供热技术系列讲座之七：供热系统运行与调节.pdf

103供热技术系列讲座之七供热技术系列讲座之七:供热系统运行与调节主讲：清华大学教授 石兆玉5.5.供热系统运行与调节供热系统运行与调节5.15.1 运行中的三个平衡原则运行中的三个平衡原则1）热量平衡无论“一对一”供热系统，还是多热源联网供热系统，运行中的第一要务，实现供热量平衡，即热源供出的热量要与热用户的需要热量相等。这是运行调节的首要任务实现室温达标。2）流量平衡在系统运行中，系统中输送流量必须满足系统的需求流量。流量平衡即水力平衡。水力平衡有节流式水力平衡与有源式水力平衡两种。3）压力平衡供热系统正常安全运行，必须实现压力平衡，做到压力的四个保证：保证不倒空、不气化、不压坏和一定的资用压头。104三个平衡中，热量平衡、流量平衡是提高供热质量的基本保证，压力平衡是保证系统安全运行，防止事故发生的根本条件。5.25.2 三个平衡原则在多热源联网运行中的应用三个平衡原则在多热源联网运行中的应用对于多热源联网的供热系统，往往都是比较大型的，其供热面积常常在几百万平方米以上。一般系统构成也比较复杂。除多个热源外，常有多种类型热负荷的需求；在连接方式上，可能既有间接连接，也有直接连接，还有不同功能的增压泵、混水泵。在这种情况下，为供热系统的合理运行提出了许多新课题：各热源是同时启动，还是递序启动？是联网运行还是摘网运行？同样，各泵站中水泵何时启动、何时关停？是起增压作用还是混水作用？在热源、水泵的不同工作状态下，系统的运行工况能不能满足用热的需求？所有这些问题，都应该通过管理层的协调运行来解决。根据这些年国内外运行实践，我认为在制定系统协调运行方案时，必须遵循以下三条基本原则。5.2.15.2.1 热量平衡热量平衡制定各热源协调运行方案，主要目的是确定哪个热源是主热源？哪些热源是调峰热源？各热源承担的供热量是多少？以及各热源的启动时间和运行时间。确定多热源协调运行方案的基本依据是热量平衡，这里所说的热量平衡，应该包括三个涵义：1051）在供热期间，各热源总供热量应等于热用户总需热量；2）在各个不同外温区段，各热源的小时供热量之和应等于同一时段内热用户的小时需热量之和；3）在同一时段，每个热源的小时供热量应等于该热源所承担的用户的小时需热量。在进行热量平衡的过程中，应详细绘制当地的供热负荷延续图。根据各热源的产热设备（热电厂的供热站或锅炉房的锅炉）的供热能力，结合供热负荷延续图给出的不同外温下的需热量，制定协调运行方案。总的原则是主热源承担基本热负荷，并在整个运行期间，力争全时满负荷运行。无论是主热源，还是调峰热源，各个产热设备，凡是成本低、能耗少、效率高的应优先投运，并尽可能地延长其运行时间，以提高其经济性。为了更科学更有效地进行协调运行，通常借助优化理论编制的软件完成优化计算。我们采用遗传算法，编制了多热源联网优化运行软件，取得了很好效果。这种遗传算法，是近年来国内外得到迅速发展的一种最优化理论，它属于并行算法，即在同一时刻，可从多个方向进行搜索，不但寻优速度 快，而且避免了繁杂的数学建模。将这种优化算法，移植于多热源联网的运行方案制定上，一定有广阔前景。106多热源的产热设备其供热量常常与热用户的需热量不相匹配，特别是在初寒期，即在供暖初期和末期，经常出现供热量多于需热量的情形，造成不必要的能源浪费。在这种情况下，国外多采用储热罐，将多余热量储存起来，在用热需求增加时，添补热源的供热量。这种储热罐，在储热时相当于一个热用户；在对外供热时，又相当于一个热源。因此，储热罐的运行方式，应该在多热源协调运行方案的制定过程中一并考虑。北京热力集团，基于上述原因，正在多热源的供热系统上增设一个 6000 立方米的储热罐，届时，节能的方式又将增加一种新的手段。5.2.25.2.2 流量平衡流量平衡多热源在协调运行方案的指导下运行，供热系统的总供热量与总需热量和小时总供热量与小时总需热量的平衡比较容易实现，但各热用户的小时供热量与小时需热量的平衡却比较难实现，这里存在一个总供热量与总需热量平衡时，各热用户还要完成一个供热量再分配的问题。一般情况下，各热用户的供水温度是相等的（忽略管网温降），这时决定供热量是否满足需热量，主要取决供水量。因此，要想全面实现热量平衡，还必须进行流量平衡。这里所说流量平衡，应该包括两层涵义1）供热系统各区段总实际循环流量应该等于该区段的理想流量；1072）各热用户的实际循环流量应该等于该热用户的理想流量。我们所说的理想流量，在设计工况下即为设计流量；在非设计工况下，则是最佳循环流量。对于多热源联网供热系统，实现各区段的实际循环流量与理想循环流量的平衡，其目的是有效划分各热源的供热区段或供热范围。核心技术手段是确定供热系统的水力汇交点。水力汇交点，一般有两种情况：一种情况是该点流体处于静止状态（通常为某一干管）；一