集中供热换热站节能运行研究

郑 海

大连供暖集团有限责任公司

集中供热换热站节能运行研究

郑 海

大连供暖集团有限责任公司

经济的飞速发展致使我国能源消费总量持续増长，且能源需求呈刚性增长，能源短缺已成为制约我国经济、社会可持续发展的重要因素。在能源供应紧张和气候变化日趋严峻的情况下，建筑节能工作所担负的责任越发重要，在建筑节能中，供热采暖节能是非常重要的部分，基于热电联产系统，对换热站节能运行进行分析，在将来的集中供热系统中此技术将会起到较大的作用，对换热站的节能运行有着重要意义，因此进一步加强对其研究非常有必要。基于此，本文分析了集中供热换热站节能运行。

集中供热；换热站；节能运行

1 、换热站工作原理

换热站是集中供热系统的中枢环节，其运行的好坏，直接影响换热品质。换热站将热源通过一次网输送的热媒加以调节和转换，再通过二次网输送给热用户。换热站主要设备有换热器、循环水泵、控制柜、补水箱、补水泵、电动调节阀、水箱和各种检测仪表等。

换热站在供热系统中扮演承上启下的角色，完成热能从热源经热网输配到热用户的功能。换热站的任务是通过改变一次供水温度，使之随着室外溫度的变化而变化，从而保证室温在允许的范围内。

换热站的工作原理为：热源通过一次供热管网将高温热水输送到换热站，高温热水在换热站内通过换热器进行热交换，将热能传递给二次供热管网内的循环水，再由二次网循环泵把二次网内的热水输送到用户。

2 、集中供热系统能耗过大的因素

2.1 循环泵缺少必要的调节控制手段

供热系统设计时，换热站内的循环泵选型依据管网的最大流量进行选择。因此在供暖初期，需要热量较小时，需要水量也较少。此时，循环泵仍按设计最大工况运行，造成很大能源浪费。变频技术和自动控制技术在供热行业得到广泛的运用。从热源厂到各个热力站内的循环泵都进行了变频器节能改造，可以通过调节循环泵的赫兹数降低电能消耗。在初末寒期，通过调低循环泵运行的赫兹数，即可满足生产运行，特别是对于设计较大而所供负荷较小的场所效果特别明显。

2.2 末端换热站的水力工况达不到设计标准

(1)在冬季最冷季节的时候，由于管网流量大，导致锅炉出水温度过低，管网处于大流量小温差状态运行，末端换热站温度过低。(2)各换热站及热用户入口没有流量调节设备，造成管网近远端由于压差不同，导致流量分配不均。为了保证末端用户的需求，只能采用大流量、小温差的运行方式。(3)管网和热用户缺乏统一的规划，在管网的布置和用户的连接上存在很多不合理的地方，如管径选择不合理，管网中私自增加的加压泵过多，在管网设计时，没有考虑未来用户的预留问题，增加新用户以后，使水力工况更加紊乱。

2.3 气候补偿装置的应用

气候补偿器是一种内部设有供热调节曲线的自动控制仪表。当室外气候变化时，布置在建筑室外的温度传感器将室外温度信息传给气候补偿器，气候补偿器根据室外空气温度的变化和其内部设有的不同条件下的调节曲线求出二级网恰当的供水温度，通过输出调节信号控制一级网电动调节阀开度，从而调节热源出力，使二级网输出供水温度符合调节曲线水温，以满足因室外温度变化而引起的末端负荷的需求。气候补偿器由气候补偿节能控制器、温度传感器、室外温度补偿传感器、电动温控阀等几部分组成。其一般用于供热系统的换热站中，根据室外温度引起末端负荷的变化调节二级网的温度。或者采用锅炉直接供暖的供暖系统中，通过检测室外温度的变化引起采暖负荷的变化，调节热媒的温度。

3 、集中供热调节方式

换热站调节的方式，换热站运行调节的方式有三种：质调节；量调节；分阶段改变流量的质调节。

3.1 质调节

在供热初期一般是通过质调节改变供暖系统的供水温度，而循环水量保持不变，这样的调节方式称为质调节。在供热初期这样的运行方式虽然消耗电能，但是能节约很多的热消耗，从而达到经济运行的目的。

3.2 量调节

在供热平稳期，通过改变循环泵的频率，提高供热压力，调节二次网平衡，做到在换热站敷设范围内的所有楼的供水温度一致，这样的调节方式称为量调节。这样能减少阻力损失减少热能的浪费。

3.3 分阶段改变流量的质调节

在平稳期以后，按照每天的室外温度的高低来改变流量和调节供水温度来节约热消耗，这样能大大减少了热能的消耗，而且不同时期不同温度，可以通过调节循环泵的流量进行调节。这样的调节方法既能尽量的避免了水力平衡的失调，又明显的节约了电能和热能的消耗。

4 、节能运行

4.1 统一操作规程、制定严格的设备操作及换热站管理制度

换热站内循环水泵、补水泵等用电设备是主要的耗电设施，对其加装变频器以调节控制热交换站电耗。根据所在地区的气候特征并结合实际情况，制定一套切实可行的运行计划。这样，通过合理的调配，在确保安个生产的前提下可节电约百分之十。

4.2 变频技术用于换热站

变频调速就必须同时改变电源的电压和频率。现有的交流供电电源都是恒压恒频的，所以，必须通过变频器获得变压变频的电源，如图1所示。

图1 变频装置原理图

变频器在换热站中起着改变负载电机转速、调节系统水量来响应换热站负荷变化的作用，和传统的非线性阀门等执行装置比较更加准确便捷。变频器的控制方式大致可以分为面板控制、端子控制和现场总线控制三种方式，总线控制方式因为具有稳定可靠、操作简单、维护方便、提高系统自动化等优点，这种控制方式已经成为换热站变频技术的主流趋势。换热站从一次网取热多少由调节阀的开度决定，造成热网近端压头损失严重、水力失衡、可扩展性差和换热站能效低等缺点。采用变频器后，可以给换热站带来以下优点：降低设备启动时对电网的冲击；减少机械磨损造成的定期维护费用、实现无级变速；大幅节约电能；可进行总线控制电机转速，更加稳定可靠。

总之，随着节约能源、保护环境发展理念的提出，换热站管理工作深受业界的重视，进一步加强对其的研究非常有必要。

[1]任江伟.集中供热管网调节的水力动态平衡分析[D].长安大学，2015.

[2]解英杰.集中供热管网运行调节方法优化研究[D].长春工业大学，2015.

[3]杨先亮.集中供热系统运行方式及管网泄漏检测研究[D].华北电力大学，2015.