城市集中供熱管網的優化設計探討

謝良

【摘 ?要】隨著我國人口密度越來越大，城市化進程不斷深入，對供熱管網的供熱性能有提出了更高要求，尤其是要保證供熱的連續性、可靠性，這對于城市供熱系統建設而言是一項極為復雜、繁重的工程。過熱蒸汽具有高溫高壓的特點，單位質量具有較高的熱值。一般來說，蒸汽在管道中的沿程阻力較小，相對于熱水管網有著較高的傳輸效率，可以有效減小沿途損失，在保證遠端熱用戶用熱質量方面具有一定的優勢。鑒于于此，本文主要分析城市集中供熱管網的優化設計。

【關鍵詞】城市;集中供熱管網;優化設計

中圖分類號：TU75 ? 文獻標識碼：A

1、城市集中供熱管網的優勢

1.1、推動智能化發展進程

在人工智能飛速發展的趨勢下，城市集中供熱管網的智能化發展進程也日益迅猛。在集中供熱管網運行進程中，相關智能化設施可以依據外部氣溫及時調整管網內部介質溫度以及流量和流速等要素，一方面減少了傳統調節工作中耗用的人力，另一方面可以及時的縮減管網運轉耗費的能源。除此之外，相關智能化設施還可以運用在管網的監管工作中，可以依托這類設施開展 7 × 24 h 的監管，進而在發生問題時可以利用智能化設施精準定位并及時反映至相關管理人員，最終保證故障解決的及時性和有效性。

1.2、有效減少運行污染

城市集中供熱管網的另一大優勢在于節能環保性強，分析其原因，主要在于集中供熱管網的熱源集中且運行方式合理，對于鍋爐具備極高的利用率，同時還可以有效的運用余熱，進而極大程度的避免了熱量的損失。與此同時，城市集中供熱管網中使用的鍋爐規格遠遠大于一般鍋爐房中配置的鍋爐，而大規格的鍋爐能夠更加有效的實現能源的運用。除此之外，熱電聯產機組的鍋爐排放嚴格執行國家排放標準，納入環保監控體系。近幾年，城市燃氣發電供熱逐步代替燃煤供熱機組，大大降低了二氧化硫、氮氧化物的排放。

1.3、有效降低熱能損失

就城市供熱管網來分析，其往往選用集中的供熱模式來開展管網運行，而集中供熱模式下的管網運行，可以依托相關控制系統，進一步依據季節變化及管網負荷情況對內部介質溫度及流量等予以調控，最終保證供熱溫度符合要求。集中供熱模式一方面可以精準的采集用戶的要求，另一方面還可以確保能源的合理配置，經濟效益以及社會效益明顯。除此之外，集中供熱管網的運行也離不開計量表的設計，依據實際情況設計的計量表可以對供熱管網的運行實施有效的監管。

2、供熱管網的設計和計量

2.1、供熱管網設計需考慮的問題

為了保證供熱的可靠性，城市集中供熱應根據負荷需求分布，優化管網設計，預留足夠供熱能力，綜合考慮管網布置方式。對于新拓展的供熱區域，一般要統一進行規劃，以提高管網運行的安全可靠性，同時滿足各熱用戶的要求。在區域供熱管網設計時，除要滿足蒸汽管道的設計規范要求外，還要考慮實用性、經濟性和協調性，一般來說對于路邊沿途管道要架空敷設，而對于過路管道則需要埋地敷設，以使供熱管網和園區建設相協調。

2.2、管網疏水設備的選擇

對于熱電廠內部的供熱管道，由于維護操作相對容易，一般選用質量可靠的疏水閥用于供熱管道的正常疏水，對于布置于戶外的長輸供熱的蒸汽管道，則需要選擇質量上乘、性能穩定的疏水閥和相應附件。

蒸汽疏水閥是一種能夠保留管道內蒸汽，排出凝結水的熱力設備。疏水器根據原理不同，工作方式也有著一定差異，因此必須要綜合考慮。如普通的圓盤熱動力式自動疏水器，具有結構簡單，排量大的結構特點，較適合于頻繁啟停的熱力設備;對于供熱流量穩定的長輸管線，如頻繁動作則會造成較大的流量損失。

供熱管網一般布置在野外，巡檢相對困難，宜選用性能可靠、壽命長的疏水閥。

2.3、計量設備的選擇和校驗

目前蒸汽流量的質量測量是唯一的結算依據，計量是否準確直接關系到企業的經營效益。在當前的供熱系統中，一般只在供熱熱源和熱用戶安裝有流量計、溫度計和壓力計量裝置。供熱用蒸汽流量計一般采用孔板、噴嘴或渦街流量計，蒸汽計量裝置的準確性較多的依賴于設計參數，但在管網的實際運行中壓力和溫度變化必然存在，因此會存在一定的計量誤差，通過邏輯修正雖然能減小計量誤差，但無法完全避免。

雖然蒸汽計量表計瞬時流量差并不明顯，但長時間的累計誤差還是會帶來較大的經濟損失。為了保證蒸汽流量的可靠計量，除選用符合供熱參數的計量設備外，還要定期組織進行第三方檢驗工作，流量計量校驗一般要選擇各方公認的第三方計量機構進行。由于計量表計分別安裝不同的熱用戶，各熱用戶檢修時間的不盡不同，給計量表計的統一校驗的協調帶來一定的阻力，不能同時校驗便失去了同條件比對的機會。

3、城市集中供熱管網的優化設計

3.1、優化管網的整體布局設計

在城市集中供熱管網系統中，供熱管網的設計與建設是非常重要的環節，管徑設計的合理性也對整個系統產生著非常重要的影響。因此，在設計城市集中供熱管網的過程中，應重視管徑設計的量級控制。

3.2、供熱管管徑的優化設計

供熱管管徑的大小密切關系著熱量傳輸的速度以及熱量在傳遞過程中的損耗，所以對于供熱管管徑予以優化設計十分關鍵，此外還務必要對整個管徑數量級予以把控。在具體的管徑設計以及布局進程中務必要依據集中供熱管網的特征以及具體功用來開展，保證管徑設計以及布局展現出管徑離散凸出的特征，進一步運用區塊相結合的方式針對管徑予以優化。

3.3、供熱管網運行模式的優化設計

隨著時代的進步科學技術迅猛發展，各類計算機技術應運而生，在這樣的趨勢下各類型智能監控體系也出現了，對于管網運行起到了極大的幫助。一般來說，在管網的運行過程中難免會存在熱量的損失，然而基于管網集中供熱的優點，進一步結合合理的優化設計以及各類型智能監控體系的監管和把控，則可以最大化的降低熱量的耗損。與此同時，基于熱工科工藝以及現代化控制技術的有機交融，則可以在保證供熱管網精準程度的同時有效減少誤差，進一步實現供熱管網精細化設計及運行的需求。

3.4、供熱管網調節模式的優化設計

城市供熱管網調節的首要任務在于有效控制用戶需求端參數，在供熱管網穩定運行的過程中，即能夠滿足末端用戶最小用熱參數需求，又同時能夠有效減少控制管網主線運行參數，降低管道巖沿途熱損。

采用高效的保溫材料及隔熱支架，有效減少管道運行中熱損。

3.5、優化供熱管網的運行方式

在城市集中供熱管網系統的運行過程中，會產生較高的負載及能源的消耗。因此，設計人員應結合該系統的實際運行情況，對集中供熱管網的運行方式進行優化設計。在上述過程中，應將現代控制技術與熱工學的相關理論進行有效的運用，對供熱系統運行的效率、差異、精準性等方面進行科學的調整。

總之，這些年來國內集中供熱的發展日益壯大，而與之相關的設計以及建設工作也越來越被重視，在上述工作開展進程中，基于城市集中供熱管網的優化設計，一方面可以有效的減少供熱管網運行耗用的經費，另一方面可以極大程度的提高供熱管網的節能環保性。

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（作者單位：華能蘇州熱電有限責任公司）