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隨著城市化進(jìn)程的加速，城市集中供熱作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，在保障居民生活質(zhì)量、推動(dòng)城市發(fā)展方面發(fā)揮著不可或缺的作用，城市集中供熱作為能源消耗的大戶，其能源消耗在城市總能耗中占據(jù)相當(dāng)大的比例，其節(jié)能降耗問題一直備受關(guān)注。熱網(wǎng)運(yùn)行效率、單位面積能耗和單位面積補(bǔ)水量是衡量集中供熱系統(tǒng)性能的關(guān)鍵指標(biāo)，近年來，中環(huán)寰慧（焦作）節(jié)能熱力有限公司（以下簡(jiǎn)稱寰慧焦作公司）致力于推進(jìn)集中供熱領(lǐng)域節(jié)能降耗工作，并取得了明顯的成效，進(jìn)入了中國(guó)供熱行業(yè)綜合能效統(tǒng)計(jì)標(biāo)桿企業(yè)行列。

（1）優(yōu)化熱網(wǎng)布局

由于歷史原因，焦作市的供熱管網(wǎng)布局不盡合理，城市熱網(wǎng)建設(shè)缺乏整體規(guī)劃。寰慧焦作公司自2004年開始進(jìn)行焦作市集中供熱管網(wǎng)的建設(shè)，建設(shè)初期因城區(qū)多家供熱公司分別負(fù)責(zé)各區(qū)域供暖，且供暖方式各有不同，有水-水交換、汽-水交換、鍋爐直供等。各公司為了節(jié)約成本、便于控制，供熱管網(wǎng)均秉持枝狀管網(wǎng)的敷設(shè)理念。

城市發(fā)展過程中不斷增加新的供熱區(qū)域，但熱網(wǎng)未能及時(shí)進(jìn)行科學(xué)的拓展和優(yōu)化。枝狀管網(wǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜、線路迂回曲折，不僅增加了供熱管道的長(zhǎng)度，還使熱量在傳輸過程中的損耗增大，且“水力不平衡、故障影響大、熱損失高、調(diào)節(jié)性能差”等缺點(diǎn)日益突出。改造前的管網(wǎng)布局如圖7-4所示。

為解決上述問題，2014年焦作市區(qū)開始規(guī)劃全市集中供熱，寰慧集團(tuán)充分考慮城市發(fā)展、熱負(fù)荷分布以及能源供應(yīng)等因素，系統(tǒng)規(guī)劃、全面優(yōu)化城區(qū)熱網(wǎng)布局，確保熱網(wǎng)能夠滿足城市未來的供熱需求。

以南水北調(diào)河為界分別優(yōu)化供熱管網(wǎng)布局，兩個(gè)供熱區(qū)域均采用環(huán)狀管網(wǎng)形成多線輸送互聯(lián)互通，熱源可以互為備用，相對(duì)于枝狀網(wǎng)具有保障性好、安全性高、水力平衡調(diào)節(jié)能力更好的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)更能節(jié)省運(yùn)行成本，管網(wǎng)輸送效率也有所提高。

改造后，在管網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，即使某處出現(xiàn)管網(wǎng)泄漏也僅僅部分停供暖，其他大部分管網(wǎng)不受影響，避免枝狀網(wǎng)一旦發(fā)生事故就出現(xiàn)“卡脖子”的現(xiàn)象；管網(wǎng)運(yùn)行壓力下降，管網(wǎng)安全系數(shù)提高，也降低了老舊管網(wǎng)泄露的風(fēng)險(xiǎn)；管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)便捷，水力工況更加合理，熱損降低。改造后的管網(wǎng)布局如圖7-5所示。

（2）提高管網(wǎng)保溫性能

管網(wǎng)保溫在供熱系統(tǒng)中扮演著至關(guān)重要的角色，在減少熱損失、延長(zhǎng)管道壽命、節(jié)約能源和成本方面影響巨大。下文從保溫材料性能、保溫層的施工質(zhì)量監(jiān)控等幾個(gè)重要方面進(jìn)行介紹。

1）選用高性能保溫材料

選擇優(yōu)質(zhì)的保溫材料是提高管網(wǎng)保溫性能的關(guān)鍵，目前市場(chǎng)上有多種高性能的保溫材料可供選擇，如聚氨酯泡沫、酚醛泡沫等，聚氨酯泡沫具有導(dǎo)熱系數(shù)低、保溫性能好、防水性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，其導(dǎo)熱系數(shù)為 0.02～0.03W/（m?K），是一種理想的供熱管網(wǎng)保溫材料。寰慧焦作公司供熱管網(wǎng)改造項(xiàng)目中，采用優(yōu)質(zhì)聚氨酯泡沫作為保溫材料，改造后管網(wǎng)的熱損失較改造之前下降20%以上，節(jié)能效果顯著。

2）保溫層的施工質(zhì)量監(jiān)控

在保溫層施工過程中，需嚴(yán)格按照施工規(guī)范進(jìn)行操作，確保保溫層的敷設(shè)質(zhì)量，一般非外力破壞的保溫層出現(xiàn)滲水大多是因?yàn)檠a(bǔ)口保溫出現(xiàn)問題，尤其是在三通、彎頭等位置。補(bǔ)口保溫一旦出現(xiàn)問題將會(huì)造成熱量損失增加，降低管道系統(tǒng)的整體保溫效果；且保溫層的破損可能使管道暴露在腐蝕性環(huán)境中，加速管道的老化，進(jìn)而造成管網(wǎng)安全隱患。

寰慧焦作公司在施工過程中特別關(guān)注補(bǔ)口保溫施工質(zhì)量，在補(bǔ)口施工前，必須徹底清理補(bǔ)口區(qū)域的舊保溫層、銹蝕、油污等，確保表面干燥、干凈，并對(duì)管道保溫補(bǔ)口處按操作規(guī)程嚴(yán)格施工，有效減少了因補(bǔ)口破損引起的熱量散失。

3）定期檢查

加強(qiáng)對(duì)管網(wǎng)保溫層的日常維護(hù)工作也至關(guān)重要。寰慧焦作公司定期對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)保溫層的破損、老化等問題，并進(jìn)行修復(fù)和更換。建立健全保溫層維護(hù)管理制度，明確維護(hù)責(zé)任和維護(hù)周期，確保維護(hù)工作的常態(tài)化和規(guī)范化，定期對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)破損的保溫及時(shí)修復(fù)，尤其是管道井內(nèi)閥門、補(bǔ)償器等的保溫，確保管網(wǎng)熱損失降到最低。

（1） 優(yōu)化熱源配置

焦作市集中供熱熱源包括萬方、華潤(rùn)和金冠三個(gè)電廠，寰慧焦作公司通過區(qū)域熱源整合，根據(jù)熱負(fù)荷實(shí)際情況以及每個(gè)熱源的供熱能力，將整個(gè)供熱區(qū)域進(jìn)行劃分，使得供熱區(qū)域內(nèi)的用熱需求合理配置，降低輸送距離、減小管網(wǎng)損失，既充分發(fā)揮各個(gè)熱源的供熱能力，又提高了熱源利用效率。

（2）調(diào)整熱網(wǎng)調(diào)節(jié)方式

在熱源負(fù)荷充足、循環(huán)量充足、管徑選擇合理的前提下，應(yīng)用小溫差大流量的方式進(jìn)行管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)可有效降低一次管網(wǎng)供回水平均溫度，減少一次側(cè)熱損失。在滿足用戶用熱需求的前提下，盡量采用小溫差大流量的方式運(yùn)行，同時(shí)還縮短了熱量調(diào)配響應(yīng)時(shí)間，提高了熱量使用效率。

（3）熱力站實(shí)施節(jié)能技術(shù)改造

1）供熱系統(tǒng)自動(dòng)控制改造

寰慧焦作公司2015年以前采用純?nèi)斯ふ{(diào)節(jié)方式，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力還無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)熱力站問題，故障停暖時(shí)間過長(zhǎng)。2015年后，對(duì)熱力站逐年進(jìn)行調(diào)控系統(tǒng)改造，系統(tǒng)功能包括水、電、熱表計(jì)量數(shù)據(jù)上傳、溫度壓力上傳、水泵運(yùn)行參數(shù)上傳、智能補(bǔ)水、異常報(bào)警、根據(jù)室外溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)供水溫度等。

通過改造，調(diào)控系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)際需求調(diào)節(jié)供熱量，避免過量供熱或供熱不足，從而顯著提高整個(gè)供熱系統(tǒng)的能源利用效率；通過優(yōu)化供熱參數(shù)和運(yùn)行策略，能夠減少能源消耗，降低運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排；通過集成遠(yuǎn)程通信技術(shù)，操作人員可以在中心控制室遠(yuǎn)程監(jiān)控?zé)崃φ镜倪\(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和故障診斷，提高管理效率；具備自動(dòng)監(jiān)測(cè)和預(yù)警功能，系統(tǒng)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患并發(fā)生警報(bào)，便于及時(shí)處理，減少故障停機(jī)時(shí)間，防止事故發(fā)生。

2）水泵節(jié)能改造

目前設(shè)計(jì)人員在供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)一般是按照建筑面積進(jìn)行設(shè)計(jì)，水泵多按照全面積選型。但實(shí)際運(yùn)行時(shí)，小區(qū)不會(huì)是100%入住，也不會(huì)是100%用暖，導(dǎo)致水泵選型過大，需要進(jìn)行大泵換小泵的技術(shù)改造。寰慧焦作公司自2018年開始根據(jù)小區(qū)實(shí)際入住率每年進(jìn)行專項(xiàng)技術(shù)改造，對(duì)水泵加裝變頻裝置，可以根據(jù)小區(qū)負(fù)荷以及室外氣溫的變化隨時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)二次管網(wǎng)的流量和補(bǔ)水量，根據(jù)用熱需求調(diào)整水泵運(yùn)行頻率，改造后尤其是在供暖的初末期，降低能耗效果尤為明顯。某熱力站循環(huán)泵改造前后的電耗對(duì)比見表7-1。

從表7-1可以看出，對(duì)循環(huán)泵節(jié)能改造后，在面積無明顯變化的情況下，兩個(gè)供熱期熱力站電耗分別下降20%、32%，改造效果顯著。

（4）庭院管網(wǎng)的節(jié)能舉措

1）優(yōu)化管網(wǎng)的設(shè)計(jì)

庭院管網(wǎng)作為城市集中供熱系統(tǒng)的末端環(huán)節(jié)，直接連接用戶。其運(yùn)行狀況對(duì)供熱質(zhì)量和能源消耗有著重要影響，應(yīng)合理優(yōu)化設(shè)計(jì)庭院管網(wǎng)，減少過長(zhǎng)或過大的管道，盡可能降低熱量在輸送過程中的損失；同時(shí)避免不必要的彎曲和分支，以減少阻力損失。

2）做好水力平衡調(diào)節(jié)

水力平衡調(diào)節(jié)是確保供熱系統(tǒng)高效、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，涉及系統(tǒng)中各個(gè)部分流量的精確控制，可保證每個(gè)區(qū)域或建筑物都能獲得所需的熱量。

寰慧焦作公司供熱區(qū)域內(nèi)存在多種計(jì)費(fèi)方式，經(jīng)過多年摸索，在按面積收費(fèi)的小區(qū)采用定流量系統(tǒng)，主要通過調(diào)節(jié)閥門開度來控制各個(gè)分支的水流量以達(dá)到平衡。調(diào)節(jié)過程需要判斷管網(wǎng)最不利環(huán)路，最不利環(huán)路單元流量達(dá)到計(jì)算值后逐步調(diào)整其他單元的流量，使小區(qū)用戶整體流量分配均衡。這個(gè)過程需借助流量計(jì)進(jìn)行測(cè)算，需提前做好數(shù)據(jù)收集、更換失效閥門。寰慧焦作公司借助平衡調(diào)節(jié)手段，減少人工計(jì)算過程，使調(diào)節(jié)工作效率提升。水力平衡調(diào)節(jié)流程如圖7-6所示。

（5）提高管網(wǎng)水質(zhì)

良好的供熱水質(zhì)是確保供熱設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，供熱水質(zhì)不佳將會(huì)影響供熱質(zhì)量，加快管道、設(shè)備的腐蝕和老化。寰慧焦作公司在每個(gè)供熱服務(wù)中心都設(shè)置水質(zhì)檢測(cè)中心，配備相關(guān)水質(zhì)化驗(yàn)設(shè)備、對(duì)人員進(jìn)行培訓(xùn)，定期進(jìn)行庭院管網(wǎng)水質(zhì)化驗(yàn)，同時(shí)制定考核辦法，對(duì)水質(zhì)管理工作進(jìn)行考核。

寰慧焦作公司定期對(duì)管網(wǎng)水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保水質(zhì)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；定期檢查和維護(hù)管網(wǎng)水質(zhì)，防止管道內(nèi)壁結(jié)垢；對(duì)供熱補(bǔ)水均進(jìn)行水質(zhì)處理，保持水質(zhì)清潔；同時(shí)對(duì)供熱設(shè)備進(jìn)行定期的檢測(cè)和維護(hù)，定期檢測(cè)水質(zhì)和管道狀態(tài)，及時(shí)維護(hù)和更換受損部件。

通過上述措施，可以有效減少氯離子腐蝕等對(duì)管網(wǎng)的影響，延長(zhǎng)管道使用壽命，并減少了水量損失。

（1）管道泄漏的影響

管網(wǎng)泄漏的嚴(yán)重程度和泄漏介質(zhì)的性質(zhì)對(duì)供熱系統(tǒng)運(yùn)行安全和效率均會(huì)造成不同程度的影響。因此，及時(shí)檢測(cè)和修復(fù)管網(wǎng)泄漏是確保供熱系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。

（2）降低管網(wǎng)失水的措施

1）及時(shí)查漏

在運(yùn)行過程中，需要定期分析熱力站補(bǔ)水量，根據(jù)補(bǔ)水曲線分析其泄漏量、泄漏時(shí)長(zhǎng)、泄漏時(shí)間段，判斷是管網(wǎng)泄漏還是熱用戶私自放水。如確定是管網(wǎng)泄漏，需及時(shí)查漏，及時(shí)修復(fù)。

2）熱用戶私放水治理

熱用戶從供熱系統(tǒng)中放水這種行為不僅會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)的水流失，還會(huì)引起系統(tǒng)壓力下降，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。尤其是在密閉系統(tǒng)中，因?yàn)榉懦龅乃ǔ：凶韫竸┖头栏瘎?，失水?huì)導(dǎo)致系統(tǒng)水質(zhì)惡化，可能會(huì)加速管道內(nèi)壁水垢形成和造成管道腐蝕。寰慧焦作公司采取以下措施減少熱用戶私自放水：

①增強(qiáng)用戶意識(shí)。通過教育和宣傳活動(dòng)解釋放水對(duì)供熱系統(tǒng)的影響及如何正確使用供熱系統(tǒng)，提高用戶對(duì)放水問題的認(rèn)識(shí)。主要手段包括公眾號(hào)發(fā)布相關(guān)小視頻、進(jìn)小區(qū)進(jìn)行放水危害宣傳等。

②配合執(zhí)法機(jī)關(guān)，對(duì)無故放水行為進(jìn)行查處。

（3）實(shí)施老舊管網(wǎng)改造

對(duì)運(yùn)行年限較長(zhǎng)、腐蝕嚴(yán)重的老舊管網(wǎng)及時(shí)進(jìn)行更換，降低管網(wǎng)泄漏率。對(duì)因各種原因?qū)е碌臒o法改造的老舊管網(wǎng)，更換其關(guān)斷閥門、單元控制閥，以便失水時(shí)迅速關(guān)斷，減少影響范圍及失水量。某小區(qū)管網(wǎng)改造前因無關(guān)斷閥門及現(xiàn)有閥門失效，一產(chǎn)生漏點(diǎn)小區(qū)就不得不全部停暖，造成很大的負(fù)面影響及經(jīng)濟(jì)損失。改造后，對(duì)泄漏點(diǎn)能進(jìn)行有效隔斷，減少了停暖影響范圍及經(jīng)濟(jì)損失，效果明顯。表7-2為該小區(qū)閥門改造前后補(bǔ)水量對(duì)比。

（4）非供熱期濕保養(yǎng)

濕保養(yǎng)是指供熱期結(jié)束后管網(wǎng)仍保持滿水狀態(tài)，是一種保持管網(wǎng)內(nèi)部濕潤(rùn)、防止空氣進(jìn)入系統(tǒng)、減少管道內(nèi)部金屬表面因干燥而腐蝕的方法，適用于封閉式供熱系統(tǒng)。

寰慧焦作公司對(duì)狀況良好的管網(wǎng)采取濕保養(yǎng)措施，同時(shí)定期檢查管網(wǎng)壓力和水質(zhì)，根據(jù)需要補(bǔ)充水分，以補(bǔ)償因泄漏或蒸發(fā)造成的水分損失；定期清理管網(wǎng)中的底部沉積物和雜質(zhì)；安排人員進(jìn)行壓力監(jiān)控且與物業(yè)聯(lián)動(dòng)，防止因居民裝修等不當(dāng)操作造成水淹事故。

寰慧焦作公司通過實(shí)施 “優(yōu)化熱網(wǎng)布局、增強(qiáng)管道保溫性能、加強(qiáng)水力平衡調(diào)節(jié)” 等一系列舉措，顯著提升了熱網(wǎng)的運(yùn)行效率。與此同時(shí)，借助提高熱源效率、推進(jìn)節(jié)能技術(shù)改造、強(qiáng)化能源管理等手段，大幅降低能耗水平。此外，通過改善管網(wǎng)水質(zhì)、降低管網(wǎng)泄漏率、實(shí)施管網(wǎng)改造等行動(dòng)，有效減少補(bǔ)水量。通過上述一系列綜合措施，在充分保障城市居民供熱滿意度的前提下，實(shí)現(xiàn)了供熱能耗的顯著降低，既是積極應(yīng)對(duì)能源與環(huán)境挑戰(zhàn)的必然抉擇，也是實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的重要舉措，同時(shí)也為集中供熱領(lǐng)域提供了具有參考價(jià)值的實(shí)踐范例。

如圖7-7~圖7-9所示，寰慧焦作公司在節(jié)能降耗方面取得了顯著成效。通過實(shí)施一系列的節(jié)能措施，成功實(shí)現(xiàn)了能耗的大幅降低。具體來看，熱耗總體下降了17%，平均每年下降4.3%，水耗則下降了20%，平均每年下降5.0%，而電耗也實(shí)現(xiàn)了7.0%的降幅，平均每年下降1.8%。這些顯著的節(jié)能效果也帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。寰慧焦作公司累計(jì)節(jié)約熱量53.6萬GJ、水資源4.5萬m3、電量81.5萬kWh，這些數(shù)據(jù)充分說明寰慧焦作公司在節(jié)能降耗方面的各項(xiàng)舉措是可行的、是有巨大成效的。