多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)的優(yōu)化探討

王　浩，平登科（中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北 武漢 430000）

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多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)的優(yōu)化探討

王浩，平登科（中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北 武漢 430000）

多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)是在實(shí)際熱源供應(yīng)系統(tǒng)的運(yùn)行基礎(chǔ)上不斷總結(jié)發(fā)展的，更能滿足城市熱網(wǎng)不斷擴(kuò)大的供熱需求。本文通過(guò)了解多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)，分析了供熱系統(tǒng)的現(xiàn)狀，探索出供熱系統(tǒng)的優(yōu)化措施，以確保提高供熱系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)

1　引言

隨著城市化建設(shè)的不斷發(fā)展，供熱系統(tǒng)也在不斷向著多熱源、大型化的方向發(fā)展。然而，國(guó)內(nèi)的許多城市仍然是傳統(tǒng)的供熱模式，即一個(gè)城區(qū)存在著多個(gè)供熱系統(tǒng)，每個(gè)供熱系統(tǒng)只給固定的區(qū)域供熱，單獨(dú)運(yùn)行。部分城市雖然將供熱系統(tǒng)連接起來(lái)，但運(yùn)行依然是獨(dú)立分開(kāi)的，沒(méi)有互助互補(bǔ)性。然而，目前國(guó)內(nèi)許多城市已經(jīng)采用多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)，并且規(guī)模越來(lái)越大。與單熱源運(yùn)行調(diào)度不同，多熱源環(huán)網(wǎng)的水力工況運(yùn)行過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜，其運(yùn)行調(diào)度的難度更是增強(qiáng)。對(duì)于多熱源的熱網(wǎng)，必須找準(zhǔn)其問(wèn)題根源，確定好方案，才能更好地優(yōu)化其系統(tǒng)。

2　多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)的組成

多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)是由熱源、熱網(wǎng)和熱循環(huán)水泵組成。在多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)中，基本熱源也就是主熱源，可以是熱電廠、大型鍋爐房或分布式能源站；其峰荷熱源（也稱調(diào)峰熱源）一般為區(qū)域鍋爐房。在熱源的構(gòu)造上，如多熱源環(huán)網(wǎng)示意圖所示，為了調(diào)節(jié)熱網(wǎng)的供回水壓差、循環(huán)水量和供回水溫度，在主熱源和調(diào)峰熱源都設(shè)置了一條通管Ⅱ（如圖 1）在總供回水干管間。在調(diào)峰熱源的循環(huán)水泵處設(shè)有一個(gè)通管Ⅰ（如圖1）。在多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)中，管網(wǎng)的形式應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程的實(shí)際特點(diǎn)進(jìn)行選擇，多熱源環(huán)網(wǎng)既可以是枝狀管網(wǎng)、也可以是環(huán)狀管網(wǎng)。在進(jìn)行管網(wǎng)的支干線以及支線管徑的選擇時(shí)，要通過(guò)水力計(jì)算來(lái)確定，由于當(dāng)前很多城市的供熱需求在逐年增加，因此只需要通過(guò)計(jì)算來(lái)對(duì)一些必須整改的管網(wǎng)進(jìn)行替換即可。在多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)中，由于各個(gè)熱源的循環(huán)水量在不同工況下有著較大的不同，因此最好在各個(gè)熱源的循環(huán)水泵上采用變速泵，這樣不僅可以方便地調(diào)節(jié)各個(gè)熱源的工況，還可以顯著地降低整個(gè)供熱系統(tǒng)的能耗，從而實(shí)現(xiàn)能源資源的有效利用。但是，變速泵的投資相對(duì)較大。因而，為了實(shí)現(xiàn)降低運(yùn)行能耗同時(shí)又能降低投資成本，可以選用幾臺(tái)不同型號(hào)的定速循環(huán)泵來(lái)替代變速泵，這樣在運(yùn)行過(guò)程中可依據(jù)工況的不同來(lái)確定定速泵的使用數(shù)量，進(jìn)而達(dá)到與變速泵相同的運(yùn)行效果。

圖1　多熱源環(huán)網(wǎng)示意圖

3　多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)的現(xiàn)狀

在多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)中，熱源的啟運(yùn)是隨著整個(gè)供熱系統(tǒng)熱負(fù)荷的變化而不斷變化的。當(dāng)供熱系統(tǒng)中所有的主熱源都啟運(yùn)后還不能滿足整個(gè)供熱系統(tǒng)的熱量需求時(shí)，此時(shí)就要啟用調(diào)峰熱源來(lái)增強(qiáng)系統(tǒng)供熱能力。供熱系統(tǒng)中各個(gè)熱源的供熱量以及啟運(yùn)的順序是由統(tǒng)一的管理部門來(lái)進(jìn)行綜合調(diào)度，每個(gè)熱源廠不能擅自調(diào)節(jié)，而管理部門則需要通過(guò)對(duì)供熱期內(nèi)各個(gè)階段的供熱量進(jìn)行合理地預(yù)測(cè)，制定出各個(gè)階段不同溫度下的供熱調(diào)節(jié)表，并依據(jù)制定好的供熱調(diào)節(jié)表來(lái)合理安排供熱工作。但是，在實(shí)際的供熱工作中，卻常常出現(xiàn)單個(gè)熱源廠擅自調(diào)節(jié)熱源供熱量的現(xiàn)象。在調(diào)峰熱源啟運(yùn)初期，常常會(huì)出現(xiàn)由調(diào)峰熱源供熱的熱用戶在一段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)室內(nèi)降溫的情況。在供熱系統(tǒng)中，主熱源會(huì)出現(xiàn)供熱故障，使得系統(tǒng)的供水能力受到較大的影響。在主熱源處設(shè)立補(bǔ)水系統(tǒng)時(shí)，如果在鍋爐排污過(guò)程中操作不當(dāng)，則可能會(huì)使供熱系統(tǒng)的整個(gè)系統(tǒng)壓力大大降低，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)引起主熱源的換熱器的汽化。

4　多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)的優(yōu)化措施

4.1促進(jìn)新技術(shù)的應(yīng)用，提高管理水平

技術(shù)是保障多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，只有從根本上重視多熱源環(huán)網(wǎng)技術(shù)，供熱系統(tǒng)才能安全建立起來(lái)。在技術(shù)上不斷創(chuàng)新和發(fā)展，多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)才能不斷進(jìn)行優(yōu)化從而能保障供熱系統(tǒng)的安全可靠實(shí)用。再者，多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)的良好發(fā)展，更需要高效嚴(yán)格的管理機(jī)制。不斷提高管理水平，嚴(yán)格執(zhí)行管理體系，制定應(yīng)急措施預(yù)案，使供熱系統(tǒng)有條不紊的運(yùn)行，最大程度上減小環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)的故障率。多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)離不開(kāi)新技術(shù)的應(yīng)用及高效的管理水平。

4.2優(yōu)化調(diào)峰熱源啟運(yùn)初期的室內(nèi)降溫情況

在啟用調(diào)峰熱源時(shí)，要在啟動(dòng)燃燒設(shè)備的同時(shí)啟動(dòng)熱網(wǎng)的循環(huán)水泵，而且由于爐膛的溫度相對(duì)較低，在鍋爐正常燃燒后才能夠使其供水的水溫逐步提高至與主熱源相近的水平。如果此過(guò)程控制不好，可能會(huì)導(dǎo)致由調(diào)峰熱源供熱的用戶在一段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)室內(nèi)降溫的情況，影響系統(tǒng)供熱的質(zhì)量。應(yīng)采取可靠的措施以提高供熱的質(zhì)量，從而盡量減小此現(xiàn)象帶來(lái)的影響。

4.3主熱源出現(xiàn)供熱故障時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)

如果供熱系統(tǒng)中的主熱源出現(xiàn)運(yùn)行故障，則會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)的供熱能力受到很大的削弱，此時(shí)應(yīng)當(dāng)注意盡量加大調(diào)峰熱源的循環(huán)水量，同時(shí)進(jìn)一步增加鍋爐的燃燒強(qiáng)度，此時(shí)還可以視情況確定是否啟用其他閑置的熱源來(lái)提高整個(gè)供熱系統(tǒng)的供熱能力。此外，要盡量降低主熱源的循環(huán)水量，使調(diào)峰熱源供熱的范圍得到進(jìn)一步的擴(kuò)展從而降低主熱源故障工況下給供熱造成的影響。

4.4避免出現(xiàn)調(diào)峰人員的鍋爐排污問(wèn)題

對(duì)于調(diào)峰熱源來(lái)說(shuō)，按照相應(yīng)的規(guī)定其鍋爐必須進(jìn)行定期的排污處理。如果只是在主熱源處設(shè)立補(bǔ)水系統(tǒng)，鍋爐排污過(guò)程中操作不當(dāng)，則可能會(huì)使供熱系統(tǒng)的整個(gè)系統(tǒng)壓力大大降低，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)引起主熱源的換熱器的汽化。因此在進(jìn)行鍋爐排污的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)盡量使得不同調(diào)峰熱源的鍋爐排污時(shí)間錯(cuò)開(kāi)，避免同一時(shí)間進(jìn)行排污工作，在進(jìn)行鍋爐排污前與主熱源管理處進(jìn)行聯(lián)系，可在主熱源的補(bǔ)水量比較小的時(shí)候進(jìn)行鍋爐排污工作，以便及時(shí)補(bǔ)充因排污損失的水量，保證整個(gè)系統(tǒng)的供水壓力不發(fā)生過(guò)大的變化。

4.5多熱源同時(shí)運(yùn)行時(shí)的熱網(wǎng)調(diào)節(jié)措施

在多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)中，供熱中期用熱需求較大工況下調(diào)峰熱源啟運(yùn)后，仍應(yīng)發(fā)揮基本熱源的作用，將所能提供的熱量全部投入系統(tǒng)中，由幾個(gè)熱源共同承擔(dān)全系統(tǒng)所需要的總熱量。而已經(jīng)啟運(yùn)的調(diào)峰熱源，則在城市供熱熱負(fù)荷的需求無(wú)法滿足時(shí)，承擔(dān)熱負(fù)荷缺少的部分。

以下舉例說(shuō)明多熱源同時(shí)運(yùn)行工況下，僅啟運(yùn)一個(gè)調(diào)峰熱源時(shí)的熱網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)措施。首先，要根據(jù)供熱系統(tǒng)的實(shí)際用熱需求來(lái)做前期的準(zhǔn)備工作。即確定需由調(diào)峰熱源需提供的熱量、開(kāi)啟不同容量的循環(huán)水泵和統(tǒng)籌總的生產(chǎn)調(diào)度部門來(lái)進(jìn)行整體的調(diào)度工作。再者，確定調(diào)峰熱源鍋爐啟運(yùn)的總臺(tái)數(shù)、總循環(huán)水量和總供熱量，需根據(jù)當(dāng)時(shí)的室外平均氣溫進(jìn)行計(jì)算，然后減去基本熱源可供出的循環(huán)水量和熱量，不足部分由調(diào)峰熱源補(bǔ)充提供。同時(shí)要對(duì)啟運(yùn)水泵進(jìn)行選型。此時(shí)應(yīng)注意啟運(yùn)的鍋爐應(yīng)按額定水量運(yùn)行，熱網(wǎng)循環(huán)水量的要求要通過(guò)調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速或閥門的開(kāi)度來(lái)滿足。而進(jìn)入熱網(wǎng)的循環(huán)水量應(yīng)該與已啟運(yùn)的鍋爐的額定水量相比較，如果前者大于后者，則通過(guò)鍋爐間的旁通管將剩余部分的水量排出。最后，將并入環(huán)網(wǎng)的由調(diào)峰熱源提供的供回水溫度和主熱源的供回水溫度相比較，若溫度一致，則可正常運(yùn)行；如溫度不一致，則應(yīng)調(diào)節(jié)鍋爐的循環(huán)水量或調(diào)節(jié)鍋爐的燃燒強(qiáng)度。

5　結(jié)束語(yǔ)

多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)比單熱源供熱系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，擁有著高效的供熱能力和供熱效率，也更適用于當(dāng)今這個(gè)快速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)。在城市供熱的規(guī)劃和建設(shè)中，要更加注重多熱源環(huán)網(wǎng)供熱新技術(shù)的利用，不斷從各個(gè)角度優(yōu)化多熱源環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的要求及供熱的需求。

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王 浩（1986-），男，研究生，主要從事暖通熱力工程工作。平登科（1989-），男，研究生，主要從事暖通熱力工程工作。

TU995

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2095-2066（2016）16-0118-02

2016-5-21