供热管网输送效率测量计算与节能改造_工程实践

摘要

摘要：对某供热系统的一二级管网现状进行调查，对一二级管网相应热力参数进行了测量，计算得出一二级管网的输送效率，对不满足标准要求的管网进行分析，提出改造措施。关键词：供热管网

摘要：对某供热系统的一二级管网现状进行调查，对一二级管网相应热力参数进行了测量，计算得出一二级管网的输送效率，对不满足标准要求的管网进行分析，提出改造措施。

关键词：供热管网；输送效率；保温材料；节能改造

Transport Efficiency Calculation and Energy-saving Reconstruction of Heat-supply Network

ZHONG Kun，HE Xuebing，WANG Mingli，LIU Pin，YANG Xinghua

Abstract：The current status of primary and secondary circuits of heating system is investigated. The thermodynamic parameters that are corresponding to primary and secondary circuits are measured，and the transport efficiency of primary and secondary circuits is calculated.The circuit that does not meet the standard is analyzed，and the reconstruction measures are proposed.

Key words：heat-supply network；transport efficiency；insulating material；energy-saving reconstruction

乌鲁木齐市属于严寒地区，供暖期为182d。乌鲁木齐市主要以燃煤锅炉房集中供热为主，供热耗煤量占该市总耗煤量的40%。由供热造成的污染物排放量占乌鲁木齐市总污染物排放量的60%以上，直接影响居民的生活质量。因此，对供热系统进行节能改造显得极其重要。供热系统由热源、热网、热用户3部分组成，本文主要针对热网，测量计算热网的输送效率，分析存在的问题，从而提出热网改造措施。

1 管网概况

① 一级管网概况

该供热系统采用燃煤锅炉房集中供热，提供热水、蒸汽两种供热介质，总供热面积为132.02×10⁴m²，其中热水供热面积为104.8×10⁴m²。本次测量对象为热水供热系统，采用间接连接，调节方式为质调节。热水供热系统包括17座热力站，其中有6座小区热力站，11座楼宇热力站，一级管网结构见图1。一级管网是随着不同建筑的建设分期敷设的，新旧管网交错布置，采用闭式双管系统，布置成枝状管网。一级管网采用的保温材料包括矿棉、复合硅酸盐、聚氨酯，敷设方式有管沟和直埋两种，大部分采用管沟敷设。

② 二级管网概况

6座小区热力站分别是北路、东路、南路、京都小区、北校区和福利小区热力站，编号分别为A、B、C、D、H、M。在测量计算二级管网输送效率时，选择了北路、东路、南路、京都小区、福利小区热力站的二级管网，这5个小区的二级管网与一级管网一样布置成枝状管网。二级管网的保温材料主要采用岩棉、玻璃棉、聚氨酯等。5座热力站的基本情况见表1。

表1 5座热力站的基本情况

热力站	供热面积/m²	热力入口数量/个	保温材料	敷设方式	供热半径/m
北路	157084.8	57	岩棉、玻璃棉	管沟	812
东路	78041.3	19	岩棉、聚氨酯	管沟+直埋	676
南路	84063.6	36	岩棉、玻璃棉	管沟	425
福利小区	136470.9	38	岩棉、玻璃棉	管沟	492
京都小区	218176.3	47	岩棉、聚氨酯	管沟+直埋	896

2 测量原理、仪器和方法

2.1 测量原理

输送效率是反映供热介质在输配过程中的热损失程度，主要受管道保温材料、敷设方式、管道腐蚀情况、供热半径、泄漏等因素影响。输送效率的计算式为：

式中η——管网输送效率

n——热力站或热力入口的数量

Q_j——测量时间内，在第j个热力站或热力入口测得的累计热量，J

Q——测量时间内，在锅炉房或热力站测得的累计热量，J

Q的计算式为^[1]：

Q=qtρc_p(θ_s-θ_r) (2)

式中q——测量期间供热介质的平均流量，m³/h

t——测量时间，h，取48h

ρ——供热介质的密度，kg/m³

c_p——供热介质的比定压热容，J/(kg·K)

θ_s、θ_r——供、回水温度，℃

根据JGJ 132—2001《采暖居住建筑节能检验标准》(以下简称《标准》)5.2.8条规定，室外管网的输送效率不应小于0.9。

2.2 测量仪器和方法

测量参数主要包括流量、温度，流量采用TDS-100型手持式超声波流量计测量，其主要性能参数：测量管径范围为DN 20.0～3999.9mm，相对误差范围为±1.5%。温度采用RH-LOGⅡ温度自记仪测量。测量采用的仪器仪表均满足《标准》中附录A对仪器仪表性能的要求，操作方法也严格按照《标准》进行。测量时间为2010年2月6日至20日。

① 流量测量

对于二级管网，以南路热力站为例，在南路热力站二级侧总供水直管段和各建筑热力入口供水直管段上进行测量，测量持续时间为流量稳定后的30min，每5min记录一次，取6次平均值。对于一级管网，在锅炉房总供水管以及各热力站一级侧的供水直管段上进行测量，数据记录与处理与二级管网相同。

安装方法为：选择测量位置，直管段应足够长，且管内充满热水。将测点位置的保温层取下，在流量计的操作面板上输入管径、管子壁厚等参数，读取探头安装距离。将安装探头处的管子打磨干净，并涂抹黄油，然后固定探头。将探头与操作面板用数据线连接起来，根据操作面板上显示的安装精度微调探头间距。测量完毕后将保温层复原。

② 温度测量

对于二级管网，同样以南路热力站为例，首先设置温度自记仪的开始记录时间和记录时间间隔等参数，之后将其安装在热力站二级侧以及各热力入口的供回水管上，温度每2min记录一次，测量时间为48h，最后取下温度自记仪，将记录数据导入计算机，计算平均值。对于一级管网，测量位置为锅炉房和各热力站一级侧的供回水管。

安装方法为：在供回水管段上找到易于安装温度自记仪感温探头的位置，将管段上7cm×10cm的保温层取下，把取下保温层的这部分管子打磨干净，并涂抹黄油，然后固定探头，同样用7cm×10cm的保温棉盖住探头，并用胶带固定。在湿度较大的管沟里，须将温度自记仪用塑料袋密封。测量完毕后将保温层复原。

3 测量计算结果及分析

3.1 测量计算结果

① 一级管网输送效率

根据测量数据及式(2)，计算得出测量时间内锅炉房累计热量为11230.7GJ，热力站一级侧累计热量为8168.4GJ。由式(1)计算得，一级管网的输送效率为0.73，不满足《标准》的要求。

② 二级管网输送效率

5座热力站各二级管网的测量计算结果见表2。由表2可知，这5座热力站各二级管网的输送效率均不满足《标准》要求。

表2 5座热力站的各二级管网的测量计算结果

热力站	各热力入口累计热量/GJ	热力站二级侧累计热量/GJ	输送效率
北路	717.9	823.8	0.87
东路	450.7	608.6	0.74
南路	429.0	579.2	0.74
福利小区	817.3	935.2	0.87
京都小区	1109.6	1259.4	0.88

3.2 测量结果分析

① 在测量过程中发现，管沟中的温度较高，敷设供热管道处的地面上积雪基本融化了，这证明管道的散热损失严重。调查中发现，部分管段的保温层全部脱落，有的管道腐蚀严重，甚至有些阀门处有漏水等现象。

② 一级管网的输送效率远低于《标准》要求，其主要原因也在于保温材料脱落，以及保温材料与管子的接触不紧密，并有大部分管道的保温材料采用了热导率较高的矿棉。

③ 由表1、2可知，京都小区热力站的供热半径最大，但其输送效率最高，这主要是由于其大部分管道采用直埋敷设和聚氨酯保温材料，但输送效率还是达不到要求。调查中发现，京都小区热力站的二级管网有部分阀门漏水，且采用管沟敷设和岩棉保温材料的管道有腐蚀严重和保温层脱落的情况。北路和福利小区热力站的部分二级管网经过节能改造，已在保温层脱落严重处重新包裹上保温材料，但输送效率还是未满足要求，原因在于福利小区热力站二级管网的保温材料包裹松散。对于北路热力站二级管网，还存在阀门漏水的情况。

东路和南路热力站二级管网的输送效率最低。东路热力站二级管网只有很短的管道采用聚氨酯保温材料和直埋敷设，而采用岩棉保温材料和管沟敷设的管段有很多地方的保温层已脱落，管道腐蚀非常严重，并有个别管段出现漏水情况。对于南路热力站二级管网，玻璃棉保温层包裹松散，也存在与东路热力站二级管网相同的问题。

4 改造措施

通过对该供热系统一二级管网输送效率的测量计算，发现输送效率都不满足《标准》要求，供热介质输配过程中热损失严重。针对以上问题，提出以下改造措施：对于保温层破损的管道，应及时更换绝热性能优良的保温材料，并保证保温材料紧贴在管子上并包裹紧实。对于泄漏的阀门，应及时进行维修或更换。对于腐蚀严重的管段应进行更换。提倡采用聚氨酯保温材料和直埋敷设^[2]。

参考文献：

[1] 蒋建志.新疆医科大学供热系统能耗审计与节能改造(硕士学位论文)[D].重庆：重庆大学，2008：18-19.

[2] 穆伟杰，何雪冰，蒋建志，等.某二级热网水力工况实测与节能改造方案[J].煤气与热力，2009，29(8)：A09-A11.

(本文作者：钟坤何雪冰王鸣莉刘品杨兴华重庆大学城市建设与环境工程学院重庆 400045)