城市供熱自動化節能減排技術探析

王琳

（濟南能源工程集團有限公司，山東 濟南 250000）

一、城市供熱

（一）城市供熱系統

從總體上講，城市供熱作為一個系統，是由以下幾方面內容構成的。其中包含了熱源、熱源網以及熱用戶這三部分組成的。從結構上看，呈現出網絡狀，總體十分龐大，并且封閉，具有一定的復雜性。在目前形勢下，隨著城市供熱管網網絡化建設發展，城市供熱方式逐漸發生轉變，具體轉變為由單一熱源開始向多種熱源轉變，同時供熱網絡也在不斷增大。另外，熱用戶以及供熱設備也在呈變化增長中。因此，加大管理城市供熱系統，是十分重要的問題。

（二）城市供熱系統面臨的情況

在目前形勢下，城市供熱網絡具有以下兩種形勢。一種是一次水進行直接供熱，另一種是二次水間接供熱。從熱源角度講，分為鍋爐高溫熱水，還包括電廠蒸汽這樣的形式。在以往城市發展過程中，供熱都是以二次水間接供熱為主，但也存在部分利用一次水直接供熱。對于一次蒸汽直接供熱而言，進行一次水供熱，結構十分簡單，同時投入較低低廉。但受安全性以及使用效率等多種因素影響，存在著較多的問題，最終不得不面臨著淘汰的局面。當前大部分城市供熱網不會選擇利用這樣的方式，部分已建一次水供熱網，也開始對技術進行改建，轉向為他種供熱方式。和一次水直接供熱相比，二次水間接供熱，具有較高的資金成本投入，但卻擁有較高的利用效率，同時供熱十分穩定，并且安全度十分高，在當前城市供熱當中受到了廣泛的歡迎。

對于二次間接供熱方式而言，具有較高的安全性，并且能夠對資源進行合理利用，但在城市供熱系統管理上仍然面臨著一些問題，進而導致供熱系統缺乏完善性。對于專業人士來講，對換熱站是十分了解的。在二次間接供熱當中，占據著核心地位，并在城市供熱系統當中也發揮著重要性作用。具體而言，是對鍋爐當中的一次高溫熱水轉變成二次低溫熱水，進而傳遞到用戶當中的一個環節。在目前城市發展中，換熱站管理存在著一些問題。之所以造成問題的發生，是由以下幾點內容造成的。第一，操作人員缺乏專業性技術。第二，對于全自動操控換熱站來講，缺乏人員看守。當換熱站發生問題時，不能得到及時性解決，進而錯過了維修時間，最終對居民生產造成較大影響。

二、城市供熱自動化節能減排技術

（一）樓宇調控技術

這里所提及到的樓宇調控技術采用的是自動調控系統，在城市供熱自動化系統運行中，不僅可以確保樓棟管理調控的科學性、合理性，而且還可以達到節省能源的目的。樓宇調控技術主要是由水力平衡閥、電磁調節閥、溫度采集面板、集中控制箱等部分組成，在現場設置屏與操作站的作用下，可以對樓棟內部的運行模式給予科學、合理的預設，而且在后期運行階段還需要對樓棟內溫度采集面板所獲取的熱量信息與預設數據信息進行對比，并根據對比結果來進行適當的調整和優化。此外，在電磁調節閥的作用下，還可以確保預設方案的順利實現，從而達到節能減排的效果。通過對無線通訊手段給予科學、合理的運用，也可以確保控制器能夠實時獲取所需要的數據信息，并將其上傳至監控中心，以實現遠程管理和監測的目的。

（二）用戶熱計量的應用

熱量結算點主要包括熱力站、熱源與集中供熱系統當中的用戶，熱計量工作主要通過將熱量計安裝到熱量結算點中來起作用。在實際的供熱量計算過程中往往以每一戶為單位，在計算的過程中采用直接式或者分攤式的計量方式。兩者在使用的過程中存在一定的差別，首先，如果在計量過程中采用直接式的計量方式，則開展結算工作時往往以熱量結算點統計的熱值為主要標準。而如果在進行計量的過程中采用分攤式的計量方式，則在使用的過程中就需要運用到記錄儀，要以每戶為單位進行記錄儀的安裝，在安裝之后就可以單獨進行熱量的測量，這樣可以有效保證其在整體用熱量中所占的比重，在此基礎上統計出每一戶所需要分攤的熱量。現階段，隨著用戶熱計量方案的不斷完善，能夠保證供熱工作有效開展，同時實現供熱目標的貫徹和落實，以此來達到節能減排的目標。

（三）合理控制水力平衡

供熱主要宗旨是保障用戶可體驗到舒適室溫，但在此還需保證節能減排與降低能耗。因此實現供熱系統中的熱量平衡成為了供熱的基礎保障條件，故而，務必要確保水力平衡，方可保障熱力平衡，乃至于達到熱量的平衡。然而在供熱當中，為了可靠地控制水力平衡，僅僅運用設計計算極難達到預期效果，再優良的設計也無法杜絕水力失調狀況。究其原因，一是因施工實況及設備材料跟預期設計相比存有差異，二是熱網運行期間實施動態調節均會致使失調發生。為了達到水力平衡依然需要靠設備來實施控制，現階段主要是靠設備的調節控制形式來解決水力失調狀況的。總體來說，如果未對熱網實施監控，則會發生失調狀況。但是供熱是針對多個取暖用戶，為了讓所有供熱點統一性和同時性的得到滿足是困難的，冷熱不均現象時有發生，即便經過一定時間的調整達到了一個暫時的平衡。但是在熱源和室外氣溫變化時，整個熱網又需要一個較長時間的調穩過程，這樣用戶實際供熱量就會與需要的熱量偏離很多，用戶室溫也不能保持相對穩定，在較長時間內存在部分用戶室溫高和部分用戶室溫低的失衡問題，換熱站的調節始終處于被動狀態。所以說，熱網的水力平衡需要依靠強大的監控系統來實現，總體上平衡是控制出來的。

（四）水力平衡技術的應用

水力平衡調節主要是根據系統的水力狀況對流量的分配進行調節，由于流量輸配受沿程阻力影響導致的流量不均衡，我們通常采取水力平衡技術來解決。水力平衡技術往往被運用于某一區域的供熱總網當中，使用過程中要完善專用調控設備的安裝，在安裝這一設備之后能夠有效解決供熱管網中存在的水力平衡問題。現階段常用到的調控閥主要是電動調節閥，其主要是通過接收自動化控制系統所產生的信號，來驅動閥門改變閥座和閥芯間的截面積大小，從而達到控制管道介質溫度、壓力、流量等工藝參數的目的，進而實現自動化調節功能。在進行電動調節閥選擇過程中，需要對設計公稱壓力、公稱直徑、流量系數、介質允許溫度范圍等參數給予綜合考慮。同時，如果要求保證流量和開啟高度呈現出正比例關系時，則需要選擇專用調節閥，其中最常見的有蝶閥和球閥，其均能夠達到預期的調節效果。

（五）熱源與熱風的調節

水力與熱力的平衡存在差異，一級網的水力平衡實現了以各熱力站供熱面積的大小來配置一級網的循環水量，此形式僅適于當全部換熱器均合理又保證系數全然同等的狀況下，方能做到各熱力的平衡。而此前提存在不可能性，主要原因有：1.在建設最初就需將擴容這一問題考慮在內，通常換熱器的功率是偏大的，以免發生功率不相匹配的狀況；2.當換熱器運行一段時期之后，大多數會發生結垢等情況，并出現換熱系統不相符狀況；3.二級網實際運行期間也會發生堵塞或短路狀況。故此，在調節時需將熱源、熱網、換熱站以及供熱用戶設置成統一體系，并運用多變量的復合方式來實施控制，將大大提高其穩定性與效果。不僅會考慮到換熱站所存在的調節情況，還可以考慮到整個熱網與熱源方面總的變動狀況，然后經調度中心做到統一的調節，以此完成整網的動態平衡調節，并最大限度保障運行的節能，實現城市供熱智能化的可持續發展。

總之，城市供熱智能化監管系統是供熱監管平臺的一種有效探索。在這個系統中，進行智慧監管以及管理，能夠保證供熱系統遠程化管理，確保供熱穩定運行，能夠降低供熱系統問題發生頻率。另外，也是我國向發達國家邁進的重要武器，進行深入性研究，具有一定的現實意義。