供熱系統(tǒng)熱力計量體系設(shè)置探析

張淑君，盧 寧

（1.中國華電集團有限公司河北分公司，河北 石家莊 050000；2.河北華電石家莊裕華熱電有限公司，河北 石家莊 051432）

隨著人民生活水平的大幅提升、城市集中供熱的飛速發(fā)展，目前國內(nèi)供熱需求已不再局限于長江以北，居民對優(yōu)質(zhì)供熱的需求快速增長，熱網(wǎng)企業(yè)的規(guī)模不斷擴大，供熱機組越來越多，北方的大多數(shù)純凝發(fā)電機組均通過技改成為了供熱發(fā)電機組，供熱企業(yè)逐步由網(wǎng)源一體方式向熱源、熱網(wǎng)獨立運營轉(zhuǎn)型。因此，熱力計量成為直接影響供熱企業(yè)經(jīng)營效益的關(guān)鍵因素。

目前，發(fā)電行業(yè)供熱系統(tǒng)的計量體系設(shè)置遠(yuǎn)滯后于供熱企業(yè)的發(fā)展，特別是運行多年的老機組，依然采用投產(chǎn)時的計量裝置與模式，并沒有太大的更新；同時國內(nèi)供熱行業(yè)管理也是源于發(fā)電、依存于發(fā)電，熱力計量體系尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。供熱企業(yè)對熱量的日常管控中存在諸多問題，必須有科學(xué)準(zhǔn)確的計量才能保證各環(huán)節(jié)利益分配和成本核算的公平合理。

1 當(dāng)前供熱系統(tǒng)計量存在的問題

當(dāng)前城市供熱系統(tǒng)多采用集中供熱方式，熱能從熱源傳輸?shù)接脩魰?jīng)過多個獨立經(jīng)營的單位或企業(yè)，其中的供熱計量基本是根據(jù)各自施工需求進行設(shè)置，形式多樣、標(biāo)準(zhǔn)不一，計量結(jié)果存在較大誤差。主要表現(xiàn)在：

1.1 界限不清

熱能傳輸各階段的分界點沒有明確規(guī)定，大多以設(shè)備產(chǎn)權(quán)界限或人為指定節(jié)點為分界點，影響到整個系統(tǒng)熱力計量的準(zhǔn)確性。

1.2 重視不夠

一是作為集中供熱系統(tǒng)主體熱源的熱電聯(lián)產(chǎn)機組，多數(shù)為廠網(wǎng)一體時期設(shè)計，熱作為電的“副產(chǎn)品”形式存在，總的管理原則基本遵循“好處歸電”，往往忽略供熱系統(tǒng)詳盡的參數(shù)測點，熱力計量點配置存在缺失或不到位現(xiàn)象；二是獨立的供熱鍋爐，多數(shù)為滿足供熱需求而建，由于熱量悉數(shù)供出的觀念導(dǎo)致對熱源的熱力計量產(chǎn)生忽略，認(rèn)為沒必要準(zhǔn)確計量；三是熱力公司多年來形成的對采暖用戶按面積收費的方式，大多熱網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)間或網(wǎng)內(nèi)根本未設(shè)置計量點，導(dǎo)致諸多指標(biāo)由估算而得，與實際偏差較大。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一

由于目前國家或行業(yè)尚無供熱系統(tǒng)計量體系設(shè)置的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，各地計量裝置類型多樣、測點配置無章可循、計量方式隨意性大，造成計量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性偏低、可比性較差。

2 明確熱力計量參數(shù)

熱能的多少一般通過供熱量指標(biāo)體現(xiàn)，供熱量指標(biāo)通過用于供熱介質(zhì)的溫度、壓力、流量等測量參數(shù)計算得出。供熱介質(zhì)通常為蒸汽或熱水，供熱量即是供熱設(shè)備對外供應(yīng)蒸汽或熱水的總熱量。溫度、壓力、流量為測量指標(biāo)，可通過計量裝置直接讀出，通過測出的溫度、壓力可查出對應(yīng)的焓值，根據(jù)流量計算出熱量指標(biāo)。計算公式如下：

2.1 蒸汽供熱量

蒸汽供熱量指供熱設(shè)備直接對外提供蒸汽的熱量，即供給汽網(wǎng)用戶的熱量，也稱直接供熱量。

Qq= （Di×hi-Dj×hj-Dk×hk）÷1 000

式中：

Qq——蒸汽供熱量，GJ；

Di——直接供汽量，t；

hi——直接供汽的供汽焓，kJ/kg；

Dj——直接供汽的凝結(jié)水回水量，t；

hj——直接供汽的凝結(jié)水回水焓，kJ/kg；

Dk——用于直接供汽的補水量，t；

hk——用于直接供汽的補水焓，kJ/kg。

一般情況下，供給汽網(wǎng)用戶的蒸汽不作回收、也無需補水，供熱量計算公式可簡化如下：

Qq= Di×hi÷1 000

2.2 熱水供熱量

熱水供熱量指供熱設(shè)備對外提供熱水的熱量，即供給水網(wǎng)用戶的熱量。

Qs=（Dgs×hgs-Dhs×hhs-Dks×hks）÷1 000

式中：

Qs——熱水供熱量，GJ；

Dgs——熱網(wǎng)循環(huán)水供水量，t；

hgs——熱網(wǎng)循環(huán)水供水焓，kJ/kg；

Dhs——熱網(wǎng)循環(huán)水回水量，t；

hhs——熱網(wǎng)循環(huán)水回水焓，kJ/kg；

Dks——熱網(wǎng)循環(huán)水補水量，t；

Hks——熱網(wǎng)循環(huán)水補水焓，kJ/kg。

一般情況下，熱水焓值主要受溫度影響較大，可采用溫度（℃）×4.181 6（kJ/kg.℃）系數(shù)的方式計算焓值。

Qs=（Dgs×tgs-Dhs×ths-Dks×tks）×4.181 6÷1 000

式中：

tgs——熱網(wǎng)循環(huán)水供水溫度，℃；

ths——熱網(wǎng)循環(huán)水回水溫度，℃；

tks——熱網(wǎng)循環(huán)水補水溫度，℃。

3 建立供熱系統(tǒng)熱力計量體系

為實現(xiàn)供熱企業(yè)投入與產(chǎn)出的準(zhǔn)確核算，提升經(jīng)營管理水平，就必須要解決供熱系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的計量問題，因此必須建立完整的熱力計量體系。根據(jù)熱能的傳輸過程，從熱源到熱網(wǎng)到用戶的整體循環(huán)系統(tǒng)，可按照熱源——關(guān)口——熱力站——用戶——熱源的順序，逐級設(shè)置計量點，安裝合適的計量裝置，分別測量介質(zhì)的溫度、壓力、流量，配置合適的控制系統(tǒng)，形成完整的計量體系，以達(dá)到準(zhǔn)確計量熱量的目的。

以集中供熱為例，分蒸汽供熱（汽網(wǎng)）和熱水供熱（水網(wǎng)）兩種類型，可分別建立一套六級計量體系。

3.1 蒸汽供熱

蒸汽供熱指熱源向用戶直接供應(yīng)蒸汽的供熱方式。熱源多為熱電聯(lián)產(chǎn)機組的工業(yè)抽汽或蒸汽鍋爐，蒸汽熱能釋放后形成的凝結(jié)水可返回?zé)嵩粗貜?fù)利用或直接排放。計量點構(gòu)成如圖1所示：

圖1 蒸汽供熱計量點構(gòu)成圖

3.2 熱水供熱

熱水供熱指熱源向用戶供應(yīng)熱水的供熱方式。熱源多為熱電聯(lián)產(chǎn)機組的低壓供熱抽汽、熱水鍋爐等，通過首站加熱水，熱水釋放熱能后形成回水，集中回到熱源進行再次加熱，形成閉合的循環(huán)系統(tǒng)。計量點構(gòu)成如圖2所示：

圖2 熱水供熱計量點構(gòu)成圖

4 合理設(shè)置熱力計量點

熱力計量體系中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)即是計量點的設(shè)置。只有科學(xué)設(shè)置計量點，才能確保熱能傳輸過程的清晰核算，才能準(zhǔn)確監(jiān)控供熱系統(tǒng)管網(wǎng)運行的經(jīng)濟性、安全性。

由于熱量為計算值，是通過介質(zhì)的溫度、壓力、流量等測量參數(shù)計算所得，故每級計量點均應(yīng)在同一位置同時配置溫度、壓力、流量測量裝置，用以測量供汽、返回水、供水、回水及補水的有關(guān)參數(shù)，從而計算出各級供熱量，各級之間的供熱量差額即為管網(wǎng)的供熱損失。

供熱量的準(zhǔn)確度取決于測量點數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，而測量點數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度則取決于測量裝置選型是否合適、安裝是否標(biāo)準(zhǔn)、測點位置是否符合要求、數(shù)據(jù)傳輸是否順暢等，其中測點位置必須滿足測量裝置安裝要求，是最重要的決定因素。通過多方調(diào)研與試驗，并結(jié)合實際運行情況，各級計量點位置應(yīng)做如下設(shè)置（以熱電聯(lián)產(chǎn)機組為例，其他供熱型式設(shè)備可參照）：

4.1 Ⅰ級計量

Ⅰ級計量為供熱系統(tǒng)熱源供出熱量的起點，始于供熱機組的供汽口。其中：汽網(wǎng)測量介質(zhì)為直接供到熱網(wǎng)的供熱蒸汽，參數(shù)測點位置應(yīng)選在單臺機組的供熱抽汽電動門后。水網(wǎng)測量介質(zhì)為用于加熱水的供熱抽汽、經(jīng)過換熱凝結(jié)形成的疏水和進、出熱網(wǎng)加熱器的熱水。供熱抽汽測點位置應(yīng)選在單臺機組靠近熱網(wǎng)加熱器進汽口的抽汽管道上，但由于受安裝位置所限，大多機組僅設(shè)置溫度、壓力測點，抽汽流量則參考熱網(wǎng)加熱器疏水流量；疏水測點位置應(yīng)選在熱網(wǎng)加熱器疏水出口外、疏水泵后的疏水母管上；熱網(wǎng)加熱器入水測點位置應(yīng)選在靠近加熱器的熱網(wǎng)回水支路上，出水測點位置應(yīng)選在靠近加熱器的熱網(wǎng)供水支路上。

4.2 Ⅱ級計量

Ⅱ級計量為熱源多臺機組并列運行時，供出和返回的熱能計量。其中：汽網(wǎng)為通過供汽母管供出蒸汽、回收返回水的總量計量，測量介質(zhì)為供熱蒸汽和返回水，供熱蒸汽測點位置應(yīng)選在供汽母管電動門后，返回水測點位置應(yīng)選在回水管電動門前。水網(wǎng)為通過供水母管供出熱水、熱網(wǎng)回水的總量計量，測量介質(zhì)為熱水。供水測點位置應(yīng)選在供水母管電動門后，如不滿足流量測量裝置安裝要求，流量測點可選在該電動門前；回水測點位置應(yīng)選在各機回水母管電動門前，如不滿足流量測量裝置安裝要求，流量測點可選在該電動門后。回水溫度測點位置選擇應(yīng)避開補水口，避免補水對回水溫度測量造成較大影響。

4.3 Ⅲ級計量

Ⅲ級計量為熱源與熱網(wǎng)的貿(mào)易結(jié)算，統(tǒng)稱為關(guān)口計量。關(guān)口熱量既是熱源的售熱量，也是熱網(wǎng)的購熱量。測量介質(zhì)為熱源供與熱網(wǎng)的蒸汽（熱水），測點位置應(yīng)選在熱源與熱網(wǎng)資產(chǎn)分界點或合同約定處，具體位置宜選在熱源企業(yè)廠區(qū)內(nèi)圍墻處、符合測量裝置安裝技術(shù)條件的管道上。

水網(wǎng)Ⅲ級計量還包括補水的熱能計量，測量介質(zhì)為向熱網(wǎng)補充的常溫水，測點位置可根據(jù)實際情況選在廠區(qū)內(nèi)、符合測量裝置安裝要求的回水管道上。

4.4 Ⅳ級計量

Ⅳ級計量為熱網(wǎng)內(nèi)部計量，主要用于熱網(wǎng)經(jīng)濟指標(biāo)分析與調(diào)度監(jiān)控。

汽網(wǎng)主要計量各支線的熱能分配，測量介質(zhì)為熱網(wǎng)供往各支線的供熱蒸汽，測點位置應(yīng)選在支線分段門后、符合測量裝置安裝技術(shù)條件的管道上。

水網(wǎng)主要計量各支線管網(wǎng)的熱能分配以及網(wǎng)間的熱能分配，測量介質(zhì)為熱水。支線管網(wǎng)測點位置應(yīng)選在支線分段門后、符合測量裝置安裝技術(shù)條件的管道上；網(wǎng)間計量點必須配置兩套同等級、同型號、同規(guī)格的測量裝置，安裝在不同熱網(wǎng)聯(lián)通管兩端、符合測量裝置安裝技術(shù)條件的管道上。網(wǎng)間計量適用于不同熱網(wǎng)企業(yè)之間用于貿(mào)易結(jié)算的熱量計量，結(jié)算數(shù)據(jù)以供方計量點數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

4.5 Ⅴ級計量

Ⅴ級計量為進入熱力站的熱能計量，即熱網(wǎng)企業(yè)與用熱單位之間用于貿(mào)易結(jié)算的計量。測量介質(zhì)為熱網(wǎng)供到熱力站的蒸汽或熱水，測點位置應(yīng)選在熱網(wǎng)企業(yè)與用熱單位產(chǎn)權(quán)分界點處、熱力站供汽（水）門后、符合測量裝置安裝技術(shù)條件的管道上。

為準(zhǔn)確計量熱力站換熱效率，站內(nèi)換熱器亦應(yīng)配置熱量參數(shù)測點，配置方式可參照水網(wǎng)的Ⅰ級計量。

4.6 Ⅵ級計量

Ⅵ級計量為熱用戶計量，包括工商業(yè)用戶和居民用戶，測量介質(zhì)為蒸汽或熱水。工商業(yè)用戶一般一戶一表以熱量直接計量結(jié)算；民用采暖用戶多以住宅的戶（套）為單位，以熱量直接計量或熱量分?jǐn)傆嬃糠绞浇Y(jié)算每戶用熱量。以熱量直接計量時，在每戶安裝戶用熱量表作為結(jié)算點，戶用熱量表宜安裝在符合測量裝置安裝條件的入戶供水管上。以分?jǐn)偡绞接嬃繒r，在樓棟或熱力站安裝熱量表作為戶用總量結(jié)算點，熱量表宜安裝在熱力站與住宅的產(chǎn)權(quán)分界點處、符合測量裝置安裝條件的管道上。

5 結(jié)論

以上為供熱系統(tǒng)計量體系基本設(shè)置，測量裝置的選型與安裝須遵循統(tǒng)一的國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，運行維護實行規(guī)范化管理，即可實現(xiàn)供熱過程各階段熱量的準(zhǔn)確計量。

供熱系統(tǒng)設(shè)立完整的熱力計量體系，達(dá)到準(zhǔn)確計量，供熱企業(yè)會受益匪淺。一是可滿足貿(mào)易結(jié)算的公平公正；二是可得到準(zhǔn)確的供熱管損、單位能耗等指標(biāo)，對供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟運行、優(yōu)化調(diào)度等具有積極的指導(dǎo)意義；三是可實現(xiàn)自行校核，通過對比分析各級參數(shù)和指標(biāo)，盡早發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的問題，為安全穩(wěn)定供熱提供有力保障。