关于蒸汽管网输送中损耗量控制的探讨

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  摘要:集中供热是一个复杂的系统工程,而如何降低供热管网蒸汽损耗更是一个系统问题,同时也是一项长期而艰巨的任务,本文作者结合自身工作经验,主要从工程设计、工程建设、市场开发、计量管理、经济调度、监督执法、运行管理、改革创新八个方面阐述蒸汽损耗控制的相关措施,具有一定的参考意义。
  关键词:供热管网;损耗控制;解决措施
  中图分类号:K826.16 文献标识码:A 文章编号:
  近年来,随着煤炭价格的持续上涨,导致煤热价格严重倒挂,热电联产企业生产成本水涨船高,经营管理压力增大。在外部不可控因素不断增加的情况下,争取国家政策扶持的同时,不断深化改革、加强企业管理、提高内部自控水平,通过内部自我消化将可控成本持续降低以抵消外部不利因素影响是优秀企业不可或缺的重要发展思路之一。通过加强内部自控、提高服务水平、不完全把成本压力转嫁于广大市民也是公用事业企业必须承担的社会责任。本文简述了供热损耗的影响因素,并结合工作实际,从管理角度着重分析了控制损耗的各项措施。
  一、本地区热电联产及供热管网损耗现状
  本地区热电联产集中供热起步于上世纪八十年代末期,2002年进入快速发展阶段,2007年11月进行资源整合,2012年6月终归统一,截止至2012年底蒸汽管网长度达365公里。整合初期由于原来各公司相对独立,为了争夺供热市场,供热管网较为分散,所以蒸汽管網输配过程中的蒸汽损耗较高,且数据计算口径也不完全相同,为了更加准确掌握蒸汽管网输配过程中的蒸汽损耗,并逐步降低管网损耗至合理范围,自2009年开始明确了蒸汽损耗的管控责任单位,并统一了计算口径,经过不懈努力,蒸汽管网损耗呈逐年下降趋势。据有关资料显示,理论上合理的管网损耗率应控制在5%左右,对于采暖季与非采暖季负荷相差明显、昼夜负荷峰谷比较大、管网覆盖居民及工商业各类用户且受季节性影响较大的供热管网损耗率应控制在15%以内。有效合理的控制损耗能够产生较大的社会效益和经济效益,深入挖潜的空间极为广阔。
  二、影响管网损耗的因素
  影响管网损耗的因素很多,主要包括前期规划、市场开发、工程设计、材料采购、施工质量、施工工艺、表计管理、经济调度、运行方式、管道密闭、管道隔热、敷设形式、日常维护、消缺技改、监督执法、改革创新等方面。
  如管网运行方面,由于规划设计等因素造成的热源厂锅炉容量配置、机组配置没有明显区分采暖季与非采暖季差别,即没有形成良好的高低搭配,给调度人员供热参数控制、管网运行方式调节及各热源点负荷分配造成困难,有时因为个别用户用汽参数要求较高或用量增加,需要再启动一台锅炉,而夜间负荷过低,形成热备用炉频繁压扬火,造成资源浪费并产生噪音污染;本地区供热管网是在发展中逐步形成的部分环区供热管网,并非统一规划一次形成的,存在一定缺陷,如热源厂供热半径过长,造成沿程损失加大;部分管道管径按照远景规划流量设计与实际运行流量不匹配,导致管道中介质流速低疏水量大,热损增大;随着用户不断开发,部分管网存在瓶颈;供热覆盖面广,用汽单位分布较为分散,商业及办公用汽负荷变化大,淡季用户负荷偏低,负荷稳定的工业用户所占比率较小,昼夜负荷相差较大都是造成热损增加的因素。这些都为调度人员确定合理经济的运行方式提出了很高的要求。
  三、控制热损措施分析
  控制热损需要关注的重要节点较多,本文着重从管理角度分析工程设计、工程建设、市场开发、计量管理、经济调度、监督执法、运行管理、改革创新八个方面需要采取的措施及把握的重要环节,梳理热损控制的关键脉络。
  1、工程设计
  (1)设计人员需深入一线、现场勘查,结合现场实际情况,与甲方、施工单位加强沟通协调,提高设计方案可行性。
  (2)新建小区热负荷均以成熟小区实际负荷选取,从设计源头上优化换热机组、溴化锂制冷机组、水泵配置,减少后期运行成本。
  (3)加强与其他部门的交流和沟通,特别是后期运行过程中的实际情况,定期召开设计与运行管理交流会,优化前期的设计工作。
  (4)优化新建、改造及联通管网方案的设计,根据前期资料,控制供热管径,确保设计管径匹配用户流量,减少后期运行损耗。同时做好跟踪,不断完善。
  (5)制定公司的热力工程材料及设备技术标准,对换热站、流量计、疏水等出台标准化图集,实现设计规范化、标准化。
  (6)新用户支线具备现场条件的计量仪表在设计时应尽量前移,由用户承担自身产权内的一次网损耗与维修工作。
  2、工程建设
  (1)应根据施工项目特点编制切实有效的施工组织设计。严格加强对施工质量关键点及施工质量关键工序控制,确保施工质量优良。
  (2)依据国家、行业以及公司材料标准和采购合同,对进场材料严把验收关,杜绝不合格材料进场,实行材料采购与材料验收相分离。
  (3)加强检查力度及过程验收,及时联系规划设计、工程管理、质量控制、实际运行承接单位参与分部分项工程验收,并实现过程控制及最终验收相分离。严把大修技改审核及工程验收关。
  (4)按照规范要求编制竣工资料,确保资料的真实性。本着谁签字、谁接收、谁负责的原则,采用终生追踪溯源制度。
  (5)可编制项目质量控制手册,通过手册指导项目施工。推行微创新,通过创新提高工程质量,如保温材料、隔断热桥、管道防腐、带压堵漏方面。总结工程实施中好的经验及新技术,组织相关单位讨论分析后,推广应用。
  (6)针对管网优化、连通方案及图纸评审,组织相关单位讨论研究,结合项目周边情况及整个地区范围内的管网进行整体分析,汇总各单位建议,确定最佳方案。
  (7)严格执行无损探伤检测、暖管吹扫作业制度,管道、阀门气密性、强度试验必须要做,尽量选用优质阀门、补偿器及可靠的疏水装置,减少泄压更换及疏水带汽现象发生。
  3、市场开发
  (1)开发大的新用户应会同相关部门分析其供热流量、供汽压力、温度、用热性质、用热时间段、管网富余量等方面对管网运行经济性(包含热电厂运行经济性)的影响,由市场开发人员组织相关部门召开项目分析会,与用户正式签订合同前应综合考虑上述情况。
  (2)老用户发生超流量用汽或用汽性质变更等情况,在加收干网建设费及变更合同前应会同相关部门分析现有主管网富余量、用户支线管网富余量、现有表计匹配度、管网实际运行等情况,避免发生后期管网运行损耗量明显增大或用户供热参数难以保障等现象。
  (3)加大现有供热区域内开发用户的力度,针对利用率较低的管网区域重点开发,对风险应有合理预期及防范意识,优质用户适当降低开户门槛。探索分时段供汽的可能性,如用户在夜间管网低负荷时使用供热价格可适当降低,提高管网利用率。
  (4)在开发管网中末端制冷用户时注意其压力需求,尽量要求对方选择压力要求较低的溴化锂机组。
  4、计量管理
  (1)新用户表计设计选型严格审查,使计量仪表量程与用户实际用量匹配,用热高峰与淡季分别采用不同规格表计计量。对于原有客户,每年分析一次目前实际用量与表计的匹配性,根据实际情况进行改造。确保计量仪表的匹配度和准确性,杜绝“大马拉小车、小马拉大车”现象发生。
  (2)梳理确定部分用户大小表切换时间点,在采暖季、制冷季前后及时进行表计切换运行。切换时间点提前或推后,用户需承担相应管损或保底量。
  (3)对于用量很小的用户在合同中约定每月低于多少用量按保底量收取或者在流量计中直接设定用汽下限计量。对于影响热损较大的小用户可协同对方进行燃气、电力、太阳能等能源替代改造。
  (4)加強计量仪表的巡检及定期校验,发现问题及时处理,实现热网监测全覆盖。探索新技术新产品的应用,不断提高计量水平,如居民用户远程抄表方面。
  5、经济调度
  (1)严格控制供热参数
  以满足末端用户及重点用户最低需求为依据,以最低的供汽参数满足用户的需求、以最短的供热管线满足用户的需求、以最小(优)的供热管径满足用户的需求为原则,认真监盘,根据热负荷变化及时安排各热源厂调整供热出口参数。
  (2)热源运行方式的调节,供热区域的合理划分
  每月调度人员参加各热源月度安全生产例会,及时了解各热源生产运行、日常检修、大修技改情况,保持有效沟通,合理划分各热源供热区域,优化负荷分配,确保各热源机炉配比合理,管网安全经济运行。
  (3)集中合并处理漏点
  通过调度例会、管网集中消缺协调会等方式,及时了解管网维护、工程建设、热源厂及用户日常消缺及大修技改计划,制定合理的调度方案,统筹协调安排,减少停送汽次数,避免无谓的蒸汽损耗,力争把对用户的影响降到最低程度。
  (4)加强管网热损控制相关工作的日常管理,组织参与各类专项普查,协调督促相关部门推进工作。
  (5)参与管网优化方案、用户设计图纸、新用户供汽参数合同的讨论,监督实施情况。同时做好供热计划、管网启停、管网切换、吹扫作业的工作安排。
  (6)实施换热站无人值守改造,加强运行方式调节及日常管理工作。确保每站有独立的对应室外温度经济运行曲线,做好经济运行工作。
  (7)积极分析管网大修技改、联通优化、运行方式改变及站房无人值守改造前后对热损控制所产生的影响。修改完善调度管理规程,突出调度的严肃性、权威性和统筹协调指挥性。
  6、监督执法
  (1)充分发挥公用事业监察执法队伍职能,加强对长期停用及在供总表结算用户的监督检查,杜绝用户偷汽的现象发生。
  (2)加大对用热单位的监督管理,工作重点应放在用户产权内支线阀与流量计之间的管网巡查,每年制定巡检计划,发现跑冒滴漏现象及时督促其整改并跟踪整改落实情况。
  (3)对按面积收费及热量表在家里的居民用户随机或定期上门检查,发现违规用热及相关部门举报的恶意欠费用户,及时处理。
  (4)依据《城市集中供热管理办法》对损坏供热设施、妨碍供热设施正常运行以及擅自变更用热方式等违法违规行为进行查处。同时做好典型执法案例的宣传工作。
  7、运行管理
  (1)做好日常巡检工作,在一次网、二次网、换热站管理中发现跑、冒、滴、漏现象及时消除,对不利于经济运行的管网进行优化,加大对采暖二次网盗水现象的管理。
  (2)制定年度大修技改计划,有计划的对一次网、二次网、换热站进行大修技改,做好换热站冷凝水的回收与利用,并加强维修施工过程的管理,分析大修技改后效果以及对综合热损控制所产生的积极影响。
  (3)针对一次网、二次网一些顽疾,应联合相关部门展开技术攻关,加大对目前存在疑难杂症的处理力度。同时做好管道保温、查漏以及井室防水工作。
  (4)对供热设施进行定期维护保养工作,确保供用热设施启闭正常。加强操作人员培训,减少操作不当停汽泄压检修次数。
  8、改革创新
  敢于尝试新技术、新应用或者在日常管理中总结经验,对部分工序进行改进及申请专利并推广等都可以称之为改革创新,近年来本地区供热系统中主要进行热网监测系统改造升级、换热站无人值守改造、高压用户敷设专线、地沟管网改造、远程抄表及开通关停、集中区域单采暖蒸汽管道汽改水、管网联通优化等方面的改革创新。对一、二次管网热损的进一步控制起到了积极促进作用。以下主要换热站无人值守改造进行简要分析。
  本地区单采暖用户较多,由于冬季季节工人员整体素质不高,只能保证设备基本运行,经济运行很难实现,导致换热站运行成本居高不下。本着集中监视、远程控制,最终实现无人值守、有人管理的原则,近年来对部分能耗较大的换热站分批进行了智能化改造。
   换热站无人值守系统由调度监控中心、现场PLC控制站、数据通信网络
  三部分组成。调度监控中心负责接收各现场监控设备发来的数据,并对数据进行存储、历史趋势分析、报警、报表打印等,在此基础上,还可以向各现场设备发出调度控制指令 。监控中心由两台服务器和一台上位机组成。服务器分别用于WEB网页发布和数据存储。上位机则用于查看各换热站的运行状态并对站房上传的数据进行分析、报警;同时将其转存至服务器,如有需要上位机还可直接对各个站房的系统设备进行远程控制。现场PLC控制站主要完成各换热站一、二次网的温度、压力、流量、液位等工艺参数的实时采集、各种运行设备的状态实时反映和控制;控制器通过GPRS和SDH网络通讯,实现对各个小区换热站系统运行参数的采集存储、系统供/补水、外界环境温度的补偿、系统温度流量、动力设备的启停及调节、能源计量分析、巡检等功能 。数据通信网络用于传输换热站和监控中心的数据和控制指令。目前主要采用移动GPRS无线网络和电信SDH数字中继专线相结合的方式。无线信号较强的地方使用前者,较弱的地方则使用可靠性较强的SDH数字专线。
  系统的主要功能:使用的换热站控制器具有可编程控制组态功能。通过控制柜上的液晶面板,可直接观察站房室温、供水温度/压力、回水温度/压力、温控阀门开度、循环泵/补水泵工作状态、补水箱液位高度等参数,并可以点击触摸屏手动进行调整温控阀开度、水泵启停、设定变频器频率、设定系统压力参数等操作。当系统自动运行时将根据工程人员预先编辑的程序对循环水泵和补水泵进行变频/工频控制,供回水温度/压力自动控制,并通过即时气象预报对供热温度进行温度补偿或者根据时间设定温控曲线调整供暖温度,同时可设置夜间运行模式、节假日运行模式及极端天气运行模式,从而实现安全生产、节能减排、舒适用户的目的。从实际运行效果来看,节约蒸汽效果显著,水、电单耗指标也呈逐步下降趋势。
  四、结束语
  降低蒸汽管网损耗是实现节能减排的重要途径之一。可提高企业的社会效益和经济效益。当下社会经济发展迅速,市民对生活品质的要求逐步提高,发展热电联产对于服务地方经济发展及百姓生活具有重要意义。由于集中供热是一个系统工程,而如何降低供热蒸汽损耗更是一个系统问题,同时也是一项长期而艰巨的任务,业内人士需要从管理和技术上集思广益、常抓不懈,为实现城市碧水蓝天,不断降低能源消耗,提高能源利用效率而奋斗。
  参考文献:
  [1] 陶邦彦.热电工程与环保.北京:中国电力出版社,2009
  [2] 胡寿松.自动控制原理.北京:科学出出版社,2007
  [3] 史国生.电气控制与可编程控制器技术. 北京:化学工业出版社,2010
  
  
  附件:作者简介
  金昀,男,1985年6月出生,汉族,宿州学院物理与电子工程系电子信息工程专业毕业,本科,工学士,助理工程师,历任合肥热电集团信息调度中心调度员、调度班长、总调度室调度中心主任,研究方向主要为热电联产集中供热调度、换热站无人值守智能化改造。
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