集中供热的发展趋势_谈多热源联网供热技术

山西能源与节能2008年第4期（总第51期） SHANXI ENERGY AND CONSERVATION 2008年12月 出版27集 中 供 热 的 发 展 趋 势——谈多热源联网供热技术刘欢，王飞（太原理工大学，山西 太原 030024）摘 要：叙述了多热源联网供热技术的概念、国内外研究现状、特点、构成、设计步骤以及各种工况下多热源的运行调节等，提出了多热源联网供热技术在我国存在的问题和可能的解决方法。

指出了多热源联网技术在多方面的优势和其在我国的发展前景。

关键词：多热源联网；工况；运行调节中图分类号：TU833+.1 文献标志码：A 文章编号：1674-3997-(2008)04-0027-030 引言多热源联网是指2个以上的热源组成1个热网系统为用户供热。

这项技术是国际上供热技术先进的国家，为节约能源、降低运行成本、提高经济效益，在综合运用水泵调速技术和控制技术的基础上，发展起来的1项先进的热水管网运行技术[1]。

多热源联合供热系统可极大地减少区域锅炉的运行时间，还能充分利用热电厂多余的热能[2]。

1 多热源联网的特点1.1 节能多热源联网系统，由主热源担负基本热负荷，尖峰热源承担尖峰热负荷，这样不但可以减少庞大设备的数量，进而减少初投资，而且可以使更多的设备在满负荷下高效运行，其节能及降低运行成本的效果是非常显著的[3]。

1.2 经济多热源联网的供热系统，由于其系统规模大，多被设计为环形网。

这种设计有利于各热源竞价上网，优胜劣汰。

低热价的热源（如热电厂）在整个采暖期尽量做到满负荷运行，从而压缩高热价热源的供热量，促进供热系统的优化，提高供热系统运行的效率。

这样，热力公司就可大幅度地减少热量购入费用，获得可观的经济效益。

1.3 可靠在多热源的供热系统中，当其中某一热源（或该热源主管网）发生事故，停止或减少对外供热时，其他热源能够承担全部（含故障热源所带的热用户）负荷的 75%以上，并能将这部分热量均衡地分配给用户，因此，他的安全可靠性比单一热源的供热系统有明显提高。

1.4 可扩展随着我国经济的发展，城市建设在迅猛发展，集中供热范围也在不断扩大。

在这种形势下，多热源联网有利于提高供热系统可扩展能力，比较适应城市建设的不确定性。

2 系统的构成多热源联网供热系统由热源、热交换站与管网组成。

2.1 热源的基本形式以1个或几个热源作基本热源(也称主热源)，一处或几处锅炉房为峰荷热源(也称调峰热源) [4]。

这种热源形式是不同类型热源的组合。

在设计和运行上，通常是以环境污染小或无污染的、能源利用率高或可再生的、运行成本低的为主热源，保持长时间、高效率、稳定负荷的供热。

其他则为峰荷热源，当用热量超过主热源时依次投入运行供热[5]。

2.2 热交换站在多热源联网供热系统中，热交换站可看作是从热网上取热的热用户。

他的负荷是根据他所供热用户提供的资料来确定的。

2.3 管网的基本形式和特殊结构多热源的供热管网可以是枝状管网，也可以是环状管网，应根据实际情况确定。

但因整个管网与多个热源连接，因此，又有别于单热源的管网。

3 多热源联网供热系统的设计多热源环状管网与枝状管网的设计步骤有许多相似之处，但与枝状管网相比，又有许多不同之处。

具体步骤如下。

3.1 收集资料首先全面了解供热地形全貌，热用户近期负荷与规划负荷的分布情况及其性质。

3.2 确定供热整体方案确定热源的分布情况、供热能力、供热范围、供热方式、供热介质及供热参数等。

3.3 确定环网主干线路径收稿日期：2008-10-15第一作者简介：刘 欢（1983— ），男，山西朔州人，太原理工大学供热、供燃气、通风及空调工程专业在读硕士。

2008年第4期 山西能源与节能 2008年12月28环网主干线力求穿越热负荷中心。

根据工程要求及当地条件确定环网主干线路径，明确热源、主干线、热用户的相对关系，并进一步画出管网平面图。

管网平面图应包括各热源供热参数、介质参数、各管段自然长度、热用户负荷分布等。

3.4 环网水力计算热网水力计算在供热热网设计、运行、调节中有着极为重要的意义。

如果水力计算有问题，必然发生流量分配不均，系统发生水力失调，供热效果不佳等问题。

多热源环状管网中水力平衡点的确定是多热源环状管网水力计算的重要内容。

应明确各个运行工况下环网的子系统（子系统是指在某一运行工况下, 把热源与其所带的热用户及其管网划分为1个独立的系统[6]），确定环网的水力平衡点。

3.5 确定管网参数根据水力计算的数据及水压图，确定多热源环状管网的压力等级、管径、管道壁厚等。

3.6 确定调节方法根据各种工况的水压图，确定系统初调节的方法、运行调节的方法，以指导系统的实际运行，做到对系统的运行调节心中有数。

环网水力工况计算的数学模型是根据基尔霍夫流量定律和压降定律[7-10]建立的。

物理模型的建立是通过调研或参照设计图纸来确定管网的拓扑结构[11-12]、管段展开长度、总体供热规模、各热源的供热能力、各小区的热负荷分布、性质与位置等的过程，并在此基础上进行水力工况的计算。

4 系统的运行调节在多热源联网的供热系统中，运行调节，包括水力工况运行调节和热力工况运行调节。

水力工况运行调节，指的是在各种工况下实现系统的流量平衡，亦即压力平衡。

热力工况运行调节，是指在各种工况下，实现系统热量平衡。

供热系统的运行工况，主要包括设计工况、调节工况和事故工况。

在多热源联网运行中，随着室外温度的不断变化，热源的运行数目（包括机组的台数）也跟着变化，因此，工况的变动将更加复杂。

在这种情况下，正确掌握工况变动规律，实施合理的调节，满足供热需求，显得更为重要。

4.1 水力工况调节水力工况调节的目的，是实现不同调节工况下的系统流量平衡，亦即压力平衡。

可采取以下步骤进行运行调节。

a ）首先制订全年运行方案。

最理想的方法是通过优化调度程序软件进行。

如果条件不具备，可在工程设计的基础上，尽量做到量化性的估算。

b ）调整系统工况，按既定的水力平衡点运行。

在进行这一步的现场操作前，系统的定压必须正常，各循环水泵和其他功能水泵其运行台数和主要参数必须和预先制订的运行方案相一致。

c ）调整热用户流量，实现供需平衡。

在系统水力平衡点的调整工作完成后，把若干个单热源的树枝状供热分系统组合成1个多热源联网环形供热系统，进行水利工况调节。

4.2 热力工况调节热力工况调节，实际上是通过对供热系统供、回水温度和系统循环流量的调节，实现供热量的调节，达到供热量与需热量的平衡。

在实际运行中，着重进行热源和热力站（或热用户入口）2级调节。

只要供水温度按照设计的调节曲线运行，在热用户系统只进行局部的流量平衡调节，即可实现供热量调节的目的。

对于多热源联网，各热源应采用同一种调节方法，即采用相同的温度流量调节曲线，保证在同一室外温度下，各热源都有相同的供水温度。

为实现这点，除锅炉实行燃烧自动控制外，在热源处通过旁通管进行供回水的混合也不失为1种适用的供水温度调节方法。

实现各热源供水温度的一致性，主要为了便于运行管理。

当各热源供水温度出现不一致时，系统的联网同样能安全运行。

如果系统作到了流量平衡，则各热源的总回水温度也出现不一致，但各热源的供回水温差将相同。

出现事故工况，当某一热源或某一干管不能正常运行时，将按事故工况进行调节。

此时，常常采取提高某个热源（无事故）的供水温度，以最大限度减少供热量的不足，这种措施，往往能收到理想的效果。

5 国内多热源联网技术存在的问题及可能的解决 方法a) 我国多热源发展缓慢，工作阻力较大。

有些城市虽然采用了多热源联网技术，但是在实际运行期间又人为把管道隔断，变成了单热源支状管网供热系统。

解决方法：对联网运行以及联网后如何运行操作进行系统和深入的了解，加强实践中理论方面的指导设计和运行调节等方面知识的运用。

充分认识联网运行在经济性和可靠性方面的优势。

b) 多热源联网供热系统管理，在整个运行期间，为满足供热平衡、供水平衡，各热源和泵站如何运行是1个难题。

解决方法：在确定最佳运行方案时应主要依据以下原则：（a ）热源应尽量在满负荷下连续运行。

（b ）力争最大的水输送系数。

（c ）实现简单有效的调节。

c) 多热源联网由于刚在我国兴起，缺乏经验，尤其在运行调节和自控技术方面还不成熟。

解决方法：根据已积累的经验，结合国外的先进技术总结出1套适合我国国情的多热源联网供热技术。

6 多热源联网供热的发展前景近几年, 多热源环网联合供热系统经过实际运行, 已取得了非常明显的效果, 并充分显现出诸多优点。

a ）整个供热系统运行可靠、安全。

当热网中某一热源出现故障时, 各热源可相互替代，相互补充。

b ）可灵活调整供热量，达到良好的节能效果。

c ）系统的水力稳定性好。

采用环状网连接，热网比摩阻较小，换热站压头大，增强了系统的水力稳定性。

d ）优化水力工况，供热效果平衡。

e ）供热系统热源的可扩充性强。

发达国家已开发形成了多热源(如垃圾焚烧厂、热电厂、锅炉房等) 供热格局。

随着多种技术的不断成熟，我国2008年第4期 刘 欢，等：集中供热的发展趋势 2008年12月29必将开发出更多可利用的热源，如，地热、太阳能以及垃圾焚烧所产生的附加热源等。

可见，多热源联合供热系统为更多新能源的加入提供了必要的平台[13]。

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