供熱系統熱力計量體系設置探析

張淑君，盧 寧

（1.中國華電集團有限公司河北分公司，河北 石家莊 050000；2.河北華電石家莊裕華熱電有限公司，河北 石家莊 051432）

隨著人民生活水平的大幅提升、城市集中供熱的飛速發展，目前國內供熱需求已不再局限于長江以北，居民對優質供熱的需求快速增長，熱網企業的規模不斷擴大，供熱機組越來越多，北方的大多數純凝發電機組均通過技改成為了供熱發電機組，供熱企業逐步由網源一體方式向熱源、熱網獨立運營轉型。因此，熱力計量成為直接影響供熱企業經營效益的關鍵因素。

目前，發電行業供熱系統的計量體系設置遠滯后于供熱企業的發展，特別是運行多年的老機組，依然采用投產時的計量裝置與模式，并沒有太大的更新；同時國內供熱行業管理也是源于發電、依存于發電，熱力計量體系尚無統一的標準。供熱企業對熱量的日常管控中存在諸多問題，必須有科學準確的計量才能保證各環節利益分配和成本核算的公平合理。

1 當前供熱系統計量存在的問題

當前城市供熱系統多采用集中供熱方式，熱能從熱源傳輸到用戶會經過多個獨立經營的單位或企業，其中的供熱計量基本是根據各自施工需求進行設置，形式多樣、標準不一，計量結果存在較大誤差。主要表現在：

1.1 界限不清

熱能傳輸各階段的分界點沒有明確規定，大多以設備產權界限或人為指定節點為分界點，影響到整個系統熱力計量的準確性。

1.2 重視不夠

一是作為集中供熱系統主體熱源的熱電聯產機組，多數為廠網一體時期設計，熱作為電的“副產品”形式存在，總的管理原則基本遵循“好處歸電”，往往忽略供熱系統詳盡的參數測點，熱力計量點配置存在缺失或不到位現象；二是獨立的供熱鍋爐，多數為滿足供熱需求而建，由于熱量悉數供出的觀念導致對熱源的熱力計量產生忽略，認為沒必要準確計量；三是熱力公司多年來形成的對采暖用戶按面積收費的方式，大多熱網系統網間或網內根本未設置計量點，導致諸多指標由估算而得，與實際偏差較大。

1.3 標準不統一

由于目前國家或行業尚無供熱系統計量體系設置的統一標準，各地計量裝置類型多樣、測點配置無章可循、計量方式隨意性大，造成計量數據準確性偏低、可比性較差。

2 明確熱力計量參數

熱能的多少一般通過供熱量指標體現，供熱量指標通過用于供熱介質的溫度、壓力、流量等測量參數計算得出。供熱介質通常為蒸汽或熱水，供熱量即是供熱設備對外供應蒸汽或熱水的總熱量。溫度、壓力、流量為測量指標，可通過計量裝置直接讀出，通過測出的溫度、壓力可查出對應的焓值，根據流量計算出熱量指標。計算公式如下：

2.1 蒸汽供熱量

蒸汽供熱量指供熱設備直接對外提供蒸汽的熱量，即供給汽網用戶的熱量，也稱直接供熱量。

Qq= （Di×hi-Dj×hj-Dk×hk）÷1 000

式中：

Qq——蒸汽供熱量，GJ；

Di——直接供汽量，t；

hi——直接供汽的供汽焓，kJ/kg；

Dj——直接供汽的凝結水回水量，t；

hj——直接供汽的凝結水回水焓，kJ/kg；

Dk——用于直接供汽的補水量，t；

hk——用于直接供汽的補水焓，kJ/kg。

一般情況下，供給汽網用戶的蒸汽不作回收、也無需補水，供熱量計算公式可簡化如下：

Qq= Di×hi÷1 000

2.2 熱水供熱量

熱水供熱量指供熱設備對外提供熱水的熱量，即供給水網用戶的熱量。

Qs=（Dgs×hgs-Dhs×hhs-Dks×hks）÷1 000

式中：

Qs——熱水供熱量，GJ；

Dgs——熱網循環水供水量，t；

hgs——熱網循環水供水焓，kJ/kg；

Dhs——熱網循環水回水量，t；

hhs——熱網循環水回水焓，kJ/kg；

Dks——熱網循環水補水量，t；

Hks——熱網循環水補水焓，kJ/kg。

一般情況下，熱水焓值主要受溫度影響較大，可采用溫度（℃）×4.181 6（kJ/kg.℃）系數的方式計算焓值。

Qs=（Dgs×tgs-Dhs×ths-Dks×tks）×4.181 6÷1 000

式中：

tgs——熱網循環水供水溫度，℃；

ths——熱網循環水回水溫度，℃；

tks——熱網循環水補水溫度，℃。

3 建立供熱系統熱力計量體系

為實現供熱企業投入與產出的準確核算，提升經營管理水平，就必須要解決供熱系統各環節的計量問題，因此必須建立完整的熱力計量體系。根據熱能的傳輸過程，從熱源到熱網到用戶的整體循環系統，可按照熱源——關口——熱力站——用戶——熱源的順序，逐級設置計量點，安裝合適的計量裝置，分別測量介質的溫度、壓力、流量，配置合適的控制系統，形成完整的計量體系，以達到準確計量熱量的目的。

以集中供熱為例，分蒸汽供熱（汽網）和熱水供熱（水網）兩種類型，可分別建立一套六級計量體系。

3.1 蒸汽供熱

蒸汽供熱指熱源向用戶直接供應蒸汽的供熱方式。熱源多為熱電聯產機組的工業抽汽或蒸汽鍋爐，蒸汽熱能釋放后形成的凝結水可返回熱源重復利用或直接排放。計量點構成如圖1所示：

圖1 蒸汽供熱計量點構成圖

3.2 熱水供熱

熱水供熱指熱源向用戶供應熱水的供熱方式。熱源多為熱電聯產機組的低壓供熱抽汽、熱水鍋爐等，通過首站加熱水，熱水釋放熱能后形成回水，集中回到熱源進行再次加熱，形成閉合的循環系統。計量點構成如圖2所示：

圖2 熱水供熱計量點構成圖

4 合理設置熱力計量點

熱力計量體系中最關鍵的環節即是計量點的設置。只有科學設置計量點，才能確保熱能傳輸過程的清晰核算，才能準確監控供熱系統管網運行的經濟性、安全性。

由于熱量為計算值，是通過介質的溫度、壓力、流量等測量參數計算所得，故每級計量點均應在同一位置同時配置溫度、壓力、流量測量裝置，用以測量供汽、返回水、供水、回水及補水的有關參數，從而計算出各級供熱量，各級之間的供熱量差額即為管網的供熱損失。

供熱量的準確度取決于測量點數據是否準確，而測量點數據的準確度則取決于測量裝置選型是否合適、安裝是否標準、測點位置是否符合要求、數據傳輸是否順暢等，其中測點位置必須滿足測量裝置安裝要求，是最重要的決定因素。通過多方調研與試驗，并結合實際運行情況，各級計量點位置應做如下設置（以熱電聯產機組為例，其他供熱型式設備可參照）：

4.1 Ⅰ級計量

Ⅰ級計量為供熱系統熱源供出熱量的起點，始于供熱機組的供汽口。其中：汽網測量介質為直接供到熱網的供熱蒸汽，參數測點位置應選在單臺機組的供熱抽汽電動門后。水網測量介質為用于加熱水的供熱抽汽、經過換熱凝結形成的疏水和進、出熱網加熱器的熱水。供熱抽汽測點位置應選在單臺機組靠近熱網加熱器進汽口的抽汽管道上，但由于受安裝位置所限，大多機組僅設置溫度、壓力測點，抽汽流量則參考熱網加熱器疏水流量；疏水測點位置應選在熱網加熱器疏水出口外、疏水泵后的疏水母管上；熱網加熱器入水測點位置應選在靠近加熱器的熱網回水支路上，出水測點位置應選在靠近加熱器的熱網供水支路上。

4.2 Ⅱ級計量

Ⅱ級計量為熱源多臺機組并列運行時，供出和返回的熱能計量。其中：汽網為通過供汽母管供出蒸汽、回收返回水的總量計量，測量介質為供熱蒸汽和返回水，供熱蒸汽測點位置應選在供汽母管電動門后，返回水測點位置應選在回水管電動門前。水網為通過供水母管供出熱水、熱網回水的總量計量，測量介質為熱水。供水測點位置應選在供水母管電動門后，如不滿足流量測量裝置安裝要求，流量測點可選在該電動門前；回水測點位置應選在各機回水母管電動門前，如不滿足流量測量裝置安裝要求，流量測點可選在該電動門后。回水溫度測點位置選擇應避開補水口，避免補水對回水溫度測量造成較大影響。

4.3 Ⅲ級計量

Ⅲ級計量為熱源與熱網的貿易結算，統稱為關口計量。關口熱量既是熱源的售熱量，也是熱網的購熱量。測量介質為熱源供與熱網的蒸汽（熱水），測點位置應選在熱源與熱網資產分界點或合同約定處，具體位置宜選在熱源企業廠區內圍墻處、符合測量裝置安裝技術條件的管道上。

水網Ⅲ級計量還包括補水的熱能計量，測量介質為向熱網補充的常溫水，測點位置可根據實際情況選在廠區內、符合測量裝置安裝要求的回水管道上。

4.4 Ⅳ級計量

Ⅳ級計量為熱網內部計量，主要用于熱網經濟指標分析與調度監控。

汽網主要計量各支線的熱能分配，測量介質為熱網供往各支線的供熱蒸汽，測點位置應選在支線分段門后、符合測量裝置安裝技術條件的管道上。

水網主要計量各支線管網的熱能分配以及網間的熱能分配，測量介質為熱水。支線管網測點位置應選在支線分段門后、符合測量裝置安裝技術條件的管道上；網間計量點必須配置兩套同等級、同型號、同規格的測量裝置，安裝在不同熱網聯通管兩端、符合測量裝置安裝技術條件的管道上。網間計量適用于不同熱網企業之間用于貿易結算的熱量計量，結算數據以供方計量點數據為準。

4.5 Ⅴ級計量

Ⅴ級計量為進入熱力站的熱能計量，即熱網企業與用熱單位之間用于貿易結算的計量。測量介質為熱網供到熱力站的蒸汽或熱水，測點位置應選在熱網企業與用熱單位產權分界點處、熱力站供汽（水）門后、符合測量裝置安裝技術條件的管道上。

為準確計量熱力站換熱效率，站內換熱器亦應配置熱量參數測點，配置方式可參照水網的Ⅰ級計量。

4.6 Ⅵ級計量

Ⅵ級計量為熱用戶計量，包括工商業用戶和居民用戶，測量介質為蒸汽或熱水。工商業用戶一般一戶一表以熱量直接計量結算；民用采暖用戶多以住宅的戶（套）為單位，以熱量直接計量或熱量分攤計量方式結算每戶用熱量。以熱量直接計量時，在每戶安裝戶用熱量表作為結算點，戶用熱量表宜安裝在符合測量裝置安裝條件的入戶供水管上。以分攤方式計量時，在樓棟或熱力站安裝熱量表作為戶用總量結算點，熱量表宜安裝在熱力站與住宅的產權分界點處、符合測量裝置安裝條件的管道上。

5 結論

以上為供熱系統計量體系基本設置，測量裝置的選型與安裝須遵循統一的國家、行業標準，運行維護實行規范化管理，即可實現供熱過程各階段熱量的準確計量。

供熱系統設立完整的熱力計量體系，達到準確計量，供熱企業會受益匪淺。一是可滿足貿易結算的公平公正；二是可得到準確的供熱管損、單位能耗等指標，對供熱系統的經濟運行、優化調度等具有積極的指導意義；三是可實現自行校核，通過對比分析各級參數和指標，盡早發現系統中存在的問題，為安全穩定供熱提供有力保障。