自50年代初期發展城市集中供熱以來，至1998年全國已有21個省市286個城市有了集中供熱系統，敷設供熱管道34308公里，其中蒸汽管道6933公里，熱水管道27375公里，具有66427噸/時的蒸汽供熱能力，年供蒸汽總量17463萬蒸噸，具有71720兆瓦的熱水供熱能力，年供熱水總重64684百萬千焦，城市供熱面積達到了86540萬平方米，并逐步向過渡地區發展，取得了巨大成績。但自1978年國家實施改革開放政策以來，特別是近幾年隨著社會主義市場經濟的發育，環境保護被廣泛重視，可以從國內和國外兩個市場獲得采暖用優質能源，很多城市都在進行不同采暖能源及供熱方式的比較。1996年上海在外灘商務區以燃氣、油、電優質能源為燃料進行了多種供冷供熱方式研究。北京近兩年來也在進行以煤、燃氣、油、電為能源對市區民用建筑進行了燃煤熱電廠、燃煤大型供熱廠、燃煤集中鍋爐房、燃氣分散鍋爐房、燃油分散鍋爐房、燃氣壁掛式采暖爐等六種采暖用能和供熱方式比較，對市區公共建筑進行了熱泵供暖制冷、燃氣(油)直燃機供暖制冷、燃煤熱電廠、燃煤大型供熱廠、燃煤集中鍋爐房、燃煤分散鍋爐房、燃氣(油)分散鍋爐房供暖和電壓縮或溴化鋰制冷等11種采暖(制冷)用能和供應方式比較。其它城市也進行了類似的工作。這種情況有利于促進供暖(制冷)事業的發展，每個城市或一個城市中的不同地區或建筑可以根據自己的條件選擇不同的采暖(制冷)能源和供應方式，但是也為發展以燃煤為燃料的熱電聯產集中鍋爐房供熱提出了課題，一是如何降低建設費用(包括熱源、熱網和熱力站的建設費用)，使終端用戶獲得單位熱量所需的建設費用最??；二是如何改善供熱系統，提高經濟性，即如何減少各個環節的能源浪費和費用，保證供熱質量，降低成本，以便提高我們和其它采暖(制冷)能源和供應方式的競爭能力。本文著重談談如何改善供熱系統，提高經濟性的一些問題供大家討論。
一、關于水力工況的問題
一個集中供熱系統，特別是一個大的集中供熱系統，要實現穩定運行和均衡供熱的基本條件是保證管網的水力工況平衡。目前我們一些系統中存在的工作壓力不能滿足正常工作需要，熱力站不能獲得需要的壓差，用戶普遍不熱，或者前端用戶壓差高，流量超過設計值，而末端壓差不足流量低于設計值因而造成近端用戶過熱，遠端用戶不熱的原因，就是因為系統存在水力工況不平衡的問題。造成系統水力工況不平衡原因是多方面的，主要有：
受電廠設備的限制，供給的壓力不足，或者因為系統的循環水量超過原設計值，使循環水泵的供給壓力下降。
管網設計不合理，或者管網堵塞造成系統的壓力損失過大，超出了電廠設備所能提供的壓力。
熱網失水嚴重，超過了補水裝置的補水能力，系統因為不能及時補水而不能維持需要的壓力。
系統(管網和熱力站)缺少合理分配水量的手段，為解決末端用戶不熱的問題而加大循環水量，因而增加了管網的壓力損失造成系統壓力不足。
目前我們一些城市的集中供熱系統失水很嚴重，補水量超過規定的幾倍、甚至十幾倍，能源浪費很嚴重，也給正常供熱帶來很大困難。為解決這個問題這些城市的供熱企業作出了很大努力，采取了諸如修理和更換管道和設備，以減少跑冒滴漏；加強宣傳和管理工作，包括加封放風門等措施；但是更為重要的是要保證我們的供熱質量，要為熱力站提供足夠壓差，要做到供給用戶的熱量能滿足用戶的需要，做到了這一點，我們就更有力量去說服用戶不要私自放水或用水。
為了解決造成上述系統水力工況失調的原因，需要進行詳細的水力分析，并根據需要增加電廠的設備和系統的補水能力，更換管徑小的管道或消除管內堵塞的泥沙臟物，減少管道壓力損失，并增加系統的分配水量的手段等。很多城市的經驗表明，采取了以上措施之后，是可以有效地建立穩定的水力工況的。
二、關于熱力站技術
熱力站是聯結一次網和二次網的重要設施(樞紐)，內部設備分兩大部分，即采暖系統和民用生活熱水系統，目前熱力站大部分沒有民用熱水設施，為增加供熱系統的常年負荷，今后隨著人民生活水平的提高在熱力站應增加生活熱水系統，提高集中供熱的效益。
當集中供熱系統一次管網的壓力和溫度比較高的時候，熱力站內的采暖系統應采用間接聯結系統，使一次系統和二次系統的水力工況分開，彼此不受影響。根據一些城市的經驗采暖系統采用間接連接，因為一次系統的失水量小，可以保證一次系統有良好的水力工況，也便于查找二次系統失水的地點，必要時也便于把失水量大的二次系統切開。為了減輕熱源廠的補水壓力，采用間接連接后還可在熱力站安裝補水設施以補充二次系統的失水，維持系統的水力工況。
在熱力站上安裝流量調節器對于穩定水力工況，解決供熱用戶近熱遠冷的問題，提高供熱質量和節約能源的作用是很顯著的。
北京市熱力公司自1987年就開始在一些熱力站安裝流量調節器、壓差調節器和溫度調節器的試驗，根據被測對象的信號，調節和限制閥門的開啟度以控制流量、壓差和溫度并取得了成功。1990年北京市熱力公司在全網417座熱力站安裝了500臺流量調節器，有效地控制了流量，供熱面積由1989年的1459萬平方米，增加到1990年的1610萬平方米，而循環水量1990年比1989年每小時減少900噸。其它如吉林白山熱力總公司在1995年，山東榮城市熱力公司在1997年也進行了相同的技術措施，在熱力站中安裝流量調節器，在解決熱網的水力失調、節約能源、保證供熱質量方面同樣也取得了明顯的效果。
城市在供暖開始時，當年需要供熱的建筑是陸續投入的，投入一批建筑就要對系統上每一個熱力站進行一次調節，一般需要用上十天半個月的時間。同樣當系統發生事故時，也需要一段時間來恢復水力工況。在熱力站上安裝流量限制器的另一個好處就是可以大大縮短采暖初期系統建立水力工況和事故后恢復正常水力工況的時間。根據北京市熱力公司的實際經驗，有三天左右的時間就夠了。
為了進一步提高供熱質量，節約能源，一些城市還在熱力站建立了本地監控系統。根據室外溫度的變化，按照制定的溫度曲線根據采暖二次供水溫度、回水溫度或供回水溫差，自動控制一次供水的流量和供熱量。隨著管理水平的提高和節約能源的需要，熱力站的自動控制也應得到推廣。
從以上的例子說明，改進熱力站技術，對于合理分配流量、穩定水力工況、節約能源、提高供熱質量的作用是很大的，它們所提供的經驗是值得重視和推廣的。
三、關于用戶系統
改善供熱二次管網和用戶內部系統是解決小區內建筑物之間和建筑物內部房間之間冷熱不均，能源浪費嚴重的重要措施，并可為實施按用戶計量收費提供依據。
1991年北京市熱力公司在會城門小區進行了供熱節能示范工程的研究，對傳統的單管散熱的系統在建筑入口安裝混合式節能調控設備來調節供水溫度，在立管上安裝流量平衡閥，對于雙管散熱器系統，在建筑入口安裝混合式節能調控設備，在立管上安裝流量平衡閥，并在散熱器支管上安裝散熱器溫控閥，試驗結果表明采取上述措施能有效地降低室溫失調度，解決豎向失調問題，室溫失調只有1℃左右，可節約能源20％。
1996年天津市熱力公司在河西區濱水里和壽園里進行了按戶計量收費試驗，試驗樓入口處安裝熱量表和自立式壓差調節器，每組散熱器上安裝溫控閥和熱量分配器，結果是：雙管試驗系統的節能率為25.2％，單管試驗系統的節能率為15.6％。雙管系統的節能效果，和控制能力均優于單管試驗系統。
1997年山東省煙臺市在民生小區進行計量收費的實驗研究，在試驗樓內采暖系統入口安裝熱量計，散熱器前設溫控閥，入口的自力式壓差控制閥，主管的平衡閥，散熱器回水支管的流量表，散熱器上的熱分配器按不同方案設置，在對比樓內只在采暖系統入口安裝熱量計。根據一個冬季運行的數據表明，供熱均勻，能耗低于對比樓，節能率達4.13—10.76％。
1998年中國城鎮供熱協會二屆技術委員會第四次年會上，專家們曾對改善二次供熱水力工況和實現分室控制和按戶計量收費問題進行了詳細討論，其中包括：1)對單管、雙管兩種室內采暖系統的水力工況和熱工況進行了分析，提出了室內單管采暖系統的改造方案和室內雙管采暖系統的實施方案；2)對熱力入口裝置及其連接方式進行了研究，提出了適合于不同實施方案的熱力入口型式；3)對二次系統的調節方式進行了研究，提出了二次系統優化調節方案；4)提出了適合分戶供熱計量的戶內采暖系統以及按熱量計量收費的實施辦法，為大家做好這方面的工作提供了試驗依據和多種可操作的實施方案。
建設部已將集中采暖的民用建筑實行按熱量收費列入全國建筑節能“九五”計劃和2010年規劃的發展目標，在計劃和規劃中要求1998年通過試點取得成效開始推廣，2000年在重點城市新建小區推行，2010年全面推廣。根據試點城市和試點單位的經驗，實行按戶計量收費需要做好如下幾方面的工作。
1.政府的支持，由政府制定有關政策、法規和辦法，并廣泛宣傳、組織實施。
2.改進用戶系統，使其適應分室控制溫度和按戶計量收費的要求。
3.研究和開發熱計量和節能技術所需的儀表和設備。
上述工作也為建設部在集中供暖的民用建筑實施按戶計量收費提供了技術條件。
四、關于建立微機監控系統的問題
建立微機控制系統的目的是為供熱管理人員提供集中供熱系統的運行狀況，幫助工作人員選擇最佳的運行工況，進而維護熱網系統瞬間變化的水力工況平衡、保證供熱、并節約能源。
北京市熱力公司于1989年就建立了用無線電為信道的監測系統，同年在丹麥專家的幫助下制定了《北京市集中供熱監控系統方案》。該系統為集散型三級系統，第一級為監控中心，負責選擇全網的運行方式；第二級為分控中心，負責本地區供熱網的運行；第三級為本地監控站，負責測量過程參數，保證系統在設定值下運行，并先后利用丹麥政府贈款和無息貸款，世行貸款，先后建成了一個控制中心，二個分控中心，六十個本地監控站，熱源廠、熱網關鍵點和熱力站的運行參數可以傳輸至控制中心。在石景山熱電廠供熱網監控系統中，實現了監控分中心對本地監控站的監控，其功能包括選擇控制模式，改變設定值，以及手動開關本地站的進出口閥門，熱力站實現本地監控，其功能包括進口壓差控制，流量控制以及采暖系統流量、熱水供應溫度和空調系統供水溫度和泵速的控制。對指揮生產，實時調度，及時發現和處理問題，保證供熱質量起到了非常重要的作用。
1992年沈海熱電廠熱網建成了微機監控系統，該系統為分布式微機控制系統，其功能包括測量并記錄全網運行參數，及時發現和處理系統可能的故障，對全網進行自動控制，滿足采暖建筑的溫度要求，同時減少熱量消耗達到節能的目的。根據1992年對33個已上微機熱力站的統計，平均熱指標為42.2w/m2.h，沒有上微機的為48.8w/m2.h，二者相差15％。
1998年唐山市熱力公司西部供熱工程利用亞行貸款建立了微機監控系統，該系統為集散型微機控制系統，對全網86個熱力站進行監控，其中有12個典型站設有無線通訊裝置，與監測中心構成通訊網絡。1998—1999年采暖期，該公司監測中心和部分熱力站監控系統投入運行，在溫差不變的情況下，電廠循環水量由3200噸/時，降到2200噸/時，主循環泵提供的供回水壓差增加，改善了不利熱力站的水力工況，使其二次線供水溫度有所提高，改善了供熱效果。其它城市也在不同程度上建立了微機監控系統。目前國內有兩種不同的供熱系統計算機監控方式，一種是采用中央集中式監控方式，所有的指令都由主控室下達，本地站只是執行上級指令；另一種是中央和本地分工協作監控辦法，主控室只負責全網參數的監視，本地站根據設定值自動控制。隨著系統的擴大，監控水平要求的提高，后面一種更是今后發展的方向。
五、關于多熱源聯網運行
近年來已有一些供熱企業實施多熱源聯網運行，牡丹江熱電總公司在新華供熱區、包頭市供熱公司在昆區集中供熱系統、北京市熱力公司在東部供熱系統均進行了這方面的嘗試，普遍反映多熱源聯網運行可以優化生產和運行，調度上靈活有互補性，可以提高系統的經濟性和可靠性。但據我不全面的了解，這些試驗是有條件的和初步的，所謂有條件的，如兩個熱源的高差不大，便于聯網運行；所謂初步的，就是還沒有完全做到動態的、實時的調節各熱源廠循環水泵的揚程和流量。但是這些城市和企業首先邁出了這一步，并取得了可喜的經驗。
要實現多熱源聯網運行需要具備以下主要條件：
變流量是聯網運行的最基本的條件。因此，熱源廠的循環水泵(含加壓泵站的加壓泵)應該是可以變速的水泵。
全系統只使用有一個定壓系統，其它熱源的定壓系統為備用系統，可用以向熱網補充一定數量的水。
建立監控系統以平衡系統壓力，實時地調節各熱源廠循環水泵的揚程和流量。
希望國內已實施和準備實施多熱源聯網運行的單位更好地完善所需條件，以取得更好效果。
對供熱系統的節能潛力，專家們認為，1)供熱系統供熱現狀耗能存在很大差別，節能潛力巨大，2)經應用科學技術來改善和完善的系統，節能效果顯著。國外某公司提出的自動控制系統設計和熱網改造的節能目標是：
——熱源系統的控制可實現節能15～20％的效果
——管網系統采用變速泵調節等控制可實現節能20％
——二次網用戶設備的控制和熱量計量，可實現節能20～30％
——室外溫度補償及夜間供暖設定調整，可實現節能15～20％
——對空調、通風、照明電力控制可實現節能15～20％。
雖然我們沒有對該公司提出的節能目標，包括的內容及計算方法等進行詳細分析，但至少可以說明改善供熱系統的節能潛力是很大的。
電聯產具有節約能源、改善環境等優點，只要我們在建設中，注意合理確定規模，落實負荷，選好機組，優化管網，降低建設費用，又在運行中不斷改善系統和設備，注意節約能源和費用，提高供熱的經濟性和可靠性，那么不論是以煤或氣為燃料，都可以獲得很好的經濟效益和社會效益，發展熱電聯產集中供熱都有很好的競爭能力和發展前景。
單位：北京市公用局
參考文獻：
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