热能工程技术在供热领域中的应用研究

热能工程技术在供热领域中的应用研究

李洪强

身份证号码：120221198805120314

摘要：供热管网是城市地下管线基础设施的重要分类，是城市运营与发展的生命线。近年来城市建设规模不断增加，供热管网的体量也在不断扩张，为更好地适配城市建设与发展的需要，在庞大的用户需求下，供热管网不断地进行了扩容与改造、更新与升级，给供热管网管理的精细度与时效性带来了诸多挑战。采用新的供热能源及供热技术有利于提高供热效率及清洁程度，是热能工业领域的发展新方向。文章分析了现有热能工程技术在供热领域存在的问题，探讨了热能工程技术在供热领域中的运用策略，旨在提升热能工程技术应用水平，加快技术体系转型升级步伐，保障供热质量及运维管理效果。

关键词：热能工程技术；供热；应用

引言

智慧供热系统能够实现供热需求的预测、能耗管理和优化。这种数据驱动的智能化决策和优化策略不仅可以提高供热效率，还可以减少能源消耗，为可持续发展作出贡献。同时对智慧供热系统中的安全与隐私保护问题，提出相应的安全措施和隐私保护策略，确保用户数据的安全性和系统的稳定性。

1智慧供热系统的基本原理

智慧供热系统的基本原理是通过采集和分析供热相关的数据，实现对供热过程的智能化监控和优化。传感器网络负责采集温度、湿度、压力等各项热网运行参数的数据，并将它发送到云平台以进行数据处理。除传统运行参数外，还会采集热用户端数据（用户室温）及相关的天气预报数据。云平台接收并存储这些数据，并通过数据分析、机器学习等技术提取有价值的信息。在得到供热系统状态的综合评估后，云平台可以发出相应的指令，实现远程监控和控制。通过智慧供热系统，运营人员可以实时了解系统的运行状态，及时发现和解决问题，提高供热的效率和质量。

2供热管网管理存在的难点

供热管网管理涉及诸多内容，包括收费供热管理、管网建设与更新管理、管网运维养护管理等。其中管网建设与更新管理是供热管网管理的基础，用户供热需求的与日俱增衍生出大量的管网扩容与改造，传统的纸质记录方式与人工管理模式在管网更新升级时存在脱档问题，供热管网建设与改造的相关资料一旦管理不当出现遗失会导致供热管网的管理缺乏抓手与依据。同时，纸质的供热管网数据与资料直观性较差，调用与获取的便捷性较低，不少资料的属性数据与必须填写内容缺失，导致供热管网建设与改造的相关数据更新不及时，且数据描述与表达的准确性较差，不利于直接、快速地利用关键词进行精确检索与模糊查询。传统的供热管网数据管理多以二维平面管线图为核心，供热管网的若干属性如管道材质、管径大小、管道埋深、节点坐标等均无法统筹管理与直观可视化呈现，不利于供热管网建设与更新的统计与分析。在管网运维养护管理方面，传统的运维养护模式以供热管网泄漏等事故的处理为主，预测、预警、预防工作缺少抓手与依据。供热管道多位于地表以下，且与其他地下管线如电力管线、排水管道、给水管道等交错分布，日常巡检的覆盖面有限，通过人工巡查发现供热管网故障问题这一模式的实用性不高。

3热能工程技术在供热领域的应用策略

3.1采取多元化热源技术

（1）余热热源。以工业余热和城市余热作为热源来源。其中，工业余热是在工业生产期间持续形成的高温排烟、可燃废气废液、炉渣与冷却介质余热，从中提取热量，或燃烧可燃废气废液持续释放热量，后续利用所收集热量加热供热介质。城市余热是从地铁轨道、污水处理厂、地下变电所及垃圾处理场等公共服务设施内回收热量，取代煤炭持续加热供热介质，具体可采取城市垃圾焚烧供热等方式。（2）热泵热源。以低温热源所排出的热量作为热能工程的供热热源，设置多台地热泵，消耗少量电能维持地热泵机运行，持续从地下深层地层中采集热量，再将热量用于加热供热介质。根据实际供热情况，热泵热源技术有显著的节能效果，在集中供热领域有广阔的应用前景。（3）地热水供热。地表下方5000m深的地下水温度较高，可以设置多座地热井，通过地热井持续回收井水温度，分级利用提取的热能。此项技术有节省矿物燃料、不会污染当地大气环境的显著优势，但对供热工程所在区域的水文地质条件有严格要求，必须提前做好技术可行性论证工作，判断是否具备地热水供热条件，以及水文地质条件对地热水参数、成分造成的具体影响。（4）太阳能热源。在具备足够日照时间的空旷区域密集摆放多台太阳能集热器，持续采集太阳光热量，利用热量把集热管内水体温度加热至标准值，再把水体输送至供热管网。该技术具有清洁安全、适用范围广、热源数量巨大的优势，但也存在集热温度偏低、占用大量土地资源、供热系统维护使用成本高昂的局限性，在供热领域内并未得到普及。

3.2提高锅炉供热效率

（1）受热面清灰。锅炉运行期间，定期开展清灰作业，以锅炉受热面作为清灰范围，通过清理受热面上的炉渣与积灰层，减少工质热量传输期间的损耗量，进而提高炉膛内部温度、各段烟温。（2）控制入口空气温度。如果送风机入口温度超过标准值，会改变空气预热器传热温压、提高排烟温度、减少实际传热量，需要加装温度传感器，锅炉运行期间持续监测、控制入口空气温度，避免产生过多排烟热损失。（3）燃烧控制。可采取烟气氧含量闭环控制方式，以燃料、空气二者比值关系作为控制内容，增设烟道气中氧含量的控制回路，根据氧含量动态调控送风量。此外，尽量选用品质较高的优质燃料，通过降低燃料杂质含量改善燃烧状态。

3.3减少湿气损失

（1）管道保温改造。对现有供热管道的保温性能进行检测，如果保温性能不达标，或供热期间的散热损失超标，则对管道进行保温改造，拆除原有保温层，铺设全新保温层，酌情增加保温层厚度，或选用保温隔热性能更优异的新型材料。（2）消除裸露管线阀门。全面排查现有供热管网，统计裸露地表的管线、阀门位置及数量，由地下暗敷方式取代地表裸露敷设方式，直至供热主干线无裸管问题存在。（3）搭建蒸汽管网监控系统。由于管道内部介质传输速度和用汽负荷处于动态变化状态，传统人工监测调整方法缺乏适用性，需要运用自动化控制技术，供热管网沿途加装调节装置和监测装置，全面感知蒸汽管网运行工况和准确计算用汽负荷，在其基础上动态调整供热方案，以减少供热管网热损失量、节约蒸汽。

3.4改进调节方式

（1）循环水泵工况调节。在供热管网内水泵出口部位设置调节阀，以改变管网性能曲线作为目标，根据实际传热介质的传输速度与总体换热效率动态改变调节阀开度，通过变化管道阻力特性与水泵工况点调节流量值。如果水泵性能曲线较陡、调节流量较大，则以改变水泵性能曲线作为调节目标，根据供暖情况动态调整水泵电机转速值，通过变化性能曲线、改变水泵工况点满足流量调节需求，调节期间不会产生额外附加损失，但调节后的水泵工况点很难维持在最高效率点。（2）分阶段变流量调节。强调根据供暖需求变更换热站调节方案，在每年供暖期间，根据室外温度把供暖过程拆分为若干阶段，分别制订不同阶段的流量调节方案。

结束语

为最大限度地发挥热能工程技术的作用，推动我国供暖行业迈入全新发展阶段，从业人员必须提高对热能工程技术的重视程度，正确认识到技术应用期间面临的重难点，积极落实采取多元化热源、提高锅炉供热效率、减少湿气损失等策略，顺利建成高品质集中供热工程。

参考文献

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