集中供熱管網運行調節優化方法研究

【摘 要】集中供熱管網的優化運行調節中，質調節管理簡單，操作方便，水力工況穩定，但循環水量總保持不變，消耗電能較多。量調節雖然能節約大量能耗，但是隨著外溫升高，網路流量迅速減少，常使供暖系統產生嚴重的豎向熱量失調，且操作復雜，難以進行管理。分階段變流量的質調節綜合了質調節和量調節的優點，既較好的避免了垂直失調，又顯著的節省了電能。因此，針對目前集中供熱管網優化現狀，本文將對集中供熱管網運行調節優化方式進行研究。

【關鍵詞】集中供熱；管網；優化

Central heating pipe network operation to adjust the optimization method of

Zhao Yong-chen，Li Xiao-guang

(Fushun Municipal Engineering Design Institute Co.， Ltd Fushun Liaoning 113008)

【Abstract】Centralized regulation of the heating pipe network optimization run， the management of quality regulation is simple， easy to operate hydraulic condition is stable， but the cycle of water always remains the same power consumption more. The volume control can save a lot of energy， but as the outside temperature rises， the network traffic is rapidly reduced， often makes the heating system to produce a serious imbalance of the vertical heat and the operation is complex， difficult to manage. Phased change the flow of quality adjustment combines the advantages of quality adjustment and volume control， and both avoid the vertical imbalance， but also significant power savings. Therefore， for the central heating pipe network optimization， this paper will focus on the heating pipe network adjustment optimization study.

【Key words】Central heating;Pipe network;Optimization

隨著現代技術經濟的不斷提高和節約能源的迫切要求，供熱工程已經成為熱能工程中的一個重要的組成部分，日益受到重視和發展。城市供熱系統也由分散的取暖爐逐步發展為區域鍋爐房、熱電聯產等大型集中供熱系統。對集中供熱管網而言，運行參數是供熱運行中重要的技術指標，參數的合理性直接關系到供熱系統的經濟性以及熱用戶的供熱質量。從運行參數優化入手，將運行參數優化與熱網水力平衡和熱力平衡有機地結合起來，可以達到供熱節能的效果；另一方面，充分考慮熱網的供水溫度與流量變化的綜合影響，對熱網的供熱量及時而有效的調節是保證供熱質量和效益的前提。

1. 供熱管網運行調節優化的現狀

集中供熱系統由三大部分組成:熱源、熱網和熱用戶。其目的在于維持室內氣溫適合，使建筑物始終處于得熱與失熱的平衡狀態。其中熱網承擔著將熱源的熱量及時地輸送、分配給各個熱用戶的任務，起到連接二者的橋梁作用，是供熱系統的重要組成部分。近年來，隨著我國城市集中供熱事業迅速發展，集中供熱系統供熱面積逐漸增大，管網的結構越來越復雜，相應地在供熱管網上面的投資也越來越大，熱網越來越顯示其重要性。供熱管網越來越多地走向人們的生活，熱電廠集中供熱和區域集中供熱急劇增加。我國城市供熱管網的特點是熱用戶分布區域廣、分支多，有些熱網為提高供熱可靠性和應付供熱發展的不確定性，在規劃設計時就將熱網像市政給水管網一樣成網格狀布置，卻存在熱水力工況和控制復雜，網格狀管網投資非常高的問題。因此，我國城市 供熱管網仍然多為多條枝狀管網放射型布置。在現階段，部分城市集中供熱管網存在管道老化、腐蝕嚴重、技術落后、熱能浪費、安全事故時有發生等問題，造成了不應有的浪費，影響了城市生產和生活秩序。因此，為了減少能源消耗、降低運行費用、提高運行安全性和經濟性，供熱管網的優化運行迫在眉睫。保證供熱質量能否把生產的熱能，按熱網用戶需要進行合理分配，這就要求熱網在設計中選擇最優方案、進而搞好城市的供熱問題。

目前，我國大部分地區供熱系統管網優化運行計算仍然使用逐段計算的方法，該方法計算效率低，工作量大，適應性差。由于計算量巨大、計算過程復雜，單純使用手算的方法已難于達到要求。隨著計算機技術的迅速發展以及管網計算理論和方法的不斷完善，使得我們運用計算機解決復雜管網的水力計算并快速選擇最優調節方案成為可能。只有以準確的水力計算為基礎，快速的對大型供熱管網進行多方案擇優、可靠性分析以及技術經濟性計算，才能適應日益復雜的供熱管網運行要求及發展。

對供熱管網而言，運行參數是供熱運行中重要的技術指標，參數的合理性直接關系到供熱系統的經濟性以及熱用戶的供熱質量。從運行參數優化入手，將運行參數優化與熱網水力平衡和熱力平衡有機地結合起來，可以達到供熱節能的效果另一方面，充分考慮熱網的供水溫度與流量變化的綜合影響，對熱網的供熱量及時而有效的調節是保證供熱質量和效益的前提。因此，研究供熱管網的優化運行方法是保證熱網安全、經濟運行的有效手段和必需措施，也是提出本課題的現實意義。

2. 供熱管網運行優化方法

集中供熱管網的設計需考慮它的技術性、初投資和運行中的能量輸送損失這三個方面，對于一個布局已定的集中供熱管網的設計，存在著尋求這三個目標綜合起來的優化問題。然而，技術、經濟和能量這三個目標之間是矛盾的。追求高的經濟目標，將導致降低熱網運行的能量目標，如何將這三個目標統一起來，形成一個綜合的目標，是解決布局已定的樹狀熱網設計最優化的關鍵問題。供熱管網調節是一項復雜細致理論性和專業性較強的工作，其目的是使熱用戶內散熱器的放熱與熱用戶熱損失的變化相適應，以確保熱用戶室內溫度達標，既節約能源，又保證供熱質量。因此，有必要對集中供熱管網的優化設計進行理論分析，逐步引中和發展，以解決熱網系統問題。在具體的設計集中供熱管網過程中可以從以下方面出發來優化集中供熱管網的設計。

2.1 調節優化。

初調節一般在供熱系統正式運行前進行，也可以在供熱系統運行期間進行。初調節的目的是將各個熱用戶的運行流量調節至理想流量，即滿足熱用戶實際熱負荷需求的流量。只有保證了初調節的質量，使實際流量達到設計流量，才能保證對熱用戶持續穩定的供熱，更有利于用戶端的調節。目前初調節的方法包括阻力系數法、預定計劃法等，但因為調節工作量大，一般很難在實際中得到運用。隨著各種平衡閥以及智能儀表的開發應用，為解決實際運行工況下的失調問題，又陸續提出了多種初調節方法，如比例法、補償法、模擬分析法、模擬阻力法、溫度調節法等等，這些方法在實際供熱系統中都得到了不同程度的應用。

2.2 參數優化。

二次網供、回水壓差要滿足克服系統阻力的要求，由于循環泵消耗功率與介質體積流量的三次方成正比，因此在考慮二次網供回水壓差時應優先確定系統合理的體積流量，以降低運行電耗；二次網定壓壓力應保證運行時最不利端充滿水，并能將氣排凈，具體確定時要考慮以下四個方面的因素:熱力站供熱半徑、熱網最高點高度、供熱運行方式以及系統阻力；二次網熱力站一般采用變頻補給水泵定壓，定壓點可設在供熱系統總回水管上或補給水泵出口總管上，以保證定壓壓力的合理確定。

2.3 多熱源聯網調度優化。

供熱系統多熱源聯網運行可以提高系統的可靠性以及不同形式熱源合理匹配帶來的熱源運行的經濟性等，但在具體的運行調度時還應注意以下問題:

（1）各個熱源熱負荷的分配。

熱源承擔熱負荷的能力受到熱源本身容量的限制，同時受到熱網輸配是否可及的限制。另外，不同熱源制備熱能和輸送熱能的成本隨承擔的負荷而變化，在實際操作中還要考慮不同熱源的經濟性、可靠性和靈活性等。因此，主熱源應為熱電廠，目_滿負荷運行；次熱源為區域鍋爐房，在熱負荷達到一定規模時投入；燃氣、燃油鍋爐房作為調峰熱源可以隨時投入。

（2）國的熱源供熱負荷調節能力較差，經常存在供熱量不足的問題，因此供熱過程中首先考慮維持整個二次網的供、回水平均溫度一致，實現均勻供熱。具體的調度方法是:按照各個熱源的熱負荷分配比例調度各個熱源的供熱量，同時按照最不利環路的運行工況調整整個供需關系，控制各個熱源處循環泵的轉速，使各個熱源的供水溫度保持一致。

（3）熱網水力工況的調整。

熱網水力工況的優化調度，可以使得管網充分發揮其輸配能力；此外，輸配系統本身的動力消耗于分巨大，水力工況的優化調度可以盡可能的減少這部分能量消耗。因此，需要對多熱源聯網運行進行水力工況模擬分析，計算出水力會交點的位置、熱網的壓力和流量分布、各熱源循環水泵的運行工況和耗電量等等，以便于及時調整水力工況，指導多熱源的聯網運行調度。

參考文獻

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