孟瑜 趙彤 王亞杰 于蘭 李勝男 劉璐

摘? 要：我國(guó)智能化的腳步不斷加快，各行各業(yè)逐漸開(kāi)始走智能化的發(fā)展道路，城市集中供熱系統(tǒng)也在逐漸的智能化，本文就針對(duì)城市集中供熱的智能化構(gòu)建進(jìn)行幾點(diǎn)思考。首先對(duì)當(dāng)前我國(guó)在城市集中供熱的現(xiàn)狀和問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單的闡述，然后針對(duì)為什么構(gòu)建智能熱網(wǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的解答，對(duì)供熱系統(tǒng)所涉及的技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，最后對(duì)智能熱網(wǎng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行與調(diào)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)的論述并進(jìn)行最后總結(jié)，希望對(duì)相關(guān)從業(yè)者提供簡(jiǎn)單參考。

關(guān)鍵詞：集中供熱? 智能化? 智能熱網(wǎng)? 思考

中圖分類(lèi)號(hào)：TP302 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2021）03（a）-0021-03

Thinking on the Intellectualization of Urban Central Heating and the Construction of Intelligent Heat Network

MENG Yu? ZHAO Tong? WANG Yajie? YU Lan? LI Shengnan? LIU Lu

（Changchun Institute of Technology， Changchun， Jilin Province， 130000 China）

Abstract： With the rapid development of intelligence in China， all walks of life gradually begin to take the road of intelligent development， and the urban central heating system is also gradually becoming intelligent. This paper makes some reflections on the intelligent construction of urban central heating. First of all， the current situation and problems of urban central heating in China are briefly described， and then the simple answers are given to why the intelligent heating network is built， and the technologies involved in the heating system are simply analyzed. Finally， the design， operation and regulation of the intelligent heating network are discussed in detail and summarized， hoping to provide a simple reference for relevant practitioners.

Key Words： Central heating; Intelligent; Intelligent heat grid; Thinking

隨著我國(guó)的城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快以及國(guó)家對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度的不斷加大，傳統(tǒng)的城市供熱系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足目前我國(guó)的發(fā)展需要。智能熱網(wǎng)的構(gòu)建不僅能夠滿(mǎn)足城鎮(zhèn)化不斷加大過(guò)程中人民對(duì)美好生活的需要，還能有效降低由于供熱對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的污染。建立一套智能化的城市集中供熱系統(tǒng)已經(jīng)勢(shì)如破竹，急需建立和完善。

1? 城市集中供熱的現(xiàn)狀與問(wèn)題

1.1 城市集中供熱的現(xiàn)狀

相對(duì)于一些發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)我國(guó)的城市集中供熱較晚，集中供熱大致開(kāi)始于20世紀(jì)90年代，其主要采取單一能源，以燒煤發(fā)電的方式進(jìn)行集中大面積的供熱，相比于西方的多能源供熱來(lái)說(shuō)，存在一定的不足之處。目前隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷提升，科技的不斷發(fā)展，生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷加強(qiáng)，城市集中供熱的方式也逐漸從單一煤炭資源供熱，轉(zhuǎn)為以煤炭供熱為主，新能源供熱為輔的多能源供熱方式[1]。盡管還存在很多的不足之處，但也在不斷的發(fā)展和進(jìn)步，盡量減少集中供熱帶來(lái)的各種問(wèn)題和弊端。

目前我國(guó)在集中供熱方面的技術(shù)有了很大的提升，基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化供熱，在很大程度上減少了勞動(dòng)力的使用以及能源的消耗，形成了我國(guó)自己的供熱行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。雖然我國(guó)的供熱行業(yè)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但是在很多數(shù)據(jù)處理，設(shè)備操作方面還離不開(kāi)人工的管理和運(yùn)行，尤其是一些小城市的供熱系統(tǒng)，其自動(dòng)化水平更低，不能算真正的自動(dòng)化系統(tǒng)，更不要說(shuō)智能化系統(tǒng)。智能化系統(tǒng)是我國(guó)未來(lái)城市集中供熱發(fā)展的方向，雖然現(xiàn)在還存在技術(shù)水平不夠、認(rèn)知不足等問(wèn)題，但在我國(guó)對(duì)節(jié)能、生態(tài)保護(hù)等方面的重視程度來(lái)說(shuō)，一定會(huì)加大智能化供熱系統(tǒng)的建設(shè)，找到適合我國(guó)實(shí)際情況的智能化供熱系統(tǒng)[2]。

1.2 城市集中供熱存在的問(wèn)題

目前我國(guó)集中供熱問(wèn)題主要是系統(tǒng)故障率高、供熱能力不足、供熱質(zhì)量不高、供熱技術(shù)不到位等，其主要表現(xiàn)為供熱的效果在不同區(qū)域存在很大的差距，存在進(jìn)出區(qū)域過(guò)熱和遠(yuǎn)處區(qū)域過(guò)冷;供熱系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生故障，導(dǎo)致供熱無(wú)法進(jìn)行正常運(yùn)行;供熱故障無(wú)法自動(dòng)報(bào)警，需要消耗大量人員進(jìn)行不定時(shí)檢修;供熱無(wú)法滿(mǎn)足市民的基本需求，供大于需;收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)不合理，不完善，麻煩[3];供熱系統(tǒng)技術(shù)不到位，導(dǎo)致能源消耗大，能源流失快等。另外城市集中供熱系統(tǒng)還存在不同地區(qū)發(fā)展進(jìn)步不同，甚至部分地區(qū)還未實(shí)現(xiàn)供熱的現(xiàn)象。實(shí)現(xiàn)各個(gè)城市供熱系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)和發(fā)展進(jìn)度的統(tǒng)一以及全面供熱也是城市集中供熱的問(wèn)題，也是實(shí)現(xiàn)智能化供熱所要面臨的困難與挑戰(zhàn)。

2? 堅(jiān)持構(gòu)建智能熱網(wǎng)的原因和未來(lái)發(fā)展方向

2.1 堅(jiān)持構(gòu)建智能熱網(wǎng)的原因

煤炭屬于不可再生能源，隨著煤炭資源的不斷減少，未來(lái)使用煤炭資源所要耗費(fèi)的成本將會(huì)不斷地增加。開(kāi)發(fā)新能源進(jìn)行集中供熱不僅可以降低集中供熱的成本，用于技術(shù)的研發(fā)，還會(huì)減少煤炭資源的消耗速度[4]。另外使用煤炭資源進(jìn)行供熱，還會(huì)造成空氣的污染和生態(tài)的破壞，使用新興清潔能源能夠有效減少由于供熱產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境污染的問(wèn)題。除此之外，還有一個(gè)很大的原因，就是我國(guó)城鎮(zhèn)化水平不斷提高，人民對(duì)美好生活的水平也在不斷提高，因此現(xiàn)有的供暖能力已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足人民對(duì)于美好生活的需要。我國(guó)急切需要進(jìn)行構(gòu)建智能熱網(wǎng)，提升目前的供暖系統(tǒng)和相關(guān)技術(shù)和設(shè)備，解決目前城市集中供熱存在的問(wèn)題，以滿(mǎn)足人們對(duì)供暖的需求。

2.2 智能熱網(wǎng)未來(lái)的發(fā)展方向

智能熱網(wǎng)的未來(lái)發(fā)展方向一定是依靠強(qiáng)大的互聯(lián)網(wǎng)，將供熱站、供熱通道以及用戶(hù)進(jìn)行緊密連接，實(shí)現(xiàn)緊密的互聯(lián)和互通，實(shí)現(xiàn)和智能電網(wǎng)類(lèi)似的發(fā)展模式。目前智能熱網(wǎng)雖然處于初級(jí)階段，但未來(lái)一定是以提升供熱系統(tǒng)的智能化和自動(dòng)化，依靠大數(shù)據(jù)以及云計(jì)算等強(qiáng)大的先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集分析以及管理智能化，使城市集中供熱系統(tǒng)更加的簡(jiǎn)潔與科學(xué)，減少能源在傳輸過(guò)程中消耗嚴(yán)重以及供熱不均等問(wèn)題[5]。

3? 淺析供熱系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)

3.1 環(huán)保技術(shù)

供熱系統(tǒng)的環(huán)保技術(shù)主要是對(duì)燃燒產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行處理的相關(guān)技術(shù)，煙氣的處理主要包括除塵、脫硫、脫硝等。煙氣的除塵主要使用靜電除塵和布袋式除塵等兩種除塵技術(shù)，通過(guò)使用靜電除塵設(shè)備和布袋式除塵設(shè)備，將煙氣中的塵土進(jìn)行收集，以免煙氣中的塵土進(jìn)入大氣，造成污染。目前這兩種技術(shù)都存在不同的問(wèn)題，但布袋式除塵技術(shù)相對(duì)更好，靜電除塵技術(shù)存在除塵環(huán)境適應(yīng)性差，不穩(wěn)定的問(wèn)題，布袋式除塵技術(shù)不僅解決了靜電除塵所面臨的問(wèn)題，還具有體積小、使用時(shí)間長(zhǎng)以及除塵效果質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。煙氣的脫硫主要采用噴霧干燥、煙氣循環(huán)以及濕式石膏-石灰石等技術(shù)進(jìn)行煙氣脫硫，在實(shí)際的使用過(guò)程中，濕式石膏-石灰石煙氣脫硫技術(shù)使用的頻率和范圍會(huì)更加的高[6]。這是由于該煙氣脫硫技術(shù)比較成熟，脫硫率高以及能源消耗相對(duì)較少等優(yōu)點(diǎn)。煙氣的脫銷(xiāo)主要采用的是SCR、SNCR技術(shù)，或者兩種技術(shù)共同使用。在實(shí)際的煙氣脫硝過(guò)程中，我國(guó)主要采用SNCR或者兩種技術(shù)共同使用，其原因在于SCR技術(shù)在使用過(guò)程中會(huì)對(duì)其他系統(tǒng)造成干擾，而使用另外一種技術(shù)或者兩種技術(shù)共同使用能夠有效減少此類(lèi)問(wèn)題的發(fā)生。

3.2 節(jié)能技術(shù)

供熱系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)主要是在不降低能源產(chǎn)生和使用的情況下，通過(guò)減少能源的消耗，能源的充分利用等實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)能所運(yùn)用的技術(shù)。其主要包括分布式變頻、管網(wǎng)優(yōu)化、渾水供熱、氣動(dòng)泵等節(jié)能技術(shù)。分布式變頻節(jié)能技術(shù)主要原理是將各個(gè)供熱站進(jìn)行相互連接，不僅可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)供熱能源站之間的能源轉(zhuǎn)移，將能源將充足向不足的能源站進(jìn)行調(diào)動(dòng)，減少能源的浪費(fèi)，還能更大程度的穩(wěn)定供熱管道內(nèi)的氣壓，增強(qiáng)供熱管道的穩(wěn)定性。管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)是指將管道長(zhǎng)期磨損和使用過(guò)程的部分更換成新型的能夠較少阻力的器件，減少能源在輸送過(guò)程中的消耗。渾水供熱節(jié)能技術(shù)主要是將一級(jí)管道多余的壓強(qiáng)轉(zhuǎn)移到二級(jí)管中，作為二級(jí)管道供熱的動(dòng)力，能夠有效降低能源的不必要浪費(fèi)。另外還會(huì)和壓水泵、節(jié)能變頻等技術(shù)進(jìn)行使用。循環(huán)水泵是供熱系統(tǒng)最大的耗能設(shè)備，氣動(dòng)泵主要作用于循環(huán)水泵，代替目前經(jīng)常使用的電動(dòng)泵，利用多種形式實(shí)現(xiàn)持續(xù)供熱，確保有效降低循環(huán)水泵中能源的消耗，實(shí)現(xiàn)整個(gè)供熱系統(tǒng)能源消耗的降低。

4? 智能熱網(wǎng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行與調(diào)節(jié)

4.1 智能熱網(wǎng)的設(shè)計(jì)

我國(guó)的城市集中供熱系統(tǒng)主要采用直接供熱和間接供熱兩種供熱方式，直接供熱是經(jīng)過(guò)一次官網(wǎng)直接將熱源供給市民，而二次供熱在熱源和市民之間增加的熱換站，熱源需要經(jīng)過(guò)兩次管網(wǎng)供給市民。由于我國(guó)國(guó)情的特殊性，使用二級(jí)官網(wǎng)供熱的比例較大，但是經(jīng)過(guò)二級(jí)官網(wǎng)進(jìn)行供熱相比于一級(jí)官網(wǎng)來(lái)說(shuō)，其能源消耗率會(huì)偏高。另外二級(jí)官網(wǎng)由于供熱面積大，會(huì)出現(xiàn)供熱不均，無(wú)法及時(shí)調(diào)控等問(wèn)題。智能熱網(wǎng)在最初設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮到供熱不均的問(wèn)題，并沿用我國(guó)使用比例較大的二級(jí)官網(wǎng)，但要在二級(jí)管網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，在門(mén)洞設(shè)置水力平衡調(diào)節(jié)裝置，實(shí)現(xiàn)大面積的供熱而不出現(xiàn)供熱不均的問(wèn)題。另外智能熱網(wǎng)在設(shè)計(jì)的時(shí)候還應(yīng)具備熱能源分配調(diào)節(jié)、供熱系統(tǒng)自動(dòng)化管理和控制、管網(wǎng)泄露檢測(cè)報(bào)警、供熱情況實(shí)時(shí)監(jiān)控、每戶(hù)用量統(tǒng)計(jì)與預(yù)測(cè)等功能，實(shí)現(xiàn)真正意義上的智能化供熱系統(tǒng)。

4.2 智能熱網(wǎng)的調(diào)度和運(yùn)行

首先要在智能熱網(wǎng)電力公司成立智能熱網(wǎng)電力調(diào)度室，在調(diào)度室設(shè)置一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)控供熱系統(tǒng)的平臺(tái)，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和處理在供熱過(guò)程中遇到的問(wèn)題，保證智能熱網(wǎng)平穩(wěn)的運(yùn)行。另外將各個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)歸納到一個(gè)管理平臺(tái)，加強(qiáng)各部門(mén)之間的合作，實(shí)行統(tǒng)一的監(jiān)管和管理。另外還應(yīng)加入大數(shù)據(jù)以及云計(jì)算等技術(shù)，加大在系統(tǒng)監(jiān)管中數(shù)據(jù)收集與處理的數(shù)據(jù)，提高問(wèn)題解決的反應(yīng)速度和效率。以此實(shí)現(xiàn)熱換站的智能化無(wú)人監(jiān)管、熱源的智能化控制和實(shí)時(shí)調(diào)度、供熱數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)的顯示和管理、整個(gè)系統(tǒng)能源的消耗率實(shí)時(shí)查看、熱網(wǎng)故障實(shí)時(shí)報(bào)警等調(diào)度功能。其具體包括較少人員的干預(yù)問(wèn)題以及問(wèn)題無(wú)法及時(shí)處理的問(wèn)題;熱換站人員配備成本高，維護(hù)困難的問(wèn)題;實(shí)時(shí)進(jìn)行全面分析，找到不利于供熱的問(wèn)題所在;及時(shí)修改故障，解決故障無(wú)法檢修，增加安全系數(shù);實(shí)時(shí)連接領(lǐng)導(dǎo)和客服系統(tǒng)，及時(shí)下達(dá)命令和回答市民問(wèn)題等。

4.3 智能熱網(wǎng)的調(diào)節(jié)

目前我國(guó)的熱網(wǎng)調(diào)節(jié)方式主要是間接調(diào)節(jié)、質(zhì)調(diào)節(jié)、量調(diào)節(jié)以及分階段調(diào)節(jié)這四種方式。其中質(zhì)調(diào)節(jié)具體是指根據(jù)室外溫度的變化情況合理的調(diào)節(jié)水溫，使水溫達(dá)到合適的溫度，提高供熱的質(zhì)量;量調(diào)節(jié)具體是指調(diào)節(jié)水流的大小，但是前提是室外溫度較為穩(wěn)定，不發(fā)生大的變化。分階段調(diào)節(jié)是指根據(jù)一天室外溫度變化的幾個(gè)階段進(jìn)行階段調(diào)節(jié)水的溫度和水流速度。分階段調(diào)節(jié)雖然更能滿(mǎn)足市民對(duì)于供熱的需要，提升對(duì)供熱系統(tǒng)的體驗(yàn)，但是會(huì)增加供熱的工作量，增加成本投入。間接調(diào)節(jié)類(lèi)似于階段調(diào)節(jié)，只是間接調(diào)節(jié)依據(jù)的使市民的工作時(shí)間，一側(cè)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。但是即便是分階段調(diào)節(jié)和間接調(diào)節(jié)還是存在熱能難以精確控制，導(dǎo)致供熱不均的現(xiàn)象發(fā)生。另外還具有無(wú)法實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)和能源消耗大等問(wèn)題。智能熱網(wǎng)的調(diào)節(jié)要從根本上解決現(xiàn)有調(diào)節(jié)問(wèn)題，而現(xiàn)有調(diào)節(jié)問(wèn)題實(shí)質(zhì)上就是由于對(duì)信息的掌握不足，以及無(wú)法精確計(jì)算所需要的熱能。智能熱網(wǎng)的調(diào)節(jié)首先要全面掌握每個(gè)室外溫度最低熱量，而掌握該項(xiàng)信息不僅要求了解整個(gè)熱網(wǎng)各個(gè)區(qū)域的能源消耗，甚至于每一棟建筑物的能源消耗。另外為了降低熱網(wǎng)的滯后性，還需要緊密聯(lián)系供熱與耗熱之間的聯(lián)系，不僅可以滿(mǎn)足市民的需要，提升供熱的體驗(yàn)，還能有效降低污染物的排放并降低能源的消耗，實(shí)現(xiàn)減少生態(tài)環(huán)境污染和資源消耗。

5? 結(jié)語(yǔ)

城市集中供熱是我國(guó)一項(xiàng)非常重要的民生工程，供熱系統(tǒng)逐漸智能化和自動(dòng)化不僅僅是供熱系統(tǒng)的進(jìn)步，也對(duì)我國(guó)的科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了促進(jìn)作用。智能熱網(wǎng)的構(gòu)建不僅實(shí)現(xiàn)了供熱系統(tǒng)的智能化，還減少了煤炭不可再生資源的消耗，減少了資源的消耗和浪費(fèi)。因此構(gòu)建智能化供熱系統(tǒng)是未來(lái)城市集中供熱發(fā)展的趨勢(shì)，智能熱網(wǎng)的構(gòu)建也必須以科學(xué)合理、能源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)為根本，加大技術(shù)創(chuàng)新，努力實(shí)現(xiàn)真正意義上的智能化城市集中供熱系統(tǒng)。

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