城市集中供热管网改造分析

城市集中供热管网改造分析

随着城市的发展和人们生活水平的提高，以分散小锅炉房和家庭土法采暖为主要的供热已不能满足人们生活的需求，采用集中供热，提高能源利用效率，降低能源消耗，不仅降低了生产成本，而且大大降低了燃煤带来的环境污染，配合集中供热热源的供热管网改造，才能最大限度的发挥集中热源的优势。

标签：集中供热；热电联产；能源利用效率；一级管网；二级管网；换热站；调度中心

文章以一实际案列分析供热管网改造。根据《当地热电联产规划（2011～2020年）》，以热电厂为城区集中供热主热源，热电厂近期装机容量为2×12MW背压机组，配3×75t/h中温中压循环流化床锅炉，并在主热源厂区内建设调峰锅炉房一座，装机容量为58MW。该城市管网的现状：（1）该城区现有的管网大部分为八十年代敷设运行时间久且保温及其简易均不能满足保温和防腐要求。（2）现状供热管网漏水严重，部分由于管线上已盖建房屋，漏水点难以查找，管网补水量大，严重影响供热效果。（3）随城市建设发展，现部分管线已不能满足热负荷增长需求，需根据现有热负荷及规划热负荷状况对供热管网重新进行统一的规划布局。（4）部分地区供热外网管线服务范围小，外网延伸不足，至使城市集中供热覆盖面小、集中供热率低。该地区原供热主要为分散小锅炉，分散小锅炉房容量普遍较小，效率低，浪费能源；有些小锅炉运营时间过长，实际运行效率仅在60%左右，不能达到设计出力要求，平均供热煤耗率高达66.5kg/GJ，极大的浪费煤炭资源。分散小锅炉房设备大部分已超过使用年限，供热效果参差不齐，供热锅炉房大多存在“大马拉小车”的情况，且无扩建条件。分散小锅炉房多数没有除尘和脱硫设备设施，极少数有也是极其简陋，烟气低空排放造成典型的冬季烟尘型大气污染，冬季采暖期间，空气中总悬浮物、氮氧化物、二氧化硫等有害物质浓度超标对环境造成极大污染。分散的小锅炉房采暖系统，由于大部分锅炉设备陈旧，缺少专业的检修、维护人员，影响供热效果，其次小锅炉房一般均为小区域供暖甚至是单台炉供暖。一旦锅炉发生故障，就只能停止供暖，供暖保证率差，不能满足居民生活品质日益提高的要求。该地区还存在一部分的家庭简易采暖，由于市区现存城市危房、平房等，无集中供暖条件，冬季均采用个体取暖方式，以此给市区环境造成了很大的烟尘污染。家庭简易采暖多数采用火墙、火炕、土锅炉等方式，供热质量得不到保证，且存在烧伤、烫伤、火灾等隐患。该工程的实施可以使该城区形成统一的大型智能化的高效供热管网，可显著提高市区供热的质量和生活舒适度。与热源的相互配合可极大地改变城区的空气环境质量，改善居民的工作和生活环境。该工程的建设为城市社会经济加速发展提供了坚实的基础平台。城市热力网的布置应在城市规划的指导下，考虑热负荷分布，热源位置，与各种地上、地下管道及构筑物、园林绿地的关系和水文、地质条件等多种因素。在布置管线的走向时，主要参照《城镇供热管网设计规范》的规定。热力管网采用设计水温120℃/60℃的高温水热媒，计算温差60℃。主干管比摩阻R 按设计规范推荐的30～70Pa/m选取。支线、支干线管网比摩阻R以小于300pa/m 为宜。管壁的绝对粗糙度K=0.5mm。允许最大流速小于3.0m/s。局部阻力采用当量长度法，局部阻力与沿程阻力比值取为0.3。

为配合热网改造，需建设一批换热站，换热站设备主要为换热机组（包括循环水泵、补水泵等），分（集）水器、旋流除污器、智能弯管流量计等。每个换热站的换热机组不宜少于2台，同时应保证一台换热机组的供热能力不低于供热负荷的70%。并应根据热负荷的大小分布情况，设置必要的检测、计量及流量分配控制装置。

换热站内换热设备选用FBJ水-水换热机组。该设备采用国外技术由国内生产组装而成，它由板式换热器、二级网的循环水泵、阀门、压力表、温度计、传感器和控制器件组成。为降低工程造价，换热机组除板换及控制器选用国外产品外其它均为国内产品。FBJ换热机组特点为：结构紧凑，机电一体化，占地面积较小；运行管理方便，节能高效，安装简便，高智能化，易实现无人值守自动运行。根据一级网设计供、回水温度120/60℃，二级网设计供、回水温度80/55℃，供热小区规划供热面积，并考虑留有一定余量合理配置换热机组（机组配置板换两台，每台换热面积按设计热负荷的70%配置）。

换热站内设有玻璃钢补水箱一个。二次水的补给水处理采用全自动钠离子交换器。该交换器应用单板机自动控制系统。可根据软化水液位控制交换器的启动和停机，还具有自动设定再生、反洗等功能。一级网供水管，二级网回水管上均设置旋流除污器，水流经过除污器和换热机组的过滤器进入板式换热器，以保证换热机组无污物堵塞现象。一级网供水管，二级网供、回水管上均设置智能弯管流量计，它由90°标准弯管传感器、差压变送器、压力变送器、温度传感器、温度变送器和主机配套组成的测量系统。

按目前热网控制设备的技术发展水平，本工程一次热网拟采用变频方式控循环水泵的运行，以改变流量质调节方式调整热网运行工况，在技术经济评价电耗和热耗的基础上由计算机依据节能气象温度曲线调整热网工况。二次网运行调节采用质调节，热水供暖系统在进行质调节时，只改变网路的供水温度，循环水量一般保持设计值不变。

调度中心是热网监控系统的控制中心，对热网系统中各远程、本地站LCM 得运行工况进行实时监控。接受来自LCM的信号，通过对LCM监测和控制，在调度中心了解热网整体的运行状况，根据热网参数对热网进行合理调度、指挥，实现热网的优化和经济运行。

热网末端压差及热源厂出口的温度、压力、流量等參数均由热源厂的监控系统来控制调节。热网监控系统将管网末端压差及热源厂出口参数送至热源厂，作为热源厂调整运行工况的依据。

SCC接收联网的LCM的控制状态信号，并有权修改和设置控制参数，实现对LCM的运行知道。SCC能进行全网水力工况分析，绘制不同方式下的水压图。并具备平均负荷预测分析、计算及管网仿真能力，提供系统分析决策支持。

实现数据交互传送可能采用无线和有线通讯，有线包括：光缆通讯、专用电

缆通讯和电话线通讯。随着电话通讯系统的改善，利用电话线路通讯已经是一种可行经济可靠的方法，本监控系统通讯采用电话拨号方式（ISDN）。

本工程供热管道为预制保温管，敷设方式为直埋敷设，输送过程中的能量消耗是沿途散热的热损失和泄漏水的热损失。热网热效率表示管道的保温效果和保热程度。热网失水率表示热网水泄漏的程度。经调查该公司负责区域内现阶段低温水热网热效率平均在88%～94.24%之间，失水率达2.6%左右。本工程实施后通过有效的技术手段，加强运营管理，失水率控制在0.5%以内，达到节约用水降低耗热的目的。

该项目实施后，城区集中供热热网将采用高质量的直埋敷设，保温性能好，降低散热及泄漏事故的发生。减少不合理用热现象的发生，降低系统失水率。另外通过对热力管道进行高标准的防护保温，降低散损失，达到节约能源合理利用资源的目的。

参考文献

[1]中小型热电联产工程设计手册[Z].

[2]实用供热空调设计手册[Z].

[3]CJJ34-2010.城镇供热管网设计规范[S].

[4]CJJ/T81-98.城镇直埋供热管道工程技术规程[S].