分布式供熱方式在大唐南線應(yīng)用的可行性討論

于冰

[摘 要]本文討論了將大唐三熱南線熱源偏置造成的供熱系統(tǒng)分布不均以及高能耗低安全性的供熱方式改造為分布式供熱方式以此降低供熱能耗提升管網(wǎng)運(yùn)行安全的可行性

[關(guān)鍵詞]大唐南線、熱源偏置、高能耗、分布式供熱、運(yùn)行安全

中圖分類號：TU147 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）12-0349-01

1 前言

本文主要討論了對大唐南線這種熱源偏置的單一循環(huán)方式進(jìn)行適當(dāng)改造，在各供熱站增加熱網(wǎng)循環(huán)泵，給管網(wǎng)循環(huán)提供輔助動力，形成分布式供熱[1]的方式，則可以極大的降低熱源出力，同時(shí)解決流量分配不均及管網(wǎng)供水壓力過高的問題，提高供熱穩(wěn)定性。

2 大唐南線現(xiàn)有布置方式及改造方式討論

2.1 大唐南線布置方式

大唐南線共接引管理站61座，自管站31座，計(jì)量用戶31個(gè)，至末端供熱站單程長度約為15千米，出口管徑為1200mm，為了保證末端用熱，熱源端供回水壓差最大超過1Mpa，各支線由于存在落差供水壓力最高接近1.6Mpa，在歷年運(yùn)行過程中，尤其是極寒期由于管網(wǎng)壓力過高經(jīng)常出現(xiàn)前端熱用戶流速過快調(diào)節(jié)設(shè)備調(diào)節(jié)困難，而末端熱用戶循環(huán)過慢達(dá)不到供熱標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致用戶投訴量大幅升高，且高壓運(yùn)行嚴(yán)重影響管網(wǎng)安全，近兩年連續(xù)發(fā)生數(shù)次管網(wǎng)泄露事件，其中一次補(bǔ)償器爆裂事件造成數(shù)萬戶居民停供熱，引起了央視的注意造成了惡劣的影響。

2.2 南線改造方式

將管網(wǎng)循環(huán)由熱源提供的單一動力改為各供熱站分別提供動力的模式，在各供熱站尤其是管網(wǎng)末端供熱站安裝強(qiáng)制循環(huán)設(shè)施（熱網(wǎng)循環(huán)泵），由熱源提供熱介質(zhì)在主管網(wǎng)循環(huán)的動力，而支線管網(wǎng)的循環(huán)由熱用戶自身提供動力，這種雙重驅(qū)動的熱網(wǎng)循環(huán)方式可以明顯解決冷熱不均的分配問題，而且由于熱源只提供主管網(wǎng)循環(huán)的動力，可以大大降低熱源處的供回水壓差，也就是降低熱源循環(huán)泵出力，對管網(wǎng)運(yùn)行安全有了極大的提高。

圖例：（見圖1）

首先根據(jù)全網(wǎng)流量分布繪制全網(wǎng)水壓圖并計(jì)算各供熱站需要的壓頭，由主管線的比摩阻及全網(wǎng)需要的流量計(jì)算熱源出口循環(huán)泵的選型，更換熱源出口循環(huán)泵型號，由于不需要為支線提供循環(huán)動力，該循環(huán)泵所需功率大幅下降。其次根據(jù)各供熱站所需流量及管網(wǎng)支線參數(shù)計(jì)算各供熱站熱網(wǎng)循環(huán)泵所需型號，在各站一級網(wǎng)增設(shè)熱網(wǎng)循環(huán)泵。由于這種按需索取的一級網(wǎng)流量控制方式直接實(shí)現(xiàn)了調(diào)節(jié)作用，可以取消各熱力站內(nèi)一級網(wǎng)手動（電動）調(diào)節(jié)閥的使用，直接通過該熱網(wǎng)循環(huán)泵的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)對各站二級網(wǎng)供水溫度的控制。

3 改造后管網(wǎng)所需最大流量的討論

如根據(jù)2.2所示方式進(jìn)行管網(wǎng)改造，由于各用戶根據(jù)需要流量設(shè)計(jì)熱網(wǎng)循環(huán)泵的工況，各支路流量按需分配，這樣就減少了前端過流的情況，尤其是所需的熱源壓差降低后前端用戶由于整體供水壓力下降，調(diào)節(jié)更加簡便。在氣溫變化所需熱量下降的過程中，各站根據(jù)自身所需負(fù)荷實(shí)時(shí)降低熱網(wǎng)循環(huán)泵流量也可以調(diào)節(jié)整體流量，相對于各站關(guān)閉調(diào)節(jié)門節(jié)流的方式對過流的控制更明顯。所以根據(jù)2.2所示方式進(jìn)行改造后，由于減少過流，管網(wǎng)所需最大流量必然下降。管網(wǎng)運(yùn)行效率提高，從而減少了熱量的沿程損失，降低能耗。

4 改造對供熱調(diào)節(jié)方式的變更

目前熱力公司的供熱調(diào)節(jié)方式為在站內(nèi)一級網(wǎng)設(shè)置電動調(diào)節(jié)閥，由電動調(diào)節(jié)閥控制各站一級網(wǎng)流量從而控制二級網(wǎng)供水溫度，這種方式存在兩個(gè)主要問題，當(dāng)熱源流量不足時(shí)，前端流量充足后端全開閥流量依舊不夠，當(dāng)熱源充足時(shí)，各站關(guān)閥導(dǎo)致熱網(wǎng)迅速升壓。升級改造后，各站所需流量由站內(nèi)熱網(wǎng)循環(huán)泵按需提供，抗熱源波動的能力強(qiáng)，即使熱源不足時(shí)也可以通過管網(wǎng)末端供熱站增加循環(huán)泵出力來實(shí)現(xiàn)供熱平衡，而在熱源充足時(shí)，只要降低熱網(wǎng)循環(huán)泵出力就能進(jìn)行調(diào)節(jié)，不會造成熱源的劇烈波動，提高了管網(wǎng)安全水平。同時(shí)改造后不再需要一級網(wǎng)電動調(diào)節(jié)閥來控制一級網(wǎng)流量也節(jié)省了購置設(shè)備的投入。

5 分布式供熱方式的節(jié)電討論

由于采用分布式供熱方式，對于供熱系統(tǒng)前端過流的控制較為明顯，所以系統(tǒng)前端各用戶減少了對于前端流量控制閥的設(shè)置[2]，從根源上降低了系統(tǒng)運(yùn)行阻力，雖然增加了熱網(wǎng)循環(huán)泵的設(shè)置，但是全網(wǎng)所需總功率明顯下降，總電耗下降。

6 改造后對供熱系統(tǒng)安全的影響

由于管網(wǎng)改造后所需最大流量下降，尤其是熱源端差降低，供水壓力從接近設(shè)計(jì)壓力下降至安全壓力范圍內(nèi)，不會威脅管網(wǎng)補(bǔ)償器等重要管網(wǎng)附件的安全運(yùn)行，同時(shí)在流量調(diào)節(jié)過程中對管網(wǎng)的影響更小，波動更少，提高了整個(gè)供熱系統(tǒng)的安全系數(shù)，這也是本次討論改造的最重要目的之一。

7 存在的問題

網(wǎng)源一體的供熱企業(yè)更適合這種改造方式，因?yàn)楫?dāng)各站進(jìn)行改造增加熱網(wǎng)循環(huán)泵后，可以極大的降低熱源出口循環(huán)泵的出力，總的電耗和能耗是下降的，對整個(gè)熱網(wǎng)而言產(chǎn)生的效益大于改造投入。而熱力公司與大唐三熱是兩個(gè)獨(dú)立核算的企業(yè)，熱力公司對各供熱站進(jìn)行升級改造，降低了熱源電耗但對于熱力公司個(gè)體來講卻提高了電耗，這是熱力公司投入資金進(jìn)行改造的一個(gè)阻力。

從能耗角度來講，分布式供熱降低了過流現(xiàn)象，但從熱源單位來講是減少了熱源的出售熱量，但這種現(xiàn)象可以通過增加管網(wǎng)供熱面積來解決，并不影響網(wǎng)源雙方的改造意愿。

從設(shè)備維護(hù)方面來講，由原有的熱源單一出力變?yōu)槎喾匠隽Φ哪Ｊ?，由一臺高功率循環(huán)泵改為一臺中等功率循環(huán)泵以及若干臺低功率循環(huán)泵，這提高了熱力公司的設(shè)備維護(hù)量，但隨著我國循環(huán)泵生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，多家循環(huán)泵生產(chǎn)企業(yè)推出了多年免維護(hù)的產(chǎn)品，從整體看對于熱力公司的工作量并沒有提高太多，同時(shí)對比由此得到的熱網(wǎng)分布均勻以及安全穩(wěn)定運(yùn)行的社會效益，這些投入完全合理。

8 結(jié)論

本文所討論的改造方式，以分布式供熱為理論基礎(chǔ)，運(yùn)用到三熱南線的熱網(wǎng)改造中，由原有的高流量高壓差分配不均的運(yùn)行方式，改為無過流，低壓差，分配均勻的合理運(yùn)行方式，從而實(shí)現(xiàn)了以下幾點(diǎn)優(yōu)勢（1）零節(jié)流，由于熱網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了按需分配，減少了流量調(diào)節(jié)閥的使用，實(shí)現(xiàn)“零節(jié)流”的同時(shí)減少了過流現(xiàn)象，降低了熱耗的浪費(fèi)并起到了節(jié)電作用。（2）工況更加靈活，由于熱網(wǎng)所需最大流量降低了，管網(wǎng)余量增加，對于末端調(diào)節(jié)可以更加靈活，同時(shí)增加了管網(wǎng)最大負(fù)荷可以在現(xiàn)有已經(jīng)飽和的基礎(chǔ)上增加供熱面積。（3）安全大于利益，雖然增加的熱網(wǎng)循環(huán)泵增加了投入，但是隨之帶來的管網(wǎng)安全性的提高則更加明顯，尤其熱網(wǎng)冬季安全效益是一種隱性效益，一旦出現(xiàn)熱網(wǎng)泄漏等情況則可能造成極大的財(cái)產(chǎn)和社會效益的損失。綜上所述，對于分布式供熱方式在大唐三熱南線的應(yīng)用合理且符合經(jīng)濟(jì)效益，具備可行性。

參考文獻(xiàn)

[1] “全網(wǎng)分布式輸配供熱系統(tǒng)的優(yōu)越性”，石兆玉，《區(qū)域供熱》，2013.4期

[2] “分布式水泵供熱系統(tǒng)在推廣應(yīng)用中亟需解決的幾個(gè)問題”，石兆玉，《區(qū)域供熱》，2013，2期。