城市集中供热优化运行及节能措施

张 卉

(太原市热力集团有限责任公司，山西 太原 030001)

自20世纪50年代中期，我国开始发展集中供热至今，发生了重大的变化，即：个别热电联产，小型蒸汽锅炉蒸汽分散式供热，到70年代三北地区汽暖改水暖，再到80年代引进北欧集中供热，获得了很大的成果。从热源来看，大型热电联产热源与大型区域锅炉房并举。从热网来看主要是间接换热，直接混水到小型直供方式，并从90年代开始推行供热自动化，到目前的大型多热源联网运行等等，使供热产业的效率大大提高，为节能环保工作做出了贡献。随着经济的快速发展，环境污染和能源紧缺问题已经成为我们面临的重要问题。一方面城市集中供热在一定程度上有利于节约能源、保护环境。另一方面，城市集中供热系统在运行过程中需要消耗非常多的能源，所以必须要采取节能降耗措施并加强研究提升系统的运行效率。

1 城市集中供热系统存在的问题

1.1 供热热网效率不高

目前我国的城市供热系统存在热网能效不高的问题，平均在80%左右。系统能效一般是指系统热源处所输入的总能量，其一般包括了电能与热能的折合热能，使室温加热到设计室温，从而有效提高室温的有效热量。供热系统从热源开始经过热网输送直到送达热用户，其中从热源开始包括：热源、热网、多余建筑和冷热不均造成的热损失，是影响热网供热效率不高的因素。通常情况下，我国供热系统规模相对比较大，加之自控技术水平不高，从而诱发出冷热不均的现象。实际上，冷热不均的热量不属于管网损失，只不过由于房间过热而需要开窗散热过程中损失掉的热量。

1.2 供热自动化没有充分发挥节能作用

目前我们所上的供热自动化设备，投资比较大，但没能在真正意义上实现自动化，表现不错的方面包括上传较准确的数据，并能在中央控制室(即调度)对换热站实施远程控制。存在的问题有以下几点：

1)仪表显示不准确；2)自动化设备选型不合理；3)电磁调节阀进行调控无法保证精准到位；4)换热站的热计量无法与热源总表数据有效对接；5)供热控制仅到热力站，而未能实现对建筑物及用户本体的控制；6)控制策略与方法存在问题。

1.3 运行管理中的水力失调

运行管理问题也是城市集中供热系统面临的重要问题，尤其是水力失调问题是目前我国城市集中供热相关部门亟待解决的重要难题。由于我国城市集中供热系统管网线路距离十分长，且缺少有效的调节设备，从而无法有效调控室内温度，这样用户在使用中就很容易导致热能的浪费。此外，城市供暖方式存在地暖、挂暖及空调供暖等多种供热形式并存的局面，导致供回水压力和供回水温差在各系统中不同，流量控制更加复杂和困难，水力平衡难以完全实现，以及我国城市建设复杂多样，这也给集中供热系统的运行管理带来了极大的挑战。

1.4 管理水平有待提升

目前我国城市集体供热系统的管理水平还有待提升，基础计量也没有得到充分的重视。这就要求城市供热相关部分制定科学合理的管理制度，不断提升计量工作人员的专业水平，并引进先进的计量设备。同时，必须严格按照管理指标开展每一环节工作，真正实现权责明晰，避免任何不必要的损耗，杜绝浪费现象的发生。在逐步推行多热源联并网供热的同时，如何打造安全可控的管网是我们应该考虑的重点，在此之中多热源就意味着多压力源，如何调节热网平衡，不仅对设备设施是一个考验，对我们的供热管理人员更是一次挑战。可见，城市集中供热的运行管理水平还需要不断提升，只有这样才能真正实现节能降耗，安全运行的目标。

2 城市集中供热的优化措施

纵观供热系统各个环节的耗能状况，不难看出只有不断提高其技术含量，才可以使城市集中供热系统达到节能、减排的效果。

2.1 严格遵循节能设计规范和标准

通常情况，从北方至南方外墙的传热系数从1.28 W/(m2·K)～2.35 W/(m2·K)逐渐降至0.45 W/(m2·K)～1.5 W/(m2·K)，从而使保温性能提高了1.6倍～2.8倍。此外，体形系数、窗墙比等对建筑物耗热量影响比较大，此时需要严格遵循节能设计规范和标准，从而更好的达到节能效果。对于既有建筑物，需要有步骤、有计划的向新标准靠拢，实施既有建筑外墙保温是主要措施之一。

2.2 推广分时段变室温调节

要想使大量超标耗能现象得到有效改善，则需要严格按照国务院规定的室温标准进行设计，如冬季18 ℃，夏季26 ℃，尤其是各类公共建筑，要根据上班、下班，白天、夜间，工作日、节假日，进行分时段的变室温调节。对于热水供热系统而言，这种调节、控制，一般是通过改变循环流量来得以实现节能的效果。如今，随着分时变室温调节技术的应用，要尽可能的遵循双赢的原则，这样不仅可以达到节能的效果，而且还可以在供热的买卖双方达到双赢的效果。

2.3 采用大容量的产热源

我国出台了热电联产的新政策，即大力发展300 MW(30万kW)、200 MW(20万kW)以上机组的热电联供，对于一些小容量的热电机组要逐渐关停，这样可以有效提高热源的热效率。如今，随着城市化、工业化的不断发展，超过百万的大城市如雨后春笋般涌现，为了更好的满足这一发展趋势，就需要采用大容量的热电联产供热，以更好的提高其供热效果。

2.4 科学、合理的开展多热源联网运行

在城市集中供热系统中，积极选择大容量热水锅炉、大容量热电联产的同时，需要对多热源联网运行供热方案给予科学、合理的规划，以更好的提高其供热效果。实际上，多热源联网供热系统，与高压电网存在较大的相似性，可以借助多个热源来对热网同时进行热量的输送。此时热用户就可以根据自身特点来向热网提取热量。一般用热容量比较大的热电厂来担任主热源，而且在进行供热的过程中，经常会满负荷向热网输热，同时在供热期间，其余热源成为辅助热源，可以结合特点分别有序的实施满负荷运行，以期更好的满足热用户的供热需求。为了确保各热源运行锅炉的高效运行，则需要对热量平衡进行有效的调度，以提高其运行效率。实际上，通过压力平衡的有效调度，可以使每一个热源自动为一个固定的供热区域进行供热，进而达到一对一的单热源供热需求，此时借助流量平衡调度，能够确保每一个热用户对循环流量的基本需求。对于上述所介绍的平衡调度方式，不仅能够提高热用户的供热质量外，还可以使所有热源的运行锅炉处于高效的运行状态，从而使热源的平均热效率得到有效提升。

2.5 完善二次网的直埋技术

通常情况，城市集中供热系统一般会选择直埋敷设技术，这样可以将一次网的管道热损失控制在2%～7%范围内。实际上，诱发供热管网热损失超标的原因多发生于二次管网上，而且损失可以达到10%～15%，造成这种现象的主要原因是二次网分支过多，需要按照要求增设阀门，从而使直埋敷设，转化为变相的半管沟敷设，加之多年失修，从而导致管网热损失过大。如今，要想使管网热损失得到有效的控制，就需要对二次网的直埋技术进行优化和完善，最关键的手段就是选择直埋球阀，减少检查井的过多设置，以确保二次网真正成为直埋敷设。

2.6 选用防腐阻垢剂，降低系统失水率

大量的资料调查与统计发现，我国每平方米供暖面积所需要的平均补水量约在80 kg/年～90 kg/年，热损失率约为8%～10%，除了冒、滴、跑、漏的原因外，也经常会发生用户偷水现象。目前最常用的解决对策就是将防腐阻垢剂加入系统之中，其不仅能够除垢，而且还可以防锈。通过使水系统的pH值(pH>10)提高，还可以在钢管表面构筑一层保护膜，既能够达到软化水质的目的，而且还可以防止二氧化碳腐蚀和氧腐蚀。与此同时，该防腐阻垢剂不会对人体造成伤害，但是带有颜色(黑色)。通过多年的实践发现，防腐阻垢剂的应用效果比较理想。

2.7 使供热自动化充分发挥作用

优化供热自控工程设计，合理选择仪表与相关硬件。如温度、压力、流量传感器和电磁调节阀，严格的安装标准与辅材的选用，组态软件和全网平衡软件的应用，考虑热网与室内供暖的不同属性通过不同的策略和方法进行控制，把控二次网平衡控制，如人工调平衡法、短管阀门平衡法、单元回水电动阀与温度调平衡法、便携式半自动二网平衡法和经过水力计算加装孔板、平衡阀等方法。

2.8 坚定计量收费技术的推行

从节能的角度来讲，供热计量收费技术能够有效改善冷热不均引发的热损失，从而达到节能的效果。除了在热量结算点位置配备热量表外，还需要将流量调节阀和恒温控制阀安装在建筑热入口和散热器位置。通过热量表的安装，能够对耗热量给予有效的计量和结算。在对各种调节阀进行安装时，不仅可以提高系统的可调性，而且还可以维持水力平衡，使冷热不均问题得到有效改善。多年的实践研究发现，只要严格按照相关规范和标准来对调节阀进行安装和调节，可以使冷热不均问题得到有效改善。

3 结语

本文就供热热网效率、供热运行自动化以及供热运行管理中的问题进行分析。而且随着人民生活水平的提升，人们对城市集中供热系统提出了更高的要求。这就要求城市供热部门不仅要不断提升供热效率和供热质量，还需要采取节能降耗的有关举措，节约能源、保护环境，促进社会经济的健康可持续发展。目前，我国的城市集中供热系统在运行中还存在一系列的问题需要解决，这就要求我们必须不断引进先进的科学技术和相关设备对供热系统进行优化，同时提升系统管理水平，更好地实现系统节能降耗的效果。