城市供熱自動化節(jié)能減排技術(shù)探析

王琳

（濟南能源工程集團有限公司，山東 濟南 250000）

一、城市供熱

（一）城市供熱系統(tǒng)

從總體上講，城市供熱作為一個系統(tǒng)，是由以下幾方面內(nèi)容構(gòu)成的。其中包含了熱源、熱源網(wǎng)以及熱用戶這三部分組成的。從結(jié)構(gòu)上看，呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)狀，總體十分龐大，并且封閉，具有一定的復(fù)雜性。在目前形勢下，隨著城市供熱管網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)發(fā)展，城市供熱方式逐漸發(fā)生轉(zhuǎn)變，具體轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓡我粺嵩撮_始向多種熱源轉(zhuǎn)變，同時供熱網(wǎng)絡(luò)也在不斷增大。另外，熱用戶以及供熱設(shè)備也在呈變化增長中。因此，加大管理城市供熱系統(tǒng)，是十分重要的問題。

（二）城市供熱系統(tǒng)面臨的情況

在目前形勢下，城市供熱網(wǎng)絡(luò)具有以下兩種形勢。一種是一次水進行直接供熱，另一種是二次水間接供熱。從熱源角度講，分為鍋爐高溫?zé)崴€包括電廠蒸汽這樣的形式。在以往城市發(fā)展過程中，供熱都是以二次水間接供熱為主，但也存在部分利用一次水直接供熱。對于一次蒸汽直接供熱而言，進行一次水供熱，結(jié)構(gòu)十分簡單，同時投入較低低廉。但受安全性以及使用效率等多種因素影響，存在著較多的問題，最終不得不面臨著淘汰的局面。當(dāng)前大部分城市供熱網(wǎng)不會選擇利用這樣的方式，部分已建一次水供熱網(wǎng)，也開始對技術(shù)進行改建，轉(zhuǎn)向為他種供熱方式。和一次水直接供熱相比，二次水間接供熱，具有較高的資金成本投入，但卻擁有較高的利用效率，同時供熱十分穩(wěn)定，并且安全度十分高，在當(dāng)前城市供熱當(dāng)中受到了廣泛的歡迎。

對于二次間接供熱方式而言，具有較高的安全性，并且能夠?qū)Y源進行合理利用，但在城市供熱系統(tǒng)管理上仍然面臨著一些問題，進而導(dǎo)致供熱系統(tǒng)缺乏完善性。對于專業(yè)人士來講，對換熱站是十分了解的。在二次間接供熱當(dāng)中，占據(jù)著核心地位，并在城市供熱系統(tǒng)當(dāng)中也發(fā)揮著重要性作用。具體而言，是對鍋爐當(dāng)中的一次高溫?zé)崴D(zhuǎn)變成二次低溫?zé)崴?，進而傳遞到用戶當(dāng)中的一個環(huán)節(jié)。在目前城市發(fā)展中，換熱站管理存在著一些問題。之所以造成問題的發(fā)生，是由以下幾點內(nèi)容造成的。第一，操作人員缺乏專業(yè)性技術(shù)。第二，對于全自動操控換熱站來講，缺乏人員看守。當(dāng)換熱站發(fā)生問題時，不能得到及時性解決，進而錯過了維修時間，最終對居民生產(chǎn)造成較大影響。

二、城市供熱自動化節(jié)能減排技術(shù)

（一）樓宇調(diào)控技術(shù)

這里所提及到的樓宇調(diào)控技術(shù)采用的是自動調(diào)控系統(tǒng)，在城市供熱自動化系統(tǒng)運行中，不僅可以確保樓棟管理調(diào)控的科學(xué)性、合理性，而且還可以達到節(jié)省能源的目的。樓宇調(diào)控技術(shù)主要是由水力平衡閥、電磁調(diào)節(jié)閥、溫度采集面板、集中控制箱等部分組成，在現(xiàn)場設(shè)置屏與操作站的作用下，可以對樓棟內(nèi)部的運行模式給予科學(xué)、合理的預(yù)設(shè)，而且在后期運行階段還需要對樓棟內(nèi)溫度采集面板所獲取的熱量信息與預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)信息進行對比，并根據(jù)對比結(jié)果來進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和優(yōu)化。此外，在電磁調(diào)節(jié)閥的作用下，還可以確保預(yù)設(shè)方案的順利實現(xiàn)，從而達到節(jié)能減排的效果。通過對無線通訊手段給予科學(xué)、合理的運用，也可以確?？刂破髂軌?qū)崟r獲取所需要的數(shù)據(jù)信息，并將其上傳至監(jiān)控中心，以實現(xiàn)遠程管理和監(jiān)測的目的。

（二）用戶熱計量的應(yīng)用

熱量結(jié)算點主要包括熱力站、熱源與集中供熱系統(tǒng)當(dāng)中的用戶，熱計量工作主要通過將熱量計安裝到熱量結(jié)算點中來起作用。在實際的供熱量計算過程中往往以每一戶為單位，在計算的過程中采用直接式或者分攤式的計量方式。兩者在使用的過程中存在一定的差別，首先，如果在計量過程中采用直接式的計量方式，則開展結(jié)算工作時往往以熱量結(jié)算點統(tǒng)計的熱值為主要標準。而如果在進行計量的過程中采用分攤式的計量方式，則在使用的過程中就需要運用到記錄儀，要以每戶為單位進行記錄儀的安裝，在安裝之后就可以單獨進行熱量的測量，這樣可以有效保證其在整體用熱量中所占的比重，在此基礎(chǔ)上統(tǒng)計出每一戶所需要分攤的熱量?，F(xiàn)階段，隨著用戶熱計量方案的不斷完善，能夠保證供熱工作有效開展，同時實現(xiàn)供熱目標的貫徹和落實，以此來達到節(jié)能減排的目標。

（三）合理控制水力平衡

供熱主要宗旨是保障用戶可體驗到舒適室溫，但在此還需保證節(jié)能減排與降低能耗。因此實現(xiàn)供熱系統(tǒng)中的熱量平衡成為了供熱的基礎(chǔ)保障條件，故而，務(wù)必要確保水力平衡，方可保障熱力平衡，乃至于達到熱量的平衡。然而在供熱當(dāng)中，為了可靠地控制水力平衡，僅僅運用設(shè)計計算極難達到預(yù)期效果，再優(yōu)良的設(shè)計也無法杜絕水力失調(diào)狀況。究其原因，一是因施工實況及設(shè)備材料跟預(yù)期設(shè)計相比存有差異，二是熱網(wǎng)運行期間實施動態(tài)調(diào)節(jié)均會致使失調(diào)發(fā)生。為了達到水力平衡依然需要靠設(shè)備來實施控制，現(xiàn)階段主要是靠設(shè)備的調(diào)節(jié)控制形式來解決水力失調(diào)狀況的?？傮w來說，如果未對熱網(wǎng)實施監(jiān)控，則會發(fā)生失調(diào)狀況。但是供熱是針對多個取暖用戶，為了讓所有供熱點統(tǒng)一性和同時性的得到滿足是困難的，冷熱不均現(xiàn)象時有發(fā)生，即便經(jīng)過一定時間的調(diào)整達到了一個暫時的平衡。但是在熱源和室外氣溫變化時，整個熱網(wǎng)又需要一個較長時間的調(diào)穩(wěn)過程，這樣用戶實際供熱量就會與需要的熱量偏離很多，用戶室溫也不能保持相對穩(wěn)定，在較長時間內(nèi)存在部分用戶室溫高和部分用戶室溫低的失衡問題，換熱站的調(diào)節(jié)始終處于被動狀態(tài)。所以說，熱網(wǎng)的水力平衡需要依靠強大的監(jiān)控系統(tǒng)來實現(xiàn)，總體上平衡是控制出來的。

（四）水力平衡技術(shù)的應(yīng)用

水力平衡調(diào)節(jié)主要是根據(jù)系統(tǒng)的水力狀況對流量的分配進行調(diào)節(jié)，由于流量輸配受沿程阻力影響導(dǎo)致的流量不均衡，我們通常采取水力平衡技術(shù)來解決。水力平衡技術(shù)往往被運用于某一區(qū)域的供熱總網(wǎng)當(dāng)中，使用過程中要完善專用調(diào)控設(shè)備的安裝，在安裝這一設(shè)備之后能夠有效解決供熱管網(wǎng)中存在的水力平衡問題。現(xiàn)階段常用到的調(diào)控閥主要是電動調(diào)節(jié)閥，其主要是通過接收自動化控制系統(tǒng)所產(chǎn)生的信號，來驅(qū)動閥門改變閥座和閥芯間的截面積大小，從而達到控制管道介質(zhì)溫度、壓力、流量等工藝參數(shù)的目的，進而實現(xiàn)自動化調(diào)節(jié)功能。在進行電動調(diào)節(jié)閥選擇過程中，需要對設(shè)計公稱壓力、公稱直徑、流量系數(shù)、介質(zhì)允許溫度范圍等參數(shù)給予綜合考慮。同時，如果要求保證流量和開啟高度呈現(xiàn)出正比例關(guān)系時，則需要選擇專用調(diào)節(jié)閥，其中最常見的有蝶閥和球閥，其均能夠達到預(yù)期的調(diào)節(jié)效果。

（五）熱源與熱風(fēng)的調(diào)節(jié)

水力與熱力的平衡存在差異，一級網(wǎng)的水力平衡實現(xiàn)了以各熱力站供熱面積的大小來配置一級網(wǎng)的循環(huán)水量，此形式僅適于當(dāng)全部換熱器均合理又保證系數(shù)全然同等的狀況下，方能做到各熱力的平衡。而此前提存在不可能性，主要原因有：1.在建設(shè)最初就需將擴容這一問題考慮在內(nèi)，通常換熱器的功率是偏大的，以免發(fā)生功率不相匹配的狀況；2.當(dāng)換熱器運行一段時期之后，大多數(shù)會發(fā)生結(jié)垢等情況，并出現(xiàn)換熱系統(tǒng)不相符狀況；3.二級網(wǎng)實際運行期間也會發(fā)生堵塞或短路狀況。故此，在調(diào)節(jié)時需將熱源、熱網(wǎng)、換熱站以及供熱用戶設(shè)置成統(tǒng)一體系，并運用多變量的復(fù)合方式來實施控制，將大大提高其穩(wěn)定性與效果。不僅會考慮到換熱站所存在的調(diào)節(jié)情況，還可以考慮到整個熱網(wǎng)與熱源方面總的變動狀況，然后經(jīng)調(diào)度中心做到統(tǒng)一的調(diào)節(jié)，以此完成整網(wǎng)的動態(tài)平衡調(diào)節(jié)，并最大限度保障運行的節(jié)能，實現(xiàn)城市供熱智能化的可持續(xù)發(fā)展。

總之，城市供熱智能化監(jiān)管系統(tǒng)是供熱監(jiān)管平臺的一種有效探索。在這個系統(tǒng)中，進行智慧監(jiān)管以及管理，能夠保證供熱系統(tǒng)遠程化管理，確保供熱穩(wěn)定運行，能夠降低供熱系統(tǒng)問題發(fā)生頻率。另外，也是我國向發(fā)達國家邁進的重要武器，進行深入性研究，具有一定的現(xiàn)實意義。