...P城域网接入层优化方案分析

郭树玉

[摘 要]本文在对集中供热系统供热结构分析之上，提出了换热站容量优化方法.

[关键词]换热站；供热系统

中图分类号：TU833+.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）12-0019-01

合理的换热站容量对集中供热系统投资、运行具有决定性作用。换热站容量的确定直接影响到一次网的管径、走向、二次网的布局以及整个系统的初投资和运行费。根据换热站在整个供热系统结构中的地位建立了换热站优化定容数学模型并求解，其结果不仅具有地形复杂的山地城市的特殊性，还具有一般北方城市的普遍适用性，对集中供热系统换热站定容具有一定的指导意义。

1.集中供热系统供热结构分析

集中供热系统是由热源，供热管网和热用户用热系统三个部分组成的。热源是泛指能从中吸取热量的任何物质、装置或者天然能源。供热系统的热源是指供热热媒的来源。目前最广泛应用的是：区域锅炉房和热电厂。在此热源内，使燃料产生热能，将热水或蒸汽加热。此外也可以利用核能、地热、电能、工业余热作为集中供热的热源。供热管网是指

将热源产生的热媒输送给各热用户的管路系统及其输送设备。热用户用热系统是指集中供热系统利用热能的用户，如室内供热、通风、空调、热水供应以及生产工艺用热系统等。

集中供热系统基本结构为三层：热源、供热管网、热用户，经过长期的理论研究和工程实践，现今集中供热系统结构己经日趋复杂，最常见的结构为五层：热源、一次网、换热站、二次网、热用户。

热力站与热用户的区别在于：热力站是为某一区域的建筑服务的，它有自己的二次网路，热力站可以是单独的建筑，也可以设在某栋建筑内。热用户是指在某一单体建筑（或用热单位），它没有自己的二次网路。

2.热力站布置应考虑的因素

2.1 城市总体规划

热力站的设置应以城市总体规划为依据，根据地区概况、城市路网、厂址位置与工矿企业、居民区、商业区、办公区等的相互关系合理布置换热站。

2.2 主要热用户和最远热用户的距离

热力站应设置在负荷集中区，供热半径一般不应大于1500m，尽量减少跨街区、跨功能区布置。

2.3 地形标高、自然环境

热力站布置应根据区域内地形高差、建筑高度、各建筑物用热设备承压能力，合理划分供热区域。做到高压区和低压区分供，减少高低压区混供。这样可以减少投资，便于运行管理，节约运行管理费用。

2.4 其它因素

热力站的布置还应与城市发展速度和规模相协调，充分考虑现有负荷与规划负荷的关系，以及分期实施的要求，热力站布置应满足生产、生活、供热、空调等不同热用户对热负荷的要求。另外，机厂、电台、军事设施以及其它公用、工业等设施对热力站的影响也不可忽略。

3 热力站规模大的优缺点

3.1 热力站规模大的优点

集中供热工程投资较低。在编制集中供热项目的可行性报告和城市供热规划的投资估算时，供热项目的投资只计算到热力站，因此，热力站的规模越大，热力站的数量越少，集中供热工程的投资越少.

经济评价的几个目标函数：投资回收年限，总费用现值和总费用年值较低。集中供热系统包括一次管网、二次管网及热力站，对供热系统进行经济分析时，首先涉及到的是热力站的规模。

对某供热区，在满足同样供热需求的情况下，可以设置一至数座热力站，其规模的变化必将导致组成该供热工程的总投资及各项年运行费的变化，热力站的规模大，由于同时使用系数和参差系数使站内设备容量相对减小，且提高了设备使用率，但同时压降和散热损失加大了，二次网的投资也增加了。从一些经济分析的结论可知，热力站的规模越大越经济，投资回收年限越短。运行管理人员较少。目前，热力站规模无论大小，一般每班平均为1～2人值守，热力站规模大，热力站数量会少，运行人员减少，运行管理费用低。

3.2 热力站规模大的缺点

二次管网水力失调现象较严重，供热效果不好，用户冷热不均。一般热力站是在下列条件下建成的，一种是通过新建二次管网将热量送到不同使用单位或不同小区的旧有庭院管网内，由于各用户旧有管网水力工况差异较大，运行时，各个用户可能会出现严重的水力失调现象。供热规模越大，水力失调现象越容易发生。海林市白一区热力站的设计规模为16万m2但供热区域地形、地势变化大，各用户管网差异较大，造成一部分楼的室温达不到设计要求，出现了流量分配不均问题。二次循环水泵能耗偏大。目前，热力站二次循环水泵选择普遍偏大，运行时的流量和扬程比要求的大许多，形成了大流量的运行方式。当配水管网阻力的设计值和实际运行值较一致时，水泵运行在理想状况下，为高效运行。但是，现有热力站循环水泵都在使用有富裕能力的水泵，水泵在低效区工作。热力站规模越大，二次循环水泵功率越大，能耗越大。由于热力站偏大，会造成供热期循环水泵的耗电量增加10～30%，有的达80%.出现供热量浪费现象和失水率过高的问题，当热力站规模较大时，水力工况失调和热力工况失调，往往使近端用户室温超过设计室温，浪费了热量，而末端用户室温不能达标，有些用户放水，失水率过高也浪费了热量。对地形、地势变化大的地区，热力站规模越大，二次网布置越困难。

4.换热站容量优化

目前，供热系统经济性评价方法有多种，如按资金的时间因素可分为两大类：静态法和动态法。由于静态法没有考虑资金的时间价值（这也是它的最大缺点），一般的技术经济分析常采用动态法。动态法又可分为现值法和计算期内总费用法。计算期内总费用法就是将计算期内的初投资费用和计算期内的总运行费用折算到某一基准年。它的特点是全面、综合地反映集中供热系统经济评价的特点，它不仅考虑了初投资费用和运行费用，同时还考虑了分期投资及运行费用的时间价值。因此以它为目标函数是比较科学、客观的。计算期内总费用计算式为：

式中：M一计算期内的总折算费用；

Td一工程建设期；

Z一年利率；

Kt一建筑期内第t年的工程初投资费用；

S一系统建成后每年的运行费用。

带有热力站的间接连接的外网包括三部分：一次网、二次网、热力站。因此在计算期内总费用的计算中，初投资和运行费用也应分三部分计算。

该模型考虑到了以管网初投资和运行费在计算期内的总折算费用作为目标函数，通过对单个供热站规模（以供热面积确定）进行经验划分，计算得出了在供热面积一定的条件下，单个热力站最佳的供热规模。

5.结语

换热站是集中供热系统中非常重要的一部分.

参考文献

[1] 杨建坤.北方小城镇供热模式分析与热网优化控制的研究：[博士学位论文][D].上海：同济大学，2012.

[2] 朱世豐.供暖企业换热站控制系统设计与研究：[硕士学位论文][D].沈阳：沈阳工业大学，2013.