胡成利

（沈陽皇姑熱電有限公司，遼寧 沈陽 110000）

在我國北方冬季采暖地區(qū)，各住宅小區(qū)普遍采用由熱源到換熱站、再到熱用戶的供熱模式。換熱站及二次網(wǎng)系統(tǒng)做為熱能中轉站，起著很重要的做用。由于設計、施工、運行等各方面因素的影響，換熱站及二次網(wǎng)系統(tǒng)存在著大量能源浪費的情況。為了達到有效節(jié)能的目的，減少能源的浪費，需要通過必要的技術手段，在不同的階段充分考慮節(jié)能降耗的目標，實現(xiàn)換熱站的高效管理及節(jié)能運行。

1 概念

設計部門在做換熱站設計時，首先需要就選址與承建方進行溝通，站址選好后就可以按部就班的進行設計工作了。換熱站設計有很多值得關注的細節(jié)，這些細節(jié)直接影響到未來的能源消耗，處理好設計上的細節(jié)工作才能保障投資的合理化與能源充分利用。

1.1 換熱站選址

相對小區(qū)整個供熱管網(wǎng)而言，換熱站宜選擇在管網(wǎng)的中心區(qū)域，這樣也就減小供熱半徑，縮短了最不利環(huán)路的長度，有利于管網(wǎng)的水力平衡，改善供熱效果，從節(jié)約能源方面考慮，供熱半徑縮小相應管道的沿程與局部阻力損失也會減小，循環(huán)泵的揚程必然會減小，消耗能源也隨之減少。

因此，住宅小區(qū)在規(guī)劃時應充分考慮換熱站的選址問題，在減少初投資與附屬設施投資的前提下，盡量讓換熱站選擇在管網(wǎng)的中心區(qū)域。

1.2 循環(huán)泵選擇

換熱站的節(jié)能經(jīng)濟運行，首先取決于站內設備的配置。其中循環(huán)泵是換熱站中的耗電大戶，既要保證投資的合理，又要經(jīng)濟運行。

1） 循環(huán)泵流量由下式確定：

G= (1.1～1.2) 3.6Qt/CpΔt kg/h

式中：G—循環(huán)泵流量，kg/h；

Qt—計算熱負荷，W；

Δt—循環(huán)溫差，℃；

Cp—循環(huán)水平均比熱，KJ/kg℃；

(1.1～1.2) —附加余量。

因此，在熱負荷確定和循環(huán)溫差恒定的情況下，循環(huán)泵的單位流量幾乎是一定的。循環(huán)泵流量不宜過大，更不能過小。實踐證明目前和今后一段時間內，循環(huán)泵的流量仍將控制在3kg/m2～3.5kg/m2，個別情況和地段也不要大于4kg/m2，否則就會增加無效的電耗、浪費能源。

2） 循環(huán)泵的揚程

循環(huán)泵是為供熱系統(tǒng)中水的循環(huán)提供動力，循環(huán)泵的揚程按下式確定:

H=H1+ H2+ H3+ H4+ (3～5) m

式中：H—循環(huán)泵揚程m；

H1—換熱器內部阻力m；

H2—循環(huán)水供、回水干管阻力m；

H3—最不利用戶系統(tǒng)內部阻力m；

H4—二次網(wǎng)除污器、過濾器阻力m；

(3～5) —附加余量m。

換熱站循環(huán)泵的揚程是為了克服二次網(wǎng)循環(huán)阻力的，但在實際工作中發(fā)現(xiàn)，循環(huán)泵選型揚程偏高是普遍現(xiàn)象（尤其老小區(qū)的換熱站），一般為40m～60m 的揚程，實際運行中循環(huán)泵克服二次網(wǎng)循環(huán)阻力一般僅需15m～30m，循環(huán)泵的富裕壓頭全部消耗在站內設備的節(jié)流降壓上，造成了相當大的電能損耗。如果減少站內不必要的壓頭損失，無效電耗將大大降低，其經(jīng)濟效益是顯著的。

1.3 減少換熱站系統(tǒng)的阻力損失

1） 減少換熱器內部阻力

小區(qū)供熱大多采用板式換熱器，板式換熱器總的流體阻力可用下式表示：

ΔP=f× (L/d) (ρV2/2) ×n (Pa)

式中：ΔP—板式換熱器總阻力Pa；

ρ—流體密度kg/m3；

V—流道中速度m/s；

n—流程數(shù)；

f—板片通道摩擦阻力系數(shù)；

(L/d) —板式換熱器內部構造參數(shù)。

從上式中可以看出影響流體阻力的因素主要有流體的流速、板式換熱器內部構造、板片通道摩擦阻力系數(shù)以及流程數(shù)。

由于換熱站一、二次側供回水流量不同，在城市集中供熱系統(tǒng)中，國內所采用的一次熱媒的溫度一般為130～70℃、110～70℃，二次熱媒的溫度一般為80～60℃。在這樣的設計參數(shù)下，板式換熱器二次熱媒流道中的流量一般為一次熱媒流道內流量的二倍甚至更多，因此涉及選型時要以不等截面換熱器為首選，板式換熱器推薦流速范圍為0.3～0.8m/s，在選擇換熱器的時候有必要校核一下一次側特別是二次側的水流速，看是否在此推薦范圍內。

換熱器內部污垢變厚不能及時的消除不僅使板片通道摩擦阻力系數(shù)增大，換熱器內部阻力增高，更多消耗循環(huán)水泵的揚程，而且會減弱換熱器的傳熱系數(shù)，使換熱器的換熱效果大打折扣。因此，有必要在換熱器的一、二次進出水管均設置沖洗管，在一、二次進水管上加設Y 型除污器，在運行期間對換熱器進行定期的沖洗（一般換熱站最少為兩臺換熱器，可以視室外環(huán)境溫度而選擇交替沖洗），定期打開Y 型除污器清理雜物，這樣可以保持換熱器理想的運行環(huán)境，亦可以延長換熱器的運行壽命。

2） 減少除污器、過濾器的阻力損失

除污器、過濾器的功能與結構注定了它們的阻力損失會很大，減小阻力損失的最好辦法是根據(jù)除污器、過濾器出口壓力變化，及時排污、清洗濾網(wǎng)。經(jīng)過多年運行的換熱站，在每年的檢修過程中發(fā)現(xiàn)，除污器中沒有大的雜質時，除污器就可以取消了（只留過濾器即可，取消除污器可用于其它換熱站建設）。這樣可減少一部分阻力損失，降低運行成本。

3） 減少站內管路系統(tǒng)上的阻力損失

站內管路系統(tǒng)是換熱站的重要組成部分，它負擔著設備與設備之間的聯(lián)通任務。這部分管段產(chǎn)生的阻力一般會被忽略，為了減小阻力，節(jié)約能源，設計中管道應盡量少走彎路。同時，如果有熱負荷增加的情況發(fā)生時，需要從新核定管路系統(tǒng)阻力。

4） 將三通連接改為22°引流角連接，擴散管角控制在7～12°

在循環(huán)泵的出口和入口與母管之間的連接，習慣于正三通的連接，由于這種連接破壞了管內層流的流動狀態(tài)，因而產(chǎn)生局部阻力較大，增加循環(huán)泵無效電耗。如果按22°引流角連接，擴散管角控制在7～12°制作，會取得明顯效果。

5） 控制水的流速，是減少無效電耗的關鍵

依據(jù)管段附件（閥門、三通、擴散管） 的阻力與水的流速平方成正比關系即R=∮V2/2g，計算管件的局部阻力，因而控制水的流速是降低管件阻力的關鍵，但由于泵內流速一般在6m/s 左右，出口流速也能達到5m/s 以上，如果不擴徑降低水的流速，那么一個止回閥的局部阻力就達到9mH2O，如果擴徑后將水的流速降到1.5m/s，那么，同樣一個止回閥它的局部阻力還不到1 mH2O，相差近9 倍；同樣，習慣于按三通連接的分支入口管和分支出口管，其局部阻力是4.5 mH2O，如果按22°引流角連接，其局部阻力可接近于零。因此，在安裝循環(huán)泵的出入口管件前，一定要根據(jù)泵的額定流量計算水的流速，并確定出入口擴散管的大小。

水的流速按下式計算：

V=3.69×10-4×G/D2

式中：V—流速m/s；

G—水泵額定流量m3/h；

D—出入口管徑m；

水的流速控制在1.5m/s，最大不超過2m/s。

另外，為確保循環(huán)泵的正常運行，防止汽蝕等不良后果，建議泵的吸入母管和壓出母管內的水流速控制在1.2m/s，最大不超過1.5m/s。

1.4 加強二次網(wǎng)平衡調節(jié)

二次網(wǎng)平衡調節(jié)是整個供熱過程中最重要的步驟。供熱的目的是在保障每個熱用戶都達到所需要的溫度的前提下，還要節(jié)能減排。要實現(xiàn)這一目的，就必須首先保障每個熱用戶所需要的熱水流量，盡量做到不多不少。流量少了，室內溫度不夠；流量多了，室溫過高，浪費電能和熱能?？傊瑹峋W(wǎng)控制平衡后有如下好處：①解決冷熱不均現(xiàn)象、提高收費率、減少維護量。②節(jié)省熱能、電能20%左右、節(jié)水、增加供熱面積。

目前，我國熱網(wǎng)平衡調控設備種類很多，如手動調節(jié)閥、自力式流量閥、自力式壓差閥、電動調節(jié)閥、便攜式超聲波流量計等，這些設備的應用，促使熱網(wǎng)平衡工作的推廣，提高了我國供熱行業(yè)節(jié)能經(jīng)濟運行水平。

1.5 減少管網(wǎng)泄漏損失

管網(wǎng)泄漏普遍存在于供熱管網(wǎng)中，大的管網(wǎng)泄漏會造成供熱系統(tǒng)嚴重的事故，小的管網(wǎng)泄漏損失的不僅僅是水能、電能，還包括熱能。因此，減少管網(wǎng)漏點損失，在安全節(jié)能經(jīng)濟運行中起著至關重要的作用。

管網(wǎng)漏點查找是一件比較困難的工作。目前，常用的做法是區(qū)域定位法，就是在泄漏管網(wǎng)系統(tǒng)區(qū)域內根據(jù)管網(wǎng)系統(tǒng)走向、利用截斷井、支線井、進戶井，進行不同區(qū)域的劃分，在劃分后的區(qū)域內利用截斷井、支線井、進戶井做關斷閥門操作。同時，在換熱站內，根據(jù)補水水表記錄不同時間內補水量變化，判斷該區(qū)域是否存在漏點，不斷縮小區(qū)域、配合測漏儀器鎖定漏點。

2 結語

節(jié)能減排是我國新時期發(fā)展的一項重大國策，對于國民經(jīng)濟各行各業(yè)都有著重大影響。對于供熱行業(yè)，深入的節(jié)能活動，實施一項改造創(chuàng)新，利用好每一份可控資源，通過嚴格管理、細化設計和技術提升，切實降低消耗，真正實現(xiàn)節(jié)約生產(chǎn)。