集中供熱系統(tǒng)管網(wǎng)失水問(wèn)題及治理措施

馮偉偉

（太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 太原 030001）

水作為集中供熱管網(wǎng)主要介質(zhì)，管網(wǎng)漏水會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)水力失調(diào)、用戶室溫不達(dá)標(biāo)。為了保證供熱系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需要大量的補(bǔ)水，補(bǔ)水量越大，供熱效率越低，給供熱公司帶來(lái)的很大損失，以太原南部供熱分公司為例，太原市南部區(qū)域集中供熱面積達(dá)1300萬(wàn)m，一級(jí)網(wǎng)管線長(zhǎng)度達(dá)80km，一次網(wǎng)管線系統(tǒng)容水量約18 萬(wàn)t，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，2016—2020 年采暖季南部熱網(wǎng)一次網(wǎng)每年平均失水量達(dá)20 萬(wàn)t，每年僅自來(lái)水費(fèi)損失110 萬(wàn)元，除此之外，還有流失的熱耗和電耗，因此，尋找泄漏點(diǎn)、降低水耗成為供熱公司急需破解的難題，依據(jù)穩(wěn)定期每天補(bǔ)水量對(duì)比分析，從主干線到各個(gè)支線逐個(gè)測(cè)試，確定是主干網(wǎng)還是支線漏水，查出漏點(diǎn)位置進(jìn)行堵漏。

1 失水現(xiàn)狀

統(tǒng)計(jì)太原南部城區(qū)熱網(wǎng)2020—2021 年采暖季一次網(wǎng)補(bǔ)水量及 “一補(bǔ)二” 用水情況，具體情況見(jiàn)表1。

表1 太原南部城區(qū)熱網(wǎng)2020—2021 年采暖季一次網(wǎng)補(bǔ)水量及“一補(bǔ)二” 用水情況

由表1 數(shù)據(jù)可知，冬季熱網(wǎng)補(bǔ)水主要有兩個(gè)用途，一是用于彌補(bǔ)熱網(wǎng)循環(huán)流失，以滿足一級(jí)網(wǎng)運(yùn)行要求，失水量占比為71%，二是用于下游各換熱站“一補(bǔ)二” 用水，滿足二級(jí)網(wǎng)運(yùn)行要求，一補(bǔ)二占比為29%。

目前國(guó)內(nèi)供熱企業(yè)控制失水最好的是北京熱力熱網(wǎng)，基本實(shí)現(xiàn)不失水，其次是牡丹江熱力熱網(wǎng)控制失水量100t/萬(wàn)m左右。2020 年冬季太原南部熱網(wǎng)單位面積失水量199t/萬(wàn)m，比行業(yè)較高水準(zhǔn)存在一定差距。供熱公司根據(jù)管網(wǎng)分布情況，制定失水查找方案，巡線人員應(yīng)對(duì)管轄范圍內(nèi)管線設(shè)施全面排查是否跑冒滴漏。

2 失水查找意義

冬季供熱是民生大事，涉及千家萬(wàn)戶，太原南部熱網(wǎng)采暖季供熱系統(tǒng)一級(jí)網(wǎng)運(yùn)行溫度高達(dá)100℃以上，運(yùn)行壓力達(dá)到1.0MPa左右，管線出現(xiàn)泄漏會(huì)嚴(yán)重影響供熱效果及周邊環(huán)境地質(zhì)，也容易引發(fā)供熱安全事故，造成人員傷亡。如2020 年1 月16 日鄭州市熱力管網(wǎng)突發(fā)泄漏事故，事故導(dǎo)致1 人死亡及1 人受傷，屬于供熱行業(yè)的重大事故，給企業(yè)形象帶來(lái)了負(fù)面影響。通過(guò)制定專(zhuān)項(xiàng)失水查找方案，確定管網(wǎng)泄漏點(diǎn)，待停暖后進(jìn)行維修改造，消除管網(wǎng)安全隱患，分析管網(wǎng)泄漏原因（外力破壞、焊縫開(kāi)裂、管道外腐蝕或內(nèi)腐蝕），提高供熱運(yùn)行穩(wěn)定性和精細(xì)化管理水平。

一旦失水量較大，不能及時(shí)采取措施解決時(shí)，勢(shì)必對(duì)現(xiàn)有的供熱系統(tǒng)平衡造成破壞，最終影響熱用戶室溫供暖效果，失水嚴(yán)重會(huì)造成部分區(qū)域停熱現(xiàn)象，減少失水量有助于整個(gè)供熱系統(tǒng)的精細(xì)化管理和調(diào)節(jié)。

從供熱成本方面考慮，失水造成了水資源和熱量的浪費(fèi)，熱網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)循環(huán)水質(zhì)要求高，由自來(lái)水經(jīng)過(guò)工業(yè)鹽、樹(shù)脂等工藝處理為軟化水，再注入熱網(wǎng)中，經(jīng)測(cè)算，2020—2021 年冬季151d 共失水約21 萬(wàn)t軟化水，每噸軟化水成本約8 元，每年因一級(jí)網(wǎng)失水增加水費(fèi)支出約168 萬(wàn)元。熱量損失按照一次網(wǎng)供回水平均溫度65℃測(cè)算，采暖季損失熱量6 萬(wàn)吉焦，熱源費(fèi)按15 元/GJ，每年增加熱費(fèi)支出約90 萬(wàn)元，共計(jì)258 萬(wàn)元，若按太原市集中供熱總面積1.82 億m計(jì)算，增加熱費(fèi)支出約1500 萬(wàn)元，故降低失水量可降低企業(yè)供熱運(yùn)行成本。

3 失水查找思路

失水查找思路是對(duì)南部管網(wǎng)進(jìn)行解列運(yùn)行測(cè)試，觀察解列主網(wǎng)系統(tǒng)的補(bǔ)水量變化和解列區(qū)域的壓力變化判斷失水原因。供熱企業(yè)根據(jù)熱網(wǎng)各個(gè)用戶支線關(guān)斷閥門(mén)位置劃分解列區(qū)域，對(duì)每一條支線逐一解列出去觀察壓力和補(bǔ)水變化，判斷相鄰管網(wǎng)閥門(mén)竄水和管網(wǎng)泄漏失水，若屬于管網(wǎng)泄漏，組織施工力量進(jìn)行維修或更換管道，若屬于閥門(mén)外漏原因，停暖后進(jìn)行維修或更換閥門(mén)，最終達(dá)到總失水量降低30%左右。

目前太原南部熱網(wǎng)與嘉節(jié)熱網(wǎng)、太古熱網(wǎng)一級(jí)網(wǎng)相鄰，因相鄰熱網(wǎng)之間存在壓差，閥門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)，有竄水現(xiàn)象，故低壓力區(qū)域的管網(wǎng)需要重點(diǎn)排查失水情況。日常管線巡查中，有異常的積水熱力井室、熱力井周邊路面下沉及使用年限超過(guò)20 年管線作為查找重點(diǎn)排查部位。對(duì)于直埋補(bǔ)償器或固定墩的受力薄弱的位置應(yīng)全面排查。

4 失水查找流程及判斷標(biāo)準(zhǔn)

4.1 失水查找準(zhǔn)備工作

一級(jí)管網(wǎng)失水查找過(guò)程中，影響因素有很多，為了更加準(zhǔn)確查找漏水點(diǎn)，必須提前收集某段時(shí)間整個(gè)熱網(wǎng)失水量、用水量信息。編制可行性查找方案，方便指導(dǎo)相應(yīng)工作，結(jié)合運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和管網(wǎng)布置特點(diǎn)，方案中應(yīng)合理劃分出解列區(qū)域，選擇自控儀表良好的熱力站作為壓力觀測(cè)點(diǎn)，自控?cái)?shù)據(jù)顯示準(zhǔn)確，通訊線路可以正常傳輸； 一級(jí)網(wǎng)各補(bǔ)水點(diǎn)水箱液位保持高位狀態(tài)，具備隨時(shí)啟動(dòng)補(bǔ)水和讀取水表補(bǔ)水量條件； 做好失水量統(tǒng)計(jì)報(bào)表，排查非“一補(bǔ)二” 熱力站是否存在使用一次網(wǎng)水的情況，排除干擾因素。查找測(cè)試涉及閥門(mén)很多，應(yīng)準(zhǔn)備充足車(chē)輛、人員和物資，做好有限空間作業(yè)票和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)交底。準(zhǔn)備熱成像儀、數(shù)字檢漏儀、聽(tīng)音桿等輔助設(shè)備查找漏點(diǎn)。

二次網(wǎng)失水主要集中在老舊小區(qū)，二次網(wǎng)管道及閥門(mén)銹蝕嚴(yán)重，很多閥門(mén)無(wú)法正常關(guān)斷，不能分區(qū)域解列，需要提前統(tǒng)計(jì)各熱力站二次網(wǎng)實(shí)際補(bǔ)水?dāng)?shù)據(jù)，計(jì)算正常運(yùn)行期間日平均補(bǔ)水量，提前摸清二次網(wǎng)管線布置及相鄰管線情況，與產(chǎn)權(quán)單位或物業(yè)公司配合查找漏點(diǎn)。

4.2 失水查找流程

一次網(wǎng)失水查找測(cè)試之前，統(tǒng)計(jì)南部熱網(wǎng)各解列區(qū)域面積、閥門(mén)位置、補(bǔ)水點(diǎn)及壓力觀察點(diǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)30d 內(nèi)管網(wǎng)每日總補(bǔ)水量和“一補(bǔ)二” 水量，泄水排污閥保持關(guān)閉，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)選擇關(guān)閉嚴(yán)密的閥門(mén)進(jìn)行解列，壓力觀察點(diǎn)選擇自控傳輸數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的。因電廠首站交城熱網(wǎng)回水和南部熱網(wǎng)回水混供進(jìn)入凝汽器，試驗(yàn)前，應(yīng)聯(lián)系電廠維持出口供水溫度，將交城熱網(wǎng)回水隔離運(yùn)行，排除交城管網(wǎng)是否存在失水。

根據(jù)解列面積，計(jì)算主網(wǎng)循環(huán)流量，做好參數(shù)調(diào)整，調(diào)度部門(mén)退出解列區(qū)域的換熱站自動(dòng)平衡軟件，通知相關(guān)調(diào)度開(kāi)始測(cè)試，巡檢部門(mén)按照解列要求關(guān)閉解列主閥門(mén)及旁通閥； 運(yùn)行部門(mén)把解列區(qū)域的換熱站停運(yùn)二次網(wǎng)循環(huán)泵、停運(yùn)一級(jí)網(wǎng)回水加壓泵、關(guān)閉“一補(bǔ)二” 閥門(mén)，二次網(wǎng)保持自動(dòng)補(bǔ)水狀態(tài)，一級(jí)網(wǎng)進(jìn)出站閥門(mén)保持開(kāi)啟狀態(tài)。操作完畢后，調(diào)度部門(mén)觀察壓力參照點(diǎn)壓力變化和補(bǔ)水點(diǎn)補(bǔ)水量變化，做好記錄。若解列區(qū)域30min 壓力不變化，安排熱力站開(kāi)始泄水，再觀察解列區(qū)域壓力變化和補(bǔ)水量變化。通過(guò)測(cè)試判斷閥門(mén)的嚴(yán)密性和單位面積失水量，對(duì)失水量大的區(qū)域可通過(guò)細(xì)分的方法繼續(xù)縮小管網(wǎng)漏點(diǎn)范圍。查找測(cè)試結(jié)束后，對(duì)管網(wǎng)每個(gè)解列區(qū)域解列閥門(mén)和失水情況進(jìn)行綜合分析，提出具體解決方案。

一個(gè)熱網(wǎng)安排一個(gè)區(qū)域進(jìn)行查找測(cè)試，不能多個(gè)區(qū)域同時(shí)進(jìn)行； 解列區(qū)域查找測(cè)試時(shí)間從完成解列、熱力站關(guān)?！耙谎a(bǔ)二” 等用水設(shè)施，關(guān)停回水加壓泵開(kāi)始計(jì)時(shí)，測(cè)試時(shí)間不小于2h； 解列區(qū)域盡量減少操作閥門(mén)數(shù)量，最好可通過(guò)一道閥門(mén)實(shí)現(xiàn)解列區(qū)域關(guān)斷； 解列后重新恢復(fù)前應(yīng)先開(kāi)啟解列閥門(mén)的旁通閥門(mén)進(jìn)行壓力平衡，壓力穩(wěn)定后再開(kāi)主閥門(mén)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行。重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象是運(yùn)行中已發(fā)現(xiàn)的補(bǔ)水量較大的位置及日常巡檢中發(fā)現(xiàn)的異常積水小室、熱力井室周邊路面塌陷或開(kāi)裂、泄水或排氣小室、有搶修記錄的管道等。

二次網(wǎng)失水查找時(shí)，需熱力站退出二次網(wǎng)平衡軟件系統(tǒng)，關(guān)閉補(bǔ)水系統(tǒng)自動(dòng)啟停功能，改為手動(dòng)啟動(dòng)補(bǔ)水泵，逐一樓棟關(guān)閉閥門(mén)，觀察熱力站二次網(wǎng)回水壓力及補(bǔ)水量變化，明確失水量，做好記錄。發(fā)現(xiàn)失水量大的區(qū)域可通過(guò)細(xì)分方法縮小范圍。重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象是運(yùn)行中已發(fā)現(xiàn)的補(bǔ)水量較大的樓棟分支及日常巡視發(fā)現(xiàn)的異常積水小室、熱力井室周邊路面塌陷或裂縫、泄水或排氣小室、有搶修記錄的管道等。

4.3 失水判斷標(biāo)準(zhǔn)

4.3.1 一次網(wǎng)失水判斷標(biāo)準(zhǔn)

解列一個(gè)區(qū)域，操作人員關(guān)閉解列閥門(mén)后，聽(tīng)是否有截流聲，判斷解列閥門(mén)的嚴(yán)密性。

解列一個(gè)區(qū)域后，觀察主網(wǎng)運(yùn)行壓力變化及瞬時(shí)補(bǔ)水流量，若定壓點(diǎn)壓力曲線基本不變，主網(wǎng)瞬時(shí)補(bǔ)水量基本不變，解列閥門(mén)關(guān)閉嚴(yán)密，且解列區(qū)域觀察點(diǎn)壓力曲線基本不變，說(shuō)明解列區(qū)域不失水。

若主網(wǎng)瞬時(shí)補(bǔ)水流量明顯降低，定壓點(diǎn)壓力曲線波形變稀疏，補(bǔ)水點(diǎn)啟動(dòng)頻次減少，解列閥門(mén)關(guān)閉嚴(yán)密，但解列區(qū)域觀察點(diǎn)壓力明顯降低，說(shuō)明解列區(qū)域失水嚴(yán)重，需進(jìn)一步縮小范圍，確定失水點(diǎn)位置。

4.3.2 二次網(wǎng)失水判斷標(biāo)準(zhǔn)

如果熱力站二次網(wǎng)回水壓力曲線波形疏密不均，較密波峰經(jīng)常出現(xiàn)在某特定時(shí)間段間歇循環(huán)出現(xiàn)，判斷這個(gè)時(shí)間段存在用戶私自放水。如果熱囖站二次網(wǎng)回水壓力曲線波形較密，壓力升至定壓上限需補(bǔ)水時(shí)間長(zhǎng)，說(shuō)明補(bǔ)水泵啟動(dòng)頻繁，補(bǔ)水量較大，判斷二次網(wǎng)存在失水情況，對(duì)二次網(wǎng)進(jìn)行區(qū)域劃分，依次解列區(qū)域，若某一支線區(qū)域解列后二次網(wǎng)回水壓力曲線波形變稀疏，補(bǔ)水量明顯減少，判斷該解列區(qū)域有漏水點(diǎn)，需要停暖后，聯(lián)系產(chǎn)權(quán)單位或物業(yè)公司開(kāi)挖管道檢查漏點(diǎn)準(zhǔn)確位置，制定具體維修方案，對(duì)故障管道進(jìn)行修復(fù)或更換。

5 治理措施

新建供熱管道工程，嚴(yán)把施工質(zhì)量關(guān)，按照設(shè)計(jì)圖紙施工，不得擅自變更圖紙，焊縫接口100%質(zhì)量檢測(cè)，保證接口保溫質(zhì)量，根據(jù)國(guó)家規(guī)范進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)和嚴(yán)密性試驗(yàn)，建立嚴(yán)格的供熱實(shí)物資產(chǎn)交接管理制度。對(duì)多次泄漏或使用年代長(zhǎng)的管網(wǎng)支線及時(shí)進(jìn)行更換改造，避免冬季運(yùn)行發(fā)生大型泄漏，搶修時(shí)間長(zhǎng)影響供熱。每個(gè)采暖季運(yùn)行前進(jìn)行全網(wǎng)注水及冷態(tài)試運(yùn)行，注水是應(yīng)排盡系統(tǒng)內(nèi)空氣，防止氣水相擊現(xiàn)象，導(dǎo)致焊口裂開(kāi)，冷運(yùn)對(duì)系統(tǒng)整體升壓測(cè)試，提前暴露管網(wǎng)的薄弱點(diǎn)，消除隱患，提供管網(wǎng)運(yùn)行的安全性。建立管網(wǎng)數(shù)據(jù)及運(yùn)行檔案，當(dāng)管網(wǎng)發(fā)生泄漏時(shí)，對(duì)管網(wǎng)故障時(shí)間、位置、原因及搶修措施等做好詳細(xì)記錄，為夏季維修改造提供依據(jù)。

探索新的智慧供熱運(yùn)行調(diào)節(jié)模式和管網(wǎng)監(jiān)測(cè)方式，加大管網(wǎng)巡檢力度，尤其是對(duì)老舊管網(wǎng)及泄漏的管道進(jìn)行巡檢，借助熱成像和測(cè)漏儀，提高查找故障點(diǎn)效率，確保供熱設(shè)施完好率達(dá)到100%，根據(jù)新技術(shù)新材料，完善檢修工藝、檢修方法、檢修標(biāo)準(zhǔn)和檢修后評(píng)價(jià)機(jī)制，及時(shí)保存檢修過(guò)程資料，加強(qiáng)管網(wǎng)普查工作，每年對(duì)一次網(wǎng)小室補(bǔ)償器、分界點(diǎn)閥門(mén)、附件等進(jìn)行檢查，做好檢查記錄和問(wèn)題清單。完善城市供熱管網(wǎng)突發(fā)事件的快速響應(yīng)機(jī)制，提升應(yīng)急處理能力，要確保關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)閥門(mén)的完好性，及時(shí)處理關(guān)閉不嚴(yán)密閥門(mén)。確保發(fā)生泄漏時(shí)故障點(diǎn)能有效隔離，縮短搶修時(shí)間。規(guī)范換熱站“一補(bǔ)二” 用水管理，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控各換熱站一補(bǔ)二用水表，如遇到一級(jí)網(wǎng)失水事故，實(shí)現(xiàn)緊急狀況下的快速關(guān)斷，保證一級(jí)網(wǎng)運(yùn)行的安全。

完善熱力站使用“一補(bǔ)二” 用水管理制度，隨著熱網(wǎng)系統(tǒng)的不斷擴(kuò)大，熱力站采用“一補(bǔ)二” 補(bǔ)水方式以簡(jiǎn)單、方便、節(jié)約人力和空間的優(yōu)勢(shì)，得到越來(lái)越多供熱企業(yè)的選擇。目前太原市熱力集團(tuán)供熱范圍“一補(bǔ)二” 熱力站日用水量達(dá)到4000t，但由于無(wú)法實(shí)現(xiàn)緊急狀態(tài)下的快速關(guān)斷和有效判斷二次網(wǎng)失水位置，對(duì)一次網(wǎng)和熱力站的安全運(yùn)行造成一定的不利影響，應(yīng)實(shí)行精細(xì)化用水管理制度，通過(guò)管理制度，是“一補(bǔ)二” 用水透明，便于集中管理分配，量化消耗費(fèi)用。根據(jù)熱網(wǎng)的管理需要，所有“一補(bǔ)二” 熱力站均按照技術(shù)要求安裝計(jì)量表計(jì)，實(shí)現(xiàn)“一補(bǔ)二” 用水量數(shù)據(jù)上傳，目前現(xiàn)有熱力站補(bǔ)水方式主要有自有軟化罐補(bǔ)水、直接“一補(bǔ)二”、間接“一補(bǔ)二” 三種，個(gè)別熱力站可同時(shí)用兩種或三種方式進(jìn)行補(bǔ)水，各供熱公司根據(jù)熱力站實(shí)際補(bǔ)水方式確定計(jì)量表計(jì)安裝位置，準(zhǔn)確掌握各熱力站用水信息，對(duì)控制失水有很大好處。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著近些年城鎮(zhèn)清潔集中供熱蓬勃發(fā)展，每年冬季供暖，我國(guó)供熱企業(yè)熱、水、電等能耗指標(biāo)相比發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定差距，充分提高能源利用率，減少資源的浪費(fèi)，制定能效指標(biāo)考核和獎(jiǎng)懲制度，形成良性循環(huán)。通過(guò)治理城市供熱管網(wǎng)失水問(wèn)題，杜絕了熱力管網(wǎng)跑水現(xiàn)象，同時(shí)也間接降低了電耗和熱耗，降低了對(duì)環(huán)境的破壞，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)節(jié)能減排的目標(biāo)。除此之外，因太原市水資源短缺，可以嘗試融合城市污水處理廠和供熱管網(wǎng)，通過(guò)污水處理廠中水經(jīng)過(guò)再生水工藝，將中水轉(zhuǎn)化為滿足熱網(wǎng)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的再生水作為補(bǔ)水水源注入熱網(wǎng)中，使水資源得到高效可持續(xù)利用，從而間接降低了供熱運(yùn)行成本。