探討熱網運行調節及設備改造中節能技術的應用

劉忠貞

（太原市熱力集團有限責任公司，山西 太原 030001）

在供熱運行管理環節中，運行參數是極為重要的，也是管控的重點，只有保證運行參數符合合理性的要求，才能保證住宅小區內供熱質量合格，給人們提供高水平的供熱服務。

1 運行參數優化的原則

不同設計的單位在進行住宅小區熱網設計中，方案是不同的，特別是在熱網管徑與系統壓力方面的設計，因為其分析的因素不同，各個設計人員的素質、專業水平也有明顯的差異，所以出現了不同設計結果。即使是相同的設計方案，不同單位進行施工，經驗、人力、資金等不同也會導致不同的結果，給后續的運行管理產生迥異的效果。從實際情況分析，運行參數優化設計環節，首先需要對于供熱系統設計方案做出全面深入的分析，然后計算確定系統運行的總阻力參數。其次是對于該項目的質量做出詳細的評估分析，然后實現系統總阻力的參數分析控制，結合實際的系統運行需要做出總阻力參數的修正處理。經過總結經驗教訓，確保運行參數滿足要求，然后按照如下原則進行施工：確保各個供熱運行的質量滿足要求，按照氣候條件、當地的環境最低溫度等方面的因素確定各級管網中的供回水的壓力差，確保符合供熱的要求；二級管網在運行壓力設計中，應該保證各個位置上的管道內都是充滿水的狀態，同時內部不會有氣體存在，確保系統運行壓力參數值滿足要求［1］。

2 運行參數的優化

從以往的設計理念和要求分析之下，發現其主要的方式就是大流量、小溫差的系統設計形式，規定了具體的壓力和系統供、回水壓力中的影響相對是比較小的，這是因為如果設定的定壓力是比較大的，所采用的壓頭分配時比較容易實現的，可以根據要求做好熱網水壓的調整，達到平衡性的要求；如果設定的定壓壓力相對較小，在系統壓差很大的情況可以根據需要作出必要的調節和補償，但是這種情況之下容易造成供熱系統運行不合理的情況存在。因此，需要合理的設定定壓壓力，因為偏高或者偏低都會導致系統運行質量不足，需要保證各個運行參數達到合理性的要求。

2.1 二級管網供、同水壓差

二級管網供、回水壓差應該能夠符合當前的系統運行阻力的規定標準，確保管道內壓力的通行符合實際使用的要求。循環泵內的消耗功率與供熱介質體積流量的3次方變化是相同的，所以可以利用減少內部的體積流量可以有效的降低循環泵能耗量。這就表示在系統進行二級管網供、回水壓差設定環節，最好是結合系統的運行情況設定最佳流量參數，保證電能消耗控制在合理的范圍內，結合當前的實際情況，具體參數的計算根據供熱系統的運行熱力入口裝置、室內供暖系統中的標準形式作出合理的計算分析。經過多年經驗總結和分析，住宅小區內熱網在運行中，保證其水力達到平衡性的要求之后，合理的進行流量的分配可以保證供、回水的壓力滿足標準的要求，單管供應系統最佳為40～80kPa，根據戶進行供應的系統為30～60kPa［2］。

2.2 二級管網定壓壓力

1）定壓壓力的確定，定壓壓力參數在設定的過程中，要從下述幾個方面出發進行考慮分析：熱力站的供應半徑參數；熱網最高點的高度與相應的設定位置；供熱運行系統形式。根據實際運行的需要，可以選擇使用大流量、小溫差的方式來進行供應，也可以按照實際情況采用大溫差的方式，無論選擇哪一種方式，都以達到系統供應平衡為合格的標準。如果是大溫差的形式，在不會給系統壓力產生影響的基礎條件之下，適當的減小二級管網供、回水溫度以拉大溫差，可以有效的減小阻力。分析這些因素之后，定壓水頭通常應該做出高度的調節，以滿足實際的運行需要。

2）定壓點位置的選擇，二級管網熱力站通常情況下會安裝使用變頻補給水泵定壓的方法，其壓力的設定要和具體的定壓點設定的位置進行控制，保證其達到合理性的要求。定壓電通常可以布置在供熱系統總回水管道與補給水泵出口總管的位置上。如果設定在總回水管上，與循環泵進口的間隔距離比較大，優勢就是能夠使得水泵運行更加穩定，壓力效果也比較明顯。如果根據需要設定在補給水泵出口總管的位置上，因為定壓點與供熱系統回水管中的設定間隔距離比較長，并且和已經設定的管道直徑與補給水管的設定難以達到配合度的要求，造成補給水泵的運行環節定壓壓力和系統回水管的壓力存在著明顯的不同，在停止工作之后也不能達到規定的設定參數，無法完成系統控制要求。這一問題的產生，極易使得單管的結構供熱系統與傳統垂直雙管的方法對比來說，壓力不能達到標準的要求，經過對比分析定壓壓力與回水壓力之間的差距比較明顯，超出了規定的要求，供熱效果難以達到標準要求。可以根據需要適當的增大管徑尺寸，可以有效的減小管道內部壓力，并且需要將定壓點設定在總回水管的位置上。

3 供熱系統的運行調節與改造

3.1 供熱系統的運行調節

如果建筑項目的形式為小高層的形式，那么在該建筑中的最末端的位置上會存在多層建筑與小高層建筑相混合的情況存在，并且選擇使用相同一套供熱系統之下建筑結構內，極易導致水平水力不合理的情況，供熱系統內產生氣體淤積的問題，只要是把氣體排放出去，就能夠達到供暖的要求，如果這一問題持續發生，可以通過有效的提升供水溫度的方式以消除這一問題。該問題的消除僅僅是表面上的，而實質上依然存在。從工程案例分析結果發現，水溫變化極易導致供暖質量的變化。水溫變化出現水密度變化，在水溫升高后，水的密度會下降。如果設定的定壓壓力是一致的，此時的水頭會因為水的密度下降而逐步的升高，就可以消除上述的問題。因此，二級管網供水溫度上升，供暖也會達到正常的標準，也就能夠掩蓋了供熱系統內水利失調、定壓壓力不足等方面的問題。供暖剛開始的階段，進行系統排氣處理后，依然會在最高點檢查確定存在流水響聲，這就表示壓力相對較小。供熱介質容易產生斷流的問題，其一是由于水利失調的問題，壓頭在熱網近端被快速的消耗掉；其二是定壓壓力不足。處理措施如下：適當的增大定壓水頭，比如1.2m，如果發現水流響聲依然存在，應該再次提升水頭，每次提升0.5－1.0m，直到最終響聲不會再出現。如果響聲小時之后，供熱效果依然不合格，需要進行熱網水力調節處理，可以采取水平、垂直等方式的調節。水力達到平衡的標準后，就可以做好壓力的調整，確保系統運行滿足要求。總之，定壓壓力應該合理的設定，滿足供熱系統運行最小壓力的標準，達到系統運行的要求。

3.2 供熱系統的改造

綜合分析運行參數優化方面，能夠有效的解決和處理熱網水平失調的缺陷問題，保證流量符合系統的要求，壓差達到要求，可以進行系統改造處理，比如設置流量控制器裝置；如果系統為變流量的形式，可以將差壓平衡閥改變成為可調式的壓差平衡閥裝置。經過改進處理，使得供熱質量得到有效的提升，防止發生水力失調的缺陷，讓供熱效果更好。

3.3 熱源的節能改造

熱源改造就是為了能夠保證鍋爐的運行效率合格，降低能耗、提高供熱質量，一般都是在運營時間超長的供熱系統中實施，綜合分析多個因素選擇合適的改造方案，具體內容如下：

1）根據需要進行鍋爐房的煤改氣設計，應用天然氣取代傳統煤炭作為鍋爐的燃料，可以提高資源利用率，還能夠降低環境污染問題；按照熱負荷的方法做好室內外溫度調劑恩，綜合分析未來供熱系統的運行情況，最終選擇使用5臺14MW 燃氣熱水鍋爐；

2）根據需要安裝抽風系統，保證運行效果合格，且鍋爐都要安裝各自的煙囪，然后還要有熱量回收系統，保證其可以再次利用；

3）設定鍋爐循環水泵與補水泵，然后就是安裝變頻控制系統，提高能耗節約效果。

3.4 室外管網節能改造措施

措施一：改變水力運行條件

對于管道直徑不合理、內部流動速度不合格的管網做出再次條件，要符合下述標準要求：

1）設計過程中先采用符合管網運行要求的干管徑數據，通常應該以經濟性最高的摩阻參數為合格的標準，即30－70Pa／m；

2）其他各個管徑的選擇也非常的重要，保證壓力滿足系統運行要求，管網流速要控制在3.5m／s以下。管道的比摩阻應該控制在300Pa／m以下；

3）二級管網熱力入戶之前根據要求進行壓差參數的設定，結合實際情況確定合適的總壓力損失數據，然后就是做好各個老舊小區的改造處理，可以根據50KPa計算。

措施二：在系統內安裝水利平衡部件，保證內部水力達到平衡標準，確保水力數據合格，設計遵循如下原則：

1）管網選擇不同調節的方法，保證水利平衡系統發揮出重要的作用，重點是進行流量的調整，壓差控制閥滿足工程的要求；

2）在系統內安裝自力式流量控制閥以保證內部流量達到系統運行的要求，因為其結構較為特殊，所以容易產生堵塞的問題，應該設置必要的除污器裝置。

措施三：采用直埋敷設方式

管網節能改造設置最好采用直埋的形式，根據要求做好管道的鋪設方式選擇，保證施工方便、維修方便等。因為二級管網運行的溫度較低，通過直埋的方法可以在改造中不會過多的設置補償器裝置，甚至完全不使用該結構，利用管道彎頭補償就能滿足要求，還能夠降低施工成本，縮短工期，效果非常好。

4 結語

綜合以上分析，在熱網運行調節與設備改造的環節中，通過節能技術的應用能夠達到調節參數要求。因此，在節能節水應用方面，需要從被改造系統出發在了解調節改造需求基礎上，全面性的做好節能優化控制，以保證系統的運行滿足節能需求。