劉惠寧

(黑龍江省節(jié)能監(jiān)測(cè)中心， 哈爾濱 150001)

0 引 言

黑龍江省某縣城區(qū)為了滿足發(fā)展熱負(fù)荷需要擬擴(kuò)建北部區(qū)域管網(wǎng)總長(zhǎng)9.041 km，最大管徑DN1000，新增熱力站26座，承擔(dān)335.13×104m2供熱負(fù)荷，系統(tǒng)年供熱量180.64×104GJ。本工程屬城市采暖集中供熱熱網(wǎng)工程，工程主要任務(wù)為解決城區(qū)采暖建筑供熱需求。項(xiàng)目從本地目前供熱狀況、城市建設(shè)、熱負(fù)荷發(fā)展、熱源建設(shè)規(guī)劃、能源供給和投資條件以及國(guó)家能源利用政策看，方案采用的技術(shù)路線是合理可行的，符合國(guó)家有關(guān)政策規(guī)定，體現(xiàn)了高效、節(jié)約用能思想，可降低供熱管網(wǎng)運(yùn)行能耗，具有較好的節(jié)能效益。故本工程技術(shù)路線制定、主要能量轉(zhuǎn)換設(shè)備選擇、技術(shù)參數(shù)設(shè)定基本合理，能量轉(zhuǎn)換、能源利用效率較高，環(huán)保效果較好，是可行的技術(shù)路線。

1 管網(wǎng)現(xiàn)狀

北部熱網(wǎng)建設(shè)時(shí)區(qū)域熱負(fù)荷較小，設(shè)計(jì)時(shí)尚未預(yù)測(cè)到城市建設(shè)發(fā)展速度之快，因此原管網(wǎng)布局偏向老的市區(qū)中心，但隨著北部建設(shè)發(fā)展，現(xiàn)城區(qū)熱負(fù)荷中心已明顯向北部移動(dòng)，原有管網(wǎng)主干線管徑偏小、布局不合理、遠(yuǎn)離負(fù)荷中心。為提高供熱系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)效率，依據(jù)城市新的發(fā)展設(shè)想，考慮供熱的可持續(xù)發(fā)展，統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)北部供熱管網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代城市建設(shè)的重要支撐。北部供熱管網(wǎng)采用直接連接方式供熱，供回水溫度為70 ℃/50 ℃。目前管網(wǎng)除主干線管徑偏小外，管網(wǎng)的保溫、防護(hù)、熱力站設(shè)備等基本狀況較好，就目前已有管網(wǎng)的布置及今后發(fā)展熱負(fù)荷的分布來(lái)看，改造建設(shè)去往發(fā)展熱負(fù)荷集中區(qū)的北部新支線(原有熱負(fù)荷的老支線不變)，整個(gè)北部管網(wǎng)可滿足2020年城區(qū)北部335.13×104m2建筑采暖熱負(fù)荷需求。

2 改造方案

本期改擴(kuò)建工程應(yīng)以科學(xué)的計(jì)算方法和節(jié)儉實(shí)用理念為指導(dǎo)，使工程以比較低的造價(jià)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的應(yīng)用效果。對(duì)熱負(fù)荷進(jìn)行詳查，以此確定熱網(wǎng)布局和管段選徑。

本期改造工程熱源位于城區(qū)北部，供熱范圍內(nèi)各熱用戶供熱方式多為散熱器供暖。為了保持熱網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的連續(xù)性，本期工程供熱系統(tǒng)仍采用直接連接方式供熱，即利用熱力分配站分配低溫水供給熱用戶。管網(wǎng)均采用傳統(tǒng)的一供一回雙管制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)熱力管網(wǎng)供回水溫度為70 ℃/50 ℃。

新建熱力管網(wǎng)均采用無(wú)補(bǔ)償及有補(bǔ)償相結(jié)合直埋敷設(shè)的方式，管道采用聚氨酯泡沫塑料保溫，高密度聚乙烯管防護(hù)，熱網(wǎng)采用枝狀布置，管網(wǎng)均為雙管閉式系統(tǒng)。管網(wǎng)盡量敷設(shè)在人行道下，并保證與其它管線和構(gòu)筑物有一定的防護(hù)距離；供熱管線管頂埋深按《城鎮(zhèn)直埋供熱管網(wǎng)工程技術(shù)規(guī)程》 (CJJ/T 81-98)要求控制最小埋深；管道穿過(guò)一般道路時(shí)采用直埋敷設(shè)，穿越高速公路段采用建涵通過(guò)。

熱網(wǎng)管道及附件，應(yīng)涂刷耐高溫、防腐性能良好的涂料。本期改造工程選用環(huán)氧瀝青作為管道附件防腐涂料。根據(jù)目前熱網(wǎng)控制設(shè)備發(fā)展水平，本項(xiàng)目熱網(wǎng)擬采用變頻方式控制循環(huán)水泵，以改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)方式調(diào)整熱網(wǎng)運(yùn)行工況，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)電耗和熱耗的基礎(chǔ)上由計(jì)算機(jī)依據(jù)節(jié)能氣象溫度調(diào)整熱網(wǎng)運(yùn)行。

3 主要耗能工序及其能耗指標(biāo)

3.1 項(xiàng)目預(yù)期指標(biāo)

本項(xiàng)目實(shí)施后城區(qū)北部供熱區(qū)域內(nèi)供熱面積335.13×104m2，年耗熱量為180.64×104GJ，折算單位采暖面積平均耗熱量為0.54 GJ/m2。本項(xiàng)目為熱力網(wǎng)改造工程，輸送介質(zhì)為熱水，進(jìn)行熱能輸送所耗動(dòng)力為電，本工程改造后可降低熱力管網(wǎng)的失水率，企業(yè)因此可減少成本，提高熱網(wǎng)的供熱質(zhì)量。

本工程供熱管道為預(yù)制保溫管，敷設(shè)方式為直埋敷設(shè)，輸送過(guò)程中的能量消耗是沿途散熱的熱損失和泄露水的熱損失。熱網(wǎng)熱效率表示管道的保溫效果和保熱程度；熱網(wǎng)失水率表示熱網(wǎng)水泄露的程度。經(jīng)調(diào)查該區(qū)域內(nèi)現(xiàn)階段低溫水熱網(wǎng)熱效率平均在88%～92%之間，失水率達(dá)2.5%左右。本工程實(shí)施后通過(guò)有效的技術(shù)手段，加強(qiáng)運(yùn)營(yíng)管理，熱網(wǎng)熱效率可達(dá)98%，失水率控制在1%以下，達(dá)到節(jié)約用水降低耗熱的目的。由于本項(xiàng)目供熱體系為直接供熱系統(tǒng)，主要為管道輸送及利用設(shè)備分配介質(zhì)流量，不直接耗用能源，輸送熱能的動(dòng)力來(lái)源于熱源廠。

3.2 熱損失計(jì)算

①散熱損失

本工程管道以直埋敷設(shè)方式，由于直埋管道的保溫結(jié)構(gòu)不僅直接承受土壤及地面活荷載，同時(shí)還受到地下潮氣及地下水的浸入，所以保溫結(jié)構(gòu)要考慮保溫性能、防水、防腐蝕及機(jī)械強(qiáng)度等因素?？紤]到以上原因，保溫材料采用聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料，該材料具有吸水率低(≤0.3 kg/m3)，導(dǎo)熱系數(shù)低(λ≤0.02 W/m·K)等特點(diǎn)，也是目前直埋保溫管中應(yīng)用最廣泛的保溫材料，并采用高密度聚乙烯塑料為外保護(hù)層材料，采用同材料進(jìn)行補(bǔ)口，電熱熔方式連接。

根據(jù)相關(guān)資料推薦公式，管網(wǎng)年熱量損失計(jì)算見(jiàn)表。

管網(wǎng)管道熱量損失計(jì)算表

管道年熱損失為543 223 W(折合8 448 GJ)。折合標(biāo)煤量288.25 t。(折標(biāo)系數(shù)為0.034 12 kgce/MJ)。

②管網(wǎng)漏損

管網(wǎng)失水率按1%計(jì)算(1%為直供系統(tǒng)漏水率行業(yè)推薦值)，本工程熱網(wǎng)擬采用變頻方式控制循環(huán)水泵的運(yùn)行，以改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)方式調(diào)整熱網(wǎng)運(yùn)行工況。

管網(wǎng)補(bǔ)水量=管網(wǎng)失水率×熱網(wǎng)循環(huán)水量×年運(yùn)行小時(shí)數(shù)×平均流量系數(shù)

=1%×5 027×4 320×0.8

=173 733 t

管網(wǎng)補(bǔ)水量計(jì)入熱源廠耗能體系，本能評(píng)只進(jìn)行量的計(jì)算(相應(yīng)漏損計(jì)入評(píng)價(jià)體系)，其數(shù)據(jù)不參與平衡計(jì)算。

管網(wǎng)由泄漏而造成的熱損失計(jì)算，由于泄漏為低品質(zhì)熱水(熱媒溫度平均按60 ℃計(jì))，其損失能量為43 571 GJ，折合標(biāo)準(zhǔn)煤1 486.64 t(折標(biāo)系數(shù)0.034 12 kgce/MJ)。

③主要工序能耗量

經(jīng)計(jì)算主要工藝年耗熱能=散熱損失+泄漏損失=52 019 GJ，折合標(biāo)準(zhǔn)煤1 774.89 tce。占輸送總熱量(增量106.64×104GJ)的4.87%，小于國(guó)家規(guī)定的5%的水平。經(jīng)核算后項(xiàng)目供熱平均能耗為1.71 kgce/GJ，省內(nèi)直供網(wǎng)平均熱耗一般2.0 kgce/GJ，項(xiàng)目能耗水平處于省內(nèi)同行業(yè)較好水平。

4 主要措施

(1)積極運(yùn)用能耗分析，節(jié)能評(píng)價(jià)等使系統(tǒng)運(yùn)行性能優(yōu)化的方法，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)監(jiān)控運(yùn)行指標(biāo)，及時(shí)、準(zhǔn)確地指導(dǎo)運(yùn)行人員進(jìn)行工況調(diào)整，實(shí)現(xiàn)熱網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性能的最大化，提高能源利用效率，降低系統(tǒng)能耗水平。

(2)在設(shè)備選擇上，選用能耗低、效率高的設(shè)備。補(bǔ)償器，管道閥門應(yīng)選擇先進(jìn)，高效的產(chǎn)品，可進(jìn)一步減少事故的發(fā)生。

(3)熱網(wǎng)連接方式采用直接連接，通過(guò)一系列技術(shù)手段，降低管道的失水率，達(dá)到節(jié)水、節(jié)能的效果。

(4)供熱管道及其附件按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《設(shè)備及管道絕熱技術(shù)通則》(GB/T 4272-2008)要求進(jìn)行保溫，以達(dá)到節(jié)約能源的目的。具體措施如下：

①保溫層厚度按最佳性價(jià)比原則確定；

②高質(zhì)量施工；

③良好的維護(hù)和管理。

5 建議

依據(jù)《用能單位能源計(jì)量器具配備的管理通則》(GB/T 17167-2006)，對(duì)在熱力管網(wǎng)的出口及終端用戶加設(shè)熱量計(jì)，加強(qiáng)溫度、壓力、流量、熱量等參數(shù)的計(jì)量、測(cè)試和記錄，為節(jié)約能源和經(jīng)濟(jì)核算提供依據(jù)。抓好節(jié)能工作的技術(shù)和管理兩個(gè)方面基礎(chǔ)工作，在重視技術(shù)途徑的前提下，搞好能源管理工作也是十分重要的。本項(xiàng)目實(shí)施后，利用該公司完善的能源管理機(jī)構(gòu)的管理體系，做好檢測(cè)儀表的維護(hù)管理工作，作為能源消耗的監(jiān)督工作，定期對(duì)熱力管網(wǎng)、檢查井進(jìn)行巡查，防止泄漏的發(fā)生，以降低管網(wǎng)損失。積極開(kāi)展能源審計(jì)工作，根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況適時(shí)制定節(jié)能規(guī)劃。制定科學(xué)、嚴(yán)格的操作規(guī)程及能耗定額；對(duì)節(jié)約能源和浪費(fèi)能源制定相應(yīng)的獎(jiǎng)懲制度，實(shí)行崗位責(zé)任制，在有效的節(jié)能管理監(jiān)督下，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。

6 結(jié)束語(yǔ)

方案對(duì)項(xiàng)目用能體系進(jìn)行了闡述，對(duì)能耗進(jìn)行了計(jì)算分析。本文對(duì)項(xiàng)目能耗進(jìn)行了分析，結(jié)論如下：

(1)熱網(wǎng)連接方式采用直接接連接，通過(guò)一系列技術(shù)手段，加強(qiáng)管網(wǎng)的調(diào)整，以達(dá)到節(jié)水、節(jié)能的效果。

(2)在設(shè)備選擇上，選用能耗低、效率高的輸送設(shè)備。補(bǔ)償器，管道閥門應(yīng)選擇先進(jìn)、高效的產(chǎn)品，減少泄露損失的發(fā)生。

(3)供熱管道及其附件按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《設(shè)備及管道絕熱技術(shù)通則》(GB/T 4272-2008)要求進(jìn)行保溫，以達(dá)到節(jié)約能源的目的。

(4)采取節(jié)能措施后，與原有區(qū)域熱網(wǎng)相比年節(jié)約熱量10.84×104GJ，年平均節(jié)水29.50×104m3，節(jié)能措施經(jīng)濟(jì)性有所體現(xiàn)。