供熱換熱站及熱力二次網(wǎng)節(jié)能改造淺析

趙廣飛

（濟(jì)南熱力集團(tuán)，山東 濟(jì)南 250000）

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，城市集中供熱系統(tǒng)也獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展。城市集中供熱系統(tǒng)的發(fā)展對(duì)能源的需求也將持續(xù)走高，集中供熱面積越來(lái)越大，其供熱運(yùn)行能耗也越來(lái)越受到行業(yè)的重視，電耗和熱耗都是熱力站主要能耗指標(biāo)，導(dǎo)致能耗過(guò)大的原因一：循環(huán)泵工作點(diǎn)遠(yuǎn)離水泵高效區(qū)，循環(huán)泵在低效率下工作，導(dǎo)致電耗過(guò)高，故選擇適應(yīng)管路特性曲線的循環(huán)泵是節(jié)能的關(guān)鍵。原因二：“大流量，小溫差運(yùn)行”，水力不平衡是造成“大流量，小溫差運(yùn)行”的主因，故解決水力平衡是根本。根據(jù)以上分析可知，選擇合適的循環(huán)泵和解決管網(wǎng)的水力平衡是節(jié)能改造的根本，以下為某換熱站的節(jié)能改造案例分析。

一、項(xiàng)目概況

供暖系統(tǒng)為住宅提供從A到F的供暖，總建筑面積為264000平方米。該地區(qū)的6棟建筑均為25層建筑，分為低層采暖區(qū)和高層采暖區(qū)。低地板采暖供熱區(qū)14.8萬(wàn)平方米供暖實(shí)際12.12萬(wàn)平方米,擬回歸溫度為50℃/-40℃;樓板11.6萬(wàn)平方米,實(shí)際11.25萬(wàn)平方米,供回流溫度50℃/-40℃。2015年電站建成投產(chǎn)后，出現(xiàn)了用戶供熱、制冷不均、用電量過(guò)剩等問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從2017年2月16日到2017年2月22日，系統(tǒng)每周耗電量為20306kw·h每個(gè)溫暖季節(jié)的用電量為438029kw·h，相當(dāng)于一個(gè)溫暖季節(jié)的289000 KWH，電價(jià)為0.66 KWH/(kW·h)，大大增加了供暖企業(yè)的成本。迫切需要節(jié)約能源，減少消耗，降低運(yùn)行成本，解決供熱和制冷差距問(wèn)題。

二、國(guó)內(nèi)集中供熱節(jié)能研究現(xiàn)狀

上世紀(jì)90年代初，供暖節(jié)能一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，供暖企業(yè)和管理單位都認(rèn)識(shí)到，節(jié)能可以降低能耗，提高供暖效率。研究和實(shí)施節(jié)能管理標(biāo)準(zhǔn)化、制度化和標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)供熱節(jié)能的健康發(fā)展具有重要影響。《21世紀(jì)后節(jié)約能源和減少排放綜合工作方案》指出，為了促進(jìn)建筑物的節(jié)約能源和減少排放，必須考慮到所有因素。21世紀(jì)初，中國(guó)開(kāi)始對(duì)北京、唐山、天津、哈爾濱等北方城市的現(xiàn)有建筑進(jìn)行節(jié)能整修研究。濱海、蘭州、沈陽(yáng)等多個(gè)城市進(jìn)行了一定規(guī)模的技術(shù)、理論研究和工程示范，對(duì)建筑能源改造技術(shù)、政策和資金投入進(jìn)行了研究和探索。為了促進(jìn)供暖能源效率領(lǐng)域的進(jìn)一步進(jìn)展，應(yīng)加強(qiáng)公共職能和市場(chǎng)工具的一體化，進(jìn)一步改進(jìn)關(guān)于建筑物能源效率的立法和條例，建立有效的建筑能效標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)體系，通過(guò)稅收優(yōu)惠和稅收優(yōu)惠，開(kāi)展能效教育和推廣活動(dòng)，促進(jìn)供熱節(jié)能。

三、供熱換熱站及熱力2次網(wǎng)節(jié)能改造方案

（一）管網(wǎng)的初調(diào)節(jié)。對(duì)于新建或翻新的管網(wǎng)，應(yīng)進(jìn)行初步調(diào)整，并在設(shè)計(jì)和施工中進(jìn)行初步加熱調(diào)整。特別是對(duì)于分支系統(tǒng)，由于近端和遠(yuǎn)端之間的距離差異較大，僅靠管徑無(wú)法達(dá)到液壓平衡，只能通過(guò)閥門(mén)進(jìn)行調(diào)節(jié)。地暖低、高區(qū)結(jié)果是低區(qū)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行供回水溫度為3.71℃，高區(qū)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行供回水溫度為6.97℃，而設(shè)計(jì)供回水高、低區(qū)溫差為10℃，這是水力不平衡的直接反映。泵的功率與循環(huán)流量的三次方成正比。大流量、小溫差是造成高功耗的主要原因。因此，對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行初步調(diào)整是必要的。本工程采用比例調(diào)節(jié)和混合調(diào)節(jié)回水溫度，使管網(wǎng)達(dá)到理想的水力平衡狀態(tài)。

（二）二次管網(wǎng)定壓點(diǎn)處的壓力必須穩(wěn)定。當(dāng)供熱系統(tǒng)停止運(yùn)行或運(yùn)行時(shí)，換熱站供熱系統(tǒng)的正常運(yùn)行依賴(lài)于電壓點(diǎn)不變保證系統(tǒng)的恒壓保證，換熱站的供熱系統(tǒng)充滿水，而熱源的壓力又是足夠的，壓力不穩(wěn)定這就不可避免導(dǎo)致供熱系統(tǒng)壓力波動(dòng)，既不能保證供熱站供熱系統(tǒng)的正常運(yùn)行，也不能保證供水溫度的穩(wěn)定，不能滿足供熱用戶的需求。

（三）循環(huán)水泵選擇。通過(guò)對(duì)水泵揚(yáng)程、流量、功率的測(cè)試，結(jié)合運(yùn)行記錄二網(wǎng)供回水溫度、壓力等參數(shù)，可以確定出水泵的運(yùn)行效率，再結(jié)合建筑面積，根據(jù)以往相關(guān)類(lèi)型建筑節(jié)能改造后的供回水溫差，可以確定出適宜的循環(huán)泵流量和揚(yáng)程，控制循環(huán)泵的工作點(diǎn)位于水泵的高效區(qū)。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，地暖低區(qū)的面積熱指標(biāo)為28.33W/m2，地暖高區(qū)的面積熱指標(biāo)為19.42W/m2，由于目前系統(tǒng)尚存在水力失調(diào)，部分用戶不熱，因此在匹配循環(huán)泵時(shí)，地暖低區(qū)面積熱指標(biāo)取35W/m2，循環(huán)泵的設(shè)計(jì)參數(shù):流量為366.91m3/h，揚(yáng)程為11.6mH2O，根據(jù)流量和揚(yáng)程，選擇水泵額定流量400m3/h，額定揚(yáng)程為12.5mH2O，額定功率為22kW;地暖高區(qū)面積熱指標(biāo)取25W/m2，循環(huán)泵的設(shè)計(jì)參數(shù):流量為241.92m3/h，揚(yáng)程為12mH2O，根據(jù)流量和揚(yáng)程，選擇水泵額定流量300m3/h，額定揚(yáng)程為12mH2O，額定功率為22kW。

（四）故障診斷確保了系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。目前，我國(guó)還沒(méi)有完善的供熱系統(tǒng)故障檢測(cè)方法。初期就很難檢測(cè)到故障，有時(shí)即使檢測(cè)到系統(tǒng)故障，也很難確定準(zhǔn)確的位置，這不僅嚴(yán)重影響了正常的加熱，而且使維護(hù)更加困難。通過(guò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中存在的滲漏,以及故障定位系統(tǒng)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)堵塞等,通過(guò)分析、供熱系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù),以便及時(shí)采取措施來(lái)保證供暖質(zhì)量。

通過(guò)技術(shù)實(shí)踐，確定了整個(gè)加熱季節(jié)的給水和回水的平均溫度，并對(duì)其進(jìn)行了節(jié)能改造。溫度10℃附近溫度接近設(shè)計(jì)大流量、回水溫度也是小水力失調(diào)”。換熱器的主要電氣設(shè)備是水泵。降低循環(huán)泵功耗的主要方法是保證循環(huán)泵的效率和管網(wǎng)的平衡，實(shí)現(xiàn)“低流量、大溫差運(yùn)行”。60.9%的理論經(jīng)濟(jì)性只考慮了改造前后循環(huán)泵的功率。所有熱電廠在能源轉(zhuǎn)換前后的實(shí)際節(jié)能率為57.23%。理論和實(shí)際的節(jié)能效果非常接近，說(shuō)明熱電站的主要電氣設(shè)備是循環(huán)泵，這也證實(shí)了理論分析的有效性。