集中供热换热站变流量运行控制策略研究

2020-11-26赵志华

商品与质量 2020年41期

赵志华

天津能源集团天津市津燃热电有限公司天津 300070

集中供热系统的换热站是供热网路与热用户的连接场所。它的作用是根据热网工况和不同条件，采用不同的连接方式，将热网输送的热媒加以调节、转换，向热用户系统分配热力以满足用户需求，并根据需要，进行集中计量、检测供热热媒的参数和数量。根据热网输送的热媒不同，可以分为热水换热站和蒸汽换热站。

1 换热站工作原理以及工作设备

换热站是连接热源与热用户的重要环节，在供热系统的整体运行过程中具有关键作用。一般情况下，热水管网分为一次网和二次网，二者的具体功能有较大差异，一次网主要是连接换热站与热用户之间的管网，而换热站主要是用于连接一次网与二次网，由换热器、循环泵、补水泵以及控制设备等部分组成。换热器是核心设备，需要对其进行合理选择，以确保供热系统的经济性和可靠性。在设计过程中，要最大限度提升系统运行的稳定性。此外，为确保供热系统稳定运行，通常情况下，会配备2 台换热器，且2 台换热器同时运行，保证供热量超过总量的70% 以上[1]。而循环水泵的选择需要经过精确的计算，在计算的基础上选择符合标准的循环水泵。

2 集中供热系统换热站节能技术的具体内容

（1）水质控制技术，当前时期，在集中供热系统的运转过程中，其中最为重要的环节就是水质的问题，如果供热管道中的水质存在问题，将会在很大程度上增加管道被堵塞现象的出现，进而影响换热站的正常运行。为此，相关人员可以加强水质控制技术的应用，以此来减少管道中的沉淀物，降低管道内部水流的阻力，保障管道水流的热量，并以此来保障相关用户的供热需求。同时，相关人员在进行水质控制技术的使用时，还需要确保水的酸碱度保持在10-13，同时严格遵循国家标准，以此提高水质控制技术的应用水平，进而保障集中供热系统换热站的正常运转与发展。

（2）气温补偿技术，所谓气温补偿技术主要是指相关人员根据冬季室外的温度，对换热站的运转状况进行调节，以此提高相关建筑空间内部的温度，满足相关用户的供热需求，促进集中供热系统及换热站的进一步发展。

（3）平衡调节技术，在现代集中供热系统换热站的运转过程中，为了保障运转的水平与质量，相关人员还可以采用平衡调节技术，也就是通过补水泵与循环泵所输出的水量调整用户的供热需求量及管道内部的压力，进而实现平衡度的提高，并在另一方面强化提高换热站自身的使用效率。同时，当相关用户的供热需求降低时，换热站内的工作人员需要加强对热水输出量的控制，以此降低能源的消耗量，同时减小管道内部的压力，进而对管道自身的安全性进行保障。

3 相关措施

随着管网建设规模化、复杂化的不断加大，供热单位均已根据各自情况建立了热网运行监测系统，试图通过智能化手段了解管网运行状态，开展节能降耗分析、优化管网运行参数。

3.1 换热站设计

换热站在设计过程中应与现状供热条件相匹配，同时预留部分远期余量。在设计工况下，无论换热系统循环水的流量大小，要使其出口温度达到额定值，换热器的额定功率必须与其热负荷相匹配。如果二者相差较大，换热器的二次侧出口温度就会高于或者低于设计值。这2 种运行工况中，高于设计值会导致供热量过多，系统效率降低以及系统初投资增加；低于设计值会导致系统供热量不足。因此，合理的换热站设计是换热站节能运行的前提条件[2]。

3.2 做好监督管理工作

这里所提到的监督管理工作主要是指做好换热站为主的二级热网建设监督管理，在供热系统前期规划管理过程中需要制定相关制度，并进行现场监督管理，减少不必要的资源消耗，监督好二级网施工，在借鉴其他项目的基础上汲取经验，为二级热网建设的运行奠定基础，有效避免建设不足导致能源消耗问题的发生。

3.3 二次网运行水力平衡调节

二次网水力平衡调节是换热站节能运行调节的首要的问题。解决水力失调首先需要找出供暖水力失调的支路，通过调整支路的管径或者使用平衡阀，对水力失调的支路进行调节优化，从而缓解水力失调的问题。

根据以上研究结果应用于具体实际换热站场景的运行调控。换热站设计和实际供热面积分别为13.4 万m2及11.4 万m2，非节能建筑，散热器采暖。2019 年-2020 年度对换热站设备及控制系统进行升级改造，将二次网由原来的一台45kW 循环泵（往年实际运行电功率为48kW，长期处于过载状态）替换为2 台30kW 的整体智能循环泵组[3]。为降低热用户室内温度采集的复杂性，循环泵组采取二次网供回水温差予以控制。二次温差与室外温度关系根据式（6）、式（7）的原理获取。二次网供水温度控制指标与上一采暖年度一致，由热力公司调度控制中心给定。获取2019 年-2020 年度11 月16 日-12 月6 日的实际运行数据，并与上一采暖年度同期进行对比：循环水泵用电量为上年同期的80%，补水量为上年同期的67%。因上一年度同期热量数据不完整，故未做热量对比。记录本年度室外温度为-5℃时的瞬时热量数据（2 850kW）与上一年度相同室外温度工况对比（3 389kW），换热站供热量降低15%。