浅谈城市供热输配管网的节能改造方案

　　我国的集中供热，对城市建设和改善人民生活带来不可估量的收益，但是，由于长期受计划经济的制约，存在着供热体制、供热成本和供热技术方面的问题，本文主要研究技术方面的问题，对于技术方面存在的问题如下： 
　　1.1 管网敷设方式落后 
　　供热管网的敷设方式普遍采用管沟方式，这种敷设方式占地比较多，在城市规划管线综合安排上有一定的困难，施工周期长，对城市交通影响大。尤其在城市中心会遇到大量的拆迁问题，增加了大量的投资，在供热管网建设施工中，经常会与城市的整体建设规划产生冲突，与相关部门的协调配合存在较大问题，增加了施工难度，阻碍了施工进度，甚至无法实施，减缓了城市集中供热的发展速度，导致供热管道及热源的建设赶不上城市发展的需要。 
　　1.2 运行的室外管网多为支状管网，供热管网末端缺乏必要的调节手段，水力失调严重，同时大部分用户未采热计量的手段，能源浪费现象严重 
　　如何有效的保证供热管网的水力平衡是亟待解决的问题，另外管网水力调节需要大量的资金、设备和人力投入，在实际操作中仍存在困难。 
　　1.3 供热系统的控制水平和调节水平落后 
　　供热管网经过多年的发展已经形成规模，但是由于大多数系统没有热网监控系统，热源、热力站自动化程度低，大大降低了系统的经济性和可靠性。 
　　1.4 供热系统不能适时的有效调节供热流量和供水温度 
　　现有的供热系统只是针对设备的粗放型管理，很少考虑对整个系统主要运行参数进行监控，更没有实现对用户室温的远程检测，无法准确掌握系统供热水平和质量，操作人员只能凭借经验调节供热量。另外，由于没有采用气候补偿技术，在实际运行过程中依然只能采用“看天烧火”的传统方式，即通过人工手动方式来调节供热量，不能自动的适时的进行分时按需供热，造成采暖初末期造成大量浪费热量。 

　　2.1 建立热网信息化及数据采集管理工作 
　　通过采用先进的信息化手段，建立一套从热源、到热网、到热用户全方位的综合管理平台，将现场繁杂的数据进行整理、分析处理，通过水力计算等高级功能模块，对现场的管网信息做水力工况诊断分析，从而协助用户解决现场的实际问题，达到提高生产管理水平和节能降耗的目的。 
　　在建设供热信息化的同时，需要有步骤、有计划的实施现场基础数据采集工作，包括管网信息的现场勘查工作，用户室温采集点布置工作。只有现场基础工作做的细，信息化平台才能够发挥大的作用。信息化平台的建立后，可以实现有针对性的在二级网管路上安装必要的流量平衡调节设备，并实施必要的管路、阀井改造工程，以达到有效缓解水力失调问题的目的。 
　　（1）建立供热调度管理平台，可实现对大型热网的中心控制室的集中调度管理，热网平衡分析。（2）建立供热管网信息平台，基于GIS平台实现设备档案管理，并可对热力管网实施水力工况计算，实现诊断分析功能。（3）建立供热呼叫服务平台，实现话务量统计分析功能。（4）建立供热能耗分析平台，实现能耗数据的量化管理，定量分析功能。 

　　2.2 实施全面的热网水力平衡技术改造 
　　全面热网平衡工作，是搞好供热系统节能改造工作的基础工作。热网平衡在现场实施的细化程度，决定了供热系统节能改造项目最终能够实现多大的节热、节电效果。 
　　2.2.1 分支环路水力平衡方案 
　　通过站内的分支线阀门调节，主要是解决了楼群与楼群间的平衡。换热站的二级网循环泵的扬程主要是为了克服最不利的那个环路的阻力，如果其他支线环路不加以控制，就会造成其他支线环路流量过大，在同等供水温度的前提下，供热量就会超标。通过我们实施的管网分支环路平衡技术，可以实现节能、节电的双重目的。 
　　2.2.2 楼前水力平衡解决方案 
　　在掌握用户室温数据、供热管网信息数据的基础上，根据现场的实际情况，在专业的热网水力平衡分析软件的指导下，实施有效的热网平衡改造及增加必要的调节手段，尽量减少因为热网不平衡导致的能耗浪费，将热网平衡工作，变得更加具有可操作性。（1）改造单元阀井内的阀门，使其具有可调节性。（2）单元供、回水阀门入户侧，安装现场压力测试点，实现量化调节。（3）对部分空间狭小，条件恶劣的阀井或楼内阀组间，实施改造。（4）根据调节精度要求，布置室内温度测点安装数量。 
　　2.2.3 平衡到户的末梢水力平衡方案 
　　全面水力平衡调整工作，在细化到楼前用户侧时，对热网系统的水质提出了很高的要求，这就需要我们在实施水力平衡改造前，先解决系统的水质问题。主要采取的技改措施为：（1）在换热站内二级网总回水，安装立式扩容除污器，以降低水流速，将水中的絮状沉淀，汇集到沉淀器一端，通过排污排出沉淀箱，达到除污目的；（2）采用新型环保防腐阻垢剂，可起到防腐、阻垢、除垢、除锈、育保护膜、防人为失水、湿法停用保护、杀菌、灭藻、除生物黏泥、修复作用在水质问题解决的前提下，在每户的阀组间安装户平衡阀，解决户与户间的垂直失调问题，实现最大限度的节约能源，均衡供热。 

　　2.3 实施全面的节电技术改造 
　　通过严格的理论、分析、计算，并结合现场的实际情况和实践经验，提出一套有针对性的节电改造方案及节电分析报告，同时制定出与之配套的运行管理办法，实现可持续的节电效果。 
　　2.3.1 换热站分布式水泵节电方案 
　　常规换热站系统，每单分区系统多采用一套总循环泵的运行方式，由于各分支环路的外管网特性差别较大，所需的流量和压差不同，循环泵需要克服最不利支线环路所需要克服的阻力来运行，其他支线环路就会在严重的大流量情况下运行。实际现场的运行效果是，在满足最不利支线环路供热基本要求的前提下，其他环路就会存在大量的能量浪费，造成系统即费电、又费热的运行方式。 
　　在换热站实施二级网分布泵系统改造时，需对其所负担的外网用户所存在的问题进行综合分析后，实施改造，一般采取的办法是：（1）取消现有的二级网循环泵，根据不同支路的外网管路特性，为每个支路单独设变频循环泵，将变频泵装于从分水器出来的供水管上。（2）在供回水管上均安装压力传感器，水泵的转速由供回水管压差控制。 
　　2.3.2 换热站水泵系统优化运行方案 
　　同时针对不宜实施二级网分布泵改造的换热站，亦可根据各自的特点，有针对性地实施水泵或管路改造，并制定科学合理的运行方式，达到最大的节电目的，具体如下：①加一网回水泵旁通管，减小站内阻力。②水泵出入口管过细，阻力较大的位置实施改造，减小站内阻力。③间供换热站，板换阻力大，可通过加旁通管或调整板换入口阀门开度的办法，调整适宜的板换阻力和换热效率。④直供站，在以混合泵方式进行工作时，一网回水阀门和掺水阀门应有一个全部打开，以减少不必要的系统阻力。⑤在一条管路上，通过泵阀组合进行参数调整时，泵运行时，阀门应该全部打开。⑥直供站，在二级网回水压力高于一级网回水压力时，应停掉一网回水泵（或将混合泵，改为纯掺水），以降低站内电耗。⑦对于多支线环路的，必须保证最不利环路的供回水总阀门处于全开状态，减小不必要的阻力。⑧合理分析二级网站内系统阻力，换热器的阻力20-50kPa，水泵的进出口阻力30-50kPa，除污器的阻力10-20kPa，对阻力损失过大的设备进行合理的调整、检修维护，减小站内阻力。