以便高效運行、二次管網的節能降耗及減少整個系統的失水量。針對已運行的熱力站，節能改造主要方法如下：

1 熱力站節能改造循環水泵的合理選取

對某一小區的集中供熱而言，循環水泵就是該小區的“心臟”，因此循環水泵的合理選擇至關重要。循環水泵主要參數為進入小區管網的循環水量及揚程。熱力站內水泵的節能改造，主要通過以下方式選取循環水泵：

（1）在滿足所有用戶室溫都達標的前提下，通過使用超聲波流量計測量二次網的流量G′或者熱力站內一次網側的熱量表反算出該小區在嚴寒期的熱負荷，該負荷就是本小區在供熱運行時需要的最大熱負荷。再根據公式（2）計算出該小區需要的理論流量G，該理論流量就是循環水泵的流量。

式中：Q′——該小區的實際最大熱負荷，kW；

G′——該小區的實際運行流量，t/h；

△T′——該小區的實際運行供回水溫差，℃。

通過流量公式（2）計算循環水泵的理論流量。

式中：Q′——該小區的實際最大熱負荷，kW；

G——該小區的水泵理論流量，t/h；

△T——該小區的理論供回水溫差：①△T=20℃（散熱器）；②△T=10℃（地暖）。

（2）通過改變循環水泵的頻率，采用超聲波流量計測量二網的流量。在運行頻率f1下，測出二次網流量G′1與循環水泵進出口壓差△P′1；分別增加、減小水泵的運行頻率變為 f2、f3，相應二網流量 G′2、G′3與循環水泵進出口壓差△P′2、△P′3。通過三次調頻測量，利用公式（3）計算二次管網的阻抗S1、S2、S3，該小區二次網的阻抗S取三次計算的平均值。

式中：f1、f2、f3——水泵運行時的頻率，Hz；

G′1、G′2、G′3——實際測量的原循環水泵的流量，t/h；

S——二次管網的總阻抗，t/h；

△P′——嚴寒期循環水泵實際揚程，m。

通過使用高精度的壓力表在嚴寒期監測循環水泵前后的壓力值，計算出嚴寒期水泵的揚程：

式中：P1′——嚴寒期循環水泵出口壓力，m；

P2′——嚴寒期循環水泵進口壓力，m；

△P′——嚴寒期循環水泵實際揚程，m。

根據理論計算的二次管網的流量G與次管網的總阻抗S，計算出改造后循環泵所需要的揚程H。

2 二次管網的節能降耗

二次管網是用戶與熱力站連接的橋梁，選取合理的管徑與閥門是保證二次網降耗的必要前提。根據計算出的流量G′與二次網各分支、各樓棟及各單元的流量 G′1，G′2，G′3…G′n，通過查水力計算表，選取合理的管徑，便于調節管網的平衡。調節管網的平衡主要是通過在二次網主要分支及樓棟單元加裝調節閥，通過使用超聲波流量計、測溫槍調或者設置遠傳智能水力平衡閥來調節二網的平衡。當二次網系統水力平衡后，可避免常規“大流量，小溫差”的運行方式，進一步的降低管網的流量，拉大管網供回水溫差，減輕熱力站循環水泵的負擔，進而降低水泵的能耗，節約管網的熱量。

3 控制系統的失水量

集中系統絕大多數都是閉式系統，用戶的回水通過熱力站內的換熱器換熱后溫度升高，供給用戶側。

式中：Q′——用戶需要的熱負荷，kW；

c——水的比熱容，kJ/kg；

F——換熱面積，m2；

t1——用戶的供水溫度，℃；

t2——用戶的回水溫度，℃。

如果系統失水，系統通過啟動補水泵為系統補水。若失水量較大，則會降低用戶側的回水溫度，使得供回水溫差加大，熱負荷增加。

式中：G′——二次網的運行流量，t/h；

t′2——補水后二網的實際回水溫度，℃；

t——補水水溫，℃；

t2——用戶的回水溫度，℃；

x——補水量，t/h；

由于 t

4 結語

供熱系統是個系統工程，供熱節能要從全盤進行考慮，不能單獨只做某一方面的節能，從源頭到末端相互匹配，對熱力站耗電量、耗熱量及耗水量嚴格把控，做到精打細算，使熱力站的能耗減少。