集中供热系统管网失水问题及治理措施

冯伟伟

（太原市热力集团有限责任公司，山西 太原 030001）

水作为集中供热管网主要介质，管网漏水会导致系统水力失调、用户室温不达标。为了保证供热系统正常运转，需要大量的补水，补水量越大，供热效率越低，给供热公司带来的很大损失，以太原南部供热分公司为例，太原市南部区域集中供热面积达1300万m，一级网管线长度达80km，一次网管线系统容水量约18 万t，经统计，2016—2020 年采暖季南部热网一次网每年平均失水量达20 万t，每年仅自来水费损失110 万元，除此之外，还有流失的热耗和电耗，因此，寻找泄漏点、降低水耗成为供热公司急需破解的难题，依据稳定期每天补水量对比分析，从主干线到各个支线逐个测试，确定是主干网还是支线漏水，查出漏点位置进行堵漏。

1 失水现状

统计太原南部城区热网2020—2021 年采暖季一次网补水量及 “一补二” 用水情况，具体情况见表1。

表1 太原南部城区热网2020—2021 年采暖季一次网补水量及“一补二” 用水情况

由表1 数据可知，冬季热网补水主要有两个用途，一是用于弥补热网循环流失，以满足一级网运行要求，失水量占比为71%，二是用于下游各换热站“一补二” 用水，满足二级网运行要求，一补二占比为29%。

目前国内供热企业控制失水最好的是北京热力热网，基本实现不失水，其次是牡丹江热力热网控制失水量100t/万m左右。2020 年冬季太原南部热网单位面积失水量199t/万m，比行业较高水准存在一定差距。供热公司根据管网分布情况，制定失水查找方案，巡线人员应对管辖范围内管线设施全面排查是否跑冒滴漏。

2 失水查找意义

冬季供热是民生大事，涉及千家万户，太原南部热网采暖季供热系统一级网运行温度高达100℃以上，运行压力达到1.0MPa左右，管线出现泄漏会严重影响供热效果及周边环境地质，也容易引发供热安全事故，造成人员伤亡。如2020 年1 月16 日郑州市热力管网突发泄漏事故，事故导致1 人死亡及1 人受伤，属于供热行业的重大事故，给企业形象带来了负面影响。通过制定专项失水查找方案，确定管网泄漏点，待停暖后进行维修改造，消除管网安全隐患，分析管网泄漏原因（外力破坏、焊缝开裂、管道外腐蚀或内腐蚀），提高供热运行稳定性和精细化管理水平。

一旦失水量较大，不能及时采取措施解决时，势必对现有的供热系统平衡造成破坏，最终影响热用户室温供暖效果，失水严重会造成部分区域停热现象，减少失水量有助于整个供热系统的精细化管理和调节。

从供热成本方面考虑，失水造成了水资源和热量的浪费，热网系统对循环水质要求高，由自来水经过工业盐、树脂等工艺处理为软化水，再注入热网中，经测算，2020—2021 年冬季151d 共失水约21 万t软化水，每吨软化水成本约8 元，每年因一级网失水增加水费支出约168 万元。热量损失按照一次网供回水平均温度65℃测算，采暖季损失热量6 万吉焦，热源费按15 元/GJ，每年增加热费支出约90 万元，共计258 万元，若按太原市集中供热总面积1.82 亿m计算，增加热费支出约1500 万元，故降低失水量可降低企业供热运行成本。

3 失水查找思路

失水查找思路是对南部管网进行解列运行测试，观察解列主网系统的补水量变化和解列区域的压力变化判断失水原因。供热企业根据热网各个用户支线关断阀门位置划分解列区域，对每一条支线逐一解列出去观察压力和补水变化，判断相邻管网阀门窜水和管网泄漏失水，若属于管网泄漏，组织施工力量进行维修或更换管道，若属于阀门外漏原因，停暖后进行维修或更换阀门，最终达到总失水量降低30%左右。

目前太原南部热网与嘉节热网、太古热网一级网相邻，因相邻热网之间存在压差，阀门关闭不严，有窜水现象，故低压力区域的管网需要重点排查失水情况。日常管线巡查中，有异常的积水热力井室、热力井周边路面下沉及使用年限超过20 年管线作为查找重点排查部位。对于直埋补偿器或固定墩的受力薄弱的位置应全面排查。

4 失水查找流程及判断标准

4.1 失水查找准备工作

一级管网失水查找过程中，影响因素有很多，为了更加准确查找漏水点，必须提前收集某段时间整个热网失水量、用水量信息。编制可行性查找方案，方便指导相应工作，结合运行经验和管网布置特点，方案中应合理划分出解列区域，选择自控仪表良好的热力站作为压力观测点，自控数据显示准确，通讯线路可以正常传输； 一级网各补水点水箱液位保持高位状态，具备随时启动补水和读取水表补水量条件； 做好失水量统计报表，排查非“一补二” 热力站是否存在使用一次网水的情况，排除干扰因素。查找测试涉及阀门很多，应准备充足车辆、人员和物资，做好有限空间作业票和现场作业交底。准备热成像仪、数字检漏仪、听音杆等辅助设备查找漏点。

二次网失水主要集中在老旧小区，二次网管道及阀门锈蚀严重，很多阀门无法正常关断，不能分区域解列，需要提前统计各热力站二次网实际补水数据，计算正常运行期间日平均补水量，提前摸清二次网管线布置及相邻管线情况，与产权单位或物业公司配合查找漏点。

4.2 失水查找流程

一次网失水查找测试之前，统计南部热网各解列区域面积、阀门位置、补水点及压力观察点基础数据，统计30d 内管网每日总补水量和“一补二” 水量，泄水排污阀保持关闭，根据运行经验选择关闭严密的阀门进行解列，压力观察点选择自控传输数据准确的。因电厂首站交城热网回水和南部热网回水混供进入凝汽器，试验前，应联系电厂维持出口供水温度，将交城热网回水隔离运行，排除交城管网是否存在失水。

根据解列面积，计算主网循环流量，做好参数调整，调度部门退出解列区域的换热站自动平衡软件，通知相关调度开始测试，巡检部门按照解列要求关闭解列主阀门及旁通阀； 运行部门把解列区域的换热站停运二次网循环泵、停运一级网回水加压泵、关闭“一补二” 阀门，二次网保持自动补水状态，一级网进出站阀门保持开启状态。操作完毕后，调度部门观察压力参照点压力变化和补水点补水量变化，做好记录。若解列区域30min 压力不变化，安排热力站开始泄水，再观察解列区域压力变化和补水量变化。通过测试判断阀门的严密性和单位面积失水量，对失水量大的区域可通过细分的方法继续缩小管网漏点范围。查找测试结束后，对管网每个解列区域解列阀门和失水情况进行综合分析，提出具体解决方案。

一个热网安排一个区域进行查找测试，不能多个区域同时进行； 解列区域查找测试时间从完成解列、热力站关停“一补二” 等用水设施，关停回水加压泵开始计时，测试时间不小于2h； 解列区域尽量减少操作阀门数量，最好可通过一道阀门实现解列区域关断； 解列后重新恢复前应先开启解列阀门的旁通阀门进行压力平衡，压力稳定后再开主阀门实现运行。重点关注对象是运行中已发现的补水量较大的位置及日常巡检中发现的异常积水小室、热力井室周边路面塌陷或开裂、泄水或排气小室、有抢修记录的管道等。

二次网失水查找时，需热力站退出二次网平衡软件系统，关闭补水系统自动启停功能，改为手动启动补水泵，逐一楼栋关闭阀门，观察热力站二次网回水压力及补水量变化，明确失水量，做好记录。发现失水量大的区域可通过细分方法缩小范围。重点关注对象是运行中已发现的补水量较大的楼栋分支及日常巡视发现的异常积水小室、热力井室周边路面塌陷或裂缝、泄水或排气小室、有抢修记录的管道等。

4.3 失水判断标准

4.3.1 一次网失水判断标准

解列一个区域，操作人员关闭解列阀门后，听是否有截流声，判断解列阀门的严密性。

解列一个区域后，观察主网运行压力变化及瞬时补水流量，若定压点压力曲线基本不变，主网瞬时补水量基本不变，解列阀门关闭严密，且解列区域观察点压力曲线基本不变，说明解列区域不失水。

若主网瞬时补水流量明显降低，定压点压力曲线波形变稀疏，补水点启动频次减少，解列阀门关闭严密，但解列区域观察点压力明显降低，说明解列区域失水严重，需进一步缩小范围，确定失水点位置。

4.3.2 二次网失水判断标准

如果热力站二次网回水压力曲线波形疏密不均，较密波峰经常出现在某特定时间段间歇循环出现，判断这个时间段存在用户私自放水。如果热囖站二次网回水压力曲线波形较密，压力升至定压上限需补水时间长，说明补水泵启动频繁，补水量较大，判断二次网存在失水情况，对二次网进行区域划分，依次解列区域，若某一支线区域解列后二次网回水压力曲线波形变稀疏，补水量明显减少，判断该解列区域有漏水点，需要停暖后，联系产权单位或物业公司开挖管道检查漏点准确位置，制定具体维修方案，对故障管道进行修复或更换。

5 治理措施

新建供热管道工程，严把施工质量关，按照设计图纸施工，不得擅自变更图纸，焊缝接口100%质量检测，保证接口保温质量，根据国家规范进行强度试验和严密性试验，建立严格的供热实物资产交接管理制度。对多次泄漏或使用年代长的管网支线及时进行更换改造，避免冬季运行发生大型泄漏，抢修时间长影响供热。每个采暖季运行前进行全网注水及冷态试运行，注水是应排尽系统内空气，防止气水相击现象，导致焊口裂开，冷运对系统整体升压测试，提前暴露管网的薄弱点，消除隐患，提供管网运行的安全性。建立管网数据及运行档案，当管网发生泄漏时，对管网故障时间、位置、原因及抢修措施等做好详细记录，为夏季维修改造提供依据。

探索新的智慧供热运行调节模式和管网监测方式，加大管网巡检力度，尤其是对老旧管网及泄漏的管道进行巡检，借助热成像和测漏仪，提高查找故障点效率，确保供热设施完好率达到100%，根据新技术新材料，完善检修工艺、检修方法、检修标准和检修后评价机制，及时保存检修过程资料，加强管网普查工作，每年对一次网小室补偿器、分界点阀门、附件等进行检查，做好检查记录和问题清单。完善城市供热管网突发事件的快速响应机制，提升应急处理能力，要确保关键节点阀门的完好性，及时处理关闭不严密阀门。确保发生泄漏时故障点能有效隔离，缩短抢修时间。规范换热站“一补二” 用水管理，实现远程监控各换热站一补二用水表，如遇到一级网失水事故，实现紧急状况下的快速关断，保证一级网运行的安全。

完善热力站使用“一补二” 用水管理制度，随着热网系统的不断扩大，热力站采用“一补二” 补水方式以简单、方便、节约人力和空间的优势，得到越来越多供热企业的选择。目前太原市热力集团供热范围“一补二” 热力站日用水量达到4000t，但由于无法实现紧急状态下的快速关断和有效判断二次网失水位置，对一次网和热力站的安全运行造成一定的不利影响，应实行精细化用水管理制度，通过管理制度，是“一补二” 用水透明，便于集中管理分配，量化消耗费用。根据热网的管理需要，所有“一补二” 热力站均按照技术要求安装计量表计，实现“一补二” 用水量数据上传，目前现有热力站补水方式主要有自有软化罐补水、直接“一补二”、间接“一补二” 三种，个别热力站可同时用两种或三种方式进行补水，各供热公司根据热力站实际补水方式确定计量表计安装位置，准确掌握各热力站用水信息，对控制失水有很大好处。

6 结语

随着近些年城镇清洁集中供热蓬勃发展，每年冬季供暖，我国供热企业热、水、电等能耗指标相比发达国家存在一定差距，充分提高能源利用率，减少资源的浪费，制定能效指标考核和奖惩制度，形成良性循环。通过治理城市供热管网失水问题，杜绝了热力管网跑水现象，同时也间接降低了电耗和热耗，降低了对环境的破坏，实现了企业节能减排的目标。除此之外，因太原市水资源短缺，可以尝试融合城市污水处理厂和供热管网，通过污水处理厂中水经过再生水工艺，将中水转化为满足热网用水水质标准的再生水作为补水水源注入热网中，使水资源得到高效可持续利用，从而间接降低了供热运行成本。