供热系统中供热不平衡的调节控制策略

Alexandria2020

供热系统中供热不平衡的调节控制策略

近些年来，集中供热系统在我国北方城市得到了飞跃式的发展，大幅提升了城市人民的生活水平。城市集中供热对有效利用资源，提高热力资源的使用效率具有重大意义。与其他城市基础设施相比，供热系统研究和应用起步较晚，技术水平相对较低。在供热系统在供热过程中，会存在着供热不平衡的现象，给人们的生活带来了极大不便。本文介绍了供热系统的基本工作原理，分析造成供热系统供热不平衡的原因，并在最后给出调节控制供热系统的平衡策略。为城市供热系统工程提供借鉴与参考。

对于生活在寒冷北方地区的人们而言，城市集中供热系统是最重要的基础设施之一。完善的供热系统能为人们带来舒适的气候环境，为人们的生产和生活提供有力保障。供热方式和供热结构的差异使得不同地区的供热效能并不高，供热系统表现出明显的不平衡的现象，这无形中造成了能源大量浪费。另一方面，供热的温度过高或者过低，都会是人们的身体感受不适，甚至产生疾病，因此，在供热过程中若存在不平衡现象，会给人们的生产生活带来不利严重影响。为改善供热用户的生活质量，完善供热系统的功能，节约能源，必须解决供热不平衡的问题。

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供热系统的基本状况

1.1 供热系统的构成

城市供热系统由 3 部分组成：热源、热网、热用户。热源即为热力的生产者，主要指生产和制备一定温度和压力热媒的热电厂与锅炉房，其能使燃料燃烧产生热能；热网由区域供热蒸汽管网或热水管网组成，其主要作用是输送及分配热媒、建立热源与热用户的连接；热用户是指建筑物内部，直接使用热网输运热能的室内生活与生产用热系统及设备的总称。

1.2 供热系统的分类

根据热源类型不同，可分为热电厂供热系统和区域锅炉房供热系统；按热媒不同，可分为蒸汽供热系统和热水供热系统；按供热管道的不同，可分为单管制、双管制和单双管混合制供热系统；按系统循环动力的不同，可分为靠流体密度之差作为动力进行循环的自然循环系统及靠外部机械设备循环的机械循环系统；

1.3 供热系统的工作原理

低温热媒在热源中被加热，吸收热量后，变为高温热媒，经城市输送管道送往各居民小区、企业中的换热站，在换热站，高温管道中的热水与二次网的热水通过换热器交换热量。经过换热后，二次网中热水流入各居室中。通过散热设备放出热量，使室内温度升高；散热后温度降低，变成低温热媒，再通过回收管道返回热源，进行循环使用。如此不断循环，从而不断将热量从热源送到室内，以补充室内的热量损耗，使室内保持一定的温度。

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造成供热不平衡的原因

2.1 热源改造缺陷

热能在热电厂的锅炉中产生，若热电厂翻新及锅炉改造过程中，没有进行合理的规划与分析，会使改造方案存在缺陷。例如，改造时可能将热电厂的管道管径改小，造成热水流动受阻，输运的效率降低，与此同时，若水流速度得不到保证，热能会在管道中散失，致使热媒的温度不够，表现出供热不平衡的现象。

2.2 热网的布局不合理

随着城镇化的快速推进，留给城市进行新城建设和旧城改造的时间很短，建设与改造的力度空前巨大，城市日新月异，发生着翻天覆地的变化。在此过程中，城市增添了许多管网，但是在铺设这些管线时，并没有进行预先的统一设计与施工，管道的铺设是逐段进行的，使得一部分管道延伸不合理。更有甚者，部分管网为满足新入大型用户的负荷要求，简单的采取增粗管道的方法，这样就会出现热水由细管道向粗管道流通的不合理现象，使得城市供热不平衡。

2.3 热网输运失水故障

酸雨及水中侵蚀杂质会对管热管道造成腐蚀，例如常见的氧腐蚀、细菌腐蚀、氯离子腐蚀等都会降低管道的质量。此外，当外界降低时，管道会产生冷缩现象，若此时温度急剧升高，管道遇热膨胀，长期冷缩热胀使管道中产生温度疲劳应力，极易产生裂缝，严重时可能使管道出现渗漏失水问题，导致热能大量流失，形成供热不平衡的问题。另外，供热系统失水不仅会导致资源严重浪费，还可能引起热用户投诉与纠纷，在社会上造成不好的影响。

2.4 热用户过于分散

城市供热产业早期受到计划经济的影响，采用得最多的是单一管垂直串联系统，这种系统的不利之处在于易形成垂直方向失调。使得高低层的热媒冷热程度不均匀，供热效果较差，造成供热不平衡的现象。

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供热系统调节控制策略

3.1 排除锅炉改造隐患

在热电厂进行锅炉改造前，进行大量的调查和分析，规划锅炉改造方案，考虑锅炉改造安全隐患，避免采用较小管径的管道，尽量选取直径更大的管道。针对一些已经存在的小管道，和使用时间过长的旧管道，要及时进行更换，管线交汇的地方要进行方案讨论，按照合理的方案要求进行改进施工，规避可能产生的其他问题，慎重对待热源改造。

3.2 科学规划热网布局

热网在规划时，需进行多轮方案征集与比选，积极听取社会的意见，结合城建、规划部门研究方案可行性和前瞻性。对新入的大用户不能采取简单的加粗管道的方法来满足他们的大负荷需求。

3.3 及时解决管道失水问题

管道铺设完成后，在供暖及停暖时期都要定期进行检查，及时更换腐蚀管道。避免因更换成本考虑而拖延更换时间，一旦造成供热管道爆裂，后果将更为严重。对于不需要更换的管道，进行适当的防腐处理，管道外部可采用涂漆防腐，避免管道进一步氧化腐蚀。气温变化对管道产生的热胀冷缩现象应在管道设计时予以充分考虑，热网运行时，可对管道进行保温处理，例如可在管段设置补偿器，或采用抗裂性能较高的材料，严禁使用脆性材料。

3.4 差别对待分散的热用户

旧时期设置的供热系统，因热用户分散度过高，未能满足人们的温度需求。新时期，人们发现供热不平衡时，会希望供热部门及时进行解决。为了保证供热质量，提高供热设施的安全利用率，减少不必要的纠纷。供热部门应对供热系统人员进行培训监督，提高工作人员的服务素质，有条件改善管网的应及时改造，不适合改造的应对热用户进行安抚和补偿，以避免引发矛盾。

我国是一个能源总量大国，但考虑人口因素后，我国也是一个能源小国。在满足人们生活水平的前提下，发展城市供热系统，科学规划供热方案，合理调控供热不平衡问题，提高能源利用率，对国家战略发展有着极其重要的作用。

内容来源： 热电与新能源产业