摘 要：随着供热市场的不断发展，很多供热企业正在大力开展分布式供热的研究和应用，主要分为区域热源供热和分布式热力输送系统两部分，根据石家庄供热现状，本文力求通过实际应用和分析，探讨分布式热力输送系统在现有供热站网改造、建设中的应用前景，以期达到站网平稳经济运行、改善全网供热质量、维护公司社会形象的目的。
关键词：分布式，热力输送，经济运行，应用
一、概述
分布式热力输送系统，是在热源、各负荷侧分别设置循环泵承担热介质输送的供热系统。经过多年的研究和应用，其科学技术性得到了较大提升，对供热运行中的节能降耗、改善供热质量的作用较为突出，很多供热企业已将该项技术应用在实际生产中。近几年来，我们在一次管网尝试了自力式流量调节阀、限流孔板等方式的调节手段，从实际使用效果看并不理想，主要存在调节工作量大，实现平衡时间长，水力平衡稳定性差，管网阻力损失大等问题。
经过论证分析，今年我公司在金马高温系统进行了分布式热力输送系统改造。对现有管网水力计算核对的基础上，在15个二级站的一次回水主管上加装分布式循环泵。目的是彻底解决原有系统上私加管道泵造成的水力失调问题，使得金马高温各用户能够按需用热，消除近热远冷矛盾，同时使得全系统能耗损失大幅降低，并为今后大力发展分布式供热积累经验。从目前运行情况看，经过供热公司分析调整，全管网水力平衡较往年得到很大改善，各二级站二次供回水温度趋于一致，近热远冷矛盾已经消除。
二、分布式热力输送系统优点：
在传统的热源单循环水泵的设计中，存在过多的无效电耗。为防止无效电耗的发生，提出了分布式热力输送系统的改进方案。采用分布式热力输送系统有如下好处：
1、适应管网热负荷的变化能力强，分布式热力输送系统的方案，由于站回水加压泵功率小、扬程低，移动动力强，适应管网热负荷变化的能力也强。
2、降低管网管道公称压力，大幅度减少管网管道投资；采用一般的阀门调节的方法时，主循环泵须满足系统最不利用户资用压头的要求，采用分布式热力输送系统时，主循环泵只需提供系统循环的部分动力，其余动力由各热力站的回水加压泵进行调节，这使得主循环泵的扬程降低，管网总供水压力降低，由于降低了管道公称压力，使得管道投资下降。
3、增加管网输送效率，降低管网输送能耗。采用一般阀门调节的方法时，为了满足系统最末端用户的资用压头要求，近端用户不得不用阀门将大量的剩余压头消耗掉，节流损失很大，输送效率低下，采用分布式热力输送系统时，热力站采用回水加压变频泵进行调节，这种系统的综合动力输送效率较高。
三、实施案例分析：
金马供热站现有供热用燃气锅炉5台×17.5MW，锅炉设计参数为115/70℃，设计压力为1.6MPa，供热区域内供热面积约为107万平米。热用户共计15户，因供热管网末端供热效果较差，水力失调严重，为提高供热效果，采取实施分了布式变频系统在金马高温水管网上的应用。本次实施首先对供热负荷分布及现有管网情况进行了统计，并进行水利分析，在热源处重新选择循环水泵，变频控制，流量按外网总流量考虑，扬程只克服热源内部阻力，在热用户高温水回水管侧加装一次网二级变频泵，利用二级变频泵提供热用户资用压头及流量控制，利用变频控制使用户达到按流量需求合理分配，消除节流损失，避免远端冷近端热的情况。其实质是在各换热站用变频泵替代调节阀。整个分布式变频系统中热源泵和热用户泵各司其职，锅炉房内的热源泵，负责热源内部的水循环，在热源出口处供回水设置均压管（联通管），均压管的管径选择为相邻管径同径，目的是外网负荷变化时，自调整主循环量与用户循环量的平衡，起到稳压的作用，借以减少管路间的水力工况干扰。
金马供热区域内有换热站15座，供热面积为107万平米，计算热负荷按50W/m2计算（室外温度-8℃考虑），统计详见下表。
热用户统计表
2、管道水力计算
根据实际管网分布及热负荷分布对现有管道进行水利计算分析：
（1）供热管线供回水流量按下式计算：
G=3.6Q/C△t t/h
Q － 热负荷，kW
C － 比热，取4.187kJ/kg℃
热网阻力损失按下式计算，并根据计算结果绘制水压图。
△P = （1＋α）R·L Pa
R －管道比摩阻， Pa/m
L － 管道长度，m
α － 局部阻力损失与沿程阻力损失比值。
（2）循环水泵的选择
流量的确定： Q=1.1~1.2×3.6G/(4.2×△t)
扬程的确定：
1）最不利环路沿程阻力损失；
2）包含换热站用户0.10 MPa阻力损失；
3）富裕压头：0.05~0.03 MPa
根据计算结果如下：
锅炉房内水泵选型为Q=1400t/h H=15.5米 N=75KW共2台，一用一备
补水泵选型为Q=45t/h H=53米 N=11KW共2台，一用一备（可同时运行）。
用户侧一次网二级加压泵计算流量、扬程及水泵选择：
根据计算，在15个二级站的主回水管道上，以旁路形式各安装一台分布式循环泵，金马站内原有160kw循环泵拆除两台，新安装两台75kw循环泵，所有新安装循环泵加装变频控制柜。金马站供回水主管安装DN600联通管。
全网运行方式为：金马站运行3台17.5MW燃气锅炉、1台75kw循环泵，各二级站分别运行1台分布式循环泵，各二级站一次循环泵运行参数见表一：
金马系统各站循环泵运行参数表一
3、实例效果分析
（1）水力平衡得到改善
改造前，末端6个用户一次循环量明显不足，各自加装了管道泵以求提高供热效果，由于未经科学计算，水泵选型不合理，造成管网整体水力失调严重，结果是加装了低扬程管道泵的用户，一次供回水压差不足，其它部分用户供回水无压差甚至倒流，即使锅炉房升温加压，也难以提高整体供热质量。
改造后，各站由一次循环泵按照负荷需要输送足够数量的一次水，并能以适合管网水力平衡的压头，将一次水送入回水管道，全网水力平衡趋于稳定。
（2）冷热不均现象消除
历年来，金马系统冷热不均的矛盾突出，靠近热源的用户热，末端用户供水温度低；加装管道泵的用户时冷时热，其临近用户供回水温度低切没有温差。供热单位与用户一直在开不开管道泵、关不关阀门的拉锯战中疲于应付。
改造后，各二级站的用热量不再“看别人的脸色”，基本实现了需要多少有多少的效果，前端和后端用户的一、二次供水温度基本持平，供热质量得到普遍提升。部分站点一二次供水温度曲线见图二。
节电是分布式热力输送系统的主要优势之一，传统的首站循环泵提供动力的供热系统，为了满足系统最末端用户的资用压头要求，近端用户不得不用阀门将大量的剩余压头消耗掉，节流损失很大，输送效率低下。采用分布式热力输送系统时，热力站采用分布式变频循环泵进行调节，这种系统的综合动力输送效率较高。
从公司客户服务部反应，末端用户的投诉率较往年大大降低，建华站从数据上看末端用户供温较往年有较大改善，金属公司宿舍（建华站用户）室温往年15-17℃，今年18℃以上，用户较为满意，解决了多年供热不理想的问题。
从数据上看天然气消耗节省：2.6%，电耗节省：32%
（4）改造目标基本实现
金马系统的末端用户供热质量差是多年来的老大难问题，个别用户为改善供热效果私自加装了管道泵，造成了管网水力严重失调。为此必须提高供热温度，造成前端过度用热；还得投入大量人力物力频繁调整水力平衡，效果还是难以达到预期，用户投诉量大。改造后，以上矛盾基本解决，二级站前后端供回水温度趋于平衡，往年效果差的末端用户供热质量得到明显改善，用户反映良好。
（5）供热初期调整中主要遇到的问题：
一是末端用户，如凯华、建华站、供水公司等管网集气，有气堵现象，影响用户循环，为了解决此问题，在上述用户管网高点加装了自动排气阀，排气后问题解决；二是系统末端由于如家酒店大约2500平米，由于历史遗留问题采用高温水直供，影响整个系统正常运行，直接影响末端建华站供水温度偏低近10度，将如家酒店管网改造接至建华站低温体统后消除此影响，运行至今系统较为正常。
（6）探讨与改进
从初期调整运行情况看，基本实现了改造初期的预期目标，但是从分布式热力输送系统的原理以及可进一步提高节能降耗的空间看，还需要在以下几方面进行完善和改进：一是本次改造未安装变频远程自动控制系统，管网水力调整靠手动变频调节，费时费力。另外，各二级站没有热计量装置，对一次网的循环量调整只能根据二次供水温度确定一个模糊值，不利于节能降耗，因此要向自动化再到智能化的管控迈进；二是全系统的分布式热力输送建设，是做好科学供热、经济供热的基石，仅仅改造一次网还不能满足需要，对二次网的分布式热力输送改造，将对用户按需用热和精准控制起到决定性作用；三是由于在二级站一次回水管上加装了循环泵，回水压力增高，用户分支管与主回水管的原有T型连接形式，增加了系统阻力，应在条件许可的情况下改为∠型连接。
结 束 语
从各地在分布式热力输送系统的应用效果和专家学者在研究表明，分布式热力输送系统在供热中的节能降耗效果明显，理论节电可达80%、节热10-30%；从金马系统的改造运行情况看，节热节电的趋势是向好的。因此建议在实际供热中需要大力推广分布式热力输送系统的应用，必将推动科学供热、节能降耗更上一层楼。
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