摘　要：城市集中供熱是節(jié)能、環(huán)保的重要途徑，是城市現(xiàn)代化建設的主要基礎建設之一。隨著國家環(huán)境保護政策的深入落實和能源供應日趨緊張，中小型區(qū)域鍋爐房集中供熱方式進一步縮減，而以熱電廠為熱源的換熱站供熱系統(tǒng)所占比例越來越重。

關鍵詞：集中供熱，節(jié)能，換熱站，循環(huán)泵

1.換熱站優(yōu)化：

作為集中供熱系統(tǒng)的主要組成部分——換熱站，是供熱系統(tǒng)的重要樞紐，是解決水力平衡的關鍵，是供熱節(jié)能的主要環(huán)節(jié)，是供熱企業(yè)主要節(jié)能利潤的增長點。在換熱站的設計中，換熱器、循環(huán)水泵、補水泵的選型是否合理，直接影響整個供熱系統(tǒng)的運行效果。

熱網(wǎng)系統(tǒng)構成

換熱站相當于變電所是熱源與直接用戶之間的調劑站，主要由換熱器、水泵、閥門、控制系統(tǒng)以及水處理系統(tǒng)組成。關于換熱站的節(jié)能優(yōu)化，我們可以從組成設備入手。

1)根據(jù)換熱器的額定出力和系統(tǒng)的設計熱負荷初選出換熱器后，應根據(jù)初選的換熱器的面積指標及供熱系統(tǒng)實際的設計及運行參數(shù)，對其熱力能力進行校核。一般換熱器的出力為用戶最大熱負荷的120%～130%,換熱器的出口壓力,不應小于最高供水溫度加20℃ 的相應飽和壓力。

2)循環(huán)泵的選型是否合理，對整個供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟合理運行起著很重要的作用。

循環(huán)水泵流量的計算公式：

式中：

G —循環(huán)水泵流量(t/h )

T1 —循環(huán)水回水溫度(℃)

T2 —循環(huán)水供水溫度(℃)

Qn —設計熱負荷(KW )

Cp —循環(huán)水的平均比熱(KJ/kg )

循環(huán)水泵揚程的計算公式

H =(1.05～1.15)×h

H：循環(huán)泵的揚程 mH2O

h：阻力損失，mH2O，一般取3～5 mH2O

例如：在大型換熱站供熱系統(tǒng)中，循環(huán)水泵可以選擇三檔，流量分別為設計工況的100%，80%和60%，揚程分別為設計工況的100%，62%和36%。三種水泵分別在高、中、低三種負荷狀態(tài)下運行，在循環(huán)水泵效率大致相等的情況下，三種水泵的的功率比大致為100：51：21.6，并且這三種循環(huán)水泵中相鄰型號的水泵可以互為備用，這樣系統(tǒng)運行時節(jié)能效果非常顯著。

3)熱網(wǎng)水力失調問題損失的熱量比沿途的散熱損失影響更大。從供熱的輸送效率考慮，當然希望管網(wǎng)的熱損失越小越好。

繪制水壓圖可以全面地反映熱網(wǎng)和各熱用戶的壓力狀況，并確定使其實現(xiàn)的技術措施。在運行中，通過熱水管路的實際水壓圖，可以全面了解整個系統(tǒng)在調節(jié)過程中或出現(xiàn)故障時的壓力狀況，從而發(fā)現(xiàn)關鍵性矛盾和采取必要的技術措施，保證安全運行。

管網(wǎng)上任何一點的壓力，1公里衰減10公斤壓力(1兆帕=10公斤壓力)，壓頭就是壓差 ，機組一次側按照10米自動壓差設計，5公里管路比摩阻100帕，主管線、三通點、補水定壓定壓點、管徑設計根據(jù)比摩阻設計流速高管徑小投資小，管內流速不能超過3.5米， 支線不超過300帕，當自動壓頭超過4公斤需要加自制差壓控制閥。

我們采用兩種熱網(wǎng)水力輸送輸配形式：附加阻力平衡和附加壓頭平衡

供熱系統(tǒng)的節(jié)能比例

附加阻力平衡：當一級網(wǎng)采用質量并調時，在靠近熱源端的熱力站入口加裝自力式壓差控制器;對于二級網(wǎng)在樓熱力入口的平衡調節(jié)，則應結合戶內采暖系統(tǒng)型式選擇。當換熱站內一級網(wǎng)的資用壓頭超過40m，或者超過電動調節(jié)閥的最大關斷能力時應加裝自力式差壓控制閥，以實現(xiàn)換熱站的有效調節(jié)。

附加壓頭平衡：采用分布式變頻系統(tǒng)來減少資用壓頭，盡量減少熱媒輸送過程中的無效電耗，保證必須的有效電耗，可以有效的節(jié)約一級網(wǎng)的電耗30~50%。

2.小型熱力站的優(yōu)越性：

熱力站越愈大，一級網(wǎng)愈短，二級網(wǎng)愈長，而一級網(wǎng)的溫差大，相對流量小，管徑小，鋼材消耗量少。二級網(wǎng)的溫差小、流量大、管徑大、耗鋼量大。這樣，熱力站愈大二級網(wǎng)的投資愈大，管網(wǎng)的總投資愈高。當熱力站小到一幢樓一個時，供熱系統(tǒng)就只有一級網(wǎng)，所以管網(wǎng)的總投資比大型熱力站還低。

一次網(wǎng)的調節(jié)，是由安裝在二次網(wǎng)上的供水溫度傳感器及安裝在室外的室外溫度傳感器通過檢測二次網(wǎng)供水(或其它介質)的溫度信號和實時室外溫度信號，作為反饋信號轉給中央控制器，由中央控制器輸出信號控制安裝在一次網(wǎng)上調節(jié)閥的開度，來調節(jié)一次網(wǎng)的流量。

二次網(wǎng)的調節(jié)，采用溫度調節(jié)和變流量調節(jié)兩種控制方式，二次網(wǎng)質的調節(jié);二次網(wǎng)量的調節(jié)(該控制方式特別適合采暖用戶是分戶計量的工況);二次網(wǎng)質調節(jié)并量調節(jié)(這樣用戶的管網(wǎng)處于大溫差小流量運行狀態(tài)，達到最優(yōu)節(jié)能的效果)。

綜合技術比較小型熱力站有以下優(yōu)勢

1)它的熱負荷計算可以很精確，不是簡單地套用熱指標，有利于節(jié)能。

2)二次側循環(huán)水泵針對每座樓房精確地選定二次循環(huán)泵的流量和水力 。

3)小型機組的壓降只有20~25Kpa，從而降低了運行成本。由于泵的功率降低，它可以用低噪音，內置式變頻器一體化水泵。

4)另外，因管網(wǎng)失水少，它可以用一次網(wǎng)回水補二次網(wǎng)，省去補水裝置，減少O2的腐蝕，延長管網(wǎng)壽命。

3.采用熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)：

3.1監(jiān)控系統(tǒng)的組成

隨著網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，各種虛擬寬帶技術已經(jīng)越來越成熟，在熱網(wǎng)系統(tǒng)中使用熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，可以及時監(jiān)測參數(shù)、了解系統(tǒng)工況，均勻調節(jié)流量、消除冷熱不均，合理匹配工況、保證按需供熱及時診斷故障、確保安全運行，健全運行檔案、實現(xiàn)量化管理。

1)在供熱供暖生產(chǎn)過程中，存在大量的物理量，如壓力、溫度、流量等模擬量參數(shù)，通過PLC對這些參數(shù)進行實時采集和處理。

2)換熱站的自動控制，即實現(xiàn)整個進汽和供水過程的全自動控制，進行故障診斷，并在監(jiān)控畫面上顯示各工況參數(shù)并控制設備運行狀態(tài)。

3)根據(jù)本地的氣候條件以及供熱對象的特性，給出一條室外溫度與二次供水溫度之間的對應曲線�？刂破骺梢酝ㄟ^這條曲線根據(jù)室外溫度傳感器測量的室外溫度對一次供汽流量進行控制，已達到對二次供水溫度的控制。此設計的特點在于能夠通過室外溫度對二次供水的溫度進行控制，以達到節(jié)省能源，提高供熱質量的目的。另外在控制器中增加晚間節(jié)能的設置，根據(jù)需要設置晚間供熱溫度。

4)自控系統(tǒng)通過加入時間日程表的控制，實現(xiàn)一天當中不同時刻對應不同的溫度。

5)通過采用壓力傳感器、控制器以及變頻器來實現(xiàn)對二次供水壓力的控制，由于控制器可編程的靈活性，可以實現(xiàn)變頻器的低頻限制，以避免變頻器、水泵長時間在低頻運行，從而保護電機及變頻器。當一臺補水泵無法通過

變頻補水達到所要求的壓力時，控制器可使另一臺備用泵以工頻的方式進行補水。最終實現(xiàn)更加智能化的恒壓補水控制。

6)對調節(jié)系統(tǒng)可采用手操器控制，確保進汽(水)和供水的溫度、壓力準確穩(wěn)定，使換熱溫度達到用戶的要求，并對其故障實現(xiàn)實時報警和連鎖啟停切換控制。

7)該換熱站監(jiān)控系統(tǒng)共需處理12個數(shù)字量輸入點、6個數(shù)字量輸出點、15個模擬量輸入點和3個模擬量輸出點。(單板單換)

8)可使運行操作人員通過上位機中的視頻窗口實時監(jiān)控現(xiàn)場設備運行狀況。

熱源從冷熱源廠出來經(jīng)過濾器過濾、電動調節(jié)閥控制流量、到達板式換熱器與二次網(wǎng)介質進行換熱后回到熱源廠;二次側介質在循環(huán)泵的帶動下經(jīng)板式換熱器換熱后，送到用戶，再從用戶處回到機組換熱。

按照上述設計要求，整個換熱站自控系統(tǒng)可具有良好的自適應能力，完全可以實現(xiàn)無人值守、高效節(jié)能的設計目標。

3.3熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的意義

熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)集成

隨時監(jiān)控各用戶的的流量數(shù)據(jù)，通過監(jiān)控總管流量和分戶流量，防止管路中的偷、漏水現(xiàn)象。

隨時監(jiān)控現(xiàn)場儀表的運行情況。

通過數(shù)據(jù)，計量管網(wǎng)的管損。

通過部分節(jié)點的壓力監(jiān)測，監(jiān)控管網(wǎng)的運行狀況，對突發(fā)的“跑水”做出快速反應。

數(shù)據(jù)多部門共享。提高水費收取的合理性。有利于用戶的信任。

通過互聯(lián)網(wǎng)和短信，單位領導可以隨時掌控系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

當增加熱負荷時，迅速判斷出管網(wǎng)輸送能力是否足夠。如何調整設備。

歷史數(shù)據(jù)的分析為蒸汽網(wǎng)、水網(wǎng)、換熱站的開發(fā)、設計、技術改造提供量化依據(jù)。

供熱系統(tǒng)屬于公共產(chǎn)品，通訊系統(tǒng)的建成，可對突發(fā)事件做出快速反應。提高公共應急能力。

4.結論：眾多項目表明采用自動控制系統(tǒng)設計能達到以下節(jié)能目標：

1)熱源系統(tǒng)的控制可實現(xiàn)節(jié)能15～20%的效果;

2)管網(wǎng)系統(tǒng)采用變速泵調節(jié)等控制可實現(xiàn)節(jié)能20%;

3)二次網(wǎng)用戶設備的控制和熱量計量，可實現(xiàn)節(jié)能20～30%;

4)室外溫度補償及夜間供暖設定調整，可實現(xiàn)節(jié)能15～20%;

參考文獻：

[1] 《板式換熱機組》CJ/T 191-2004

[2]　馮永華：《供熱系統(tǒng)換熱站主要設備選型應注意的幾個問題》城市公用事業(yè)2007年第6期