北方某热力管网改造项目热损失研析

2022-02-26刘惠宁

应用能源技术 2022年1期

刘惠宁

(黑龙江省节能监测中心，哈尔滨 150001)

0 引言

黑龙江省某县城区为了满足发展热负荷需要拟扩建北部区域管网总长9.041 km，最大管径DN1000，新增热力站26座，承担335.13×104m2供热负荷，系统年供热量180.64×104GJ。本工程属城市采暖集中供热热网工程，工程主要任务为解决城区采暖建筑供热需求。项目从本地目前供热状况、城市建设、热负荷发展、热源建设规划、能源供给和投资条件以及国家能源利用政策看，方案采用的技术路线是合理可行的，符合国家有关政策规定，体现了高效、节约用能思想，可降低供热管网运行能耗，具有较好的节能效益。故本工程技术路线制定、主要能量转换设备选择、技术参数设定基本合理，能量转换、能源利用效率较高，环保效果较好，是可行的技术路线。

1 管网现状

北部热网建设时区域热负荷较小，设计时尚未预测到城市建设发展速度之快，因此原管网布局偏向老的市区中心，但随着北部建设发展，现城区热负荷中心已明显向北部移动，原有管网主干线管径偏小、布局不合理、远离负荷中心。为提高供热系统的运营效率，依据城市新的发展设想，考虑供热的可持续发展，统筹规划建设北部供热管网是实现现代城市建设的重要支撑。北部供热管网采用直接连接方式供热，供回水温度为70 ℃/50 ℃。目前管网除主干线管径偏小外，管网的保温、防护、热力站设备等基本状况较好，就目前已有管网的布置及今后发展热负荷的分布来看，改造建设去往发展热负荷集中区的北部新支线(原有热负荷的老支线不变)，整个北部管网可满足2020年城区北部335.13×104m2建筑采暖热负荷需求。

2 改造方案

本期改扩建工程应以科学的计算方法和节俭实用理念为指导，使工程以比较低的造价，实现高质量的应用效果。对热负荷进行详查，以此确定热网布局和管段选径。

本期改造工程热源位于城区北部，供热范围内各热用户供热方式多为散热器供暖。为了保持热网系统运行的连续性，本期工程供热系统仍采用直接连接方式供热，即利用热力分配站分配低温水供给热用户。管网均采用传统的一供一回双管制系统，设计热力管网供回水温度为70 ℃/50 ℃。

新建热力管网均采用无补偿及有补偿相结合直埋敷设的方式，管道采用聚氨酯泡沫塑料保温，高密度聚乙烯管防护，热网采用枝状布置，管网均为双管闭式系统。管网尽量敷设在人行道下，并保证与其它管线和构筑物有一定的防护距离；供热管线管顶埋深按《城镇直埋供热管网工程技术规程》 (CJJ/T 81-98)要求控制最小埋深；管道穿过一般道路时采用直埋敷设，穿越高速公路段采用建涵通过。

热网管道及附件，应涂刷耐高温、防腐性能良好的涂料。本期改造工程选用环氧沥青作为管道附件防腐涂料。根据目前热网控制设备发展水平，本项目热网拟采用变频方式控制循环水泵，以改变流量的质调节方式调整热网运行工况，在技术经济评价电耗和热耗的基础上由计算机依据节能气象温度调整热网运行。

3 主要耗能工序及其能耗指标

3.1 项目预期指标

本项目实施后城区北部供热区域内供热面积335.13×104m2，年耗热量为180.64×104GJ，折算单位采暖面积平均耗热量为0.54 GJ/m2。本项目为热力网改造工程，输送介质为热水，进行热能输送所耗动力为电，本工程改造后可降低热力管网的失水率，企业因此可减少成本，提高热网的供热质量。

本工程供热管道为预制保温管，敷设方式为直埋敷设，输送过程中的能量消耗是沿途散热的热损失和泄露水的热损失。热网热效率表示管道的保温效果和保热程度；热网失水率表示热网水泄露的程度。经调查该区域内现阶段低温水热网热效率平均在88%～92%之间，失水率达2.5%左右。本工程实施后通过有效的技术手段，加强运营管理，热网热效率可达98%，失水率控制在1%以下，达到节约用水降低耗热的目的。由于本项目供热体系为直接供热系统，主要为管道输送及利用设备分配介质流量，不直接耗用能源，输送热能的动力来源于热源厂。

3.2 热损失计算

①散热损失

本工程管道以直埋敷设方式，由于直埋管道的保温结构不仅直接承受土壤及地面活荷载，同时还受到地下潮气及地下水的浸入，所以保温结构要考虑保温性能、防水、防腐蚀及机械强度等因素。考虑到以上原因，保温材料采用聚氨酯硬质泡沫塑料，该材料具有吸水率低(≤0.3 kg/m3)，导热系数低(λ≤0.02 W/m·K)等特点，也是目前直埋保温管中应用最广泛的保温材料，并采用高密度聚乙烯塑料为外保护层材料，采用同材料进行补口，电热熔方式连接。

根据相关资料推荐公式，管网年热量损失计算见表。

管网管道热量损失计算表

管道年热损失为543 223 W(折合8 448 GJ)。折合标煤量288.25 t。(折标系数为0.034 12 kgce/MJ)。

②管网漏损

管网失水率按1%计算(1%为直供系统漏水率行业推荐值)，本工程热网拟采用变频方式控制循环水泵的运行，以改变流量的质调节方式调整热网运行工况。

管网补水量=管网失水率×热网循环水量×年运行小时数×平均流量系数

=1%×5 027×4 320×0.8

=173 733 t

管网补水量计入热源厂耗能体系，本能评只进行量的计算(相应漏损计入评价体系)，其数据不参与平衡计算。

管网由泄漏而造成的热损失计算，由于泄漏为低品质热水(热媒温度平均按60 ℃计)，其损失能量为43 571 GJ，折合标准煤1 486.64 t(折标系数0.034 12 kgce/MJ)。

③主要工序能耗量

经计算主要工艺年耗热能=散热损失+泄漏损失=52 019 GJ，折合标准煤1 774.89 tce。占输送总热量(增量106.64×104GJ)的4.87%，小于国家规定的5%的水平。经核算后项目供热平均能耗为1.71 kgce/GJ，省内直供网平均热耗一般2.0 kgce/GJ，项目能耗水平处于省内同行业较好水平。

4 主要措施

(1)积极运用能耗分析，节能评价等使系统运行性能优化的方法，实时监测监控运行指标，及时、准确地指导运行人员进行工况调整，实现热网运行经济性能的最大化，提高能源利用效率，降低系统能耗水平。

(2)在设备选择上，选用能耗低、效率高的设备。补偿器，管道阀门应选择先进，高效的产品，可进一步减少事故的发生。

(3)热网连接方式采用直接连接，通过一系列技术手段，降低管道的失水率，达到节水、节能的效果。

(4)供热管道及其附件按国家标准《设备及管道绝热技术通则》(GB/T 4272-2008)要求进行保温，以达到节约能源的目的。具体措施如下：

①保温层厚度按最佳性价比原则确定；

②高质量施工；

③良好的维护和管理。

5 建议

依据《用能单位能源计量器具配备的管理通则》(GB/T 17167-2006)，对在热力管网的出口及终端用户加设热量计，加强温度、压力、流量、热量等参数的计量、测试和记录，为节约能源和经济核算提供依据。抓好节能工作的技术和管理两个方面基础工作，在重视技术途径的前提下，搞好能源管理工作也是十分重要的。本项目实施后，利用该公司完善的能源管理机构的管理体系，做好检测仪表的维护管理工作，作为能源消耗的监督工作，定期对热力管网、检查井进行巡查，防止泄漏的发生，以降低管网损失。积极开展能源审计工作，根据企业的实际情况适时制定节能规划。制定科学、严格的操作规程及能耗定额；对节约能源和浪费能源制定相应的奖惩制度，实行岗位责任制，在有效的节能管理监督下，实现节能降耗的目标。