摘要:拉大集中供热温差,降低热网回水温度,能够缓解管网输配瓶颈,为长距离输热、核能供热等新技术创造条件。吸收式换热机组是降低回水温度的核心设备,但是并不是唯一办法。多种技术路线综合利用,才能经济有效地降低回水温度,拉大温差。
城市规模快速扩大,集中供热出现了明显的瓶颈:一是管网输送能力达到极限,无法输送更多的水量;二是热源供热能力达到极限,出现缺口。降低热网回水温度、拉大供回水温差,是解决城市集中供热问题的关键。温差拉大后,相同的流量能够携带更多的热量,也可以经济地长距离输热;回水温度降低,热源厂的余热深度利用得以实现,既增加了供热能力,又降低了供热成本。目前,降低回水温度的核心设备是吸收式换热机组(也叫吸收式换热器)。吸收式换热机组利用一次网与二次网之间的温差做功,零能耗降低一次网回水温度,实现“逆温差”传热,大幅度提高了一次水温差。
吸收式换热机组可以显著降低回水温度,但并不是唯一办法。大温差供热改造,需要根据管网情况及预期目标选择合适的技术组合,实现经济改造。各种改造方式也存在先后顺序,下面按步骤介绍。
第一步 热网诊断
健康的热网是进行深度大温差改造的基础。如果热网问题较大,如水力不平衡、换热器效果差等,会导致回水温度升高。在这种情况下,直接使用高成本的吸收式换热机组,降低回水温度的效果大打折扣,事倍功半。热网诊断主要分为三个方面:
(1)一次网水力平衡
一次网水力平衡是热网诊断的重中之重。如果水力失调,会出现过量供热,导致局部回水温度偏高,进而影响总体回水温度。目前,提高一次网水力平衡主要采用智慧供热技术,很多热力公司已经进行了管理,实现按需供热甚至更先进的管理方式,避免了水力失调带来的问题。
(2)二次网水力平衡
如果二次网水力失调,同样会导致过量供热,回水温度升高,通过换热器会提高一次网回水温度。二次网多采用手动调平衡的方法,多数只经过初调节,问题较多。
但是,二次网数量众多、管理权不明晰,这方面的工作难以全面开展,部分热力公司开展过少量示范项目。这种情况下,可以在全面调研的基础上,改造部分水力工况较差的二次网。
(3)换热器管理
换热器高效运行能够减小一次回水和二次回水之间的温差,降低一次回水温度。不过,换热器可能存在结垢、面积不足等问题,导致换热端差加大,提高一次回水温度。对于换热效果较差的换热站,需要对换热站进行水质管理、清理换热器结垢、补充换热面积,以降低一次网回水温度。
(4)热网诊断的效果
通过上述多种热网诊断技术,能够实现一次回水和二次回水之间的温差降低至5℃以内。如果需要再降低回水温度,常规换热器就无能为力了,需要更换吸收式换热机组。
第二步 吸收式换热机组改造
吸收式换热机组的作用与板换相同,但体积更大、阻力更高、成本更高。因此,吸收式换热机组替代板换需遵循以下几个原则:
(1)选择空间足够的换热站。只有站内空间足够、运输通道足够的站,才能更换吸收式换热机组。为了找到可改造站,在可研阶段就应当进行全网换热站调研。
(2)尽量改造大型换热站。大站的供热面积大,降低回水温度的比重高,效果更明显。
(3)尽量改造靠近热源的换热站。距离热源越近,一次网供水温度越高、压头越大,大温差供热效果越好。供水温度越高,吸收式换热机组出水温度更低;一次网压头足够大,完全克服吸收式换热机组的阻力,不需要额外增加动力。
吸收式换热机组的效果受多种因素影响。大量应用实例的结果显示,安装吸收式换热机组的换热站,回水温度可降低至20-30℃;经过大规模改造的城市热网,回水温度可降低至35℃左右。
第三步 大温差能源站改造
换热站吸收式换热机组利用一次网和二次网的温差做功,零能耗降低回水温度。但是,这种驱动能力有限,回水温度降低幅度也受限。如果改造后的回水温度仍没有达到预期,可以建设大温差能源站降低回水温度。
能源站是对总回水的集中降温。这时的传热温差较低,驱动能力很小,大温差换热机组需要采用外部能源补充,如燃气或电能。根据驱动能源,能源站大温差换热机组可分为热水型、补燃型、直燃型、复合型等种类。
补充的能源品位很高,大温差能源站的回水温度可以降至10℃左右。这种方式虽然消耗了不少燃气等能源,但低温回水回到热源处能够深度回收余热,相当于提高了燃气的利用效率,相比锅炉房燃烧供热,经济性好得多。





