供熱系統平衡調節的方案與運行分析

摘 要：隨著時代的變遷和科技的進步，供熱行業一直都在穩步前行，從最初的鍋爐房到取而代之的熱電聯產，以及新能源的崛起。在國家大力提倡節能環保的背景下，人們對供熱舒適度的要求也日益提高，這給供熱行業帶來了更高的挑戰。供熱負荷大，供熱周期長，調節難度大是集中供熱的特點。為了使用戶室內溫度達到標準，就需要對流量及熱網溫度進行精準的平衡調節，既要保證溫度，又要做到減少能耗方面不必要的浪費。本文將重點探討水力失調、供熱系統的調節以及多熱源聯合供熱，并結合實際案例對集中供熱系統運行期平衡調節方案進行深入分析。

關鍵詞：集中供熱；水力失調；平衡調節；多熱源文章編號：2095-4085（2024）04-0223-03

0 引言

隨著我國大規模城市化進程的推進，集中供熱企業供熱負荷面積也在不斷增加。在國家大力倡導節能減排降耗的背景下，如何既滿足企業生產發展的需求，又能提升社會服務熱用戶的滿意度，是所有供熱企業都在研究的方向。

1 行業現狀及技術發展方向

目前，城市集中供熱已然成為我國社會民生服務的關注重點。尤其是北方城市，冬天氣候寒冷，對集中供熱的需求量非常大。相比以前的傳統供熱系統，集中供熱以其低碳環保、綠色節能、節約用地、供熱質量高、減少大氣污染以及自動化的體系更符合當今時代的步伐。然而由于熱負荷大、管網及建筑物老舊造成了供熱系統平衡調節難度增加。因此對溫度的把控和流量的精準調節顯得尤為重要，這也成為供熱行業一直以來研究突破的方向。

2 水力失調的分析

在供熱系統管網中，各熱用戶在運行期間的實際流量與規定流量存在差異的現象，被稱為水力失調。水力失調是集中供熱中普遍存在的問題，主要體現在熱網用熱量與熱源供熱量之間的熱量失調和一次管網上各熱力站之間的流量失調以及熱用戶之間的水力失調。

熱網用熱量與熱源供熱量之間的失調可通過調度與熱電廠之間溝通協調來解決，采取提升流量或者熱源溫度進行改善；也可通過與調峰熱源并聯運行解決。而一次網各熱力站之間的流量失調可通過全網平衡軟件進行閥門的自動調節達到流量的合理分配，相比傳統供熱中手動調節閥門更為精準，效果提升更為明顯。將全網平衡軟件目標回水溫度設定為某固定值，對于保溫效果差的老舊小區可適當的對權重進行增加，系統會根據給定的回水溫度對電動閥進行自動調節。當室外氣溫過低或者過高時，閥門開度反饋值可能會給定為100%或者1%卻仍然無法達到設定溫度，此時就需要進行熱力站內一次網總管閥門開度的手動調整。若整個熱網上大部分熱力站都出現這種閥門開度過大或者過小的問題，則表示熱源溫度已無法滿足此時的熱負荷，需要進行熱源溫度的調整或者熱網負荷的切換調整，來維持供熱系統安全平穩有效的運行。熱用戶之間的水力失調可造成有的熱用戶室溫過熱，而有的熱用戶則欠缺。這種調節較為復雜，導致這種現象的原因也有很多，比如：（1）濾網堵塞形成了阻力流量被擠到別的用戶家。此時，清洗濾網可解決問題。（2）熱用戶家中私自安裝回水加壓泵造成流量分配不均勻也會導致熱用戶之間的水力失調，需責令其拆除。（3）在排除非集氣和管網堵塞的原因下，若出現末端熱用戶普遍不熱的情況，則應考慮系統壓力及流量是否達到要求。可以采取提高熱力站內循環泵的頻率來改善，并適當的調節近端用戶的閥門進行流量平衡的調節。

3 供熱系統的調節分析

供熱系統調節的目的是為了使熱用戶的散熱器的散熱量與熱負荷的變化相匹配，防止熱用戶出現室內溫度過高或者過低的現象。室內溫度過高用戶可開窗進行散熱，卻造成了熱能的浪費；而過低的用戶則會對供熱行業進行投訴，從而加大了工作人員工作量的同時也影響了企業形象。對流量的合理分配可以有效的減少此現象，散熱器的散熱量與流量成正比關系（見圖1）。當供熱系統的供回水溫度一定時，散熱器的散熱量隨流量的增加而增加，但也不是持續增加。當相對流量大于3.0時，散熱量基本就不再增加了；當散熱器流量減少時，散熱量也會減少，尤其當相對流量小于0.5時，散熱量減少的幅度比較大。

調節分為對系統的初調節和運行調節兩種［1］。供熱系統的初調節分為室外和室內兩部分。首先通過對各熱用戶入口和二次管網上的閥門進行調節，使管網的水力工況滿足各熱用戶的要求；其次再對室內系統的各立管和主管進行調節。現在為了更精準的對熱用戶調節，熱力公司對符合條件的小區安裝了遠傳室溫監測裝置，能實時的將用戶室溫通過遠程傳輸裝置快速精準的反饋至中控室，再結合熱力站的流量、溫度及壓差進行閥門或者循環泵的調節，使熱用戶室內溫度維持在標準范圍內。

初調節結束后，還應根據室外氣溫的變化情況來進行運行期的調節，也是最為重要的調節。

（1）質調節。在調節時只改變供熱系統的供水溫度，而用戶的循環水量保持不變的調節方式即為質調節。

（2）量調節。和質調節相反，只改變用戶的循環水量而供熱系統的供水溫度則保持不變的調節方式即為量調節。

（3）分階段改變流量的質調節。在供暖期中按室外溫度高低分成幾個階段。在室外溫度較低的階段中，保持設計最大流量；而在室外溫度較高的階段中，則保持較小的流量。在每一階段內，網路的循環水量始終保持不變，按改變網路供水溫度的質調節進行供熱調節［2］。此種調節方式具有運行穩定、節約能耗、方便調節的優點，是現在供暖期普遍采用的調節方式。

（4）質量-流量調節。即根據供熱系統熱負荷的變化，同時調節系統的供水溫度和循環水量的調節方式。

（5）間歇調節。當室外溫度升高時，不改變網路的循環水量和供水溫度，只減少每天的供暖小時數，即為間歇調節。此調節一般用在供暖快結束時，此時采用這種方式的調節，能在熱用戶室溫達標的基礎上達到節能降耗的目的，避免造成熱能及電能不必要的浪費。

（6）熱量調節。即為熱計量調節。

4 多熱源聯合供熱的分析

在我國大部分城市，集中供熱系統普遍都采用以熱電廠供熱為主，調峰鍋爐供熱為輔的多熱源聯合供熱系統，這種供熱系統主要有以下優點。

（1）調峰鍋爐的設置對整個供熱系統安全穩定的運行提供了保障。當熱電廠出現機組故障時，可由調峰熱源承擔部分熱負荷，既有調峰作用，也起備用作用。

（2）當室外溫度過低，熱電廠滿負荷運行仍然無法滿足供熱需求時，啟動調峰鍋爐可保證供熱系統的有效運行。

（3）站在電廠經濟角度上考慮，電廠肯定愿意多發電，少抽高壓汽［3］。調峰負荷由其他熱源解決，使熱化系數降低，熱電廠供熱負荷比較平穩，可長時間滿負荷運行，對熱電廠的經濟運行有利。

（4）多熱源聯合供熱系統供熱方案多元化，調節方式選擇多，能應對各種突發故障，被廣泛應用。

5 案例分析

某熱力公司采用熱電廠供熱為主，調峰燃氣鍋爐為輔的集中供熱。按照室外溫度情況及熱負荷情況將采暖季分為三個階段，即供暖初寒期、供暖嚴寒期、供暖末寒期，并根據供熱面積及供熱負荷情況制定了燃氣調峰鍋爐的啟停方案和各熱網之間的切換方案。該公司2022-2023采暖季的具體調節切換方案（見表1）。

（1）當室外平均溫度≥-1℃時，瑞光東峰熱網實際供熱面積1 525萬m2；瑞光東峰熱網切換至小店嘉節熱網供熱面積377.9萬m2；瑞光東峰熱網切換至華能東山熱網供熱面積111.6萬m2；瑞光東峰熱網切換至城南熱網供熱面積5.5萬m2；城南熱網切入瑞光東峰熱網供熱面積137.85萬m2。

（2）當-5℃≤室外平均溫度＜-1℃時，啟東峰熱源廠燃氣鍋爐2臺，城南熱網切入瑞光東峰熱網供熱面積52萬m2；華能熱網切換至瑞光東峰熱網供熱面積255萬m2，切換后瑞光東峰熱網供熱面積1 832萬m2。

（3）當-9℃≤室外平均溫度＜-5℃時，再啟東峰熱源廠燃氣鍋爐2臺，共計4臺。嘉節熱網切換至瑞光東峰熱網供熱面積257.28萬m2，切換后瑞光東峰熱網供熱面積2 089萬m2。

（4）當室外溫度≤-10℃時，瑞光東峰熱網供熱面積2 089萬m2，按需逐步啟動分布式調峰熱力站。

6 結語

總之，無論是對熱網的切換還是調峰熱源的啟動，都是為了實現集中供熱系統平衡調節和穩定運行，從經濟效益及節能環保最大化實現高效率的供熱服務。在科技與信息發達的時代下，供熱行業還將繼續前行，突破創新，為人們帶去更加舒適的體驗。

參考文獻：

［1］張開菊.熱力網與供熱［M］.北京：中國力出版社，2008.

［2］賀平.供熱工程第四版［M］.北京：中國建筑工業出版社，2005.

［3］李善化.實用集中供熱手冊［M］.北京：中國電力出版社，2016.