浅谈热网系统节能技术

张杰

（国家能源集团国神集团店塔电厂陕西省神木市719300）

摘要：目前国内随着煤价高涨以及电力市场竞争日趋激烈，如何保证电厂降低发电费用以提高自身竞争力是摆每一个电厂的重大课题。虽然本电厂经过供热改造，提高了机组的热效率，降低的发电煤耗，但厂用电率仍处于较高水平，因此进一步降低厂用电是提高电厂整体盈利能力的正确之选。基于此，热网系统节能显得非常有必要。

关键词：降低厂用电；节能改造；经济方案

1、热网系统节能措施

集中供热是当今传统主流供暖方式，如何采取有效的节能措施降低能源消耗，提高能源的利用率，保证供热系统的可靠性是众多供热电厂及热力公司关注的问题。针对城市供热管网现状，通过热网系统技术分析，优化热网换热站系统控制方案，为大家分享集中供热热网系统的具体节能措施。

1.1更换供热管网

对年久失修、己接近寿命终期、存在安全隐患的管网进行更换。更换的供热管网应结合用热需求考虑扩容与合并。通过技术经济分析，合理选择改造管径、管位和敷设方式。避免改造不久又负荷不够，造成重复建设和经济损失。

对未设置或虽设置凝结水管但未投入运行、腐蚀严重己不能使用的蒸汽管网，结合供热管网改造，增设、更换凝结水管和疏水管。在换管、扩径的同时，对阀门、补偿器、疏水器等管道附件进行维修保养。采用调节、防腐性能好的阀门、补偿器、疏水器等更换相应的失效附件。管道保温采用新型节能保温材料。对不需更换但保温层严重损坏的部分供热管网，更换新型节能保温材料，加强防水、防腐处理，采用新型材料做好管道保护层。对设置在防空洞内的供热管网应设法移出或做好防水，并做好管沟的修复与防水。

1.2实施联网运行

对供热面积大于100万m2的供热系统，按照城镇供热管网设计规范的要求，应满足多热源联网运行的需要，使各热源热力干线连通。技术经济合理时，可把热力网干线连接成环状。在城市集中供热管网改造的同时，对相关热源的泵房及厂区管网进行改造。

1.3改变敷设方式

改架空敷设为地下敷设，改地沟敷设为直埋敷设。采用新型如钢或PE护套管预制直埋真空保温管道和无补偿直埋施工工艺，减少补偿器等管道附件，降低造价，延长管网使用寿命。

1.4做好水力平衡

在调查的基础上，对一次网和规模较大的二次网进行必要的水力计算，采取措施，做好管网水力平衡。有针对性的进行管网改造，克服水力工况失调现象，减少管网改造的盲目性。增设城市集中供热管网自动化监控、调节系统如远传通讯控制调节系统，提高自动化控制、管理水平。采用高科技手段对管网运行工况进行监控、调节，提高热网运行效率、能源利用效率和供热企业的经济效益，降低事故发生率，保障城市供热系统安全、经济运行。

1.5消除安全隐患

对大型城市集中供热管网应进行管网水锤分析计算。配合管网改造，采取措施防止供热管网水锤现象的发生，消除安全隐患。有条件的可增设管网渗漏检测、报警装置和地裂带应力变化监测装置等。

1.6克服冷热不均

在用户热力站入口装设流量平衡阀，在阀门进出口压差变化的情况下，采用机械装置限制通过阀门的流量，维持被控对象的流量恒定，从而保证管网流量平衡，从根本上解决热量不均、近热远冷的现象。进而减少二次网的循环水量，降低电机负荷，在节约换热站运行成本的同时提高供热质量。在此基础上还可以增大供热面积，把“多余”的热量用于发展新用户，降低供热成本。

2、热网循环泵节能技术

2.1热网循环泵变频技术

热网循环泵组是热网系统最主要且最耗电的转机设备，由热网循环泵、电机及油水系统构成，其中循环泵为卧式轴向中分泵壳型，旋转方向顺时针（自传动端向自由端看），该泵整体安装在装有适合的排水装置的刚性结构的泵座上，泵壳上部装有排空阀以利于排除空气。

在众多运行的循环水泵中,由于各种原因,耗电量比较大,应当改善这些水泵,采用变频控制，使之为企业节省电费、为国家节约能源。

对循环水泵进行变频控制有两种策略,一种为“定压变流量”,一种为“变压变流”。“定压变流量”的控制方式就是通过变频器恒定循环水泵的进出口压差或最不利热用户的资用压差,来实现循环水泵的变流量运行。由下图可以看到,如果不采用阀门节流的措施,是无法按照系统实际需要进行调整的。如果采用变压变流量”,根本无须调节阀门,是最方便和最节能的方式。

图1采用变频后的节能比较效果图

A为采用阀门节流后的水泵工作状态点,B为采用定压变流量控制方式水泵工作状态点,C为采用变压变流量控制方式水泵工作状态点。

2.2控制策略优化

对于流量扬程曲线比较平缓循环水泵,采用压差控制比较困难,可以采用流量控制,就是时时采集泵出口流量的数值,将其与当时外温条件下为保证供热温度所需要的流量比较,进而通过变频控制水泵流量,实现系统的变流量运行。为减少投资,在上述热计量方案中仅在换热站一次网中安装有热量/流量计量装置,如果再在二次网各环路中安装流量测量装置,设备投资将十分巨大,并且设备的运行维护工作也将十分繁琐。变频控制系统在热网自动化控制系统的统一协调下,可以更容易地实现节能高效的目标,并通过一定的通讯方式与中心控制系统联系,实现集中控制。

2.3热量控制的优化

热量控制以换热站为单位,控制各热力站的整体耗热量,做为远程自动控制系统针对每个站的调整的依据。这样,就需要在每个换热站内安装可以测量该站总体热量的控制计。

目前集中供热工质还是广泛的使用水来做为热输送、交换的介质,对于这种工质中热量的控制计通常就是测量热用户水流量和流入流出水温,通过微电子积算仪计算工质热焓变化得出用户热量的消耗。

通过对各种热量控制装置的考察,认为在口径大于(包含)150mm的管道上安装超声波式热量控制计具有较好的性能价格比,同时安装方便,适合于在装管道的改造:在小于该口径的管道上安装电磁式热量控制计可以取得较好的计量精度和运行稳定性要求。

3、供热系统的远程自动化调节

建立热网监控系统,实现热力生产过程的自动控制,引进进口的调节阀门及计量仪表,对热力站的热指标进行定量控制。建立中心控制室,完成对整个热网的实时在线监测,达到节能降耗目的。

目前热网自动化控制的实施现场设备层、远程控制层和中心控制层的三层网络结构体系。现场采用电动调节阀作为执行机构,调节一次网的流量,站内安装有流量热量计、温度及压力传感器,由PLC控制器组建远程控制单元,采集站内运行参数,进行通讯或者就地的控制功能,上位控制系统在中心控制室搭建,由PC机或者专业服务器组成,安装有工业控制组态软件进行人机对话及行使控制职能,上下位通过自建或者公共数据网进行通讯。

各种方案的区别大多集中在控制策略的不同上。目前已经实施的比较成熟的方案有集中控制、全网均衡调节系统和站内自动控制、中心监测并指令下发的分散控制系统。前者理论上能够达到全网均衡调度、更加节约能源的目的,但是该系对网络依赖过高,系统运行安全性相对较低,在实际运行中没有明显节能优势。而后者采用专用的控制器,可以实现站内稳定的参数调节,同时中心控制系统以数据库为中心,采用中间件技术结合组态控制软件的人机界面和自行开发的整网调节软件,适合供热管网点多面广、数据量巨大的特点,并且易于扩展,可以通过局部的更新实现系统的升级换代。

4、结束语

随着能源的日趋紧张，供热系统的节能改造，已成为降低厂用电是提高电厂整体盈利能力的正确之选。

参考文献

[1]赵越.供热机组热网循环泵驱动节能优化[J].中文信息，2016,(12):264,63.doi:10.3969/j.issn.1003-9082.2016.12.237.

[2]徐文忠,欧泉.热网循环泵的优化设置与节能[J].节能,1999,10-11,2.

[3]朱斌帅,李仰义,宋国亮.供热机组热网循环泵驱动节能优化[J].节能技术,2014,32(4):366-367.2014.04.018.

[4]窦泉林.热电厂汽轮机带动首站热网循环泵技术改造[J].煤气与热力,2016,36(10).1000-4416.2016.10.002.

[5]刘应诚,邵万珍.调速型液力偶合器在热网循环泵上的应用与节能[J].通用机械,2005,(9):59-60.2005.09.024.