探讨大型热力网中换热站站内一次网调控设计方法

探讨大型热力网中换热站站内一次网调控设计方法

 孙志伟

吉林省热力工程设计研究有限责任公司

摘要:我国集中供热行业近年来快速发展，热力网规模越来越大，管网调控任务日益严峻。因此本文针对采用间接供热方式的换热站一次网调控方法做简要分析。根据换热站在管网的位置，结合原有管网的运行工况，通过设置调节装置，使新建换热站可以迅速响应外界条件变化、实现按需分配一次网热量，调节热力网的水力工况。

关键词:换热站、一次网、水力计算。

1引言

我国供热行业经历从无到有，供热规模越来越大，热电联产项目供热规模可达到上千万平方米。供热管网距离长、范围广、水力工况复杂，普遍已采用智慧热网调节技术。在选择换热站的一次网的调控方法时，需考虑全局，结合换热站位置、管网运行工况等条件，设计换热站一次网调控方法，这样可以使管网热量按需分配，又可以使换热站适应管网运行工况。

某供热企业在某市区内供热面积约2700万平方米，供热主管网25公里，管网支线多、水力工况复杂。于2017年进行智慧热网技术改造，设置多种一次网调控方法，适应多种运行工况，供热每平方米耗热量由0.45GJ减少到0.36GJ，节能效果明显。以该企业为例，对大型热力网中换热站一次网调控设计方法进行探讨。

2 大型热力网新建换热站的站内一次网调控方法

根据《城镇供热管网设计规范》CJJ 34-2010中的技术要求，设计新建换热站的一次网分为四个步骤。首先，应了解管网调节方式、调峰热源的调峰方案、热负荷现状及近远期发展情况等。其次，根据新建换热站热负荷和位置，通过全网的水力计算，选择合理的管径。然后，校核计算新建换热站并网后，是否需要改变管网上原有换热站的一次网调控方法。最后，根据管网运行工况合理选择新建换热站的一次网调控方法。

大型热力网分为有中继泵站[1]和无中继泵站两类。在无中继泵站的热力网中，根据换热站在热力管网的位置，可分为热力网的前端、中间、末端。该企业供热管网已运行二十余年，供热面积从四百万发展到两千多万，管网流量大幅增加，末端资用压差已无法满足运行需求，甚至出现换热站回水压力高于供热压力的现象。在有中继泵站的热力网中，根据换热站在热力管网的位置，可分为前端、中间、末端。本文对无中继泵站的热力网前端、中间、末端和有中继泵站的热力网前端、末端五种情况进行探讨。新建换热站在有中继泵站的热力网中间位置时，一次网调控方法参考无中继泵站的热力网。

2.1 案例一：换热站位于热力网（无中继泵站）前端

新建换热站所处管网位置供/回水压力为0.45MPa/0.38MPa，此换热站一次网运行工况稳定，且一次网资用压差[2]大于站内一次网阻力。因此，在各套系统一次网回水管道处设电动调节阀与蝶阀并联。

正常情况下，蝶阀处于关闭状态，根据室外温度和管网运行情况调节电动调节阀开度，从而调节一次网流量，合理控制用户室内温度。当电动调节阀发生故障时，关闭电动调节阀前后球阀，开启蝶阀，保证系统运行。

2.2 案例二：换热站位于热力网（无中继泵站）中间

新建换热站所处管网位置供/回水压力有两种情况，供热平峰期供/回水压力：0.60MPa/0.40MPa，供热尖峰期供/回水压力：0.48MPa/0.52MPa。

此换热站一次网运行工况复杂，供热平峰期资用压差大于换热站内一次网阻力，供热尖峰期资用压差（-4m）小于换热站内一次网阻力（约3m）。因此，在各套系统一次网回水管道处设一次网管道泵(扬程10m：克服资用压差不足和换热站内阻力，并留有3m的裕量)、电动调节阀与蝶阀并联。

当资用压差满足换热站运行时，蝶阀和一次网管道泵出口阀门关闭、一次网管道泵停运，根据室外温度和管网运行情况调节电动调节阀开度，从而调节一次网流量，合理控制用户室内温度。当资用压差不满足换热站运行需求时，蝶阀和电动调节阀关闭，开启一次网管道泵出口阀门，启动一次网管道泵，据室外温度和管网运行情况调节一次网管道泵频率，从而调节一次网流量，达到控制用户室内温度的目的。电动调节阀或一次网加压泵都发生故障的情况下，关闭故障点前后球阀，开启蝶阀，保证换热站正常供热。若此时回水压力高于供水压力，应立刻关闭站内一次网进出口阀门，检修一次网管道泵，并采取防冻措施。

2.3 案例三：换热站位于热力网（无中继泵站）末端

新建换热站所处管网位置供/回水压力有两种情况，供热平峰期供/回水压力：0.30MPa/0.35MPa，供热尖峰期供/回水压力：0.20MPa/0.45MPa。在供热平峰期和尖峰期，此换热站一次网资用压差（-5m、-25m）小于换热站内一次网阻力（约3m），无法满足运行需求，因此在一次网回水管道处设一次网管道泵(扬程30m：克服资用压差不足和换热站内阻力，并留有2m的裕量)，根据室外温度和管网运行情况调节一次网管道泵频率，从而调节一次网流量，达到控制用户室内温度的目的。

2.4 案例四：换热站位于热力网（有中继泵站）前端

新建换热站所处管网位置供/回水压力：1.90MPa/0.30MPa，一次网资用压差为160m，电动调节阀在此流量下调节能力为5~15m，一次网资用压差已超出电动调节阀调节范围，因此在电动调节阀后设压差控制器。  

压差控制器可以使板换前与压差控制器处一次网压差减小到15m，使电动调节阀在合理范围内工作。正常情况下，蝶阀处于关闭状态，根据室外温度和管网运行情况调节电动调节阀开度，从而调节一次网流量，合理控制用户室内温度。当电动调节阀发生故障，无法调节一次网流量时，关闭电动调节阀前后阀门，开启蝶阀，保证系统正常运行。

2.5 案例五：换热站位于热力网（有中继泵站）末端

新建换热站所处管网位置供/回水压力有两种情况：不启动中继泵时，换热站供/回水压力：1.68MPa/0.92MPa；启动中继泵时，换热站供/回水压力：1.18MPa/1.62MPa。此换热站一次网运行压力高、工况复杂，为满足用户用热需求，在各套系统一次网回水管道处设一次网管道泵(扬程60m：克服资用压差不足（-44m）和换热站内阻力（-3m），并留有13m的裕量)、电动调节阀和压差控制器串联，与蝶阀并联。此支线近期规划供热面积将大幅增加，需增设换热站，因此换热站一次网管道泵扬程裕量选择较大，保证规划供热面积入网后，此换热站可正常运行。

供热平峰期时，不启动中继泵，换热站内一次网资用压差大于换热站站内一次网阻力，蝶阀和一次网管道泵出口阀门关闭，一次网管道泵停运。压差控制器可以使板换前与压差控制器处一次网压差减小到15m，根据室外温度和管网运行情况调节电动调节阀开度，从而调节一次网流量，合理控制用户室内温度。

供热尖峰期时，启动中继泵，换热站内一次网资用压差小于换热站站内一次网阻力，蝶阀和电动调节阀关闭，启动一次网管道泵，开启一次网管道泵出口阀门，据室外温度和管网运行情况调节一次网管道泵频率，从而调节一次网流量，达到控制用户室内温度的目的。当电动调节阀或一次网管道泵发生故障时，关闭故障点前后阀门，开启蝶阀，保证换热站正常供热。若此时回水压力高于供水压力，应立刻关闭站内一次网进出口阀门，检修一次网管道泵，并采取防冻措施。

3结语

合理选择大型热力网中换热站站内一次网调控设计方法，是实现流量和热量得到有效调控和分配的重要环节，是实现一次网智能控制、精细化管理、节能降耗的重要保证。在管网不同位置新建换热站时，必须结合管网运行工况，采取合理的调控设计方案，否则将会产生资用压差不足、管网前端用户过热、热源能耗高、管网水力失调等不良现象。选择合理的调控方案不仅可以提高供热安全性和可靠性、降低运行成本，还可以减少大气污染物排放量和碳排放量。

参考文献

[1]《城镇供热管网设计规范》CJJ 34-2010

[2]锅炉房实用设计手册第2版.北京.机械工业出版社，2001.