區域供熱系統管網熱損耗測試分析

周磊

摘要：當前，燃氣鍋爐房的建設及供熱系統形式成為提升環境效益和節能效益的重要內容，對改善城市市政環境具有重要作用。

關鍵詞：區域燃氣鍋爐房;供熱系統;經濟性;節能

區域集中供熱作為一種地域性質的能源供應形勢，其不僅能夠應用于工業化生產領域，同時可應用于集中建設區域及周邊的城市居民，作為集中建設性質的能源，可供城市市區或者郊區的工業區及居住點使用。結合實踐經驗分析，區域集中供熱方式主要應用于熱能需求大且用戶集中的居住區或者工業生產地域，因此在較為寒冷的國家及城鎮等，往往都選擇建設區域燃氣鍋爐作為主要的供熱方式。

一、區域燃氣鍋爐房供熱系統形式分析

（一）直接連接供熱系統

直接連接供熱系統是直接借助于熱網的熱量傳遞方式，直接將熱量供應給用戶，常常涉及到無混合裝置的直接連接、裝水噴水器的直接連接、裝混合水泵的直接連接。其中無混合裝置的直接連接中，熱網提供的循環熱水直接供應到用戶住房內部，經過熱網系統末端的散熱裝置返回到回水網水管，這樣實現了往返循環利用，且造價低，具備經濟性。無混合裝置的直接連接方式又可分為一級泵定流量系統、二級泵定流量系統、一級泵變流量系統三類。

（二）間接連接供熱系統

間接連接式供熱系統主要是結合高溫熱媒或者經過二次換熱系統，實現的熱源用戶之間的熱網有效劃分，同時結合鍋爐房和換熱器的網絡結構，實現對換熱系統及用戶需求的二次網循環泵提供。間接連接系統主要有鍋爐、換熱站、循環水泵、換熱站、二次循環水泵、熱網循環水泵六部分組成。其中，換熱站的規模選擇影響因素較多，主要涉及到熱源的位置、建筑物的容積率、布局形式和對應的熱網形式等，在不同的選擇因素的影響下會影響間接連接供熱系統的經濟性。對于同一個供熱區域而言，對于供熱的需求量是一定的，設置的換熱站的個數、數量及規模等都直接決定了供熱效率和供熱站投資經濟性。

二、某小區區域供熱管網系統存在的問題分析

通過對某小區的供熱管網現狀、供熱管網系統水力平衡進行分析。

（一）某小區的供熱管網現狀

該小區供熱管網主要以低溫熱水供熱系統為主，其供熱管網形式屬于低溫熱水供熱管網，供水溫度為95℃/70℃，供熱來自獨立的鍋爐房，進行補給水泵定壓。在最初設計的過程中，該區域規模小，且供熱系統沒有設置調節裝置，其原來的系統總體供熱量為2223kw，經過反復多次的擴建后，供熱總負荷為6011kw，隨著供熱負荷的日益增加、熱水循環泵效率的降低，導致供熱系統的運行效率也逐漸降低，熱力失衡現象日益嚴重。

（二）某小區的供熱管網系統水力平衡

通過對管網系統的平衡原理、存在的問題和原因進行分析：

（1）管網系統的平衡原理

所謂水力工況，指的是在管網系統中的各點壓力、流量和壓差。且其中的流量和阻力損失關系表達式為：ΔP=SQ2。在這個關系表達式中，△P表示的是壓差，也就是阻力損失，單位為MPa;S表示管段、系統的阻抗;Q表示的是管段或者系統所占據的體積流量，單位用m3/ h表示。

所謂水力平衡，指的是對流量進行合理分配。在供熱管網系統中，進行水力工況的計算，是以為各分支流量進行設計值為目的。受到管材自身的因素以及最高流速特點的限制，說明了在設計上進行水力平衡是不能實現的，進而導致始端阻力系數達不到設計的目的，容易出現始端流量過大、末端流量不足的嚴重失調現象。運行水力工況的情況下，水泵輸出壓力是在工作曲線和外網特性曲線的交匯下形成的，針對外網特性曲線，ΔP=SQ2，通常情況下，并聯狀態下的始端支路S值要低于設計值，進而導致S值遠遠低于設計值。

（三） 管網系統存在的主要問題和原因

某小區的區域供熱管網系統在運行的過程中常常容易出現水泵實際揚程短于額定揚程的情況，進而導致末端出現缺水現象，且鍋爐有很大的阻力，導致鍋爐出現出力不足的現象。在實際運行的過程中主要存在以下問題：

（1）管網的始端支線具有流量大、阻力小的特點，進而導致末端流量較小，且由于水泵的工作地點著重在流量大、揚程小、效率低的工作區域。（2）加大總循環水量，容易造成鍋爐和換熱器有很大的阻力，并且增大水流量和阻力。

（3）加大流量后，不能加大供回水溫差，并且由于煤質和鼓、引風系統異常等因素能不同程度的導致鍋爐輸出不足。

對該問題出現的原因進行分析，主要有以下三個方面的原因：

（1）由于供熱系統在設計上和鍋爐房不相同，且外網水力沒有計算準確，各個環路還不具有水力調節功能，導致供熱管網系統出現失調的現象。（2）受到鍋爐房供熱外網日益擴建的原因，導致供熱管網出現水力失調情況。（3）為了保障建筑物的離熱源在室內的采暖度，進而增加了熱水流量，導致近環路室內出現溫度過熱、外管網水平失調的情況。

三、區域供熱管網系統改造中平衡閥的應用

基本事件是指在試驗中可以直接觀察到的，最基本的不能再分解的結果。一般認為，重要度即一個基本事件或者最小割集對頂上事件發生的貢獻，而我們在對所有包含基本事件最小割集對整個系統穩態不可用度的影響表示時，常常會利用基本事件的FV重要度來進行。通過對平衡閥的選用原則和選用方法進行分析研究。

（一）平衡閥的選用原則

由于平衡閥具有成本造價低、使用壽命長等優點，能夠對小型管網進行便利的水力工況平衡工作。閥門的調節性能是由閥門特性資料決定的。進行閥門理論特性曲線的測試是通過在一定的定壓差下，工況要求閥門開度不能為1，在閥門的開度小的情況下，閥門后壓差大，在開度大的情況下，閥門前后壓差較小，并且閥門的實際工作曲線逐漸朝快開方向偏移，進而導致閥權度越小，偏移度越大。針對直線特性的閥門而言，實際性能的偏移容易造成閥門進行調節的開度空間小，由此得出結論，在選用閥門時，為了實現全面的特性，宜選擇閥門理論曲線。

（二）平衡閥的選用方法

在區域供熱管網系統改造中應用平衡閥的主要作用是以消除環路剩余壓頭、控制環路水流量為目的。為了選用恰當的平衡閥型號，在進行供熱系統的設計時，要對管網水力平衡進行計算，在計算的條件下，依據管徑選擇適當的平衡閥型號。依據閥門流量G和閥門前后差△P間的關系可以用下列式子進行表示： G=Kv 。其中Kv指的是閥門的流量系數。針對各個不同的開度，均有相應的Kv值，閥門在各個開度的流通能力是由Kv值所反映出來的。

在選用平衡閥時，了解到其流量值和所消耗的壓差，就可以通過運用ΔP=SQ2，將選擇的閥門流量系數Kv值計算出來，然后根據不同型號平衡閥中的Kv曲線，確定相應的閥門型號和開度大小。

平衡閥作為熱力管網平衡的重要工具，有利于讓水力平衡達到量化的效果。針對供熱管網系統來說，平衡閥通常情況下，放置在熱源出口中的供水總管、支干管、用戶入口處以及室內供暖系統各個方面。

四、結語

總而言之，通過對某小區的供熱管網系統改造中平衡閥的應用、其中存在的主要問題以及產生的原因進行分析，結合平衡閥自身的特點，針對在供熱系統中平衡閥的選用原則和選用方法進行闡述，某小區的供熱管網系統經過改造后運行的效果說明了進行水力平衡的計算和結果是正確的，能夠為以后在區域供熱管網中應用平衡閥積累豐富的經驗。

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