热电集中供热系统节能降耗的技术方法

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ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
2013年第5期作者简介：胥向东，山东济南人，济南热电有限公司。

热电集中供热系统是由热源、高温热网、换热站、二次网、客户用热设施组成的，由于采用大型锅炉配抽汽式汽轮机或背压机组，具有供热效率高、供热量大、经济环保的特点，但仍有较大的改进空间。

本文结合实际工作中的经验和最近的研究，在集中供热系统的热源、供热管网、换热站以及供热计量改革方面分析节能降耗的技术方法，使热电集中供热系统进一步节能降耗，提高热电系统的供热能力和质量，满足企业和社会需求。

1热源
降低机组煤耗为热电企业的重要任务，进行“电改汽”改造以及采用低温循环水供热系统是机组降低煤耗的常用办法。

1.1凝气式热电机组改低温循环水供热系统
凝汽式热电机组排汽潜热会在凝汽器中随工业循环冷却水流走，经冷却塔冷却后热能被极大的浪费。

利用供暖系统的循环水进入凝汽器冷却汽轮机的排汽，同时停止部分循环水泵，关闭循环水与凝汽器之间的阀门，提高排汽温度，使循环水出水温度由35～40℃提高到65～70℃。

这时凝汽器的循环水达到采暖用水的要求，将不再经过冷却塔冷却降温，可用热网水泵为用户进行供热，能避免循环水经冷却塔冷却后热源的损失，汽轮机排出的余热也能得到有效利用，促进了热电厂的节能降耗。

该方法能在不增加机组规模的前提下扩大供热面积，具有较高的经济价值。

1.2电动泵改汽轮机拖动
锅炉给水泵驱动方式主要有小汽轮机驱动和液力耦合器调速电动机驱动两种。

电动给水泵消耗的是热电厂用电，是煤经过二次能量转换而成的，而汽动给水泵消耗的为蒸汽的热能，是由煤经锅炉转换成主蒸汽做功后或不做功入热网循环泵、给水泵，小汽轮机直接拖动热网循环泵、给水泵。

拖动给水泵的小汽轮机的蒸汽是入主汽轮机后，作了部分功的抽汽，实现了能源的梯级利用，增加了抽汽量，减少了能源的二次转化[1]；汽轮机驱动热网循环泵、给水泵后，虽然低压热网用汽量略有增加，但低压热网用汽量的增加却可以使汽轮发电机组多发电，从而产生经济效益。

2
供热管网
2.1
热水管网替代蒸汽管网
当前较多的蒸汽用户已搬迁到城市周边，市区主要以非蒸汽用户为主，而以蒸汽作为媒介，其与周围环境产生较大温差，从而导致换热过程剧烈，热损失大，另外蒸汽在运输过程中会产生大量凝结水，其回收率很低，凝结水直接排放也导致大量的热能损失，并且有跑冒滴漏严重、输送距离有限等缺点。

热水管网不存在相变，其热损失值比蒸汽供热管网小。

蒸汽管网网损一般在30%，而热水管网网损能控制在5%以下，以采暖负荷1000万平方米，采暖热指标以42W/m 2计算，锅炉热效率87%，总热负荷：107m 2×42W/m 2=42万千瓦，热水管网与蒸汽管网网损率差为25%，冬季采暖时间：T=100×24h ，折标系数：1万千瓦时=1.229吨标准煤，计算热水管网相对蒸汽管网的节煤量公式如下：
节煤量=总热负荷×网损率差×采暖时间×折标系数
锅炉热效率
经计算，每个采暖季仅在网损方面热水管网就比蒸汽管网就能节省近35600吨标准煤的消耗，有效地节能降耗。

另外由于蒸汽管网凝结水回收率低，蒸汽管网也会有较大的热损失，损失的热能大约为15000吨标准煤。

2.2热水管网的保温
减少管道的热损失，就要优化管网保温保温层材料及其厚度。

在
管道材料方面，石棉材料由于其易破损、易沉降、隔水性能差等缺点已不常用，现大多采用聚氨酯（PU ）作为保温材料，具有导热系数低、隔水性能好、不易变形等优点，可显著减少管道的热损失；在管道保温层厚度方面，应根据管径及管道热水温度来确定，以经济和性能综合优选出最具性价比的方案。

2.3管网水力平衡
目前，供热管网大多为异城安装，如不及时进行调整平衡，运行管网就会失衡，造成热源厂或换热站近端用户家中过热；而热源厂或换热站远端用户热水不循环或循环过慢，导致供热不达标，解决措施主要有以下几点，先将流量根据分支所带面积设定到分支阀门处，再根据面积调整各个换热站流量，全部调整完成后把分支阀门放开使压头作用到各个换热站上，达到迅速调整水力平衡的目的；使用流量仪调整法结合测温枪调整法进行校验，达到水力真正平衡；有条件的话建立中心控制室，远传控制调整电动阀。

二次网水力平衡后才能使用户室温达标，可进而开发新面积，达到节能降耗的目的。

2.4跑冒滴漏的处理
目前管道主要有地沟敷设、直埋敷设两种敷设方式，由于各种原因，跑冒滴漏现象较为频繁。

造成原因主要有管网老化、接口及阀门存在质量问题、管道埋藏深度较低等，建议从制度和技术两个层面进行解决。

从制度层面上，各级应完成好例行的巡线工作、安全检查工作，提高检查人员的业务水平，完善管网台帐，检查出的缺陷要有登记，为整改、改造提供依据。

定期组织大规模的普查工作，重点地段（危险源）要制定安全措施，重点防护。

从技术层面上，应对供热管网系统补水量以及回水压力曲线进行分析，可大体确定管网泄漏情况，使检漏工作效率大大提高。

另外，热管网发生泄漏后，会引起泄漏点上方的地面以及泄漏点附近地下管线井室内温度升高[2]，可用常规探测仪或红外辐射技术对泄漏点进行检测。

3
换热站
3.1
换热站规模及连接方式
换热站是连接热源与用户极重要的环节，是客服中心供热环节的“心脏”，目前能耗较高是换热站普遍存在的问题，主要是由泵和换热器等设备的选型不合理、换热站的规模过大或过小、运行管理存在的问题和所选连接方式不合理造成的[3]，根据经验及研究表明，换热站应设置在高负荷中心或用户小区中心，以减少因供热半径过长带来的热损失以及增加的成本，达到节能降耗的效果，循环水泵应设置在高效区，以降低电耗，水泵的流量应适宜，以减少管道的热损失。

3.2远程调控技术
当前国内换热站人工调控仍占大多数，能源利用率较低，循环泵和补水泵的输出流量无法随供暖负荷及管网压力的改变而改变。

对二次网水温控制性较低，数据传输速率慢且不稳定，运行成本偏高。

另外，换热站间独立运行，导致热力失衡，严重影响了供热效率。

而目前具有自动监控的换热站也不能和锅炉运行相结合，达不到实时快捷的自动控制。

采用远程调控技术，通过远程测控终端对各项参数进行监控，以GPRS 无线通讯方式与internet 网络进行数据交换，控制二次网供水温度，对泵的频率进行智能调整，使换热站与调度中心建立起高效的数据传输通道，可实现换热站无人值守，既保证了供热质量，又提高了供热效率[4]。

3.3间接换热站向混水换热站改进
（下转第435页）浅谈热电集中供热系统节能降耗的技术方法
胥向东
（济南热电有限公司，山东济南250000）
【摘要】结合实际工作中的经验和最近的研究，在集中供热系统的热源、供热管网、换热站以及供热计量改革方面分析节能降耗的技术方法，提高热电集中供热系统的供热能力和质量，使热电集中供热系统进一步节能降耗，满足企业和社会需求。

【关键词】热源；供热管网；换热站；计量改革；节能降耗○电力与能源○396
科技信息2013年第5期
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（上接第402页）风电机组的叶片相对于风向有不同的攻角，当风速持续变化时，叶片的攻角也随之变化，始终保持在最佳角度，从而使风电机组有可能在不同风速下始终保持其风轮的最佳转换效率，使风机的出力最大。

4）变速恒频
采用变速恒频技术的风电机组允许其风轮的转速是可变的，风轮转速可根据风机受风的风速进行调整，以最大限度地吸收风的能量，提高了风轮（尤其是低风速区）的转换效率，因此该调节方法可以在输出功率低于额定功率之前使效率达到最高，但当输出功率大于额定功率，即风速大于额定风速后，其调节方式与变桨距方式相同。

3安全等级的选择
根据IEC61400-1-2005标准《风力发电机组安全要求》以及相关资料，风电机组安全等级划分如下表所示:
表2风电机组安全等级表
另外，对极大风速（3s 瞬时），I 级为70m/s ，II 级为59.5m/s ，III 级
为52m/s 。

表2一2对不同级别的风电机组的平均风速、最大风速、极
大风速、湍流强度作了详细的规定，特定风电场可根据其长期观测的风资源数据资料和当地气象部门提供的数据进行分析计算，得到平均风速、最大风速、极大风速和湍流强度后，按照上表进行安全等级的选择。

4单机容量的选择
风力发电场单机容量的选择，与场址建设条件有很大关系，道路运输、地形地质条件、风机吊装等因素决定着风机单机容量的大小。

在风电场地形平坦、交通便利、安装条件允许的条件下，可以选择较大的单机容量，有利于充分利用风电场土地，充分利用风电场的风力资源，整个项目的经济性也比较高。

对于地形条件复杂，交通不太便利的风电场，应在依靠现有的交通运输等条件，适当考虑增加建设成本，结合风电机组市场情况综合选择合适的单机容量。

5结束语
另外，除了文中所述需要考虑的因素外，在实际工程应用时还需特别注意一些极端气候条件对风电机组的影响，需要结合特定风电场较深入的气象评估资料综合考虑。

【参考文献】
［１］
宫靖远，贺德馨，孙如林，等.风电场工程技术手册[M].机械工业出版社,2005.［２］
王承煦，张源.风力发电[M].中国电力出版社，2003.［责任编辑：曹明明］
项目I 级II 级III 级S 级
年平均风速（m/s ）
108.57.5可根据设计者的要求确定
最大风速（10分钟平均值）（m/s ）
5042.537.5湍流强度A 级0.160.160.16湍流强度B 级
0.14
0.14
0.14
T=2d ，k z =1.3，X=0.03L/m 3，b 1=0.5,α=60°，h 3=1m ，b=0.5m ，n 1=1。

3.3调节池
调节池水力停留时间为6h ，变化系数k z =1.5，调节池超高h 2=0.5m ，有效水深h 1=2m 。

3.4AAO
水力停留时间HRT 为8h ，BOD 污泥负荷N S =0.18kgBOD 5/（kgMLSS ·d ），回流污泥浓度X r =10000mg/L ，污泥回流比50%，曝气池混合液浓度X=[R/(R+1)]×X r =[0.5/（1－0.5）]×10000=3333mg/L ≈3.3kg/m 3，TN 去除率ηTN =（TN 0-TN e ）/TN 0=（40-10）/40=75%，回流比RN=ηTN /（1-ηTN ）=0.75/（1-0.75）=300%，池的有效水深h 1为4.5m ，池的超高为h 2为0.3m 。

3.5竖流式沉淀池
中心管内的流速v 0为25mm/s ，间隙流出速度v 1为10mm/s ，上升流速为0.5mm/s ，C 0进水悬浮物浓度为2500mg/L ，C R 出水悬浮物浓度为20mg/L ，污泥容重r 为1000kg/m 3，水力停留时间T 为2h ，污泥斗采用圆斗，倾斜角为55°，圆锥下底半径为d 底：1m ，h 1———保护高，h 1=0.3m ，设有反射板则缓冲层高度取为：h 4=0.3m ，h 5———超高，h 5=0.3m ，上升流速为：v=0.25mm/s ，污泥含水率po ：99.2%，两次排泥的时间间隔t 为1.5h ，水量取最大水量1m 3/h=0.0003m 3/s 。

3.6污泥浓缩池
进水污泥浓度为Pe 为2500mg/l ，污泥出泥浓度为p 为1000kg/m 3，进水污泥含水率为Po 为99.2%，出泥污泥含水率为97%，浓缩池污泥
固体通量为10kg/（m 2/d ），浓缩池数量n 为1，污泥浓缩时间8h ，浓缩
池超高为h 2为0.3m ，浓缩池缓冲层高度为h 3为0.5m 。

3.7消毒接触池
设计流量：Q=850m 3/d=0.236m 3/h=0.00984m 3/s ，水力停留时间T=0.5h ，设计投氯量ρ=4.0mg/L ，平均水深h=2m ，池中水流速度为0.2m/s 。

4结论
我国许多城市面临着严峻的水资源匮乏，小区生活污水回用作为一个切实可行的缓解水资源和防止污染的办法，已经逐步为人们所重视。

该住宅小区生活污水处理工程费用为97.08万元，项目建成后每年运行时间为365天，其处理的污水总量约为31万m 3，每立方米污水处理费用约为0.997元。

其管理简便，经济适用，运行可靠的运行方式必定能缓解城市下水管网和污水处理设施的压力，实现水资源的可持续利用。

【参考文献】
［1］兰胜仁.城市小区污水处理方法及优化[J].西南给排水.2003.25（3）：32-34．［2］杨雪飞,周建仁.A/A/O 法处理城市生活污水的工程实践[J].环境工程，2001，19（5）：31-33．
［责任编辑：王静］
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（上接第396页）目前，热网与热用户的主要连接方式为间接连接和混水直连，直接连接方式仅在少数区域锅炉房和热源附近使用，间接连接在换热站内有换热器，二次热网回水通过换热器被一次热网的蒸汽或高温水加热，这一过程存在着较大的热损失，一、二次管网是相互封闭的系统；混水直连为一次网供水，没有换热器，加大了一次网的供回水温差，其热损失较小，并且有完善的自控系统，适合分户计量[3]，南郊热电厂供热改造中部分换热站使用混水换热，经济效益明显。

4供热计量改革
集中供热系统收费体制改革，体现在热计量价格实行基本热价和计量热价相结合的“两部制热价”，实行分户计量，将供暖设施由串联改为并联，使得用户可根据需要进行调节，从而提高能源利用率和供暖质量，避免热能的浪费。

这项改革的前提就是供热计量技术的推广，目前使用较广泛的是热量表法及热分配表法，所依赖的重要工具是热量表和热分配表，与之配套安装的还有平衡阀、散热器恒温控制阀、流
量控制阀、压差控制阀等，但目前我国的热计量产品质量参差不齐，有待进一步的提高。

供热分户计量技术仍处于不断创新、完善和成熟过程，相关政策也要随之尽快完善，才能更好地推动供热计量收费改革，促进供热节能降耗。

【参考文献】
［1］张晓光.热网循环泵、给水泵节能改造技术经济方案探讨[J]．经营管理者，2010，10（5）：395.
［2］雷翠红.供热管网泄漏故障诊断的研究[D].哈尔滨工业大学，2010.
［3］王洋，田贯三，张明光.集中供热换热站优化配置及运行分析[J].山东建筑大学学报，2009,24(6)：574-580.
［4］江菊元，殷雅冰，张克，等.热力网远程测控系统设计[J].河北工业大学学报，2012,41（5）：27-31.
［责任编辑：王迎迎］
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○规划与设计○
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