供热运行调节及热网平衡浅谈

供热运行调节及热网平衡浅谈

田旺

通辽热电有限责任公司 内蒙古通辽市 028000 摘要：供热系统的运行调节工作非常重要，而且是一项理论性很强的系统工程，必须认真对待，才能使供热系统在确保供热质量的前题下安全、稳定、经济地运行。通过对集中供热企业锅炉运行，实现节约能源与用户热需求相平衡的可能性。消除供热中存在的水平热力失调和纵向热力失调现象，实现按需供热，经济供热，合理供热，以最小的热量消耗换取热用户满意的最好的社会效益，保护生态环境做出贡献。

关键词：集中供热；锅炉燃烧；热网平衡 

        随着城市集中供热规模的不断扩大，供热系统运行调节复杂度及困难度也随之加大。集中供热是我国目前冬季采暖供热的主要方式，但受到不同区域采暖结构、采暖方式和采暖管网的影响，区域间甚至是同一区域内热力失调现象普遍存在，给供热单位的稳定运行造成严重影响。如何用最小的耗煤量和最小耗电量使锅炉稳定运行且随时恰好满足不断变化的输出功率要求，消除供热中出现的失调现象，是我们供热运行调节急需解决的问题。

一、供热系统运行调节工作的重要性

        供热系统的运行调节工作，是确保供热系统供热质量和安全、稳定、经济运行的关健环节。它必须在供热理论的全面指导下进行，是涉及到供热系统各个组成部份协调工作的系统工程。各供热企业必须充分认识它的重要性，一定要把它放在各项工作的首位。大量事实证明：一些中、小型的供热企业往往不重视这项工作，甚至不知道供热是一项科学性、技术性、社会性很强的系统工程。往往在供热系统的建设、运行和管理上都不按科学办事，造成了大量建设资金的浪费和能源的浪费。不但运行费用高、供热质量差，而且给社会的安定带来影响。因此，对于运行调节工作必须给予充分的重视。

 二、集中供热锅炉运行控制

        锅炉的燃烧过程是一个非线性、时变、大滞后、多变量耦合的复杂过程，受煤质、给煤量、鼓风量等诸多因素影响。燃烧的最优风煤比是动态的，风煤比必须随负荷、煤质等因素的变化而变化，才可使燃烧效果始终保持在最佳状态。传统控制方法及存在的问题如下：

        1、固定风煤比控制：这种方法在链条炉上应用最多，它属于开环控制。这种方法根据给煤量通过查表和插值确定鼓风量，这种控制不能处理煤质、给煤等的小幅波动和大幅变化，而这些变化往往是不可避免的。所以这种方式存在本质上的弱点，是粗放的控制方式。

        2、烟气含氧量控制：这种方法在理论上是合理的，并且可以实现闭环控制。但实际运行中受多种因素的影响，往往难于达到预期效果。特别在锅炉密封存在问题的情况下，这种方法甚至无法操作。另外氧化锆价格较高且使用寿命短，也是这种方法难于应用的原因。

        3、炉温寻优控制：采用炉温寻优控制是一种试图实现闭环优化燃烧控制的方法。但是这种方法即使能找到最佳工作点，由于受到各种干扰因素影响，很难稳定运行，甚至产生振荡，炉温是寻优了，可能火床只有半膛火了。同时，受到回水假温度、小循环导致的温度假象影响，给司炉人员的调节造成极大困难，以至于在外界温度起伏较大的天气中，“天气越热供热温度越高，天气越冷供热温度越低”，用户抱怨较高。

三、集中供热热力管网调节

        热网的平衡调节参数包括：一网的、二网的、二网分支的流量、温度、压力、热量，室外的温度、用户的温度、补水箱的液位、水泵电机的参数等等。绝非是一个单一参数所能够统揽和概括的，结果就是以偏概全、顾此失彼。目前普遍存在的情况是：

1、热力不平衡导致冷热不均，进而导致投诉量增大，供热部门被迫直接增大热源解决不热户，造成供热部门的能源浪费和高成本。造成这个被动局面的重要根源是传统平衡管理理论方法的可操作性问题—以静制动。

  2、套用热网静态设计理论来管理动态运行的热网，南辕北辙，脱离实际。

以各热力站流量的平均分配视同为热力平衡，流量平衡是热网系统的静态设计概念；流量平衡基础上的温度管理方法同样不能确保实现热力平衡，它是不断改头换面的难以操作的假热力平衡方法。

 3、粗放的供热方式是：在连续多天气温变化不大时，以每天的夜间低气温为需求，数天恒定供热。尤其在热网不平衡情况下，热源被迫升温，由此又叠加了一块供热增幅，这种“漫灌”方式，必将造成大量的能源浪费。要想做好热网平衡调节，我们应先弄清楚两个问题：

        首先，一次网水量平衡，就是在保障最不利环路具有较好的水力工况的情况下，按各热力站供热面积大小分配一次网的循环水量。该方式只有在所有热力站换热器选型合理且换热系数相等的前提下才能实现各热力站热量平衡。但是前提是不可能成立的。原因有三：第一，建设初期，考虑扩容需要，一般选择较大功率的换热器，各换热站的供热面积与换热器功率不匹配；第二，换热器工作一定时间后，均存在结垢现象，且结垢情况不等，造成换热系数不同；

四、国内供热管网水力平衡调节的方法
4.1温差法

        利用用户引入口安装压力表温度计，对系统进行初调节。使整个系统首先达到热力稳定。使网路供水温度保持60℃以上的某个温度不变化，若热源总回水温度不再变化就可以认为整个系统已达到热力稳定。此时记录下热源的总供水及回水温度和所有回水压力和供、回水温度，然后按照用户的规模大小和温差的偏离程度大小，确定初调节次序。先对规模较大且温差的偏离也较大的热用户进行调节。待第一轮次调节完毕系统稳定运行几小时后，重新记录总供水温差及各用户入口处供回水压力及温度进行下一轮的调节。如此反复进行，直到水力平衡。

 4.2比例法

        此法是利用两台便携式超声波流量计，或可测得流量的阀门（如平衡阀新型入口装置）及步话机（用于调节时人员之间的联系）来完成的，比例法的基本原理为如果两条并联管路中的水流量以某比例流动（例如1：2），那么当总流量在+30％范围内变化时，它们之间的流量比仍然保持不变（1：2）。但用比例法调节时相互间不易协调，对操作人员素质要求较高，并需要两台相同的流量计，初投入较大。

4.3CCR法

     由采集数据，计算机计算和现场调整三步构成，是对全系统实行一次调整的方法。CCR法的基本思路是先测出被测管网现状的各管段阻力数S值，再根据所要求的各支路流量计算出各调节阀所相应的开度，最后根据计算结果一次将各调节阀调节到所计算的开度。此方法降低了运行费用，是未来发展的方向。上述方法各有优缺点，综合分析如上各调节方法的优缺点，有研究者提出了一种新的调节方法，此方法具有比例法和CCR法的一些特点，因此，称为综合调节法。

5供热系统热网水力平衡调节措施

5.1做好集中供热管网系统的设计

       设计集中供热管网系统过程中，进行集中供热管网系统改造，要强化设计环节，将集中供热管网系统出现水力失调现象列为设计的前提之一。在设计集中供热管网系统的实际操作中，避免忽略传统集中供热管网系统设计中对水力的计算问题，掌握集中供热管网系统的关键信息和全面数据，通过水力计算找出水力失调的原因，积极预防集中供热管网系统的水力失调。在设计集中供热管网系统的具体工作中要优化系统水泵的设置，在集中供热管网系统中添加必要的功能水泵，全面提高集中供热管网系统的经济性，有效预防集中供热管网系统出现的水力失调问题。

 结束语：

        总的来说，供暖系统热力平衡工作是一项细致而复杂的工作，而且要反复多次进行，需要花费很多时间，所以应该组织专人进行。同时要提高热水网路的水力平衡性，这样就使得供暖系统能够正常运行，保证热用户正常的工作和生活。
参考文献：

[1]供热系统热网水力平衡调节浅析[J].刘凤玲，赵新宇.应用能源技术.2014（04）

[2]集中供热系统的水力平衡调节与节能措施[J].赵燕.机械研究与应用.2014（05）

[3]供热管网水力平衡调节方法的研究[J].张庆.内蒙古石油化工.2014（12）