集中供热管网运行调节优化方法研究

赵永臣+李晓光

【摘要】集中供热管网的优化运行调节中，质调节管理简单，操作方便，水力工况稳定，但循环水量总保持不变，消耗电能较多。量调节虽然能节约大量能耗，但是随着外温升高，网路流量迅速减少，常使供暖系统产生严重的竖向热量失调，且操作复杂，难以进行管理。分阶段变流量的质调节综合了质调节和量调节的优点，既较好的避免了垂直失调，又显著的节省了电能。因此，针对目前集中供热管网优化现状，本文将对集中供热管网运行调节优化方式进行研究。

【关键词】集中供热;管网;优化

Central heating pipe network optimization research regulator

Zhao Yong-chen，Li Xiao-guang

（Fushun Municipal Engineering Design Institute Co.， LtdFushunLiaoning113008）

【Abstract】Centralized regulation of the heating pipe network optimization run， the management of quality regulation is simple， easy to operate hydraulic condition is stable， but the cycle of water always remains the same power consumption more. The volume control can save a lot of energy， but as the outside temperature rises， the network traffic is rapidly reduced， often makes the heating system to produce a serious imbalance of the vertical heat and the operation is complex， difficult to manage. Phased change the flow of quality adjustment combines the advantages of quality adjustment and volume control， and both avoid the vertical imbalance， but also significant power savings. Therefore， for the central heating pipe network optimization， this paper will focus on the heating pipe network adjustment optimization study.

【Key words】Central heating;Pipe network;Optimization

随着现代技术经济的不断提高和节约能源的迫切要求，供热工程已经成为热能工程中的一个重要的组成部分，日益受到重视和发展。城市供热系统也由分散的取暖炉逐步发展为区域锅炉房、热电联产等大型集中供热系统。对集中供热管网而言，运行参数是供热运行中重要的技术指标，参数的合理性直接关系到供热系统的经济性以及热用户的供热质量。从运行参数优化入手，将运行参数优化与热网水力平衡和热力平衡有机地结合起来，可以达到供热节能的效果;另一方面，充分考虑热网的供水温度与流量变化的综合影响，对热网的供热量及时而有效的调节是保证供热质量和效益的前提。

1. 供热管网运行调节优化的现状

集中供热系统由三大部分组成：热源、热网和热用户。其目的在于维持室内气温适合，使建筑物始终处于得热与失热的平衡状态。其中热网承担着将热源的热量及时地输送、分配给各个热用户的任务，起到连接二者的桥梁作用，是供热系统的重要组成部分。近年来，随着我国城市集中供热事业迅速发展，集中供热系统供热面积逐渐增大，管网的结构越来越复杂，相应地在供热管网上面的投资也越来越大，热网越来越显示其重要性。供热管网越来越多地走向人们的生活，热电厂集中供热和区域集中供热急剧增加。我国城市供热管网的特点是热用户分布区域广、分支多，有些热网为提高供热可靠性和应付供热发展的不确定性，在规划设计时就将热网像市政给水管网一样成网格状布置，却存在热水力工况和控制复杂，网格状管网投资非常高的问题。因此，我国城市 供热管网仍然多为多条枝状管网放射型布置。在现阶段，部分城市集中供热管网存在管道老化、腐蚀严重、技术落后、热能浪费、安全事故时有发生等问题，造成了不应有的浪费，影响了城市生产和生活秩序。因此，为了减少能源消耗、降低运行费用、提高运行安全性和经济性，供热管网的优化运行迫在眉睫。保证供热质量能否把生产的热能，按热网用户需要进行合理分配，这就要求热网在设计中选择最优方案、进而搞好城市的供热问题。

目前，我国大部分地区供热系统管网优化运行计算仍然使用逐段计算的方法，该方法计算效率低，工作量大，适应性差。由于计算量巨大、计算过程复杂，单纯使用手算的方法已难于达到要求。随着计算机技术的迅速发展以及管网计算理论和方法的不断完善，使得我们运用计算机解决复杂管网的水力计算并快速选择最优调节方案成为可能。只有以准确的水力计算为基础，快速的对大型供热管网进行多方案择优、可靠性分析以及技术经济性计算，才能适应日益复杂的供热管网运行要求及发展。

对供热管网而言，运行参数是供热运行中重要的技术指标，参数的合理性直接关系到供热系统的经济性以及热用户的供热质量。从运行参数优化入手，将运行参数优化与热网水力平衡和热力平衡有机地结合起来，可以达到供热节能的效果另一方面，充分考虑热网的供水温度与流量变化的综合影响，对热网的供热量及时而有效的调节是保证供热质量和效益的前提。因此，研究供热管网的优化运行方法是保证热网安全、经济运行的有效手段和必需措施，也是提出本课题的现实意义。

2. 供热管网运行优化方法

集中供热管网的设计需考虑它的技术性、初投资和运行中的能量输送损失这三个方面，对于一个布局已定的集中供热管网的设计，存在着寻求这三个目标综合起来的优化问题。然而，技术、经济和能量这三个目标之间是矛盾的。追求高的经济目标，将导致降低热网运行的能量目标，如何将这三个目标统一起来，形成一个综合的目标，是解决布局已定的树状热网设计最优化的关键问题。供热管网调节是一项复杂细致理论性和专业性较强的工作，其目的是使热用户内散热器的放热与热用户热损失的变化相适应，以确保热用户室内温度达标，既节约能源，又保证供热质量。因此，有必要对集中供热管网的优化设计进行理论分析，逐步引中和发展，以解决热网系统问题。在具体的设计集中供热管网过程中可以从以下方面出发来优化集中供热管网的设计。

2.1调节优化。

初调节一般在供热系统正式运行前进行，也可以在供热系统运行期间进行。初调节的目的是将各个热用户的运行流量调节至理想流量，即满足热用户实际热负荷需求的流量。只有保证了初调节的质量，使实际流量达到设计流量，才能保证对热用户持续稳定的供热，更有利于用户端的调节。目前初调节的方法包括阻力系数法、预定计划法等，但因为调节工作量大，一般很难在实际中得到运用。随着各种平衡阀以及智能仪表的开发应用，为解决实际运行工况下的失调问题，又陆续提出了多种初调节方法，如比例法、补偿法、模拟分析法、模拟阻力法、温度调节法等等，这些方法在实际供热系统中都得到了不同程度的应用。

2.2参数优化。

二次网供、回水压差要满足克服系统阻力的要求，由于循环泵消耗功率与介质体积流量的三次方成正比，因此在考虑二次网供回水压差时应优先确定系统合理的体积流量，以降低运行电耗;二次网定压压力应保证运行时最不利端充满水，并能将气排净，具体确定时要考虑以下四个方面的因素：热力站供热半径、热网最高点高度、供热运行方式以及系统阻力;二次网热力站一般采用变频补给水泵定压，定压点可设在供热系统总回水管上或补给水泵出口总管上，以保证定压压力的合理确定。

2.3多热源联网调度优化。

供热系统多热源联网运行可以提高系统的可靠性以及不同形式热源合理匹配带来的热源运行的经济性等，但在具体的运行调度时还应注意以下问题：

（1）各个热源热负荷的分配。

热源承担热负荷的能力受到热源本身容量的限制，同时受到热网输配是否可及的限制。另外，不同热源制备热能和输送热能的成本随承担的负荷而变化，在实际操作中还要考虑不同热源的经济性、可靠性和灵活性等。因此，主热源应为热电厂，目_满负荷运行;次热源为区域锅炉房，在热负荷达到一定规模时投入;燃气、燃油锅炉房作为调峰热源可以随时投入。

（2）国的热源供热负荷调节能力较差，经常存在供热量不足的问题，因此供热过程中首先考虑维持整个二次网的供、回水平均温度一致，实现均匀供热。具体的调度方法是：按照各个热源的热负荷分配比例调度各个热源的供热量，同时按照最不利环路的运行工况调整整个供需关系，控制各个热源处循环泵的转速，使各个热源的供水温度保持一致。

（3）热网水力工况的调整。

热网水力工况的优化调度，可以使得管网充分发挥其输配能力;此外，输配系统本身的动力消耗于分巨大，水力工况的优化调度可以尽可能的减少这部分能量消耗。因此，需要对多热源联网运行进行水力工况模拟分析，计算出水力会交点的位置、热网的压力和流量分布、各热源循环水泵的运行工况和耗电量等等，以便于及时调整水力工况，指导多热源的联网运行调度。

参考文献

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[2]李德英，许文发.供热工程[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.