谈多热源联合供热

申政（太原市热力公司，山西　太原　030001）



谈多热源联合供热

申政
（太原市热力公司，山西太原030001）

摘要：分析了多热源联合供热系统的特点，从运行方案选择、管网设计、热源优化调度、网路水力计算等方面，阐述了多热源联合供热的基本原则，并提出了联合供热系统的运行方式，指出该供热系统可有效提高集中供热的安全性、可靠性和经济性。

关键词：多热源，联合供热系统，运行方式

0　引言

目前，我国面临着严峻的资源形势和环境形势，在经济发展的“新常态”下，新的形势对供热事业的发展产生了重大的影响，供热事业的发展面临着新的挑战。我国集中供热的发展模式已经从北向南，从一线城市、省会城市向二三线城市发展。随着城镇化进程的不断加快，集中供热进入了快速发展的时期，在大部分的城市中，许多供热系统都是独立承担一个供热区域，单独运行，互不连接。当采暖期开始，各个热源就失去互补性，尤其在供暖初期和末期，室外的温度较高，热用户所需的热负荷较小，热源不能够满负荷运行，热源的供热效率下降，这样不但造成了设备初投资的增大以及能源的浪费，同时也造成了严重的环境污染。所以，多热源联合供热就成了集中供热系统的主要发展方向。

1　多热源联合供热特点

多热源联合供热方式指的是一个供热系统中同时存在多个热源，多个热源共用一个管网的一种供热形式。由于我国集中供热事业的发展起步较晚，目前集中供热只是在大中型城市发展较快，而在二三线城市集中供热发展仍不能满足热用户对采暖的需求。因此，在经济发展的“新常态”下，满足民生需要、优化供热结构、实现节能减排是目前供热事业面临的新的挑战和机遇，相应地，多热源联合供热成了未来供热事业的主要发展方向。

1.1多热源联合供热的优点

多热源联合供热在合理利用能源、节约能源、提高系统的供热质量等多个方面发挥了极其重要的作用，其具体的优点如下：

1）可以提高整个集中供热系统运行的可靠性与安全性［1］。对于一个多热源的集中供热系统，如果某一个热源由于发生事故或者某些原因导致不能满足热用户的供热需求或者导致供热量减少，这时可以通过其他的热源增加供热量来满足热用户的需求。当故障热源维修好后，其他热源再恢复运行，这样多热源联合供热系统运行的可靠性与安全性就明显高于单一热源供热系统的可靠性与安全性，实现了各个热源之间相互替代、相互协调、相互补充。

2）可以灵活调整多热源供热系统每个热源的供热量［2］，提高热源效率，达到节能的效果。集中供热系统中的多热源，可以依据当地的气候特点和热负荷延续时间图，制定出节能的供热方案。由于在采暖期各热源很长一段时间内都处于部分负荷状态运行，在保证能够满足热用户需求的条件下，可以让高效率的热源尽可能的满负荷运行，延长供热时间，减小低效率热源的供热量。

3）可以提高供热系统的水力工况稳定性。由于大城市大多数热网的供热面积比较大，而且大多数热网采用环状管网连接进行供热。采用多热源联合供热，热网的比摩阻较小，各换热站的资用压头较大，这也就增强了供热系统的水力工况的稳定性，提高了安全性。

4）有利于集中供热系统的长远发展［3］。由于热电厂的建厂时间比较长，初投资较高，可以在初期建一个或多个区域锅炉房，让其高效率供热，等到热用户对供热面积的需求增大时，将热电厂与区域锅炉房实行联网供热，区域锅炉房主要进行调峰供热，以降低费用。同时随着新能源技术（地热、太阳能以及垃圾燃烧产生的热）等不断发展，多热源联合供热系统也为新能源的利用提供了一个新的平台［4］。

1.2多热源联合供热的缺点

虽然多热源联网供热具有很多优点，但是它要比单热源供热系统的运行要复杂。在复杂的供热系统中，多热源联合供热主要存在以下几个问题：1）多热源热负荷的分配；2）各热源怎样协调启动；3）调节方案的选择；4）多热源位置的选取。

2　多热源联合供热的基本原则

在进行多热源联合供热系统的设计与运行时，由于多热源联网系统管网结构的复杂性造成系统的水力工况、热力工况及调节工况很复杂，例如多热源联网供热系统最显著的特点是管网中存在水力平衡点，并且存在多点补水和多点定压问题。因此在工程设计及运行时必须对供热系统的供热量、流量、系统各部流量进行计算，进行各种供热方案的优化组合论证，以保证联合供热系统的安全可靠性和经济性。所以，进行此项工作时应遵循下列原则：

1）进行热电厂与外置区域锅炉房联合供热系统设计时，必须首先确定其运行方案，如系统采用直接连接、间接连接或直接混水式供热方式；供热调峰期间热电厂主热源与外置调峰锅炉房是并联运行、串联运行还是切断运行；供热调节方式是采取质调节、量调节或量与质调节相结合的调节方式，质调节是改变网路的供水温度，量调节是改变网路的循环水量。这些都会在网路计算、电能消耗、各热源年供热量及相应的技术经济评价指标等方面得出不同的结果。

2）热电厂与供热外网的设计及运行，应进行经济技术优化。多热源供热系统的管网设计是保证系统正常运行的重要条件，管径的计算及管网中关断阀门的正确设置，中继加压泵技术参数的选择对以后的运行调度都有着非常重要的作用。热网的管径要满足系统的设计工况、事故工况及调节工况下的水力要求，一般以最不利环路计算管径，以设计工况选择和确定循环水泵参数。

3）制定准确可靠的热源负荷分配及优化调度方案，通过分析比较从多角度进行优化调度。各热源之间协调运行的原则是：通过调整主热源和调峰热源的锅炉运行台数、燃烧强度及阀门开度、水泵运行频率等手段确保各热源进出口的供回水温度基本保持一致，根据负荷变化进行供热调节时，主热源和调峰热源都要按照相同的温度调节曲线执行，实行简单有效的调节。总的来说，供热系统的调节主要分为水力工况调节和热力工况调节两方面的内容。水力工况调节的含义是指在各种运行方案下实现系统的流量平衡，即压力平衡。热力工况调节指的是通过水力调节和供回水温度调节实现系统的热量平衡，尽量达到按需供热的理想工况。

4）对联合供热系统进行网路水力计算时，应分析各个热源的投入顺序和状况，对不同运行工况分别进行水力计算。对于不同运行方案，要对管网中循环水泵的扬程和流量进行校核计算，进行输配管网的可行性分析计算，在满足管网水力工况要求及水力平衡的条件下，多源联合供热系统的管网循环水泵必须采用变频泵，力争使循环水泵的输送能耗最小，水泵的运行费用最低［5］。

5）提高供热系统的自动化程度，是保证多热源联合供热系统经济运行的重要措施。

3　多热源联合供热的运行方式

多热源联合供热运行，即调峰热源与基础热源联合运行，其各热源运行时间及承担的热负荷如图1所示。当室外的温度低于开始供暖的室外温度时，即tw＜twq时，多热源联网中的基础热源投入运行，这时供暖热用户的热负荷Q低于基础热源的设计热负荷aQ'，因此基础热源在这段供热时间始终在部分负荷的状态下运行，其实际效率低于设计效率［6］，基础热源在这段时间的总供热量如图1右侧空白所示。

图1　多热源联合运行热负荷延续时间图

当室外温度低于调峰热源的计算开启室外温度时，即tw'＜tw＜tw，fb'时，开启调峰热源，此时调峰热源与基础热源联合供热保证热用户的需求，此时热负荷Q高于基础热源的设计热负荷aQ'，但基础热源的设计热负荷aQ'不能够达到热用户的设计热负荷Q'，因此基础热源在这一阶段处于满负荷运行，基础热源的实际热效率接近设计热效率，基础热源在这段时间的总供热量如图1阴影部分所示［7］。

当室外温度低于供暖的计算温度时，即tw≤tw'时，供暖热用户的热负荷Q将达到其设计值Q'，此时基础热源在满负荷状态下运行，其实际热效率接近设计热效率，调峰热源也在满负荷状态下运行，实际效率接近设计热效率。

4　结语

多热源联合供热系统，由于系统有多个热源，提高了整个系统的供热安全性、可靠性和经济性，当某个热源出现故障，不影响整个系统的供热。但多热源联合供热系统，热网投资较大，运行管理较复杂，许多问题有待进一步研究。

参考文献：

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［2］王魁吉，孙玉庆.多热源环网供热技术［J］.暖通空调，2002，32（6）：83-86.

［3］刘继文.浅谈多热源环状管网的优越性［J］.山西建筑，2008，34（7）：180-181.

［4］叶明，孟燕.多热源联合供热系统设计原则与工况分析［J］.石油矿场机械，2004（33）：141-142.

［5］刘卫东，王魁荣，王魁吉.多热源联合供热综述［J］.区域供热，2012（1）：14-25.

［6］朱晏琳.二级网调峰集中供热系统技术经济性研究［D］.天津：天津大学，2007.

［7］何旭东，王赟.多热源联供方案［J］.解决方案，2010（11）：45-48.

Discussion on combined heating of multi-heat sources

Shen Zheng
（Taiyuan Thermal Power Corporation，Taiyuan 030001，China）

Abstract：With an analysis of features of multi-heat sources combined heating system，starting from aspects of operation scheme selection，pipe network design，heat source optimizing adjustment，and network hydropower computation，the paper describes basic principles of multi-heat sources combined heating system，puts forward its operation methods，and finally points out that：multi-heat sources combined heating system can effectively improve safety，reliability and economy of central heating system.

Key words：multi-heat sources，combined heating system，operation methods

中图分类号：TU833

文献标识码：A

文章编号：1009-6825（2016）06-0117-03

收稿日期：2015-12-18

作者简介：申政（1989-），男，助理工程师