改善供热系统 提高经济效益

　　自50年代初期发展城市集中供热以来，至1998年全国已有21个省市286个城市有了集中供热系统，敷设供热管道34308公里，其中蒸汽管道6933公里，热水管道27375公里，具有66427吨/时的蒸汽供热能力，年供蒸汽总量17463万蒸吨，具有71720兆瓦的热水供热能力，年供热水总重64684百万千焦，城市供热面积达到了86540万平方米，并逐步向过渡地区发展，取得了巨大成绩。但自1978年国家实施改革开放政策以来，特别是近几年随着社会主义市场经济的发育，环境保护被广泛重视，可以从国内和国外两个市场获得采暖用优质能源，很多城市都在进行不同采暖能源及供热方式的比较。1996年上海在外滩商务区以燃气、油、电优质能源为燃料进行了多种供冷供热方式研究。北京近两年来也在进行以煤、燃气、油、电为能源对市区民用建筑进行了燃煤热电厂、燃煤大型供热厂、燃煤集中锅炉房、燃气分散锅炉房、燃油分散锅炉房、燃气壁挂式采暖炉等六种采暖用能和供热方式比较，对市区公共建筑进行了热泵供暖制冷、燃气（油）直燃机供暖制冷、燃煤热电厂、燃煤大型供热厂、燃煤集中锅炉房、燃煤分散锅炉房、燃气（油）分散锅炉房供暖和电压缩或溴化锂制冷等11种采暖（制冷）用能和供应方式比较。其它城市也进行了类似的工作。这种情况有利于促进供暖（制冷）事业的发展，每个城市或一个城市中的不同地区或建筑可以根据自己的条件选择不同的采暖（制冷）能源和供应方式，但是也为发展以燃煤为燃料的热电联产集中锅炉房供热提出了课题，一是如何降低建设费用（包括热源、热网和热力站的建设费用），使终端用户获得单位热量所需的建设费用最小；二是如何改善供热系统，提高经济性，即如何减少各个环节的能源浪费和费用，保证供热质量，降低成本，以便提高我们和其它采暖（制冷）能源和供应方式的竞争能力。本文着重谈谈如何改善供热系统，提高经济性的一些问题供大家讨论。
　　一、关于水力工况的问题一个集中供热系统，特别是一个大的集中供热系统，要实现稳定运行和均衡供热的基本条件是保证管网的水力工况平衡。目前我们一些系统中存在的工作压力不能满足正常工作需要，热力站不能获得需要的压差，用户普遍不热，或者前端用户压差高，流量超过设计值，而末端压差不足流量低于设计值因而造成近端用户过热，远端用户不热的原因，就是因为系统存在水力工况不平衡的问题。造成系统水力工况不平衡原因是多方面的，主要有：
　　.受电厂设备的限制，供给的压力不足，或者因为系统的循环水量超过原设计值，使循环水泵的供给压力下降。
　　.管网设计不合理，或者管网堵塞造成系统的压力损失过大，超出了电厂设备所能提供的压力。
　　.热网失水严重，超过了补水装置的补水能力，系统因为不能及时补水而不能维持需要的压力。
　　.系统（管网和热力站）缺少合理分配水量的手段，为解决末端用户不热的问题而加大循环水量，因而增加了管网的压力损失造成系统压力不足。
　　目前我们一些城市的集中供热系统失水很严重，补水量超过规定的几倍、甚至十几倍，能源浪费很严重，也给正常供热带来很大困难。为解决这个问题这些城市的供热企业作出了很大努力，采取了诸如修理和更换管道和设备，以减少跑冒滴漏；加强宣传和管理工作，包括加封放风门等措施；但是更为重要的是要保证我们的供热质量，要为热力站提供足够压差，要做到供给用户的热量能满足用户的需要，做到了这一点，我们就更有力量去说服用户不要私自放水或用水。
　　为了解决造成上述系统水力工况失调的原因，需要进行详细的水力分析，并根据需要增加电厂的设备和系统的补水能力，更换管径小的管道或消除管内堵塞的泥沙脏物，减少管道压力损失，并增加系统的分配水量的手段等。很多城市的经验表明，采取了以上措施之后，是可以有效地建立稳定的水力工况的。
　　二、关于热力站技术热力站是联结一次网和二次网的重要设施（枢纽），内部设备分两大部分，即采暖系统和民用生活热水系统，目前热力站大部分没有民用热水设施，为增加供热系统的常年负荷，今后随着人民生活水平的提高在热力站应增加生活热水系统，提高集中供热的效益。
　　当集中供热系统一次管网的压力和温度比较高的时候，热力站内的采暖系统应采用间接联结系统，使一次系统和二次系统的水力工况分开，彼此不受影响。根据一些城市的经验采暖系统采用间接连接，因为一次系统的失水量小，可以保证一次系统有良好的水力工况，也便于查找二次系统失水的地点，必要时也便于把失水量大的二次系统切开。为了减轻热源厂的补水压力，采用间接连接后还可在热力站安装补水设施以补充二次系统的失水，维持系统的水力工况。
　　在热力站上安装流量调节器对于稳定水力工况，解决供热用户近热远冷的问题，提高供热质量和节约能源的作用是很显著的。
　　北京市热力公司自1987年就开始在一些热力站安装流量调节器、压差调节器和温度调节器的试验，根据被测对象的信号，调节和限制阀门的开启度以控制流量、压差和温度并取得了成功。1990年北京市热力公司在全网417座热力站安装了500台流量调节器，有效地控制了流量，供热面积由1989年的1459万平方米，增加到1990年的1610万平方米，而循环水量1990年比1989年每小时减少900吨。其它如吉林白山热力总公司在1995年，山东荣城市热力公司在1997年也进行了相同的技术措施，在热力站中安装流量调节器，在解决热网的水力失调、节约能源、保证供热质量方面同样也取得了明显的效果。
　　城市在供暖开始时，当年需要供热的建筑是陆续投入的，投入一批建筑就要对系统上每一个热力站进行一次调节，一般需要用上十天半个月的时间。同样当系统发生事故时，也需要一段时间来恢复水力工况。在热力站上安装流量限制器的另一个好处就是可以大大缩短采暖初期系统建立水力工况和事故后恢复正常水力工况的时间。根据北京市热力公司的实际经验，有三天左右的时间就够了。
　　为了进一步提高供热质量，节约能源，一些城市还在热力站建立了本地监控系统。根据室外温度的变化，按照制定的温度曲线根据采暖二次供水温度、回水温度或供回水温差，自动控制一次供水的流量和供热量。随着管理水平的提高和节约能源的需要，热力站的自动控制也应得到推广。
　　从以上的例子说明，改进热力站技术，对于合理分配流量、稳定水力工况、节约能源、提高供热质量的作用是很大的，它们所提供的经验是值得重视和推广的。
　　三、关于用户系统改善供热二次管网和用户内部系统是解决小区内建筑物之间和建筑物内部房间之间冷热不均，能源浪费严重的重要措施，并可为实施按用户计量收费提供依据。
　　1991年北京市热力公司在会城门小区进行了供热节能示范工程的研究，对传统的单管散热的系统在建筑入口安装混合式节能调控设备来调节供水温度，在立管上安装流量平衡阀，对于双管散热器系统，在建筑入口安装混合式节能调控设备，在立管上安装流量平衡阀，并在散热器支管上安装散热器温控阀，试验结果表明采取上述措施能有效地降低室温失调度，解决竖向失调问题，室温失调只有1℃左右，可节约能源20％。
　　1996年天津市热力公司在河西区滨水里和寿园里进行了按户计量收费试验，试验楼入口处安装热量表和自立式压差调节器，每组散热器上安装温控阀和热量分配器，结果是：双管试验系统的节能率为25.2％，单管试验系统的节能率为15.6％。双管系统的节能效果，和控制能力均优于单管试验系统。
　　1997年山东省烟台市在民生小区进行计量收费的实验研究，在试验楼内采暖系统入口安装热量计，散热器前设温控阀，入口的自力式压差控制阀，主管的平衡阀，散热器回水支管的流量表，散热器上的热分配器按不同方案设置，在对比楼内只在采暖系统入口安装热量计。根据一个冬季运行的数据表明，供热均匀，能耗低于对比楼，节能率达4.13—10.76％。
　　1998年中国城镇供热协会二届技术委员会第四次年会上，专家们曾对改善二次供热水力工况和实现分室控制和按户计量收费问题进行了详细讨论，其中包括：1）对单管、双管两种室内采暖系统的水力工况和热工况进行了分析，提出了室内单管采暖系统的改造方案和室内双管采暖系统的实施方案；2）对热力入口装置及其连接方式进行了研究，提出了适合于不同实施方案的热力入口型式；3）对二次系统的调节方式进行了研究，提出了二次系统优化调节方案；4）提出了适合分户供热计量的户内采暖系统以及按热量计量收费的实施办法，为大家做好这方面的工作提供了试验依据和多种可操作的实施方案。
　　建设部已将集中采暖的民用建筑实行按热量收费列入全国建筑节能“九五”计划和2010年规划的发展目标，在计划和规划中要求1998年通过试点取得成效开始推广，2000年在重点城市新建小区推行，2010年全面推广。根据试点城市和试点单位的经验，实行按户计量收费需要做好如下几方面的工作。
　　1.政府的支持，由政府制定有关政策、法规和办法，并广泛宣传、组织实施。
　　2.改进用户系统，使其适应分室控制温度和按户计量收费的要求。
　　3.研究和开发热计量和节能技术所需的仪表和设备。
　　上述工作也为建设部在集中供暖的民用建筑实施按户计量收费提供了技术条件。
　　四、关于建立微机监控系统的问题建立微机控制系统的目的是为供热管理人员提供集中供热系统的运行状况，帮助工作人员选择最佳的运行工况，进而维护热网系统瞬间变化的水力工况平衡、保证供热、并节约能源。
　　北京市热力公司于1989年就建立了用无线电为信道的监测系统，同年在丹麦专家的帮助下制定了《北京市集中供热监控系统方案》。该系统为集散型三级系统，第一级为监控中心，负责选择全网的运行方式；第二级为分控中心，负责本地区供热网的运行；第三级为本地监控站，负责测量过程参数，保证系统在设定值下运行，并先后利用丹麦政府赠款和无息贷款，世行贷款，先后建成了一个控制中心，二个分控中心，六十个本地监控站，热源厂、热网关键点和热力站的运行参数可以传输至控制中心。在石景山热电厂供热网监控系统中，实现了监控分中心对本地监控站的监控，其功能包括选择控制模式，改变设定值，以及手动开关本地站的进出口阀门，热力站实现本地监控，其功能包括进口压差控制，流量控制以及采暖系统流量、热水供应温度和空调系统供水温度和泵速的控制。对指挥生产，实时调度，及时发现和处理问题，保证供热质量起到了非常重要的作用。
　　1992年沈海热电厂热网建成了微机监控系统，该系统为分布式微机控制系统，其功能包括测量并记录全网运行参数，及时发现和处理系统可能的故障，对全网进行自动控制，满足采暖建筑的温度要求，同时减少热量消耗达到节能的目的。根据1992年对33个已上微机热力站的统计，平均热指标为42.2w/m2.h，没有上微机的为48.8w/m2.h，二者相差15％。
　　1998年唐山市热力公司西部供热工程利用亚行贷款建立了微机监控系统，该系统为集散型微机控制系统，对全网86个热力站进行监控，其中有12个典型站设有无线通讯装置，与监测中心构成通讯网络。1998—1999年采暖期，该公司监测中心和部分热力站监控系统投入运行，在温差不变的情况下，电厂循环水量由3200吨/时，降到2200吨/时，主循环泵提供的供回水压差增加，改善了不利热力站的水力工况，使其二次线供水温度有所提高，改善了供热效果。其它城市也在不同程度上建立了微机监控系统。目前国内有两种不同的供热系统计算机监控方式，一种是采用中央集中式监控方式，所有的指令都由主控室下达，本地站只是执行
　　上级指令；另一种是中央和本地分工协作监控办法，主控室只负责全网参数的监视，本地站根据设定值自动控制。随着系统的扩大，监控水平要求的提高，后面一种更是今后发展的方向。
　　五、关于多热源联网运行近年来已有一些供热企业实施多热源联网运行，牡丹江热电总公司在新华供热区、包头市供热公司在昆区集中供热系统、北京市热力公司在东部供热系统均进行了这方面的尝试，普遍反映多热源联网运行可以优化生产和运行，调度上灵活有互补性，可以提高系统的经济性和可靠性。但据我不全面的了解，这些试验是有条件的和初步的，所谓有条件的，如两个热源的高差不大，便于联网运行；所谓初步的，就是还没有完全做到动态的、实时的调节各热源厂循环水泵的扬程和流量。但是这些城市和企业首先迈出了这一步，并取得了可喜的经验。
　　要实现多热源联网运行需要具备以下主要条件：
　　.变流量是联网运行的最基本的条件。因此，热源厂的循环水泵（含加压泵站的加压泵）应该是可以变速的水泵。
　　.全系统只使用有一个定压系统，其它热源的定压系统为备用系统，可用以向热网补充一定数量的水。
　　.建立监控系统以平衡系统压力，实时地调节各热源厂循环水泵的扬程和流量。
　　希望国内已实施和准备实施多热源联网运行的单位更好地完善所需条件，以取得更好效果。
　　对供热系统的节能潜力，专家们认为，1）供热系统供热现状耗能存在很大差别，节能潜力巨大，2）经应用科学技术来改善和完善的系统，节能效果显著。国外某公司提出的自动控制系统设计和热网改造的节能目标是—热源系统的控制可实现节能15～20％的效果—管网系统采用变速泵调节等控制可实现节能20％—二次网用户设备的控制和热量计量，可实现节能20～30％—室外温度补偿及夜间供暖设定调整，可实现节能15～20％—对空调、通风、照明电力控制可实现节能15～20％。
　　虽然我们没有对该公司提出的节能目标，包括的内容及计算方法等进行详细分析，但至少可以说明改善供热系统的节能潜力是很大的。
　　热电联产具有节约能源、改善环境等优点，只要我们在建设中，注意合理确定规模，落实负荷，选好机组，优化管网，降低建设费用，又在运行中不断改善系统和设备，注意节约能源和费用，提高供热的经济性和可靠性，那么不论是以煤或气为燃料，都可以获得很好的经济效益和社会效益，发展热电联产集中供热都有很好的竞争能力和发展前景。
　　参考文献：
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　　2.北京市热力公司　陈鸣镝、尹学泰、郭宗周、许惠中，北京市会成门小区供热节能示范工程介绍，《97'全国供热节能技术研讨会论文集》
　　3.天津市供热办公室　天津市热力公司　张温山、韩鸿钰、供热计量收费试验研究最终报告，1996.6
　　4.清华大学　江忆、杨旭东、王良海，沈阳市第二热力供暖公司　杨志国、付江，沈海热网微机控制系统简介，《区域供热》，1996.1
　　 5.清华大学　蔡启林，探讨计量收费与改善系统水力工况，《区域供热》，1998.6
　　6.唐山市热力公司　陈永鹤，优化供热系统　提高供热效果，《中国城镇供热协会二届五次技术委员会论文》，1999.7