熱網(wǎng)平衡系統(tǒng)在油田自用鍋爐采暖系統(tǒng)中的應(yīng)用

王宇 楊林（大慶油田有限責(zé)任公司儲運(yùn)銷售分公司）

熱網(wǎng)平衡系統(tǒng)在油田自用鍋爐采暖系統(tǒng)中的應(yīng)用

王宇 楊林（大慶油田有限責(zé)任公司儲運(yùn)銷售分公司）

針對油田自用鍋爐采暖系統(tǒng)冷熱不均現(xiàn)狀，通過節(jié)能潛力分析，提出了有效解決系統(tǒng)水力失調(diào)，執(zhí)行合理的氣候補(bǔ)償供熱模式，實(shí)行分時分區(qū)按需供熱模式解決方案，設(shè)計開發(fā)了1套熱網(wǎng)平衡及節(jié)能系統(tǒng)，通過控制流量，使各供熱單元室內(nèi)溫度、阻力趨于平衡，同時依據(jù)室內(nèi)環(huán)境溫度的變化，實(shí)時在線調(diào)節(jié)熱水流量，控制室內(nèi)溫度，節(jié)能率達(dá)到了15%～30%。

鍋爐；采暖系統(tǒng)；熱網(wǎng)平衡；節(jié)能

大慶油田西油庫不具備集中供熱的條件，采用自用鍋爐進(jìn)行加熱供暖。隨著供熱面積增加，采暖供熱單元增多，供熱負(fù)荷成倍增加，供熱管網(wǎng)系統(tǒng)和室內(nèi)采暖系統(tǒng)的阻力不平衡問題越顯嚴(yán)重，造成冷熱不均衡，形成局部供熱單元溫度過高或者溫度過低。為控制供熱單元辦公室環(huán)境溫度，常采用開窗放熱，降低室溫；打開暖氣排空閥，排放循環(huán)水或提高鍋爐供熱能力，來提高供熱溫度。采用上述措施雖能有效保障供熱環(huán)境溫度，但勞動強(qiáng)度高，且造成能源浪費(fèi)。

1 原因分析

造成供暖系統(tǒng)冷熱不均的原因很多，其中最主要的原因是系統(tǒng)缺乏控制手段和科學(xué)合理的運(yùn)行調(diào)節(jié)管理措施[1]。

1）管網(wǎng)內(nèi)建筑物之間存在水力失調(diào)，供熱不均衡，導(dǎo)致樓棟間供熱效果差壓較大，舒適度不高。

2）個別建筑物內(nèi)部存在水平失調(diào)和垂直失調(diào)問題，導(dǎo)致同一棟建筑內(nèi)部供熱效果存在差異，冷熱不均衡。

3）系統(tǒng)運(yùn)行處于高能耗狀態(tài)，因系統(tǒng)供回水溫差較小，流量很大，導(dǎo)致管道泵處于大流量小揚(yáng)程狀態(tài)，電耗較高；同時，針對該熱網(wǎng)中多數(shù)建筑物的特點(diǎn)，沒有必要進(jìn)行全負(fù)荷24 h不間斷供熱，比如車庫、庫房等，這些建筑物的使用時段性特點(diǎn)很明顯，如實(shí)行24 h不間斷供熱的形式，熱耗浪費(fèi)將非常嚴(yán)重。

4）管網(wǎng)老化，閥門等設(shè)施銹蝕嚴(yán)重，影響系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)。

通過對西油庫節(jié)能潛力分析提出解決以上問題的合理解決辦法：有效解決系統(tǒng)水力失調(diào)，并執(zhí)行合理的氣候補(bǔ)償供熱模式，實(shí)行分時分區(qū)按需供熱模式。解決好水力失調(diào)問題，可以實(shí)現(xiàn)各建筑物間流量均衡，并有效減小系統(tǒng)流量，拉大供回水溫差。執(zhí)行氣候補(bǔ)償模式，可充分利用太陽輻射等自由熱源，在保證房間溫度的前提下減少建筑物熱耗，提高熱舒適性的同時節(jié)能降耗。實(shí)行分時分區(qū)供熱，可為各建筑物提供不同的供熱模式，滿足不同的供熱需求，也可為某棟建筑物制定完善的供熱計劃，有利于系統(tǒng)節(jié)能減排。

2 熱網(wǎng)平衡系統(tǒng)

通過開展水力平衡、定流量變溫、恒定壓差應(yīng)用研究，設(shè)計開發(fā)1套熱網(wǎng)平衡及節(jié)能系統(tǒng)，并進(jìn)行節(jié)能裝置自動數(shù)據(jù)采集、環(huán)境溫度檢測控制、控制策略編制、進(jìn)行軟件移植及信號傳輸方面的技術(shù)研究和軟件開發(fā)。對采暖效果差的建筑，通過增加內(nèi)部循環(huán)，改善供熱不足；對過熱的建筑，通過限制進(jìn)入建筑物內(nèi)的熱水流量和熱量，防止過量供熱浪費(fèi)，消除室內(nèi)采暖溫度過高帶來的采暖不適。

該系統(tǒng)同時具有氣候補(bǔ)償?shù)墓┧疁囟茸詣涌刂乒δ埽蓪?shí)現(xiàn)按室外溫度按需供暖，室外溫度較高時，低溫供熱，室外溫度較低時，自動升高供水溫度。

2.1節(jié)能原理

在供暖系統(tǒng)的總體和分支采暖系統(tǒng)的各個供熱單元，安裝全自動溫度采暖裝置，工作原理如圖1，根據(jù)實(shí)際檢測供水溫度與用戶設(shè)定溫度的偏差，通過PI方式輸出DC0-10V信號控制閥門的開度。分時段控制系統(tǒng)采用連續(xù)調(diào)節(jié)PI控制方式控制流量，達(dá)到控制室內(nèi)溫度、阻力平衡目的。

圖1 熱網(wǎng)平衡及節(jié)能系統(tǒng)原理圖

2.2 流程說明

外網(wǎng)循環(huán)流程：外網(wǎng)供水→管道泵→采暖散熱器→平衡閥→調(diào)節(jié)閥→回水外網(wǎng)。

內(nèi)部循環(huán)流程：管道泵→采暖散熱器→平衡閥→止回閥（回水與供水混合）→管道泵。

PLC控制器采集室外溫度、供水溫度及回水溫度值，經(jīng)邏輯計算出當(dāng)前最適合采暖的供水溫度值，經(jīng)回水管路上的調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)混水比例，根據(jù)室外溫度變化，達(dá)到變溫供暖的目的。

2.3 主要功能

1）實(shí)現(xiàn)全面水力及熱力平衡。系統(tǒng)吸收熱力入口多余資用壓頭，使建筑物從熱網(wǎng)獲取實(shí)際所需流量、熱量，實(shí)現(xiàn)全面水力、熱力平衡。

2）實(shí)現(xiàn)用戶端氣候補(bǔ)償、分時分段控溫、按需供熱。采暖供水溫度隨室外溫度自動調(diào)節(jié)，專用控制器內(nèi)有多條可調(diào)節(jié)的供水溫度曲線，用戶可根據(jù)系統(tǒng)情況自行選擇。當(dāng)室外溫度高時，自動降低采暖供水溫度；當(dāng)室外溫度低時，采暖供水溫度隨之提高。

3）降低系統(tǒng)回水溫度，減少管網(wǎng)熱損失。實(shí)現(xiàn)大溫差運(yùn)行，有效減小管網(wǎng)熱損失。

4）滿足差異化采暖需求。可根據(jù)不同功能建筑用熱時間段的不同，分時分段控制，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。

5）使管網(wǎng)具備擴(kuò)容能力。若主循環(huán)泵流量不變，側(cè)主管路不變，則可以有效增加現(xiàn)有供熱面積。

3 結(jié)論

在對西油庫采暖系統(tǒng)進(jìn)行改造后，安裝了1套熱網(wǎng)平衡及節(jié)能系統(tǒng)，通過控制流量使各供熱單元室內(nèi)溫度、阻力趨于平衡，同時依據(jù)室內(nèi)環(huán)境溫度的變化，實(shí)時在線調(diào)節(jié)熱水流量，控制室內(nèi)溫度，實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)控制精度在±0.5℃，節(jié)能率達(dá)到了15%～30%。

[1]賈小惠.分析供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與控制裝置[J].城市建設(shè)理論研究，2011，1（20）：70-71.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.01.004

2016-09-16

（編輯 王古月）

王宇，高級工程師，1991年畢業(yè)于華東石油大學(xué)（油氣儲運(yùn)工程專業(yè)），從事生產(chǎn)管理工作，E-mail：dqwy@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶市薩爾圖區(qū)奔二村大慶油田儲運(yùn)銷售分公司，163453。