張永強

(太原熱力集團責任有限公司，山西 太原 030000)

1 供熱管網節(jié)能改造的必要性

現階段，能源緊張已經成為全國甚至全世界通病，能源消耗量大已經成為抑制我國經濟規(guī)?；l(fā)展的關鍵性因素。在我國發(fā)展中，能源消耗結構中建筑能源消耗已占據14以上，其中空調工程以及供熱工程中能源消耗占據建筑工程能源消耗的1/3。當前人們對生活品質要求不斷提升，逐漸關注冬天采暖問題，供暖中將會消耗大量能源，使得供暖工程面臨巨大的發(fā)展難題，供熱管網工程開展節(jié)能改造成為當前發(fā)展的必然趨勢。當前集中供熱系統憑借能源消耗相對較低、提供穩(wěn)定的熱源、供暖污染較小等優(yōu)勢，逐漸取代分散供暖形式，以集中供暖系統為主。集中供暖系統是由熱網、用戶、換熱站三部分構成，其中能夠控制能源消耗分別為鍋爐熱效率以及熱網效率，基于實際情況制定改造方案，降低集中供熱系統能源消耗，推動該產業(yè)可持續(xù)發(fā)展[1]。

2 供熱管網改造措施

2.1 運行方式改造

季節(jié)不同用戶對于熱能需求量不同，因此，在供熱管網改造發(fā)展中，倡導開展冬季連續(xù)供熱以及分式供熱結合進行熱網運行方式。與24h持續(xù)供熱區(qū)域相比，間歇供熱的室內溫度變化分為3～4個階段，在相同能耗基礎上，連續(xù)供熱鍋爐效率為73.6%，間歇供熱鍋爐效率為55.6%，相比之下連續(xù)供熱運行方式下室內的溫度明顯高于間歇供熱運行方式，室內溫度高出0.7℃～2℃，連續(xù)供熱運行模式下的室內溫度較為穩(wěn)定，室溫變化不大，而間歇供熱運行方式下的室內溫度變化在3℃～3.5℃之間，用戶在室內能夠明顯感受到溫度變化。分時供熱特指冬季室內人多，對于熱能需求量較大，適當增加運行鍋爐數量。當室內無人時，自動降低供熱，達到節(jié)省熱能的作用，降低能源消耗。

2.2 汽暖改水暖

水暖供熱具有供熱效率高和供熱安全性高等特點，現階段已經逐漸取代汽暖方式，水暖已經成為我國供熱首選方式，因此，在未來發(fā)展中將持續(xù)加大汽暖改水暖工作力度。在實際改造施工中，由于水暖與汽暖的供熱方式不同，管道存在一定的差異，在施工中一定要控制好管道坡度。傳統汽暖方式不能放氣漏氣，而水暖供熱方式設置放氣閥，通過控制放氣閥能夠輕松的排除暖氣片中的空氣，進而提升熱水循環(huán)供熱效果。

3 供熱管網智能化節(jié)能降耗監(jiān)測系統設計及運行

3.1 換熱站實時監(jiān)控設計

在智能化技術飛速發(fā)展背景下，將其與供熱管網節(jié)能改造技術相融合，打造供熱管網智能化節(jié)能降耗監(jiān)測系統，實現對供熱管網中換熱站進行實時監(jiān)控，提升供熱管網節(jié)能改造質量以及效果。在本次供熱管網系統智能化改造中，換熱站已經采用無人值守運行方式，為了保證該模式運行穩(wěn)定性，積極開展檢測。換熱站實時監(jiān)控系統共分為四個板塊，系統服務。編碼維護、換熱站控制、數據采集。

3.2 換熱站節(jié)能運行控制模式

3.2.1 分組分段實施策略

換熱站分組控制內容主要是加熱具體時間，基于該地區(qū)的氣象變化情況以及用戶熱量需求，優(yōu)化換熱站供熱系統運行設計，完善加熱操作設置，保證特殊時段恒溫以及常規(guī)時間操作規(guī)范達標，避免能源浪費。曲線回路功能是改善傳統供熱管網能源浪費的主要形式，分組主要是劃分公共區(qū)域與住宅區(qū)域的換熱站，基于兩種建筑用途科學劃分熱量，例如，公共區(qū)域人類活動集中在白天，尤其是辦公區(qū)域活動時間較為固定，在工作人員下班后不需要熱能，降低熱量供應。而針對住宅區(qū)域，國家有明確規(guī)定，室內溫度不得低于18℃，經過相關數據研究，室內宜居溫度為22℃。其中用熱時間段集中在完善。但是，由于晚間室外溫度較低，建筑物要想保證室內溫度需要提供更多熱源，能源消耗將會提升。換熱站分段控制受室外溫度變化影響，一天會被分割為不同時間段，每個時間段對于熱量需求不同，需要結合實際情況設置換熱站運行參數。

3.2.2 控制曲線動態(tài)調節(jié)

集中供熱系統運行主要是滿足用戶對于室內溫度需求，保證室內處于適宜的溫度下，提升用戶居住感受。因此，為了保證室內溫度處于適宜的指標下，需要在室內安裝溫度檢測設備，通過換熱站PLC將感知并上傳室內溫度，進而實現室內溫度智能化監(jiān)控，控制中心基于室內溫度開展智能化節(jié)能調節(jié)，并將數據上傳至換熱站中，例如表二所示。

從串聯無功補償技術原理入手，闡述串補技術在配電線路中改善電壓的基本原理，分析影響串補技術電壓調節(jié)的影響因素，結合實際案例仿真分析各因素對配電線路串補調壓的影響，提出工程實施合理化建議，最后以工程實施案例證明串補技術在配電網調壓中的有效性。

室外溫度是換熱站運行控制曲線的關鍵條件，在運行中選取典型的室內溫度作為標準，確定控制曲線加權，如果控制曲線動態(tài)調節(jié)中室內溫度持續(xù)保持在穩(wěn)定數值范圍內，完成曲率訓練[2]。

3.3 智能化節(jié)能改造前后對比

在集中供熱系統運行中，受管網問題的影響，供熱效果以及能源消耗不均衡，導致能源浪費嚴重以及室內溫度較低，不能滿足當代發(fā)展需求。在供熱循環(huán)系統節(jié)能發(fā)展中，以冬季為例，在室內溫度變化在1℃時，熱能變化在5%左右。因此，為了提升能源利用率，提升室內溫度，開展供熱管網平衡節(jié)能改造是關鍵。集中供熱系統在經過供熱管網平衡節(jié)能改造后，經過一個采暖期運行，整體運行穩(wěn)定性較高，前后端管網水利失調問題明顯得到優(yōu)化，整體室內溫度控制效果較好，平均溫度在21℃左右，其能源消耗量得到控制，用戶的滿意度逐漸上升[3]。

4 供熱管網節(jié)能改造案例分析

4.1 工程概況

A供熱公司集中供熱面積高達800萬m2，企業(yè)內擁有5臺65MW熱水鍋爐熱源，58個換熱站，采用熱電聯產高溫余熱供暖?，F階段，電廠余熱供暖管網主管線為DN400，供熱量達到60MW，冬季有3臺熱水鍋爐完成供熱。但是，當前A供熱公司供熱管網存在嚴重的問題，能源浪費現象較為嚴重，同時企業(yè)生產運行成本較高。隨著我國節(jié)能環(huán)保綠色發(fā)展理念的不斷發(fā)展，將集中供熱系統發(fā)展中注入節(jié)能理念，優(yōu)化供熱管網設計，實現降低集中供熱系統能源消耗，促進我國可持續(xù)發(fā)展。因此，A供熱企業(yè)開展供熱管網節(jié)能改造勢在必行。

4.2 存在的問題

4.2.1 供熱管網運行效率低，污染嚴重

由于A供熱公司的發(fā)展起步較早，城市供熱管網以及供熱設備的運行年限較差，部分管道以及設備處于老化狀態(tài)，容易發(fā)生運行安全事故，同時其維修的難度較大。A供熱公司采用鍋爐燃煤供熱，我國規(guī)定鍋爐運行熱效率需要在68%，但是，在實際運行中，鍋爐熱效率實際數值只有63%，存在熱能浪費的情況。同時煤炭燃燒過程中產生大量的污染氣體以及污染顆粒物，影響我國生態(tài)環(huán)境建設。經過相關數據調查，A供熱公司下的供熱管網運行中的供水溫度平均在70℃左右，與系統要求的溫度存在一定的差距。并且鍋爐房內部沒有安裝節(jié)能降耗設備，采用粗放型管理模式，供熱管網整體管理效果較差。A供熱公司雖然與電廠簽訂余熱供暖合同，但電廠余熱供暖主管規(guī)格較細，熱量輸送受到限制，濁度的熱量運輸不出去，同時，受熱源鍋爐設備的影響，設備老化故障出現的頻次較多，嚴重影響供熱系統運行的穩(wěn)定性，嚴重較低集中供熱系統運行穩(wěn)定性，室內溫度得不到保證，不能滿足用戶的需求，A供熱公司被用戶投訴的問題嚴重[4]。

4.2.2 供熱管網水力失衡，能源消耗大

首先，小區(qū)的供熱管網已經超出正常的使用周期，設備腐蝕老化嚴重，企業(yè)地溝內管道采用傳統保溫材料膨脹珍珠巖，由于該種材料的防水性、抗氧化性較差，長時間浸泡在積水中，膨脹珍珠巖的保溫效果大幅度下降。其次，我國對集中供暖管網工程改造的認知不斷提升，改造工程體量不斷加大，主要是由于以往管理機制以及運行機制的影響，集中供暖管網工程后期維修不到位，導致其存在大量的破損以及故障問題，存在管道“跑、冒、滴、漏”的現象，降低城市集中供暖的運行效率，增加資源浪費。另外，隨著我國城市化不斷發(fā)展，小區(qū)擴建的情況逐漸增加，導致行政的建筑物接近原有供熱管網，施工導致供熱管網原有的水力平衡遭到破壞，管網運行中缺乏智能化控制系統，導致實際運行產生的熱量不能滿足用戶的實際需求，存在熱源浪費的風險。

4.3 缺少自動化控制與參數監(jiān)控系統

當前A供熱公司供熱管網設計存在嚴重的問題，智能化技術聯合應用效果較差，缺乏自動化數據檢測系統，導致企業(yè)不能實時掌握用戶的熱量需求數據，與供熱設備連接不夠緊密，存在盲目供熱的情況，造成嚴重的能源浪費。在沒有自動化數據信息檢測系統的支撐下，集中供熱系統設備運行故障檢查效率較低，技術人員對于設備運行狀態(tài)掌握不夠，系統不能及時得到設備故障信息反饋，進而對系統造成一定的不良影響。

4.4 節(jié)能改造技術分析

4.4.1 熱源改造

熱源節(jié)能改造分為兩部分，安裝煙氣熱回收裝置以及變頻調速泵。首先，在一、二次網主出入口位置安裝溫度以及壓力傳感器設備，同時在供水管以及水管部位設置電動調節(jié)閥，在第二次管網部位安裝自動泄壓電磁閥以及溫度、壓力傳感器設備，基于換熱站的溫度觸發(fā)自動調節(jié)系統，基于室內溫度自動調節(jié)供暖。其次，以變頻器為載體，掌握用戶對于室內溫度的需求，制定變頻器調節(jié)方案，加強系統網流量管理控制。經過變頻器調節(jié)管理，發(fā)現二次網管的凈化水量高出設計數值，如果針對二次網供水溫度進行控制，將會影響工程項目整體控制水平，因此，積極結合實際情況，以二級泵回水溫度為基礎，保證變頻器調節(jié)控制數據的精準度，合理應用變頻調節(jié)技術，在滿足用戶日常需求量的同時降低能源浪費，體現出個性化需求。

4.4.2 換熱站節(jié)能改造

換熱站在長時間使用下，膠條以及內部零件均出現不同程度的老化，熱量儲存安全性降低，換熱站熱量流失的情況較為嚴重，嚴重威脅集中供熱系統運行穩(wěn)定性。同時，換熱站設備故障將會誘發(fā)漏水問題，水溫度較高，極易發(fā)生燙傷等情況。因此，為了提升換熱站節(jié)能改造質量，定期對內部設備進行質量檢查，以15年為期限，對使用年齡在15年以上的換熱站進行質量檢查，發(fā)現問題及時更換處理，結合情況更換零件設備，盡量壓縮生產運行成本。

4.4.3 供熱管網節(jié)能改造

A供熱公司以自有鍋爐房熱源為主，電廠余熱的熱電聯產為輔，基于經濟適用性角度考量，逐漸將其改造為電廠余熱的熱電聯產為主，降低自有鍋爐房的供熱地位。在城市供熱期間，不論鍋爐房還是電廠余熱的熱電聯產熱源發(fā)生故障，能夠為用戶提供最低標準熱能，保證城市集中供熱系統的安全性。另外，結合實際情況，優(yōu)化管網設計布局，調整原有A供熱公司供暖管網布局方式，強化資源利用率，以達到提升供熱管網節(jié)能改造工程的社會價值以及經濟價值為目標，積極應用現代化技術手段，在滿足城市居民用戶供暖需求量的同時降低能源損耗，滿足綠色節(jié)能發(fā)展要求。因此，在供熱管網節(jié)能改造施工中，結合城市集中供暖管網建設實際情況，積極采用針對性的節(jié)能改造方案，盡量將管網主線鋪設在熱負荷集中位置，盡量縮小管線之間的距離，降低管道成本消耗，節(jié)省供暖管網節(jié)能改造工程成本消耗。

5 結語

綜上所述，在全球能源緊張的背景下，為了改善傳統供熱管網能源消耗的問題，積極開展節(jié)能改造工作，融入智能化手段，打造供熱管網智能化節(jié)能降耗監(jiān)測系統，提升能源控制的效果。加強供熱管網節(jié)能改造工作質量，以分式供熱與連續(xù)供熱結合的方式，優(yōu)化傳統的供熱模式，精確熱網運行數據參數控制，以案例分析的形式重點闡述供熱管網熱源、換熱站、管網節(jié)能改造的措施，為我國集中供熱系統節(jié)能發(fā)展奠定基礎。