河北邢襄熱力集團(tuán)有限公司（以下簡稱邢襄熱力）成立于1985年，原為邢臺市煤氣熱力總公司，負(fù)責(zé)邢臺市主城區(qū)的集中供熱工作。目前，集團(tuán)供熱在網(wǎng)面積4165萬㎡，供熱管網(wǎng)407.7km，熱力站399座，終端在網(wǎng)用戶達(dá)36.5萬戶，熱用戶均為直管到戶。

邢襄熱力堅持服務(wù)質(zhì)量優(yōu)先，精細(xì)化管理為重點，全面深化能效管理意識，多年來充分挖潛增效，提高能源利用率，促進(jìn)企業(yè)精細(xì)化管理和能效水平不斷提高。經(jīng)過不懈努力，供暖期熱力站單位面積耗電量不斷降低，從2013-2014供暖期的1.531kWh/㎡下降至2022-2023供暖期的0.575kWh/㎡，降幅達(dá)62.4%，如圖1所示。

在國家“雙碳”目標(biāo)背景下，各級管理部門對供熱企業(yè)提出了新的要求，不僅要求供熱質(zhì)量有保障，滿足熱用戶舒適性的要求；同時還要不斷降低供熱能耗，減少過量供熱的問題，對室內(nèi)溫度實現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控，解決二次管網(wǎng)水力不平衡和熱量不平衡問題。針對以上情況，邢襄熱力從技術(shù)和管理兩個方面著手，主要進(jìn)行了以下幾方面的工作。

圖1 邢襄熱力各供暖期熱力站

單位面積耗電量變化圖

由于各種因素的影響，在冬季運行過程中往往出現(xiàn)水力失調(diào)，熱用戶的實際分配流量與需求量偏差較大。水力失調(diào)會造成能源的大量浪費，會出現(xiàn)各供暖建筑物之間室內(nèi)溫度偏差大、冷熱不均的情況。因此，必須采取有效措施解決供熱管網(wǎng)水力失調(diào)問題。

邢襄熱力自2013年開始進(jìn)行二次管網(wǎng)平衡改造，目前已實現(xiàn)平衡調(diào)節(jié)全覆蓋，共計安裝庭院管網(wǎng)平衡裝置3萬余套，戶端平衡裝置5萬套。改造后，不僅對管網(wǎng)水力失調(diào)改善效果明顯，而且對能源節(jié)約有著明顯的效果。熱量的均衡輸送提高了管網(wǎng)末端熱用戶室內(nèi)溫度，獲得了良好口碑。

（1）管網(wǎng)靜態(tài)平衡閥改造效果分析

1）熱力站內(nèi)數(shù)據(jù)對比

2015年夏季分別對煤北站、水文隊站等熱力站進(jìn)行管網(wǎng)平衡改造，供熱期分別對各站內(nèi)二次管網(wǎng)供回水溫差、水泵頻率及電指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。數(shù)據(jù)分別來自2014-2015供暖期（改造前）和2015-2016供暖期（改造后），詳見表1。

熱力站平衡改造前后數(shù)據(jù)對比表

表1

從表中可以看出各熱力站二次管網(wǎng)平衡改造前后，供回水溫差增大，循環(huán)泵頻率降低，熱力站電指標(biāo)大幅下降。

2）室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)對比

2015年夏季，在五二零小區(qū)每個單元前的回水干管上安裝KPF靜態(tài)水力平衡閥，共安裝88臺DN50靜態(tài)水力平衡閥。在供熱前期多次使用專用儀表對系統(tǒng)進(jìn)行平衡調(diào)試，同時調(diào)整循環(huán)泵頻率，最終達(dá)到最大程度靜態(tài)水力平衡。邢襄熱力在該小區(qū)管網(wǎng)改造前，在不同單元不同樓層分別安裝室內(nèi)溫度采集器，共100臺。經(jīng)過兩個供暖期，共有86臺室內(nèi)溫度采集器可以正常提供數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分析結(jié)果如圖2所示。

圖2中的曲線A和B分別代表供熱管網(wǎng)平衡閥調(diào)節(jié)前后的熱用戶室內(nèi)溫度變化情況，橫坐標(biāo)表示室內(nèi)溫度分布，縱坐標(biāo)表示熱用戶數(shù)量。由圖2中可以看出，平衡閥調(diào)節(jié)前不同熱用戶室內(nèi)溫度分布比較分散，既有室內(nèi)溫度小于18℃的熱用戶，也有室內(nèi)溫度大于24℃的熱用戶。熱用戶室內(nèi)溫度“近熱遠(yuǎn)冷”，供熱管網(wǎng)存在水力不平衡現(xiàn)象。

圖2 調(diào)節(jié)前后熱用戶室內(nèi)溫度對比圖

平衡閥調(diào)節(jié)后，有49戶熱用戶室內(nèi)溫度在20～21℃之間，從圖中可以看出不同熱用戶室內(nèi)溫度分布范圍縮小，平均室內(nèi)溫度降低。不僅減少了供熱量，還大大提高了供熱品質(zhì)。

（2）戶端智能閥改造效果分析

在守敬東小區(qū)共有892戶熱用戶安裝了智能閥，其中繳費熱用戶655戶，未開栓熱用戶237戶。供暖期在線熱用戶647戶，離線熱用戶8戶。正常熱用戶比例約為98.78%。

1）室內(nèi)溫度分析

統(tǒng)計智能閥系統(tǒng)投運前后各室內(nèi)溫度段內(nèi)的熱用戶數(shù)量，詳見表2。

智能閥系統(tǒng)投運前后各室內(nèi)

溫度段內(nèi)的熱用戶數(shù)量表（戶）

表2

從表2中可以看出，智能閥系統(tǒng)投運后，室內(nèi)溫度主要集中在20～22℃和22～24℃的室內(nèi)溫度段中，基本解決了垂直管網(wǎng)的水力失調(diào)問題。

2）熱力站電指標(biāo)分析

守敬東站戶端智能閥系統(tǒng)經(jīng)過多次調(diào)整，在保證室內(nèi)溫度的情況下，通過逐步降低循環(huán)泵頻率，達(dá)到節(jié)能降耗的目的（表3）

守敬東站數(shù)據(jù)匯總表

表3

從表3中可以看出，守敬東站電指標(biāo)從0.7612kWh/（㎡·a），降低到0.3903kWh/（㎡·a），降幅達(dá)到48.7%，降幅明顯，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

（1）合理取消部分循環(huán)泵止回閥

邢襄熱力注重對各項運行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，總結(jié)出最佳運行策略，其中對止回閥還進(jìn)行了專項分析。目前，所有水泵都已實現(xiàn)變頻控制，通過變頻器對水泵進(jìn)行啟動和停止，在出現(xiàn)故障停泵時可通過水泵變頻器設(shè)備，達(dá)到水流緩慢運行或停止的狀態(tài)，從而消除水錘現(xiàn)象。自2014年開始，拆除單水泵機(jī)組的循環(huán)泵止回閥，對北大郭西、維也納、市政維護(hù)處三個熱力站進(jìn)行拆除止回閥測試，記錄拆前后的水泵頻率、流量、壓力、揚程等相關(guān)數(shù)據(jù)，并計算出相應(yīng)的耗電量，詳細(xì)數(shù)據(jù)如表4～表6所示。

北大郭西熱力站拆除止回閥前后數(shù)據(jù)記錄

表4

維也納熱力站拆除止回閥前后數(shù)據(jù)記錄

表5

市政維護(hù)處熱力站拆除止回閥前后數(shù)據(jù)記錄

表6

2015-2016年開始大面積取消止回閥，2017年在新熱力站設(shè)計中根據(jù)實際需求取消止回閥裝置，免除了止回閥設(shè)備及安裝費用。從2018年開始，熱力站站內(nèi)工藝布置采取多項優(yōu)化措施：調(diào)整管道工藝流程，提高閥門品質(zhì)、減少站內(nèi)閥門數(shù)量，提升水泵輸送能力，極大降低熱力站站內(nèi)阻力。在設(shè)計循環(huán)泵時，泵的揚程從32m降低到了20m左右，部分泵選型揚程降到20m以下。隨著水泵功率的下降，進(jìn)一步降低了耗電量。

（2）優(yōu)化循環(huán)泵選型

實際工程中，為了便于調(diào)節(jié)，設(shè)計人員往往會在設(shè)計時選擇型號較大的水泵，通過加大水泵的揚程、提高水泵的循環(huán)流量等方式彌補(bǔ)系統(tǒng)水力失調(diào)的影響。這種“大流量、大揚程”的配置，在能耗管理粗放的時期有一定的適用性，而在系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大、精細(xì)化水平要求不斷提高的當(dāng)下，必然會增加供熱設(shè)備的投資和運行費用，不利于企業(yè)的良性發(fā)展。

選用高效、節(jié)能的設(shè)備是降低耗電量的重要手段。在熱力站中應(yīng)選用具備有能效高、使用壽命長、易于維護(hù)等特點的優(yōu)質(zhì)水泵、電機(jī)，在設(shè)備選型時還應(yīng)考慮其與整個供熱系統(tǒng)的匹配度，確保其能夠在整個供暖期高效運行。

通過調(diào)節(jié)循環(huán)泵頻率，優(yōu)化流量配比，可控制二次供回水溫差在一個最優(yōu)的區(qū)間。通過對水泵機(jī)械特性、管路系統(tǒng)阻力特性校核，可確定最優(yōu)運行參數(shù)。對循環(huán)泵揚程、流量與功率進(jìn)行測試，并且結(jié)合實際運行工況，找到循環(huán)泵的最佳運行效率，使工作點一直處于高效區(qū)。部分熱力站循環(huán)泵調(diào)整記錄如表7所示。

部分熱力站循環(huán)泵調(diào)整記錄

表7

（3）改進(jìn)不合理的系統(tǒng)設(shè)計或布局

部分高層建筑住宅小區(qū)存在供熱系統(tǒng)未采用高低區(qū)換熱機(jī)組分區(qū)供熱，而是使用加壓機(jī)組給高區(qū)供熱，高區(qū)二次加壓設(shè)備負(fù)責(zé)將低區(qū)供水壓力提升至高區(qū)供熱管網(wǎng)所需的壓力。實際運行中，這種系統(tǒng)運行能耗相對較高，供熱效果較差。改進(jìn)的措施為通過單獨設(shè)立高區(qū)供熱機(jī)組可滿足高區(qū)建筑用熱需求，從而取消二次加壓設(shè)備。部分機(jī)組經(jīng)過改造后，電指標(biāo)從0.6kWh/（㎡·月）下降至2022-2023供暖期的0.196kWh/（㎡·月），降幅達(dá)到67.33%，從而極大地提高了系統(tǒng)的能效。

由于管網(wǎng)設(shè)計不合理、二次管網(wǎng)供熱半徑過大等問題，供熱系統(tǒng)存在著能量損失過多的現(xiàn)象。為了提高供熱效率并節(jié)約能源，供熱系統(tǒng)的管網(wǎng)布局優(yōu)化至關(guān)重要。二次管網(wǎng)是供熱系統(tǒng)中連接熱力站和熱用戶的重要組成部分。通過對相鄰區(qū)片熱力站庭院管網(wǎng)進(jìn)行重新規(guī)劃調(diào)整或選取適當(dāng)位置設(shè)立新熱力站，優(yōu)化管網(wǎng)布局、縮短管網(wǎng)供熱半徑，從而降低管網(wǎng)的總阻力和壓力損失，提高供熱系統(tǒng)的響應(yīng)速度、控制精度和熱量輸送效率，使熱用戶獲得舒適穩(wěn)定的用熱體驗。同時，還能有效降低系統(tǒng)運行和維護(hù)成本，有利于長遠(yuǎn)發(fā)展。

邢襄熱力于2012年研發(fā)了智慧熱網(wǎng)供熱管理系統(tǒng)（以下簡稱智慧熱網(wǎng)），經(jīng)過逐年完善與升級，平臺覆蓋了熱源、一次管網(wǎng)、熱力站、二次管網(wǎng)、熱用戶的全面監(jiān)測與調(diào)控，可根據(jù)熱用戶端采集的室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，結(jié)合設(shè)備的能源消耗量及時采取相應(yīng)的優(yōu)化措施。每年運行期內(nèi)，通過智慧熱網(wǎng)可實現(xiàn)對整體供熱狀況的遠(yuǎn)程實時監(jiān)控；通過智慧熱網(wǎng)可對遠(yuǎn)傳水、電、熱能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，更好地指導(dǎo)相關(guān)人員優(yōu)化機(jī)組的運行調(diào)控。同時，通過智慧熱網(wǎng)定期進(jìn)行能源消耗評估，可幫助相關(guān)人員總結(jié)節(jié)能經(jīng)驗，不斷提高能源管理水平。

邢襄熱力注重加強(qiáng)員工技能培訓(xùn)，提高其在實際工作中的運用能力，培養(yǎng)員工的能效管理意識，提升整體技術(shù)水平。明確各階段的生產(chǎn)目標(biāo)和職責(zé)，對于生產(chǎn)運行部門的崗位，明確工作流程，制定嚴(yán)格的操作流程。對轄區(qū)內(nèi)熱力站運行情況、能效情況、異常問題處置情況等進(jìn)行每日自查，定期匯總分析；針對排查出的異常運行數(shù)據(jù)或設(shè)備，結(jié)合運行工況深入分析研究，出具指導(dǎo)意見；將熱力站綜合能耗情況列入每周生產(chǎn)調(diào)度會進(jìn)行專題討論，對于高耗能的熱力站列入專項督導(dǎo)，逐步落實整改優(yōu)化方案。

為了確保設(shè)備的正常運行和有效利用，邢襄熱力根據(jù)實際情況，每年對需要列入技改更換的設(shè)備進(jìn)行效能測試。效能測試是通過測量循環(huán)泵的流量、壓力、功率等參數(shù)，評估其輸送能力、能耗和效率等性能和工作狀態(tài)的過程。這項測試可以幫助供熱企業(yè)了解循環(huán)泵的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在的問題。在進(jìn)行效能測試時，可以對設(shè)備進(jìn)行持續(xù)的數(shù)據(jù)測試和維護(hù)，確保設(shè)備在運行中的最優(yōu)狀態(tài)，為安全穩(wěn)定運行提供保障。

總體來說，降低熱力站耗電量需要從多個方面入手。

供熱系統(tǒng)的設(shè)計階段是精細(xì)化管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在設(shè)計過程中，需要充分考慮到供熱系統(tǒng)的規(guī)模、布局、建筑特性等方面的因素，通過精確計算確保供熱系統(tǒng)的設(shè)計滿足實際需求，避免資源浪費和能源損失。

供熱系統(tǒng)的建設(shè)和安裝也需要精細(xì)化管理。在建設(shè)過程中，需要嚴(yán)格遵守相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，確保設(shè)備的質(zhì)量和安全性。同時，還需要加強(qiáng)施工現(xiàn)場的管理，確保施工進(jìn)度和質(zhì)量控制。設(shè)備運行期間，需要定期對供熱設(shè)備進(jìn)行檢查和維護(hù)，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。

供熱運行數(shù)據(jù)的收集和分析也尤為重要，便于進(jìn)行運行效率的評估和改進(jìn)。此外，降低耗電量的手段還包括優(yōu)化既有供熱系統(tǒng)的設(shè)計選型、更新高耗能設(shè)備、定期維護(hù)和保養(yǎng)設(shè)備、優(yōu)化運行控制策略、合理安排運行方式、實時進(jìn)行節(jié)能檢測和評估等。