淺析熱網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)及設(shè)備改造中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

高宏山

【摘 要】探討了供熱系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化的原則，分析了二級(jí)管網(wǎng)供回水壓差、定壓壓力的取值范圍及定壓點(diǎn)位置的選擇。本文介紹了運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化后的供熱系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)與設(shè)備改造方法，對(duì)熱網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)及設(shè)備改造中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析闡述。

【關(guān)鍵詞】運(yùn)行管理；二級(jí)管網(wǎng)；熱力站；節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

運(yùn)行參數(shù)是供熱運(yùn)行中重要的技術(shù)指標(biāo)，參數(shù)的合理性直接關(guān)系到住宅小區(qū)供熱質(zhì)量和節(jié)能效果。從運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化人手，將運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化與熱網(wǎng)水力平衡有機(jī)地結(jié)合，可達(dá)到供熱節(jié)能效果。本文對(duì)供熱系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化與熱網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)及設(shè)備改造相結(jié)合的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行探討。

1.運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化的原則

不同設(shè)計(jì)單位對(duì)住宅小區(qū)熱網(wǎng)設(shè)計(jì)方案的選擇不同，尤其是對(duì)熱網(wǎng)管徑與系統(tǒng)阻力的匹配，由于考慮因素和每個(gè)設(shè)計(jì)者的思維方式的差異，易得到不同的設(shè)計(jì)成果。即使同一個(gè)設(shè)計(jì)方案，由不同施工單位實(shí)施，因各自的施工經(jīng)驗(yàn)差異，施工成果及對(duì)以后運(yùn)行管理產(chǎn)生的效果也會(huì)截然不同。一般情況下，在確定優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)時(shí)，首先要對(duì)供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行細(xì)致研究，估算系統(tǒng)總阻力。其次要對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，為修正系統(tǒng)總阻力提供依據(jù)。根據(jù)修正系統(tǒng)阻力，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，確定合理的優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)，應(yīng)遵循以下原則：保證供熱質(zhì)量穩(wěn)定、可靠；根據(jù)氣候條件特別是室外溫度等影響因素將一級(jí)管網(wǎng)、二級(jí)管網(wǎng)的供回水溫差控制在合理范圍內(nèi)；二級(jí)管網(wǎng)定壓壓力應(yīng)保證運(yùn)行時(shí)最不利端充滿水，并能將氣排凈；二級(jí)管網(wǎng)供、回水壓差應(yīng)滿足系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的最小值。

2.運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化

在傳統(tǒng)的大流量、小溫差運(yùn)行方式下，定壓壓力與系統(tǒng)供、回水壓差之間的相互影響并不明顯，主要原因?yàn)椋涸诙▔簤毫Ω邥r(shí)，資用壓頭分配較容易，便于熱網(wǎng)水力平衡調(diào)節(jié)；在定壓壓力偏低時(shí)，系統(tǒng)壓差大可在一定范圍內(nèi)給予補(bǔ)償，從而削弱定壓壓力偏低對(duì)供熱系統(tǒng)產(chǎn)生的不利影響。因此，無論是定壓壓力高還是低產(chǎn)生的影響，都將被供熱系統(tǒng)大流量運(yùn)行所掩蓋。優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)的確定除遵循上述原則外，關(guān)鍵要考慮運(yùn)行參數(shù)的合理匹配，這里的優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)主要包括二級(jí)管網(wǎng)供、回水壓差及二級(jí)管網(wǎng)定壓壓力。

2.1 二級(jí)管網(wǎng)供、回水壓差

二級(jí)管網(wǎng)供、回水壓差要滿足克服系統(tǒng)阻力的要求。循環(huán)泵消耗功率與供熱介質(zhì)體積流量的3次方變化趨勢一致，因此降低供熱介質(zhì)體積流量將極大降低循環(huán)泵電耗。這說明在考慮二級(jí)管網(wǎng)供、回水壓差時(shí)，優(yōu)先應(yīng)確定系統(tǒng)的合理流量，以降低運(yùn)行電耗。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，單位建筑面積供熱介質(zhì)的質(zhì)量流量一般取2.0～2.5kg/（m2·h），具體取值要視供熱系統(tǒng)的熱力入口裝置、室內(nèi)供暖系統(tǒng)形式而定。筆者總結(jié)逾10年的住宅小區(qū)熱網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為實(shí)現(xiàn)熱網(wǎng)水力平衡后，與合理流量相匹配的二級(jí)管網(wǎng)供、回水壓差為：單管順序式供暖系統(tǒng)宜取40～80kPa，按戶分環(huán)供暖系統(tǒng)宜取30～60kPa，傳統(tǒng)的垂直雙管供暖系統(tǒng)宜取60～80kPa。

2.2 二級(jí)管網(wǎng)定壓壓力

2.2.1定壓壓力的確定

定壓壓力的確定一般需要考慮以下4個(gè)因素：熱力站供熱半徑；熱網(wǎng)最高點(diǎn)高度及所在位置；供熱運(yùn)行方式，即采用傳統(tǒng)的大流量、小溫差運(yùn)行方式還是合理的大溫差運(yùn)行方式，合理的大溫差運(yùn)行方式指在不影響熱網(wǎng)水力平衡情況下，降低系統(tǒng)流量使二級(jí)管網(wǎng)供、回水溫差盡量拉大的運(yùn)行方式；系統(tǒng)阻力。綜合考慮以上因素，定壓水頭一般確定為熱網(wǎng)最高點(diǎn)高度加5～10m。當(dāng)熱力站供熱半徑小，系統(tǒng)阻力匹配合理，供熱運(yùn)行方式采用傳統(tǒng)的大流量、小溫差運(yùn)行時(shí)，定壓水頭一般取下限，反之取上限。

2.2.2定壓點(diǎn)位置的選擇

二級(jí)管網(wǎng)熱力站一般采用變頻補(bǔ)給水泵定壓，定壓壓力的確定與定壓點(diǎn)位置的選擇是否合理有關(guān)。定壓點(diǎn)可設(shè)在供熱系統(tǒng)總回水管上及補(bǔ)給水泵出口總管上。

若定壓點(diǎn)設(shè)在供熱系統(tǒng)總回水管上，應(yīng)遠(yuǎn)離循環(huán)泵進(jìn)口，以保證為變頻補(bǔ)給水泵反饋穩(wěn)定、準(zhǔn)確的壓力信號(hào)。若定壓點(diǎn)設(shè)在補(bǔ)給水泵出口總管上，由于定壓點(diǎn)與供熱系統(tǒng)回水管距離較長，且經(jīng)常管徑與補(bǔ)給水泵流量匹配不合理，導(dǎo)致補(bǔ)給水泵工作時(shí)，采集的定壓點(diǎn)壓力與供熱系統(tǒng)回水管上的壓力不一致，導(dǎo)致在補(bǔ)給水泵停止工作時(shí)，供熱系統(tǒng)回水壓力事實(shí)上未達(dá)到設(shè)定值，導(dǎo)致控制失真。這種情況常造成單管順序式供暖系統(tǒng)及傳統(tǒng)的垂直雙管供暖系統(tǒng)局部資用壓頭不足，按戶分環(huán)供暖系統(tǒng)的頂層用戶供熱質(zhì)量不穩(wěn)定。問題的解決方法為：在設(shè)定定壓點(diǎn)壓力上限時(shí)，將采集的定壓點(diǎn)壓力與供熱系統(tǒng)回水壓力進(jìn)行比較，將二者之差與理論定壓壓力上限之和確定為定壓點(diǎn)壓力上限，并觀察實(shí)際供熱效果；加大補(bǔ)給水泵出口管直徑，降低阻力；將定壓點(diǎn)改到供熱系統(tǒng)總回水管上。

3.供熱系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)與改造

3.1供熱系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)

在小高層建筑位于末端最不利位置的多層建筑與小高層建筑混合，且采用一套供熱系統(tǒng)的住宅小區(qū)，常出現(xiàn)水平水力失調(diào)，在低溫供熱時(shí)熱網(wǎng)最高點(diǎn)經(jīng)常積氣，但只要將積氣排除，供暖將恢復(fù)正常，這種情況反復(fù)出現(xiàn)，直到嚴(yán)寒期供水溫度提高后這種現(xiàn)象自然消失。這種現(xiàn)象的消失往往會(huì)被誤認(rèn)為問題已得到解決，這實(shí)質(zhì)上是一種錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。經(jīng)過對(duì)工程實(shí)例的分析，發(fā)現(xiàn)水溫的變化影響供熱效果。水溫變化導(dǎo)致水的密度發(fā)生了變化，當(dāng)水溫提高后，水的密度降低，在相同的定壓壓力下，資用水頭隨水密度的降低而提高，從而解決了以上問題。因此，隨著二級(jí)管網(wǎng)供水溫度提高，供暖恢復(fù)正常的情況發(fā)生，掩蓋了供熱系統(tǒng)存在的水力失調(diào)和定壓壓力偏低的事實(shí)。

在供暖初期，如果出現(xiàn)每次排氣后，都會(huì)聽到熱網(wǎng)最高點(diǎn)處有流水響聲，就說明熱網(wǎng)定壓壓力偏低，供熱介質(zhì)循環(huán)有斷流現(xiàn)象產(chǎn)生。原因主要一是水力失調(diào)，資用壓頭在熱網(wǎng)近端被消耗；二是定壓壓力偏低。解決的辦法為，提高定壓水頭1～2m，如水流聲未消失，繼續(xù)提高定壓水頭，每次提高0.5～1.0m，直到水流聲消失為止。若水流聲消失后，供熱質(zhì)量仍未達(dá)標(biāo)，此時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行熱網(wǎng)水力調(diào)節(jié)，包括采取水平調(diào)節(jié)和垂直調(diào)節(jié)。水力平衡后，可適當(dāng)降低定壓壓力，消除因水力失調(diào)而增加的定壓壓力，確保供熱系統(tǒng)在合理的壓力下運(yùn)行。

綜上所述，定壓壓力應(yīng)該是在供熱系統(tǒng)最不利的運(yùn)行條件下，能滿足運(yùn)行要求的最小壓力，即在供暖初期和末期均能滿足供熱運(yùn)行要求的最小壓力。

3.2供熱系統(tǒng)的改造

結(jié)合運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化，在解決熱網(wǎng)水平水力失調(diào)問題上，對(duì)于定流量系統(tǒng)，將差壓平衡閥改成自力式流量控制器；對(duì)于變流量系統(tǒng)，將差壓平衡閥改成可調(diào)式差壓平衡閥。通過改造不僅提高了供熱質(zhì)量，解決了管網(wǎng)水力失調(diào)問題，而且在供熱節(jié)能方面也取得了顯著成果。

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