張 佳 敏

(太原市熱力公司，山西 太原 030001)

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熱力站節(jié)能降耗改造措施及效果分析

張 佳 敏

(太原市熱力公司，山西 太原 030001)

介紹了熱力站節(jié)能降耗必要性，從換熱器、循環(huán)泵、補(bǔ)水水箱三方面，對(duì)熱力站主要設(shè)備節(jié)能降耗改造措施進(jìn)行了效果分析，提出了節(jié)能降耗的注意事項(xiàng)，達(dá)到了熱力站優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

熱力站，換熱器，循環(huán)泵，補(bǔ)水水箱

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力和綜合國(guó)力的不斷提升，供熱事業(yè)得到了大規(guī)模的推進(jìn)發(fā)展，但快速發(fā)展的同時(shí)也伴隨著一系列問(wèn)題，譬如能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題，對(duì)熱力站采取有效的節(jié)能降耗措施是集中供熱得以可持續(xù)發(fā)展的需要，必須足夠重視。

目前太原市集中供熱覆蓋達(dá)1.7億 m2。為了優(yōu)化集中供熱質(zhì)量，太原市積極開(kāi)展了聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)容改造工程、既有建筑節(jié)能改造工程等，在我市集中供熱和城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中充分發(fā)揮了主力軍作用。要節(jié)能降耗首先要分析熱力站能耗過(guò)大的原因，盡可能用最經(jīng)濟(jì)的循環(huán)流量將適量的熱量分配到各個(gè)熱用戶。

1 熱力站節(jié)能降耗必要性

熱力站是城市集中供熱系統(tǒng)中熱網(wǎng)與用戶的連接站，是城市供熱的樞紐環(huán)節(jié)。它的作用是根據(jù)熱網(wǎng)工況和用戶的不同條件，采用不同的連接方式，將熱網(wǎng)輸送的熱媒加以調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)換，向熱用戶系統(tǒng)分配熱量以滿足用戶需求。目前能耗較高是熱力站普遍存在的問(wèn)題，主要是由泵和換熱器等設(shè)備的選型不合理、運(yùn)行管理存在問(wèn)題和管道連接方式不合理造成的。

太原市熱力公司第三供暖分公司主要承擔(dān)(瑞光熱電)集中供熱工程所涉及區(qū)域內(nèi)的供熱運(yùn)行和供熱管理等工作。2017年分公司實(shí)際供熱面積1 197萬(wàn) m2(含城南供熱面積240萬(wàn) m2)，共有熱力站107座(含4座自管站)。根據(jù)以往運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及研究表明，熱力站應(yīng)設(shè)置在高負(fù)荷中心或用戶小區(qū)中心，以減少因供熱半徑過(guò)長(zhǎng)帶來(lái)的熱損失以及增加的成本，達(dá)到節(jié)能降耗的效果，循環(huán)水泵應(yīng)設(shè)置在高效區(qū)，以降低電耗，水泵的流量應(yīng)適宜，以減少管道的熱損失。在保證設(shè)備安全和采暖用戶室內(nèi)溫度指標(biāo)的前提下，熱力站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是企業(yè)節(jié)能降耗，降低運(yùn)營(yíng)成本的關(guān)鍵。

2 熱力站主要設(shè)備節(jié)能降耗改造措施及效果

水—水換熱熱力站的主要設(shè)備有換熱器、循環(huán)泵、補(bǔ)水泵、補(bǔ)水水箱、除污器、過(guò)濾器、軟水器等，正確選配熱力站設(shè)備是節(jié)能降耗的基礎(chǔ)。

下面結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況，分析換熱器、循環(huán)泵及補(bǔ)水水箱節(jié)能降耗改造措施及效果。

2.1 換熱器

熱交換設(shè)備的選型直接影響著換熱效率及能耗大小。在設(shè)計(jì)熱力站時(shí)，換熱器的容量和臺(tái)數(shù)應(yīng)根據(jù)熱負(fù)荷調(diào)節(jié)并按照最不利工況進(jìn)行選擇，換熱器應(yīng)滿足熱媒(一、二次側(cè))的工作壓力、溫度等參數(shù)的要求，當(dāng)采用板式換熱器時(shí)，單臺(tái)的板片數(shù)應(yīng)控制在50片～100片之間較宜，從節(jié)能降耗角度考慮，應(yīng)選用結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱系數(shù)高，流動(dòng)阻力小及使用壽命長(zhǎng)的換熱器，換熱器的傳熱系數(shù)宜不小于3 000 W/(m2·K)。為了降低站內(nèi)管道系統(tǒng)阻力損失，換熱器的一、二次水的進(jìn)出口管徑不宜過(guò)小，最大流速宜控制在0.5 m/s以下，如果采用小管徑高流速運(yùn)行，節(jié)能改造需在進(jìn)出口之間加裝旁通管和調(diào)節(jié)閥門。

2.2 循環(huán)泵

循環(huán)泵的正確選型、合理使用和管理，對(duì)于確保正常供熱和提高經(jīng)濟(jì)效益是十分重要的。水泵的實(shí)際工作點(diǎn)不是由水泵本身決定的，而是由水泵和管路系統(tǒng)共同決定的。循環(huán)泵的流量應(yīng)與采暖系統(tǒng)的計(jì)算流量相匹配，揚(yáng)程應(yīng)與管網(wǎng)系統(tǒng)的總阻力損失相符合。過(guò)大或過(guò)小都會(huì)影響水泵的運(yùn)行效率。選擇循環(huán)泵時(shí)首先應(yīng)對(duì)各個(gè)廠家樣本的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，選擇高效節(jié)能型，即在相同(或相近)流量和揚(yáng)程的前提下，配用的電機(jī)功率較低的泵型。根據(jù)熱負(fù)荷認(rèn)真計(jì)算統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)總流量，所選水泵的流量不應(yīng)大于設(shè)計(jì)流量的10%，認(rèn)真計(jì)算熱力站內(nèi)、室外管網(wǎng)系統(tǒng)及最遠(yuǎn)(最不利點(diǎn))用戶的系統(tǒng)總阻力，所選水泵的揚(yáng)程按管網(wǎng)系統(tǒng)的總阻力最多加15 kPa～30 kPa。

2016年夏季，為了改善供熱效果，降低熱力站運(yùn)行能耗，分公司以綠軍苑熱力站為試點(diǎn)，實(shí)施了熱力站及二次網(wǎng)節(jié)能降耗改造。經(jīng)過(guò)一個(gè)冬季的運(yùn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)供熱運(yùn)行工況良好，節(jié)能效果明顯，節(jié)約量與節(jié)能改造方案基本吻合，達(dá)到了預(yù)期目的。

綠軍苑熱力站于2013年建成投運(yùn)，站內(nèi)設(shè)暖氣片低區(qū)一套系統(tǒng)，為綠軍苑小區(qū)5棟7層住宅樓和5棟12層住宅樓供暖，該熱力站2015年—2016年采暖季供熱面積為89 084.45 m2，2016年—2017年采暖季供熱面積為97 384.55 m2，站內(nèi)安裝有兩臺(tái)循環(huán)泵(型號(hào)：KQL150/345-30/4-QT，參數(shù)：Q=174 t/h，H=38 m，P=30 kW)，變頻控制。由于該小區(qū)住宅樓采用上供下回暖氣片供熱系統(tǒng)形式，經(jīng)過(guò)對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)和實(shí)際測(cè)量結(jié)果的分析，原暖氣片低區(qū)設(shè)計(jì)熱指標(biāo)為70 W/m2，實(shí)測(cè)熱指標(biāo)為38 W/m2，該現(xiàn)象為站內(nèi)循環(huán)水泵選型余量較大，用戶庭院管網(wǎng)水力失調(diào)嚴(yán)重所導(dǎo)致的。盡管熱力站采用大流量小溫差方式運(yùn)行，但是供熱效果依舊欠佳，運(yùn)行各項(xiàng)指標(biāo)都偏大。該熱力站耗熱量有：用戶耗熱量、站內(nèi)換熱器換熱損失耗熱量、管網(wǎng)損失耗熱量。其中主要耗熱量為用戶側(cè)散熱器。經(jīng)過(guò)對(duì)該站實(shí)施節(jié)能降耗改造措施，節(jié)熱5 736.29 GJ/采暖季，單位面積節(jié)熱0.100 GJ/(采暖季·m2)，節(jié)熱率為20.8%(按照供熱面積97 384.55 m2折算，總節(jié)熱9 738 GJ/采暖季)，該站總節(jié)約熱費(fèi)11.5萬(wàn)元/采暖季。 2015年—2016年采暖季和2016年—2017年采暖季節(jié)電量為86 460 kWh，單位面積節(jié)電1.06 kWh/m2，節(jié)電率為54.9%(按照供熱面積為97 384.55 m2折算，節(jié)電量為103 227.6 kWh)，該站總節(jié)約電費(fèi)5.8萬(wàn)元/采暖季。

具體節(jié)能降耗改造措施：

1)加大主干線供回水溫差，降低循環(huán)水泵流量，減小管網(wǎng)損失。

2)熱力站內(nèi)將其中一臺(tái)30 kW(型號(hào)：KQL150/345-30/4-QT，參數(shù)：Q=174 t/h，H=38 m，P=30 kW)循環(huán)水泵更換成一臺(tái)18.5 kW(型號(hào)：KQL150/285-18.5/4，參數(shù)：Q=173.6 t/h，H=24 m，P=18.5 kW)循環(huán)水泵。

3)拆除熱力站循環(huán)水泵出口止回閥及二次網(wǎng)過(guò)濾器，減小站內(nèi)阻力損失。

4)在用戶各熱力入口加裝平衡閥，便于水力平衡調(diào)節(jié)。

存在的問(wèn)題：

1)平衡調(diào)節(jié)后的閥門開(kāi)度可能由于用戶行為而無(wú)法保持。

2)節(jié)能降耗改造需要在用戶庭院管網(wǎng)上重新設(shè)置閥門，需征得用戶支持。

綠軍苑節(jié)能分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，表2。

表1 2015年—2016年采暖季和2016年—2017年采暖季熱量統(tǒng)計(jì)表

表2 2015年—2016年采暖季和2016年—2017年采暖季電量統(tǒng)計(jì)表

2.3 補(bǔ)水水箱

熱力站補(bǔ)水水箱的有效容積按15 min～30 min的補(bǔ)水能力考慮，有效容積設(shè)計(jì)太大將造成初投資偏高。補(bǔ)水水箱有兩個(gè)進(jìn)水口，一補(bǔ)二進(jìn)水管路由電磁閥和浮球閥控制進(jìn)水，軟水器至補(bǔ)水水箱的進(jìn)水管路僅由浮球閥控制進(jìn)水，浮球閥為易損耗設(shè)備，一旦發(fā)生故障無(wú)法關(guān)閉，水會(huì)順著溢流管流出，不僅造成浪費(fèi)，如果未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱情，將有可能導(dǎo)致站內(nèi)設(shè)備被浸泡，嚴(yán)重威脅站內(nèi)安全生產(chǎn)運(yùn)行。節(jié)能降耗改造可以將補(bǔ)水水箱的兩個(gè)進(jìn)水口整合成一個(gè)，由電磁閥和浮球閥雙重控制水箱進(jìn)水(電磁閥為自控設(shè)備，分公司中控室具備遠(yuǎn)程操控能力)，增加可靠性，并有效節(jié)省因不必要的水量(供熱熱媒為軟化水)損失而造成能源浪費(fèi)。

3 節(jié)能降耗注意事項(xiàng)

降低能耗、節(jié)約成本是供熱企業(yè)生存、發(fā)展的根本。對(duì)于供熱企業(yè)來(lái)說(shuō)，提高經(jīng)濟(jì)效益的唯一途徑就是節(jié)約成本。

1)對(duì)于熱力站負(fù)荷偏小、循環(huán)泵功率偏大以及管網(wǎng)不平衡造成電耗過(guò)大的現(xiàn)象，可以采用增設(shè)變頻器節(jié)約用電。

2)為緩解庭院網(wǎng)失衡問(wèn)題，努力在運(yùn)行初期做好管網(wǎng)調(diào)節(jié)，改變熱力站“大流量、小溫差”的不經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。

3)熱力站應(yīng)全面采用量調(diào)節(jié)，加強(qiáng)管網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)，在采暖初寒、末寒期降低循環(huán)流量，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

綜上所述，對(duì)熱力站采取可靠、經(jīng)濟(jì)的節(jié)能降耗改造措施，可以取得一定的經(jīng)濟(jì)效益，也達(dá)到了滿意的預(yù)期運(yùn)行效果。經(jīng)過(guò)節(jié)能改造，既節(jié)約了熱耗、電耗、水耗，又不影響熱用戶正常供暖。因此，為了響應(yīng)國(guó)家相關(guān)政策，熱力站的節(jié)能降耗勢(shì)在必行。應(yīng)擇優(yōu)選取技術(shù)、經(jīng)濟(jì)支持的最佳節(jié)能降耗方案，以實(shí)現(xiàn)集中供熱熱力站在安全、穩(wěn)定運(yùn)行的前提下進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

[1] 賀 平，孫 剛，王 飛，等.供熱工程[M].第4版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

The energy saving and consumption reduction transformation measures and effects analysis thermal power station

Zhang Jiamin

(TaiyuanHeatingPowerCompany,Taiyuan030001,China)

This paper introduced the necessity of energy saving and consumption reduction transformation of thermal power station, from the heat exchanger, circulating pump, supplement tank three aspects, made effect analysis on the energy saving and consumption reduction transformation measures of main equipment of thermal power station, put forward some matters needing attention of saving energy and consumption reduction, achieved the goal of high quality and economic operation of thermal power station.

thermal power station, heat exchanger, circulating pump, supplement tank

1009-6825(2017)17-0174-03

2017-04-02

張佳敏(1988- )，男，助理工程師

TU833

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