浅谈多热源供热对城市集中供热的重要意义

浅谈多热源供热对城市集中供热的重要意义

摘要：本文对多热源供热在我国城市化进程中的诸多方面，如节约能耗及合理进行集中输配系统的研究给出了简单的阐述。

关键词：集中供热，多热源

Abstract: in this paper, the more heat source heating in China urbanization in many aspects, such as saving energy consumption and reasonable distribution system for centralized research shows simply explained.

Key words: the central heating, more heat

随着城市现代化建设的发展，生活水平的日益提高，冬季城镇为用户提供满意的室内环境温度已提到很高的日程。原有的城市集中供热已不能适应突飞猛进的用热需求，合理的制定适应城市集中供热发展的方案，在较长的时期内把握用户的变化趋势，具有一定的战略性和远见性。同时，随着供热热网规模的增加，系统变的得越来越复杂，对系统的设计、运行和管理提出一系列新的理论和计算方法，如网路的设计、系统模式的选择、热网的运行和调节等等都有待于进一步研究与完善并得到实际工程的验证。因而，对城市集中供热的扩建规划及工况调节的研究具有重要的实际意义。

目前，世界上已有多个国家实现了集中供热，我国集中供热事业是建国后从热电联产供热方式发展起来的。但直到1989年，我国“三北”地区集中供热普及率也仅为7.4%，连我国最早发展集中供热的北京集中供热普及率也仅为13.1%（1983年），远低于莫斯科90%，斯德哥尔摩40%。因此，我国的集中供热事业大有潜力。同时，大力发展集中供热是合理使用能源，不断提高能源利用率的有效途径。仅以城镇采暖来说，采暖区域城镇人口只占全国人口的13.6%。而采暖用能即占到全国商品能源总消耗的9.6%。由于经济的发展，人们生活水平的提高，采暖范围日益扩大，建筑能耗的增长将高于能源生产增长的速度，势必会限制国家经济的发展。而热电联产集中供热是一种供热量大、供热参数较高、供热范围广、节能效果好的方式。

集中供热也是改善城市大气环境的有效途径。从我国情况看，几个大气污染指标，如总悬浮颗粒、降尘、二氧化硫、氮氧化物，北方城市高于南方城市，采暖期重于非采暖期。采暖期城市大气污染指标普遍超过标准，其基本原因，就是采暖热煤释放的污染物。目前，我国采暖热煤释放的CO2每年就有1.9亿吨。今后，采暖建筑越来越多，CO2的释放量也越来越大，环境指标越来越恶化。

因此，改善大气质量的重要措施之一就是发展城市集中供热。

目前，我国北方的大中城市都在原有的设施的基础上得到了更进一步的发展，特别是实施热计量收费后，系统由原来的静态运行变成了动态运行管理，对城市管网的安全性和稳定性提出了更高的要求，本课题的提出就是基于邯郸市集中供热现状管网系统与规划管网系统这一具体工程项目，通过对现状管网模拟分析得出可能存在的问题并提出今后的发展能力。在此基础上，力求为达到更长远的规划目标需采取的合理技术措施。

八十年代以来，由于环境问题的日益突出，能源短缺现象日重，我国相继出台了诸多措施加强对环境的改善和资源的有效利用，作为用能大户，集中供热开始迅速发展，国外的集中供热经验许多已被我国所接纳。

城市集中供热系统包括热源、供热网和热用户三部分。当城市集中供热规模不断扩大的同时，系统的形式及水力工况也日趋繁杂，为保证在满足热用户要求的基础上使系统的运行费用达到最小，许多学者对集中供热系统的优化运行也进行了系统的研究，研究的内容包括系统热负荷的动态预测、供热管网的动态模拟、热源的动态仿真与控制等。

国外以北欧和原苏联为代表在该领域做了大量的工作，如：丹麦在系统热负荷动态预测模型方面Lawaetz.Bφhm和Holst做了大量的工作，丹麦学者Lund提出的流体流动状态由常规的稳态流量和压力计算来确定的模型；Valdinarsson提出的用一个非稳态的动量矩阵进行数值积分所获得的稳态情形来决定流动状态的模型；苏兰技术研究中心开发的APROS软件包等。在优化运行的具体方法上可概况为三类：（1）为最优负荷决定法，其实质是当供热系统的热负荷发生变化时，通过直接改变系统中各产热部件的产热量，达到系统产热量和需热量的平衡；（2）最小供水温度法，这种方法的实质是在保证系统正常供热情况下使热电厂能多发电；（3）是整个系统的全面动态优化方法。该方法是侧重于对供热系统中热源的研究。把国内许多城市多热源环网联合供热系统热源形式做了总结，认为有以下三种形式：（1）以一个热电厂作基本热源（也称主热源），一处或几处锅炉房为峰荷热源（也称调峰热源）。（2）以几个热电厂作为基本热源，而以一个或几个锅炉房作为峰荷热源。（3）以一个大型的锅炉房作为基本热源，几个较小的锅炉房作为峰荷热源。这种多热源系统无论是枝状管网还是环状管网，其首末两端均接有基本热源和调峰热源，其主干线上可能发生的运行工况有：（1）全系统由主热源供热（2）调峰热源同时全部启动（3）基本热源事故时，全系统有调峰热源在事故状态下供热。以上三种情况将造成主干线的管径无变化或变化很小。并总结供热外网管径选择的参考数据，每平米的建筑面积温差40℃时需1.25~1.3Kg/h.m2的水量值。文中指出该数据是经过多年实践经验总结计算的。但并未给出该数据是在枝装还是环状管网的运行条件下。因此并未突出环网的优越性。

随着我国供热事业的发展，集中供热系统发生巨大的变化，但在我国，输配系统的实际应用、运行管理等方面还存在很多问题。总的来说，有以下几方面：

1、我国大多数城市集中供热系统都经历了由小规模向大规模系统、由单热源向多热源系统的转变过程，由于受计算方法和计算条件的限制，使得城市集中供热系统发展受到了各种因素的制约，致使现有管网存在许多问题，如：集中供热系统缺乏总体规划，常常哪有新增用户就地引用原有管网，造成整个输配系统的初投资和运行工况的不尽合理，致使在系统的末端或某些局部地点不热的现象经常发生。

2、系统能耗过大。输配系统的动力消耗在整个系统中占有很大比例。传统设计都是按系统最大负荷来设计系统，实际运行时设计工况出现并不多。因此在部分负荷时，为适应负荷的变化，不得不通过阀门将多余的能量消耗掉。因而造成水泵能耗加大，严重影响系统运行的经济性。

3、系统的供热质量不高。通常系统的巨大能耗并没有带来系统好的调节特性。传统供热系统常会出现严重水力失调，造成末端用户冷热不均。系统水力稳定性差，不易调节，各末端水力耦合严重等问题。严重影响了供热系统的社会效益和经济效益。

4、热网规模的扩大和日趋复杂化，使多热源并网的运行方式成为可能。这种方式可以提高整个供热系统的运行可靠性和安全性，比如热网中某热源出现事故时，各热源可相互替代、相互补充；还可灵活调整供热量，达到良好的节能效果。但多热源并网合理性只处于方案论证，较少做出具体的设计计算预测，同时，环状网代替枝状网运行实际又给预测计算带来复杂的工作量，使得这种方案的实施举步维艰。

这些问题严重制约城市集中供热的发展，实际工程中迫切需要研究如何改善设计和运行调节将些新的、有效的系统形式真正的应用起来。这就要求我们建立和完善输配系统的相关基本理论，分析新的系统形式的特性，指导实际的设计和应用。最终推动全行业的进步。

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