直、间供管网混供系统中直供网的诊断整合改造案例分析
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摘 要：本文以呼伦贝尔市海拉尔区的集中供热管网为例，详细论述了现有直供网、间供网混供管网存在问题，并针对直供网和间供网的不同情况和特点，结合海拉尔的实际情况，对直供网进行节能诊断，并提出网架结构整合改造的方案，以改善供热系统运行状况，优化供热运行管理方案，保证城市供热工作的安全高效。
引言
目前许多城市的现状供热系统存在高温水间接供热系统和低温水直接供热系统并存的现象，管网交错混乱，供热系统运行调节十分困难，管网水力失调情况非常严重，同时管网供热能力基本饱和，严重制约热负荷的发展，极大影响到城区居民的生活质量。集中供热是北方城市重要的基础设施，其发展建设与城市居民生活水平密切相关。大力发展城市集中供热对节约能源、提高城市环境质量、改善人民生活水平具有积极的现实意义。我国许多城区正处在供热发展的重要时期，为实现可持续发展，满足城市发展与环境的需求，就必须大力挖掘现有供热设施能力，全面提高供热及能源利用效率，扩大集中供热范围，提高集中供热普及率。为满足现状及未来发展热负荷的要求，对现有城区范围内的集中供热管网进行现状节能诊断、针对问题和不足进行全面改造升级，是非常必要工作思路和工作方向。
本文将以呼伦贝尔市海拉尔区的集中供热管网系统为例，对其直供网部分节能诊断改造方案进行详细论述。
1 现状及问题
截止到2014年底，海拉尔热电厂集中供热面积775.21万m2，东海拉尔发电厂集中供热面积493.56万m2，两厂均设为直供、间供管网混供系统。海拉尔热电厂直供网总设计容量230万m2，实际供热面积190万m2，间供网总设计容量790万m2，实际供热面积585.21万m2。东海拉尔发电厂直供网总设计容量138万m2，实际供热面积141万m2，间供网总设计容量为605万m2，实际供热面积352.56万m2。
由于两厂隶属于同一集团，拟共同申报供热管网节能改造，由集团公司统一统筹安排改造工作，且供热负荷区域相互交叉，故可以将两个厂的供热管网的整合改造工作统筹考虑。经过调查分析可知，海拉尔地区部分管网供热能力已饱和，如东海拉尔发电厂直供网等。近几年城市建筑面积迅速发展，热源和热网建设任务十分紧迫，但是，海拉尔地区热网始建于1987年，经过多年发展，形成了目前高温水间接供热系统和低温水直接供热系统并存的局面，相互交错，异常庞杂，造成了目前供热系统划分不合理，负荷接入无序，管网严重水力失调，运行调节困难，系统能耗损失大，且供热效果恶化，严重影响供热企业的正常运行和发展，迫切需要进行现有供热系统的节能诊断及整合改造。
2 诊断技术路线
本项目的诊断对象为海拉尔地区供热系统，从直供网入手，对管网现存问题、管网布局和构架、管网形式、管网流量分配与负荷发展匹配等进行分析，并提出对现有区域内供热资源的优化整合方案。改造项目不同于新建项目的最大特点，是一般要求在现有条件的基础上进行局部改造，应采用正确且适合的改造方案，并要兼顾其可行性和经济性等因素，既要改善现状，又要满足国家及地方的节能减排和环保政策要求，同时还要保障用户的使用要求等。项目特点决定了项目难度，且实施中的问题也复杂而多样。
针对项目特点，我们在项目开展前期制定了明确的技术路线：（1）现场调研基础资料；（2）现有热源、管网设计资料、运行资料、热用户供热现状及其他相关资料收集、整理、分析；（3）现场踏勘及深入调研；（4）热网及热用户现存问题和资源整合改造可行性诊断分析；（5）得出分析结论；（6）提出热负荷分配、热网等供热资源的优化改造方案；（7）选取典型内容进行改造示范。
3 直供网现存问题
直供管网本身存在较多问题，例如管网水直接进入首站，水质不易保证，从而对首站的设备和系统影响较大；老旧管网和用户的承压能力有限，因此运行压力不能在较高的水平运行；运行调节困难，不利于精细化管理；失水事故点不易查找，失水率、热耗等计量困难等。根据调研结果显示，目前海拉尔地区的直供网，在存在如上问题的同时，还由于早期设计的不连续性，管路的接入缺乏全局统筹性考虑，且未能充分考虑管网水力平衡问题，目前管网运行中调节较为困难。
4 改造策略
针对直供网的特点，为解决其固有问题，经分析，直供网可进行如下的改造策略：（1）直供网改间供网；（2）末端采用分布式变频；（3）末端采用混水泵；（4）末端加装动态阻力平衡阀进行水力平衡调节改造。
5 改造方案
根据调研情况，以东海拉尔发电厂为例，为保证供热的安全性，同时考虑到现有直供管网使用时间最长为10年，且部分为最年新建，尚在管道使用寿命范围内，为最大程度利旧，降低改造投资，减少管道破道施工的影响范围，可遵循如下改造原则：（1）保持现有直供网主干线不动。保持现有直供网主干线不动，继续接带现有负荷，并作为间供网的安全备用。（2）部分靠近换热站的支线负荷可以直供改间供。部分负荷不满的间供网换热站，即存在“大马拉小车”现象的换热站附近，可选择性的将现有直供网负荷改接到间供网上，即充分发挥间供网换热站的作用，又能适当降低直供网负荷，有利于直供网的水力平衡调节，有利于管网运行管理。（3）部分直供网不热末端可以直供改间供。现有部分直供网的末端用户存在不热的现象，主要是由于管网整体的水力不平衡所致，鉴于目前无法一步到位地对全部直供管网进行水力平衡改造，因此可将部分直供网不热末端由直供改为间供，由就近间供换热站供热，以改善供热效果，如东海拉尔发电厂直供网的电业局小区，可改由间供网的天骄换热站供热。
需注意的是，直供网改间供网，在管道使用年限满足要求的条件下，一般管径规格均能满足，但需考虑供水管的补偿器和管件，因直供网和间供网的回水温度较为相近，故回水管道上不用做太多防止安全隐患的措施，而间供的供水管温度较高，需在原直供网供水管道上对补偿器和管件如弯头等采取措施。若直供网管道改做为间供网的二级网或三级网使用，亦可不考虑此类问题。若为了增加现有管网的供热能力，对直供网进行改造，除了上述直供网改造为间供网外，还可在直供网内采用分布式变频或设混水泵的改造方式。部分供热效果差、水力不平衡的管网，可进行楼栋的水力平衡改造，采用加装动态阻力平衡阀等措施。
6 改造结果
通过进行直供管网的诊断及网架调整、负荷划归优化，可使各厂负担负荷的划分更为合理，改善现有直供管网供热效果差、部分末端用户供热不均、运行调节困难、水力失调严重等问题，可提高供热系统运行效率，改善整个地区供热效果，降低供热能耗，切实保障了城区居民的供热质量和安全。
7 结论
通过上文的论述，针对直、间供管网混供系统中直供网节能诊断改造给出了详细的范例，充分论述了对现有供热管网进行诊断改造的必要性，通过采取适当的改造方案，可在现有供热系统的基础上，提升系统供热率，改善供热效果，便于运行调节，提高用户供热满意度，减少能源消耗，改善了城市环境，符合国家节约能源的产业发展方向，能产生良好的经济效益和社会效益。
参考文献
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作者简介：白景辉（1982，6-），女，工程师。