集中供熱系統(tǒng)運(yùn)行的調(diào)節(jié)管理分析

任 煒

(太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 太原 030001)

1 集中供熱系統(tǒng)運(yùn)行管理簡(jiǎn)述

1.1 集中供熱

集中供熱采用熱水或蒸汽為熱媒介，通過熱源、熱管網(wǎng)、熱交換站等，向一定區(qū)域內(nèi)的各個(gè)熱用戶提供熱能。集中供暖主要由熱源、熱網(wǎng)和熱用戶組成，相比分散的鍋爐房供暖而言，具有統(tǒng)一性和操控的便利性。熱源的定義比較廣泛，指能夠從中吸收熱量的物質(zhì)、能源和各種裝置，熱網(wǎng)是由熱源向熱用戶進(jìn)行供熱介質(zhì)輸送的管線系統(tǒng)，使用供熱系統(tǒng)的供熱從事生產(chǎn)生活的用戶稱為熱用戶。

1.2 供熱調(diào)節(jié)的類型及特點(diǎn)

根據(jù)供熱調(diào)節(jié)方式的不同，可以將我國(guó)供熱系統(tǒng)的溫度調(diào)控形式分為集中調(diào)節(jié)，局部調(diào)節(jié)和個(gè)體調(diào)節(jié)3種。一是集中調(diào)節(jié)，只需在供熱源頭進(jìn)行溫度控制，簡(jiǎn)單易行，方便管理，是最主要的供熱調(diào)節(jié)方式，對(duì)于大規(guī)模用戶供暖的調(diào)節(jié)非常實(shí)用。二是局部調(diào)節(jié)，局部調(diào)節(jié)相對(duì)集中調(diào)節(jié)的便捷性而言，有了更多的靈活性，主要指對(duì)單獨(dú)的熱力站或用戶熱源的連接處進(jìn)行溫度控制。這種調(diào)節(jié)操作相對(duì)簡(jiǎn)單，又能滿足用戶的不同需求，即便是單一供熱負(fù)荷的供熱系統(tǒng)，也需要對(duì)個(gè)別熱力站和熱用戶進(jìn)行局部調(diào)節(jié)，因而具有必要性，也有著其獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。三是個(gè)體調(diào)節(jié)，個(gè)體調(diào)節(jié)即用戶個(gè)體根據(jù)自身需求，對(duì)供暖設(shè)備如散熱器、暖風(fēng)機(jī)和換熱器進(jìn)行的自動(dòng)溫度調(diào)節(jié)處理，以能滿足個(gè)體的不同需求為優(yōu)勢(shì)。

實(shí)際上，3種調(diào)節(jié)方式不是獨(dú)立存在的，受到供熱需求的不同，在應(yīng)用中3種調(diào)節(jié)方式之間存在一定的聯(lián)系，在實(shí)際工作中需要靈活運(yùn)用。如為提高能源利用率、節(jié)約資源，供熱公司在對(duì)集中供熱進(jìn)行集中調(diào)控時(shí)，還需要考慮外部溫度的變化所帶來的影響，避免因恒定了供熱標(biāo)準(zhǔn)，而在氣溫較高的時(shí)候造成能源浪費(fèi)，而氣溫較低的時(shí)候，無法滿足供暖需求。

2 集中供熱系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)的管理

2.1 質(zhì)調(diào)節(jié)

質(zhì)調(diào)節(jié)具有操作的便利性，質(zhì)調(diào)節(jié)的使用，只需要改變供暖系統(tǒng)的工作溫度，屬于最為常見的調(diào)節(jié)方式。質(zhì)調(diào)節(jié)是保證供暖系統(tǒng)中的總體水量不變，只改變內(nèi)部水溫，由于運(yùn)行時(shí)循環(huán)流量始終保持在設(shè)計(jì)值附近，因此網(wǎng)絡(luò)水利工作狀況穩(wěn)定，運(yùn)行管理也非常簡(jiǎn)便，而且由于網(wǎng)絡(luò)供水溫度根據(jù)室外溫度的升高而自動(dòng)降低，一定程度上提高了熱源的效益，節(jié)約燃料，避免了調(diào)節(jié)流量。雖然質(zhì)調(diào)節(jié)的應(yīng)用最為普遍，但是也有著顯著的缺點(diǎn)：在保證系統(tǒng)內(nèi)部水量不變的前提下，為滿足供暖需求，需要將系統(tǒng)內(nèi)的水溫保持在70℃以上，增加了電能消耗。為了保持這種較高的水溫，供熱公司需要使用更多的資源，增加了經(jīng)濟(jì)成本，而在北方供暖地區(qū)，由于采用燃煤供暖，高水溫的需求造成了空氣污染的加劇。

2.2 量調(diào)節(jié)

量調(diào)節(jié)需要根據(jù)采暖期對(duì)室外溫度的高低進(jìn)行判斷，從而分成初寒期，嚴(yán)寒期、末寒期3個(gè)供熱區(qū)間，工作原理是當(dāng)室外溫度升高，循環(huán)水量下降，水泵的傳輸能耗相應(yīng)的降低，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。為了實(shí)現(xiàn)在每個(gè)時(shí)期供暖的熱水流量保持較高水平，需要使用大流量的循環(huán)泵，在室外溫度高的初冬和晚冬2個(gè)區(qū)間，使用較小的循環(huán)泵保持較小的流量。量調(diào)節(jié)具有節(jié)約水泵電耗的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)流量較小時(shí)，可通過在間接連接中使用，實(shí)現(xiàn)揚(yáng)長(zhǎng)避短。

量調(diào)節(jié)存在的缺點(diǎn)是室外溫度的升高，同時(shí)會(huì)造成網(wǎng)路水流量大量減少，對(duì)供暖系統(tǒng)的調(diào)節(jié)造成干擾，出現(xiàn)嚴(yán)重的垂直失調(diào)，垂直失調(diào)很難管理和控制，因此，水利工況穩(wěn)定性差。總體而言，流量不斷改變，實(shí)現(xiàn)起來具有實(shí)際困難。在每一個(gè)階段網(wǎng)絡(luò)中采用一種流量，并恒定保持，同時(shí)根據(jù)室外溫度的變化，調(diào)整網(wǎng)路供水溫度，實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)控，稱為一種分階段變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)。

2.3 分階段變流量

分階段變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)和單純的質(zhì)調(diào)節(jié)相比，整體上實(shí)現(xiàn)了流量減少，網(wǎng)絡(luò)供水溫度升高，而回水溫度降低，增大了供回水溫差。但是從散熱器放熱的熱平衡來看，散熱器的平均溫度基本保持相等。由于綜合運(yùn)用了質(zhì)調(diào)節(jié)和量調(diào)節(jié)，因此具有2種調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)，能夠提高供水系統(tǒng)的供水溫度，降低回水溫度，節(jié)省了能源和電力，又保證了熱力工況的穩(wěn)定。

2.4 間歇調(diào)節(jié)

間歇調(diào)節(jié)保持系統(tǒng)的流量和供回水溫度不變，通過暫停供暖設(shè)備運(yùn)行來減少每天的供暖小時(shí)數(shù)。間歇調(diào)節(jié)屬于輔助調(diào)節(jié)方式，具體表現(xiàn)是在末寒期采用熱源為單臺(tái)鍋爐實(shí)行間斷運(yùn)行，熱源為多臺(tái)鍋爐的，在不同的時(shí)段適當(dāng)減少運(yùn)行數(shù)量，同時(shí)循環(huán)水泵連續(xù)運(yùn)行，以“停爐不停泵”的方式進(jìn)行運(yùn)行調(diào)節(jié)。在嚴(yán)寒期則采用24小時(shí)連續(xù)工作，但室內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，隨著熱源的持續(xù)供暖，以及室外溫度的升高，供暖需求的標(biāo)準(zhǔn)有所降低，隨之逐漸減少運(yùn)行時(shí)間。在此階段，必須保證熱源能在額定出力的情況下運(yùn)行，并以此制定運(yùn)行時(shí)間，才能保障供熱質(zhì)量。在實(shí)際運(yùn)行中，設(shè)備往往達(dá)不到滿負(fù)荷的高效率運(yùn)行，為了盡可能提高運(yùn)行效率，需要配套的監(jiān)測(cè)和管理辦法，用以完善運(yùn)行制度，提高間歇調(diào)節(jié)的效率。

因此，間歇調(diào)節(jié)在實(shí)際工程中很少采用，并且只作為一種輔助措施。該調(diào)節(jié)方式的缺點(diǎn)是難以保持室溫的恒定，而且在反復(fù)的啟停過程中會(huì)造成熱量損失。既要減少能量的損耗，又要滿足熱用戶的供熱需求，從理論上來說不具備較高的可行性。由于氣溫的變化難以預(yù)測(cè)，且水溫升高需要一個(gè)過程，這對(duì)于保持供熱效率造成了障礙。因此限制了間歇調(diào)節(jié)方式的適用范圍，只能是小型系統(tǒng)。但是間歇式調(diào)節(jié)方式的原理具有發(fā)展?jié)摿Γ诮?jīng)過技術(shù)人員和研發(fā)人員的廣泛實(shí)踐后，會(huì)有基于間歇調(diào)節(jié)的更好的調(diào)節(jié)方式出現(xiàn)。

2.5 質(zhì)量—流量調(diào)節(jié)

質(zhì)量—流量調(diào)節(jié)同時(shí)改變供水溫度和流量，根據(jù)室外溫度變化調(diào)節(jié)流量，這種調(diào)節(jié)方式出現(xiàn)在間接連接供熱系統(tǒng)中一次網(wǎng)的調(diào)節(jié)。二次網(wǎng)的調(diào)節(jié)大多采用單純的質(zhì)調(diào)節(jié)，當(dāng)用戶和熱力站入口有流量控制閥時(shí)，可以全程使用質(zhì)量-流量綜合調(diào)節(jié)，該條件方式具有巨大的節(jié)能空間，正在逐步實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用。其原理是系統(tǒng)的循環(huán)水量與供暖熱負(fù)荷同步減少，并進(jìn)一步增加了循環(huán)水泵的節(jié)能效果，且調(diào)節(jié)方式簡(jiǎn)便。

3 熱計(jì)量后的供熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)

3.1 熱源與熱網(wǎng)調(diào)節(jié)

用戶在安裝了雙通閥或三通閥后就有了自調(diào)節(jié)的能力，在熱源處進(jìn)行負(fù)荷預(yù)報(bào)就有了出現(xiàn)的必要性。用戶可以根據(jù)熱網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)提供的供熱負(fù)荷預(yù)報(bào)，預(yù)測(cè)下一時(shí)間段所需要的熱負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)自調(diào)節(jié)。因此，為提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性和控制的穩(wěn)定性，需要首先提高預(yù)報(bào)精度。

一是循環(huán)泵恒轉(zhuǎn)速時(shí)做出的預(yù)測(cè)控制，應(yīng)根據(jù)熱用戶的運(yùn)行方式來控制循環(huán)泵的運(yùn)行方式，如果要用戶是恒流量運(yùn)行，則循環(huán)泵需要是恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行，以質(zhì)調(diào)節(jié)為主要方式。二是循環(huán)泵變轉(zhuǎn)速時(shí)預(yù)測(cè)控制熱力系統(tǒng)需要使用變流量運(yùn)行方式來輸送熱量，這樣可以在更大范圍內(nèi)進(jìn)行變化流量的調(diào)節(jié)，且節(jié)能效果顯著，屬于質(zhì)調(diào)節(jié)和量調(diào)節(jié)的綜合運(yùn)行方案。

3.2 用戶調(diào)節(jié)

一種理想情況是用戶安裝智能的雙通閥、調(diào)節(jié)散熱器，既能最大程度的節(jié)約能源，還可以幫助用戶實(shí)現(xiàn)便捷的自行調(diào)節(jié)。此外，如果沒有安裝這種散熱器，也可以通過隔開熱網(wǎng)和室內(nèi)系統(tǒng)，室內(nèi)系統(tǒng)使用恒流量運(yùn)行，熱網(wǎng)系統(tǒng)使用變流量運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)。用戶入口裝置也需要采取措施，使用一定的調(diào)節(jié)方案，以構(gòu)成獨(dú)立的調(diào)節(jié)單元，從而獲得更好的節(jié)能效果。

4 結(jié)語(yǔ)

熱水供暖系統(tǒng)的調(diào)節(jié)工作中，不同方式的工作原理不同，優(yōu)劣勢(shì)不同。但都是以節(jié)約能源，提高運(yùn)行效率為核心。集中供暖以維持室內(nèi)氣溫適宜、維持建筑物得熱與失熱始平衡為目的，將來更多的高效實(shí)用的調(diào)節(jié)方式會(huì)隨之出現(xiàn)。