城镇集中供热节能改造技术分析

段绍阳王飞王国伟

（1.山西亚日兴工程技术咨询有限公司 2.山西理工红日节能服务有限公司 3.太原市市政工程设计研究院 山西太原 030000）

0 前言

目前大多数热力站采用大流量小温差的运行方式，该运行方式使电量及热量无故的浪费，而集中供热中主要成本是热力站运行时的电费，热费及水费，因此节电、节热及节水便成为集中供热中节能运行的根本。节电主要是通过节约热力站内的电量消耗，而热力站的电量消耗主要来源于循环水泵运行时的耗电量，因此选择合理的水泵并使水泵运行在高效点，对热力站节电起着至关重要的作用。节热主要是通过节约热力站运行时管网及用户侧的热量损失起到节热的目的。节水主要是通过控制运行时管网上的跑冒滴漏，及用户的频繁放气放水节约热力站的耗水量。国内的学者及供热一线的供热人对这方面做了很多研究。

冉春雨等[1]对集中供热系统节能环保运行技术进行优化，并对电厂节能环保运行关键性的技术进行了分析。张博[2]针对某市集中供热的热力站是以供给侧调节为主的运行调节方式，本文对热力站内的运行调节情况、水泵变频改造及阀门选择的问题、热力站二次管网侧采用的调节手段进行分析研究，并通过采用平衡阀在解决供热建筑物水平失调现象、建筑物楼前设置混水系统解决高层建筑垂直失调问题的方案实践，得到了解决工程实际问题的方法。李妍昕[3]通过对长春市热力公司典型集中供热管网系统的实测，讨论供热管网系统节能评价方法和指标的确定，针对一次网、二次网和换热站系统设定系统星级评定的具体方法。郝伟[4]通过合理的了解集中供热系统热耗情况，根据热用户用热需求调节热力站的供热温度曲线，才能找出经济科学的节能供热模式。

结合之前的研究，供热系统节能运行的关键点主要集中在热力站内选择与管网匹配的循环水泵以便高效运行、二次管网的节能降耗及减少整个系统的失水量。针对已运行的热力站，节能改造主要方法如下：

1 热力站节能改造循环水泵的合理选取

对某一小区的集中供热而言，循环水泵就是该小区的“心脏”，因此循环水泵的合理选择至关重要。循环水泵主要参数为进入小区管网的循环水量及扬程。热力站内水泵的节能改造，主要通过以下方式选取循环水泵：

（1）在满足所有用户室温都达标的前提下，通过使用超声波流量计测量二次网的流量G′或者热力站内一次网侧的热量表反算出该小区在严寒期的热负荷，该负荷就是本小区在供热运行时需要的最大热负荷。再根据公式（2）计算出该小区需要的理论流量G，该理论流量就是循环水泵的流量。

式中：Q′——该小区的实际最大热负荷，kW；

G′——该小区的实际运行流量，t/h；

△T′——该小区的实际运行供回水温差，℃。

通过流量公式（2）计算循环水泵的理论流量。

式中：Q′——该小区的实际最大热负荷，kW；

G——该小区的水泵理论流量，t/h；

△T——该小区的理论供回水温差：①△T=20℃（散热器）；②△T=10℃（地暖）。

（2）通过改变循环水泵的频率，采用超声波流量计测量二网的流量。在运行频率f1下，测出二次网流量G′1与循环水泵进出口压差△P′1；分别增加、减小水泵的运行频率变为 f2、f3，相应二网流量 G′2、G′3与循环水泵进出口压差△P′2、△P′3。通过三次调频测量，利用公式（3）计算二次管网的阻抗S1、S2、S3，该小区二次网的阻抗S取三次计算的平均值。

式中：f1、f2、f3——水泵运行时的频率，Hz；

G′1、G′2、G′3——实际测量的原循环水泵的流量，t/h；

S——二次管网的总阻抗，t/h；

△P′——严寒期循环水泵实际扬程，m。

通过使用高精度的压力表在严寒期监测循环水泵前后的压力值，计算出严寒期水泵的扬程：

式中：P1′——严寒期循环水泵出口压力，m；

P2′——严寒期循环水泵进口压力，m；

△P′——严寒期循环水泵实际扬程，m。

根据理论计算的二次管网的流量G与次管网的总阻抗S，计算出改造后循环泵所需要的扬程H。

2 二次管网的节能降耗

二次管网是用户与热力站连接的桥梁，选取合理的管径与阀门是保证二次网降耗的必要前提。根据计算出的流量G′与二次网各分支、各楼栋及各单元的流量 G′1，G′2，G′3…G′n，通过查水力计算表，选取合理的管径，便于调节管网的平衡。调节管网的平衡主要是通过在二次网主要分支及楼栋单元加装调节阀，通过使用超声波流量计、测温枪调或者设置远传智能水力平衡阀来调节二网的平衡。当二次网系统水力平衡后，可避免常规“大流量，小温差”的运行方式，进一步的降低管网的流量，拉大管网供回水温差，减轻热力站循环水泵的负担，进而降低水泵的能耗，节约管网的热量。

3 控制系统的失水量

集中系统绝大多数都是闭式系统，用户的回水通过热力站内的换热器换热后温度升高，供给用户侧。

式中：Q′——用户需要的热负荷，kW；

c——水的比热容，kJ/kg；

F——换热面积，m2；

t1——用户的供水温度，℃；

t2——用户的回水温度，℃。

如果系统失水，系统通过启动补水泵为系统补水。若失水量较大，则会降低用户侧的回水温度，使得供回水温差加大，热负荷增加。

式中：G′——二次网的运行流量，t/h；

t′2——补水后二网的实际回水温度，℃；

t——补水水温，℃；

t2——用户的回水温度，℃；

x——补水量，t/h；

由于 t

4 结语

供热系统是个系统工程，供热节能要从全盘进行考虑，不能单独只做某一方面的节能，从源头到末端相互匹配，对热力站耗电量、耗热量及耗水量严格把控，做到精打细算，使热力站的能耗减少。