集中供熱系統換熱站運行節能研究

邵峰

山東樺辰工程咨詢有限公司 山東 東營 257000

引言

供熱設施的運行是關系到國民經濟和民生的重要事件。因此，有關部門應重視供熱系統的管理，在供熱系統管理中貫徹節能環保理念，實現供熱管理節能運行的同步發展，更好地推進供熱系統的建設。

1 集中供熱換熱站概述

城市集中供熱系統中有大、小的換熱站，因此需要對換熱器站和二級電網進行節能優化至關重要。梁海燕等人首先通過改變管網中的流體速度，控制供熱系統二次管網的進水溫度，從而集中控制整個系統的節能控制。王國偉等人以某熱力站及熱力二次網節能改造工程為背景，旨在解決用戶冷熱不均衡問題，降低能耗，主要采取高效循環水泵更換措施，平衡二次網節能，這不僅解決了用戶冷熱不均衡的問題，而且有效降低了能耗。能源修復后，能源節約率為57%，熱節約率為12%。中央供暖的換熱器站是供熱網與供熱用戶之間的連接方式。其功能是根據供熱網的工作條件和不同條件調整和轉換供熱網提供的熱量，將熱量分配給供熱用戶系統以滿足用戶的需要，集中測量和采集熱量介質的參數和數量。根據從熱網輸送的不同熱量介質，可以分為熱水交換站和蒸汽交換站。中央供暖系統中的換熱器站通常是二次供水管網與主供水管網和一些控制設備連接并相應傳輸的地方。其中，所謂二次供水管網主要指的是，將供熱用戶與集中供熱系統換熱站連接起來的管網，一次供水管道主要指的是，將換熱站與城市內整個熱水管網連接起來的管網。為加強兩者之間的聯系，有關人員應首先將熱水管網的熱源轉移到有關系統的換熱站，然后通過換熱器站的運行將水源轉移到二次導熱，以確保盡可能滿足用戶自己的熱量需求，這樣可以確保每個用戶的正常生活和工作[1]。

2 集中供熱換熱站運行存在的問題

2.1 二次網水力失調

液壓不平衡是換熱器站運行中最常見的問題之一。運行熱水凈化設備時，由于各種原因，網絡的流量分布不符合每個熱用戶的要求，因此每個熱用戶的加熱功率都不符合要求。熱水處理系統中每個熱用戶的實際流量和需求流量之間的不一致稱為水力失衡。主要表現為：用戶流量在換熱站附近的熱量供應過多，而用戶流量遠在換熱站外的熱量供應不足，導致接近端的熱端不熱的現象。在實際運行過程中，供熱系統只注重主供熱管網的水力補償，經常忽視次級供熱管網因用戶距離和管道直徑不一致而造成的水力失衡[2]。傳統供熱運營商主要通過提高二級電網供水溫度，或增加循環水泵流量來提高終端用戶的供熱效果。該調節方法不能從根本上解決水力失衡問題，反而加劇了水力失衡現象，造成能源和資源的浪費。

2.2 換熱站自動控制系統耗能大

換熱站自動控制的主要目的是使每個換熱站根據需要接收熱量，并以流體流動的形式進行合理分配。換熱器站的分析具有以下特點：換熱站較多；從車站分散開來，遠離車站；每個換熱器站獨立運行，形成自己的系統；該系統惰性，參數變化緩慢，延遲時間長。各個換熱器站的加熱面積不同，新舊建筑物的負荷狀態也不同。這是換熱器站浪費能源和資源的主要原因之一。

2.3 集中供熱系統換熱站設備陳舊

在中央加熱器中使用換熱器站時，設備質量必須高。由于部分國內供熱企業過于注重經濟效益，設備更新不及時，供熱設施無法滿足相關用戶的熱量需求，影響了日常生活。當設備出現故障時，會導致功耗增加。

2.4 供熱系統管理工作較為粗放

供熱系統的管理是復雜的。當前，傳統的管理模式仍然是最重要的，主要是指勞動力對管理的依賴。如上所述，城市熱量管理系統包含更多內容，需要收集更多數據，而且在供熱系統運行期間，這些數據隨時會發生變化。經理需要實時監控數據并根據實際情況進行調整，例如供熱系統中燃料的熱效應比、管網壓力的變化、系統能耗參數等，如果采用傳統的管理方法來處理，會引起大量問題，不采取有效措施加以處理，導致工作效率降低[3]。

3 換熱站節能運行技術

3.1 換熱站設計

在規劃過程中，換熱器站應符合當前加熱條件，并預留較長期的自由量。在解釋條件下，換熱器的額定功率必須與其熱負荷相匹配，以便其出口溫度達到額定溫度，而不考慮換熱器系統中循環水的流速。當它們之間存在較大差異時，換熱器二級側出口溫度高于或低于設計值。在這兩種操作條件下，高于設計值的熱量供應、降低的系統效率和增加的初始系統投資都會導致。低于設計值會導致系統散熱不足。因此，合理設計換熱器站是換熱器站節能運行的前提。

3.2 系統平衡優化調節

在供熱系統中，城市主網傳輸效率較高，而小區次網通常熱損失較大，水力不平衡現象經常發生在傳導過程中。集中供熱管網節能優化改造的目標是保證供熱用戶的熱質量。保證設備安全高效運行的同時，可以調整管網，實現水力補償，提高管網的傳輸效率。用戶加熱需求和管道內壓力也可以通過改造泵和循環泵的注水來調節，以提高水力平衡并降低能耗。

3.3 提高換熱站管理人員素質

伴隨著經濟的發展，科技取得了明顯的進步，換熱設備得到了更新，設備的操作是管理者的基本工作。但是，在實際運行過程中，管理者對設備的使用不熟悉，數據采集和執行結構中的大部分線路都不相連，因此換熱站設備無法發揮有效作用，換熱站的存在是免費的。在這種情況下，有必要加強領導能力的培訓，通過培訓提高其可操作性，一方面有效地保證設備的正常運行，另一方面提高數據監測的準確性，確保換熱站的節能運行[4]。

3.4 水質控制技術

當前，中央供暖運行過程中最重要的環節是水質。供熱管道的水質出現問題時，會大大增加管道堵塞的發生，進而影響換熱站的正常運行。因此，有關人員可以加強水質控制技術的應用，減少管線中的泥沙，降低管線中水流的阻力，保證管線中水流的熱量，保證有關用戶的熱量需求。同時，有關人員在使用水質控制技術時，必須確保水質pH值保持在10 ~ 13，嚴格遵守國家標準，提高水質控制技術的應用水平，保證中央供暖機組熱交換站的正常運行和發展。

3.5 強化節能意識，完善節能措施

關于實際情況，換熱器站將在應用過程中造成一定程度的能量損失，這個問題也將直接影響供熱行業的發展。但是，在設備運行過程中，換熱器站是不可缺少的組成部分。為了解決能源過度消耗的問題，有關人員必須充分了解換熱器站的應用知識，以節能環保為主要目標開展相關工作，制定有效的節能措施，確保換熱器站能夠在穩定運行的基礎上實現節能目的。此外，有關人員應及時掌握節能措施的應用方法，在實際運行過程中積累運行經驗，確保換熱器站的穩定運行。同時，有關人員在應用換熱器站時應認真貫徹節能理念，不斷優化自身節能措施，提高應用能力，實現節能降耗目的，確保供熱企業穩定發展[5]。

3.6 引用科學技術，優化換熱站設備

供熱企業的許多內部員工缺乏節能意識，節能降耗不是實際運行過程中的主要目標，導致換熱器臺站實際應用過程中能耗過度的問題。為實現節能降耗的目標，有關人員應不斷優化應用價格，適當調整供熱設備的供熱壓力，定期更新供熱設備，等待設備，避免供熱設備出現一系列質量問題，影響供熱效果。此外，供熱企業應及時學習先進技術，將技術應用于實際運行過程，同時培訓相關人員掌握應用知識，確保每位員工都具備較強的應用能力，以提高換熱站的節能效果。同時，有關企業應在換熱站建成并滿足使用要求后，充分了解客戶需求和換熱站的實際規模，根據設備的實際情況調整循環水量，避免因水量過大而浪費資源。換熱站運行時，有關人員應合理選擇水源熱量指標，根據用戶的熱能需求和用戶總數有效分配，并通過應用先進技術控制水量，避免使用數據參數分析方法，影響水量調整的準確性。

3.7 回水溫度調節法

假設加熱系統處于理想的穩定狀態，不考慮熱量損失。根據能量計算公式，供熱等于流量的乘積，回水與比熱容量的溫差。流量與回水溫差之間存在負關系。隨著流量的增加，進水和退水之間的溫差降低，回水溫度升高。因此，在同一個換熱器站的加熱區，供水溫度相等，因此只需調節調節閥，使每個熱用戶的回水溫度保持恒定，以確保每個熱用戶的循環流量達到額定值。該方法簡單，要求設備精度低，但其缺點顯而易見。具有明顯的熱滯后現象，溫度不能及時反映閥門開口的變化，即流量變化后，需要一段時間才能反映回水溫度。因此，這種方法的應用受到限制：供暖人員必須具有具體的相關經驗；準確度低，需要多次調整，周期長，耗費大量人力和材料資源。供熱系統沿線熱損失難以控制，進出水的溫度不能準確反映管網的信息[6]。

3.8 調度中心通過網絡實現監控

并按照調度控制指令遠程服務和控制溫度。①主網上電控閥的控制。實現了平衡氣候和恒溫供水的功能，即可以結合具體的氣候變化自動調節供熱。采用PLC技術，以室外溫度變化為重要參考，確定二級電網側的熱量供應。對實際測量值與目標值進行比較分析，完成PID閉環設置，用調節器向電控閥發送信號并調節其開口，從而有效地變換了主電網側的流速，實現了二次電網側的供熱調節目的。②二級電網循環水泵變頻控制。PID控制可以在二次網的進水和退水壓力差上進行，即使最差的點也可以處于正常加熱狀態，壓力差設定點可以結合經驗參數確定。③化妝泵變頻控制。一般情況下，應根據二次網的背壓，將自動水位信號與預設壓力值進行比較。當實際值小于設定值時，表示系統處于電壓狀態，啟動水泵給系統充水。在對PID進行合理控制的背景下，調整超行程泵的轉速，以實現二次網上自動跟蹤的目標。④保護。第一，壓力損耗保護的功能。如果回水壓力低于第一個限值（水軸突設定值）且高于第二個限值（最小限值），循環水泵將自動鎖定。此時，自動供水軸泵投入運行，充水。當自動噴水滅火系統運行過程中反饋壓力持續下降時，阿庫斯托光學報警系統啟動并報警布置機構。第二，疊印保護的功能。主要是為了達到二次網的供水壓力，超過上限時自動鎖定循環水泵。第三，關機保護的功能。停電后，電動控制閥會自動關閉，熱源也會關閉。在這種情況下，控制器和變頻器會自動復位，使設置的參數和運行狀態參數始終處于斷電前的狀態[7]。

4 結束語

概括地說，中國城市化和科技進步導致中央供暖系統的應用水平不斷提高。但是，傳統加熱過程中的過度能源消耗影響了我國自然生態環境的健康。因此，相關人員必須加強現代先進節能技術和設備在日常工作中的應用，提高相關能源和資源的利用率，同時提高相關企業和單位的經濟效益，從而促進中國社會經濟的進一步發展。