北方某熱力管網改造項目熱損失研析

劉惠寧

(黑龍江省節能監測中心， 哈爾濱 150001)

0 引 言

黑龍江省某縣城區為了滿足發展熱負荷需要擬擴建北部區域管網總長9.041 km，最大管徑DN1000，新增熱力站26座，承擔335.13×104m2供熱負荷，系統年供熱量180.64×104GJ。本工程屬城市采暖集中供熱熱網工程，工程主要任務為解決城區采暖建筑供熱需求。項目從本地目前供熱狀況、城市建設、熱負荷發展、熱源建設規劃、能源供給和投資條件以及國家能源利用政策看，方案采用的技術路線是合理可行的，符合國家有關政策規定，體現了高效、節約用能思想，可降低供熱管網運行能耗，具有較好的節能效益。故本工程技術路線制定、主要能量轉換設備選擇、技術參數設定基本合理，能量轉換、能源利用效率較高，環保效果較好，是可行的技術路線。

1 管網現狀

北部熱網建設時區域熱負荷較小，設計時尚未預測到城市建設發展速度之快，因此原管網布局偏向老的市區中心，但隨著北部建設發展，現城區熱負荷中心已明顯向北部移動，原有管網主干線管徑偏小、布局不合理、遠離負荷中心。為提高供熱系統的運營效率，依據城市新的發展設想，考慮供熱的可持續發展，統籌規劃建設北部供熱管網是實現現代城市建設的重要支撐。北部供熱管網采用直接連接方式供熱，供回水溫度為70 ℃/50 ℃。目前管網除主干線管徑偏小外，管網的保溫、防護、熱力站設備等基本狀況較好，就目前已有管網的布置及今后發展熱負荷的分布來看，改造建設去往發展熱負荷集中區的北部新支線(原有熱負荷的老支線不變)，整個北部管網可滿足2020年城區北部335.13×104m2建筑采暖熱負荷需求。

2 改造方案

本期改擴建工程應以科學的計算方法和節儉實用理念為指導，使工程以比較低的造價，實現高質量的應用效果。對熱負荷進行詳查，以此確定熱網布局和管段選徑。

本期改造工程熱源位于城區北部，供熱范圍內各熱用戶供熱方式多為散熱器供暖。為了保持熱網系統運行的連續性，本期工程供熱系統仍采用直接連接方式供熱，即利用熱力分配站分配低溫水供給熱用戶。管網均采用傳統的一供一回雙管制系統，設計熱力管網供回水溫度為70 ℃/50 ℃。

新建熱力管網均采用無補償及有補償相結合直埋敷設的方式，管道采用聚氨酯泡沫塑料保溫，高密度聚乙烯管防護，熱網采用枝狀布置，管網均為雙管閉式系統。管網盡量敷設在人行道下，并保證與其它管線和構筑物有一定的防護距離；供熱管線管頂埋深按《城鎮直埋供熱管網工程技術規程》 (CJJ/T 81-98)要求控制最小埋深；管道穿過一般道路時采用直埋敷設，穿越高速公路段采用建涵通過。

熱網管道及附件，應涂刷耐高溫、防腐性能良好的涂料。本期改造工程選用環氧瀝青作為管道附件防腐涂料。根據目前熱網控制設備發展水平，本項目熱網擬采用變頻方式控制循環水泵，以改變流量的質調節方式調整熱網運行工況，在技術經濟評價電耗和熱耗的基礎上由計算機依據節能氣象溫度調整熱網運行。

3 主要耗能工序及其能耗指標

3.1 項目預期指標

本項目實施后城區北部供熱區域內供熱面積335.13×104m2，年耗熱量為180.64×104GJ，折算單位采暖面積平均耗熱量為0.54 GJ/m2。本項目為熱力網改造工程，輸送介質為熱水，進行熱能輸送所耗動力為電，本工程改造后可降低熱力管網的失水率，企業因此可減少成本，提高熱網的供熱質量。

本工程供熱管道為預制保溫管，敷設方式為直埋敷設，輸送過程中的能量消耗是沿途散熱的熱損失和泄露水的熱損失。熱網熱效率表示管道的保溫效果和保熱程度；熱網失水率表示熱網水泄露的程度。經調查該區域內現階段低溫水熱網熱效率平均在88%～92%之間，失水率達2.5%左右。本工程實施后通過有效的技術手段，加強運營管理，熱網熱效率可達98%，失水率控制在1%以下，達到節約用水降低耗熱的目的。由于本項目供熱體系為直接供熱系統，主要為管道輸送及利用設備分配介質流量，不直接耗用能源，輸送熱能的動力來源于熱源廠。

3.2 熱損失計算

①散熱損失

本工程管道以直埋敷設方式，由于直埋管道的保溫結構不僅直接承受土壤及地面活荷載，同時還受到地下潮氣及地下水的浸入，所以保溫結構要考慮保溫性能、防水、防腐蝕及機械強度等因素。考慮到以上原因，保溫材料采用聚氨酯硬質泡沫塑料，該材料具有吸水率低(≤0.3 kg/m3)，導熱系數低(λ≤0.02 W/m·K)等特點，也是目前直埋保溫管中應用最廣泛的保溫材料，并采用高密度聚乙烯塑料為外保護層材料，采用同材料進行補口，電熱熔方式連接。

根據相關資料推薦公式，管網年熱量損失計算見表。

管網管道熱量損失計算表

管道年熱損失為543 223 W(折合8 448 GJ)。折合標煤量288.25 t。(折標系數為0.034 12 kgce/MJ)。

②管網漏損

管網失水率按1%計算(1%為直供系統漏水率行業推薦值)，本工程熱網擬采用變頻方式控制循環水泵的運行，以改變流量的質調節方式調整熱網運行工況。

管網補水量=管網失水率×熱網循環水量×年運行小時數×平均流量系數

=1%×5 027×4 320×0.8

=173 733 t

管網補水量計入熱源廠耗能體系，本能評只進行量的計算(相應漏損計入評價體系)，其數據不參與平衡計算。

管網由泄漏而造成的熱損失計算，由于泄漏為低品質熱水(熱媒溫度平均按60 ℃計)，其損失能量為43 571 GJ，折合標準煤1 486.64 t(折標系數0.034 12 kgce/MJ)。

③主要工序能耗量

經計算主要工藝年耗熱能=散熱損失+泄漏損失=52 019 GJ，折合標準煤1 774.89 tce。占輸送總熱量(增量106.64×104GJ)的4.87%，小于國家規定的5%的水平。經核算后項目供熱平均能耗為1.71 kgce/GJ，省內直供網平均熱耗一般2.0 kgce/GJ，項目能耗水平處于省內同行業較好水平。

4 主要措施

(1)積極運用能耗分析，節能評價等使系統運行性能優化的方法，實時監測監控運行指標，及時、準確地指導運行人員進行工況調整，實現熱網運行經濟性能的最大化，提高能源利用效率，降低系統能耗水平。

(2)在設備選擇上，選用能耗低、效率高的設備。補償器，管道閥門應選擇先進，高效的產品，可進一步減少事故的發生。

(3)熱網連接方式采用直接連接，通過一系列技術手段，降低管道的失水率，達到節水、節能的效果。

(4)供熱管道及其附件按國家標準《設備及管道絕熱技術通則》(GB/T 4272-2008)要求進行保溫，以達到節約能源的目的。具體措施如下：

①保溫層厚度按最佳性價比原則確定；

②高質量施工；

③良好的維護和管理。

5 建議

依據《用能單位能源計量器具配備的管理通則》(GB/T 17167-2006)，對在熱力管網的出口及終端用戶加設熱量計，加強溫度、壓力、流量、熱量等參數的計量、測試和記錄，為節約能源和經濟核算提供依據。抓好節能工作的技術和管理兩個方面基礎工作，在重視技術途徑的前提下，搞好能源管理工作也是十分重要的。本項目實施后，利用該公司完善的能源管理機構的管理體系，做好檢測儀表的維護管理工作，作為能源消耗的監督工作，定期對熱力管網、檢查井進行巡查，防止泄漏的發生，以降低管網損失。積極開展能源審計工作，根據企業的實際情況適時制定節能規劃。制定科學、嚴格的操作規程及能耗定額；對節約能源和浪費能源制定相應的獎懲制度，實行崗位責任制，在有效的節能管理監督下，實現節能降耗的目標。

6 結束語

方案對項目用能體系進行了闡述，對能耗進行了計算分析。本文對項目能耗進行了分析，結論如下：

(1)熱網連接方式采用直接接連接，通過一系列技術手段，加強管網的調整，以達到節水、節能的效果。

(2)在設備選擇上，選用能耗低、效率高的輸送設備。補償器，管道閥門應選擇先進、高效的產品，減少泄露損失的發生。

(3)供熱管道及其附件按國家標準《設備及管道絕熱技術通則》(GB/T 4272-2008)要求進行保溫，以達到節約能源的目的。

(4)采取節能措施后，與原有區域熱網相比年節約熱量10.84×104GJ，年平均節水29.50×104m3，節能措施經濟性有所體現。