摘要:在改革开放的新时期,城市化进程在不断加快,为加快推进节能减排政策,集中供热系统节电、节热及节水的研究成为重中之重。集中供热主要是以热电联产进行供热,电厂与用户之间通过热力站、管网紧密结合在一起,因此集中供热是系统工程,节能运行必须对热源、管网及用户进行系统的研究,才能使供热从热源,经过管网到热用户处于高效节能的状态,实现真正意义上的节能。就某一小区而言,热力站为热源,用户建筑为末端,二次管网为连接两者的桥梁。选择合理的水泵、调节二次管网的平衡及末端用户的控制,是该热力站节能的根本。
关键词:集中供热;节能运行;技术措施
引言
城镇集中供热系统,是社会供热系统的重要组成部分,其中热力用户、热网和热源是该系统的三大要素。要素之间既相互制约也相互联系。由于能源资源的不断枯竭,能源的利用和节约受到了国家的重视。如何不断改进供暖设备的设计和工艺,合理利用热源,减少热量的损耗,提高热量的利用率,减少对于环境的污染,对于我国的经济发展和人民群众的生活水平的提高都具有重要的现实意义。
1集中供热的发展
提到能源结构转型.就不能不说城市热网供热经历过的一系列演变过程。城市热网供热的核心部分是热力站。热力站是用来转换供热介质种类、改变供热介质参数,分配、控制及计量供给热用户热量的设施,是热网与热用户的连接枢纽。热网供热的热力站按供热形式分直供站和间供站,前者是电厂直接供用户,温度高,控制难,浪费热能。是最初电厂余热福利供热的产物。间供站则是以电厂为一次线,小区为二次线,热源(电厂)、热网(一二次线管网)、热用户(居民楼和单位)连接处为热力站。这是现有城市热网供热采用的形式,该形式将一次水和二次水系统彻底分开,保证一次水系统的压力、温度等参数稳定,可调节性强,充分利用了电厂余热,经过系统的科学调节,可使得热水管网系统补水率稳定在1%以下的水平,有效地保证了供热管网水力工况的稳定性,为提供良好的供热质量打下了坚实的基础。通过多年的供热运行,随着供热理念及技术的日趋成熟,热力站的换热设备开始由初期的占地面积大、换热效率低的大型设备向小型换热机组设备转型。换热机组是将换热器、水泵、计量仪表、阀门以及控制器等设备组合在一起的一种新型、高效的换热设备。它具有多点参数设定、分时段控制、自动报警、网络通讯、远程控制等功能。高效率的换热器与高灵敏度的控制系统结合在一起,不但减小了换热设备的占地面积,而且使热源的利用率提高,改善了管网的供热能力,减少了热能浪费。因此,利用电厂余热的绿色供热模式,随着多年的发展已经具备很高的管理及科学理念,是绿色智能化供热模式的中坚力量,对首都的环境改善工作起到了至关重要的作用。
2城镇集中供热节能改造技术
2.1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。△P=SG2(3)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:△P′=P1′-P2′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。
2.2热网循环泵的设置
热网循环泵的主要作用,是在热网系统的供热运作过程中,根据供热的需求来调节热流的流量,从而满足供热的需求。目前在节能方面多数采用的是变速的热网循环泵,其有着灵活便利等优点,在整体设计时,充分考虑循环泵的调整留有足够大的运作位置,这样便可以大为降低工作中的能量损耗,有利于能源的节约。
2.3优化选择管网设备
(1)管道补偿器。在二十世纪六七十年代普遍采用钢制套筒式补偿器,由于套筒补偿器密封填料不严,普遍存在热水泄漏现象。后来应运而生了不锈钢波纹管补偿器。到目前为止,波纹管补偿器的应用在我国供热管网占有较大的份额。无论地沟敷设还是直埋敷设都普遍采用这种补偿器。因为波纹管补偿器本身与套筒补偿器相比具有无泄漏的优点。但是根据多年来运行情况来看,很多管网采用波纹管补偿器也出现了一些问题,甚至是安全事故。近年来很多供热管理和设备生产企业又相继开发并开始应用了新型的具有防止泄漏功能的套筒补偿器。采用哪种适合热网长期安全运行的补偿设备,还需要在产品设计、实际运行过程中不断总结经验,推广使用最合理的补偿设备。(2)管线阀门。很多工程阀门运行不能真正发挥开闭作用。造成漏水现象严重,事故状态不能及时关闭。主要原因有:某些供热企业为追求较低的产品价格,选择了不是真正具备生产资质生产厂家的产品。阀门制造不符合行业标准,产品质量差,密封效果不达标。再有就是管网施工过程中清扫不彻底,导致残留泥沙等磨损了阀门密封面。(3)管网补水。不少供热管网补水水质不达标,或者直接补充自来水甚至河水,腐蚀堵塞管道设备,污染换热面,影响锅炉、换热器热效率。阀门堵塞影响调节性能,增加了管网阻力。很多管网在热力站将一次水补入二次水系统,造成一次热网失水严重,即对热网正常运行造成了威胁又消耗了能源。
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。
参考文献
[1]冉春雨,王杨洋.集中供热系统的环保节能控制与关键技术分析[J].节能与环保,2019,2:70-71.
[2]张博.集中供热系统运行调节的实践研究[D].北京:北京建筑大学.
[3]李妍昕,冯哲愚,徐凯,等.长春市集中供热管网系统节能评价研究[J].供热制冷,2017,2:21-23.
[4]郝伟.北京地区集中供热热力站能耗现状及节能效果研究[D].北京:北京建筑大学.