单向环主干线热水供热管网调节方式的研究

单向环主干线热水供热管网调节方式的研究

张贤 梁广文

石河子市天富电力设计院 新疆维吾尔自治区石河子市 832000

【摘  要】在集中热水供热系统中，供暖热负荷是系统的最主要的热负荷，甚至是唯一的热负荷。因此，在供热系统中，通常按照供暖热负荷随室外温度的变化规律，作为供热调节的依据。供暖回水温度调节的目的，在于使供暖用户的散热设备的放热量与用户热负荷的变化规律相适应，以防止供暖热用户出现室温过高或过低的现象。
　　【关键词】供暖系统;回水温度;调节
1热水供暖系统和运行调节概述
　　以热水作为热媒的供暖系统，称为热水供暖系统。从卫生条件和节能考虑，民用建筑应采用热水作为热媒。
　1.1按系统循环动力的不同，分为重力循环系统和机械循环系统。靠水的密度差进行循环的系统，称为重力循环系统;靠机械力进行循环的系统，称为机械循环系统。
1.2按供、回水方式的不同，可分为单管系统和双管系统
1.3按热媒温度的不同，可分为低温水供暖系统和高温水供暖系统。
　　运行调节是指热负荷发生变化时，为实现按需供热，对供热系统的流量、供水温度等进行调节。热水供热系统的热用户，主要有供暖、通风、热水供应和生产工艺用热系统等。这些用热系统的热负荷不是恒定的，如果供暖通风热负荷随室外气象条件：变化，供水供应和生产工艺随使用条件等因素而不断变化。为保证供热质量，满足使用要求，并使热能制备和输送经济合理，应对热水供热系统进行供热调节。
2供热系统实际运行中存在的问题和改进措施
　　 通过对供热系统的运行热效率分析，整个系统的节能效果较好，能源利用率较高。但在实际运行中也存在着调节控制的稳定性、连续性和及时性不够理想的问题。
2.1热水供热系统运行调节的稳定性
　　 由于系统采用大温差、变流量的控制原理，根据用户的用热需求（温差），板式热交换器的调节阀实时调节流量，变化较快。调节阀引起的管网压差变化也相应较快，热水循环变频泵的运行频率也随时变化。因此，整个热水供热系统是一个不断变化的。但作为热源的热水锅炉需要具备稳定的运行条件和技术参数才能安全、可靠地运行。将两者直接连成一个整体，必然产生一定的矛盾，从而影响系统的稳定性，对运行调节产生一定的影响。
2.2运行中存在的问题和改进
　　 从运行效率看系统总体的节能效果还是较好的，但热水供热系统在运行调节的稳定性、连续性和及时性上存在一定的问题。
　　 （1）热水供热系统运行调节的稳定性
　　 由于设计采用大温差变流量的技术，板式热交换器的调节阀是根据用热需求（温差）实时调节流量的，变化较快。热水循环变频泵是根据板式热交换器的调节阀引起的管网压差调节的，也是随时变化的。而整个热水供热系统将需要具备一定运行条件和稳定参数运行的热水锅炉与变化的管网和热交换器连成一个整体，由此产生一定的矛盾，影响了系统的稳定性，对运行调节产生一定的影响。
　　（2）热水供热系统运行调节的连续性
　　 由于热水锅炉选型、控制模式和设置的原因，只能按出水温度110 ℃和95 ℃供热运行。因此，整个供热系统的量调节（水泵流量）是连续的，但质调节（供水温度）只有两档。这样运行调节的连续性不足，而设计系统时也未作针对性的修补，造成供热系统对于低负荷的适应能力较低。而上海地区的气候在过渡季节对此的要求特别高，这使得系统的运行调节产生一定的困难。
　　 （3）热水供热系统运行调节的的及时性
　　 由于热水供热系统采用高温水作为传热介质，以循环水泵作为输送动力，在锅炉内受热，在板式换热器中放热，两者之间的输送距离较大，热量传递的时效性必然受到一定影响。以目前供热系统为例，锅炉与板式换热器之间的水量约为200 t，理论上1台循环水泵需要满负荷运行1个多小时才能将锅炉加热后的热水输送到用户的板式热交换器，而实际上由于受用户调节阀开度和负荷需求的影响，可能需要更长的时间。
　3热力运行适量调节
　3.1用户调节
　　 以热源、热网及用户为一个整体考虑，用户系统采用双通阀调节散热器（或是其他末端散热装置）的散热量，系统的整体节能效果最明显。但是如果有的用户系统不允许采用双通阀调节散热器（末端装置）的散热量时，则应该设置用户入口装置将热网和室内系统隔離开。室内系统可以采用恒流量运行，热网系统采用变流量运行，也能获得较好的节能效果，而且对热网的运行稳定性也会更为有利，用户入口装置也要采取一定的调节方案，构成独立的调节单元，在此不做阐述。
3.2热源与热网调节
　　 热用户安装有三通阀或者双通阀后，已经具备了自调节能力。此时在热源处的负荷预报就变得很有意义了。根据热网运行参数预报的供热负荷，就是用户在下一个时间段所需要的热负荷。因此提高预报精度，保证预报控制稳定性成为主要的问题。供热负荷预报的方法很多，在此不做研究。
　　 （1）循环泵恒转速时的预测控制

　　如果热用户是恒流量运行，则循环泵应该是恒转速运行，热源应该是质调节运行。控制系统应该根据热源出口处的参数，如：热网供回水温度、室外温度、热网供回水流量（主要是监视异常情况），预测热源的供回水温度，并且进行反馈调节。
　　 （2）循环泵变转速时的预测控制
　　由前面的分析可知，热力系统采用变流量运行方式输送热量是节能的。在较大范围内变化流量调节时，采用变频变循环泵转速则是最节能的。因此如果热用户是变流量运行，则循环泵应该采用变频变转速运行，热源则应该采用质调节与量调节相结合的综合调节运行方案。
4供热系统的技术改造
　4.1改善目标
　　 能源中心热水供热系统实际运行中最大的问题在于不能满足低负荷下的运行。由于设计理论符合偏大，建筑节能和管理节能的措施到位以及暖冬效应影响，经常发生因气温偏高、日照条件较好情况下候机楼的热负荷急剧降低，甚至低于1台热水锅炉的最低工作负荷，最终致使锅炉无法正常运行。
　　 同时由于设计负荷与实际运行负荷不一致，造成末端用户的回水温度较低（50 ℃左右），与锅炉运行要求（70 ℃左右）偏差较大且供水温度（100 ℃左右）低于锅炉额定温度（110 ℃左右），对锅炉稳定、安全运行带来较严重的隐患，其额定供热能力也受到限制。
　4.2技术改造
　　 对于上述问题，我们提出了技术改造方案，其原则是在保持原有系统的基础上用最简单、最经济的、对运行模式影响最小的方式进行。我们在原设计系统中增加了2根连通管，将锅炉高温出水引至供热系统回水;将锅炉进水引至供热系统的供水。此外，在管路上安装了电动调节阀，用于控制启闭、调节流通水量。
　　 将部分锅炉高温出水引至供热系统回水，能够加热温度较低的回水，确保其由50 ℃左右提高到70 ℃左右满足锅炉正常运行的需要。同时这一技改措施也缓解了需要稳定运行条件和技术参数的热水锅炉与变流量循环系统之间运行调节的矛盾。该项改造运行采暖季前完成，起到了预计效果，确保了锅炉的稳定、正常运行和供热系统调节稳定性，解决了运行调节的实际问题。
　　 将部分锅炉进水引至供热系统的供水，能够降低温度较高的供水，提高供热管网的安全性。同时保证低负荷时循环系统有足够保证运行的水流量，确保整个供热循环得以进行，不至于因低负荷发生停止供热的事件。此外，真正实现了系统运行调节的连续性和供热的质调节，丰富了供热系统的调节手段。而且通过技改还保证了锅炉的额定工况，即能够以110 ℃的出水温度运行，改变了以往受系统牵制只能部分负荷运行的情况。
　　5结语
　　热水供热系统，热源侧集中质量调节达到调节供热管网供回水温度的意义是显着节省燃料，经济运行的好处是相当大的。特别是北方寒冷地区采暖期长，实际加热的早期和加热最终适应白人和夜间室外空气之间的温差，更为重要，它丰富了供热系统的调节手段，应引起注意加热主管部门和锅炉运行管理和采用的。
　　参考文献
　　[1]邓晓丽.供热锅炉中的节能技术分析[J].中国电子商务.2010，（05）.
　　[2]杨宏科.对供热锅炉节能减排的探索[J].山西建筑.2011，（03）.
　　[3]侯红霞.  热水供热系统的维护与运行分析[J]. 山西建筑. 2015（31）