城市集中供热管网优化

城市集中供热管网优化（精选10篇）

城市集中供热管网优化 篇1

城市集中供热管网是城市建设的重要工程,在发展的过程中,涉及能源消耗、经济成本等问题,为了优化城市集中供热管网的设计,在管线布局、管径设计、管道敷设及管网运行等方面进行改善,提高管网系统的性能。

1 我国城市集中供热管网的现状及存在的问题

近几年,城市集中供热被越来越多的人接受,关系到居民的生活质量。城市集中供热是以热水或者蒸汽作为热源,通过供热管网向集中的区域供热。因其与传统的供热相比,存在很多优势,在城市中得到迅速发展。城市集中供热的优点表现在以下几个方面。

1.1 节约资源

传统的供热采用容量小、效率低的锅炉,而现代的城市集中供热利用的是容量大、效率高的锅炉,大大节约了能源。

1.2 减少空气污染

目前,集中供热利用热电厂或集中锅炉房供热,安装专用供热设备和排污净化设备,而以前的分散锅炉供热,大部分未安装达标的污染净化设备,集中供热解决了供热带来的环境问题。

1.3 提高了供热质量

传统的供热是在某一时间段内供热,供热时间大部分集中在晚上,供热不稳定。而集中供热是保持室温不变的连续供热,提高了人们的生活质量。

1.4 节省了人力物力

由于城市集中供热主要操作都是自动化的,根据对供热温度的设置,设备可随室外温度的变化自动调节供热环境,节省了人工的操作。

我国城市集中供热从20世纪50年代开始起步,经过几十年的不断发展,城市集中供热系统取得了一定的成绩,但发展的过程中仍然存在一些问题。第一,一些城市采用的热电厂或锅炉房的能源利用率低,造成热能浪费,增大了供热成本。第二,供热管网的分布广、分支多,当管网出现问题需要维修时要花费若干小时,影响人们的居住生活。第三,很多用户出现供热不均的现象,影响了人们的生活质量。

2 城市集中供热网管优化设计

随着城市集中供热的发展,供热管网的优化设计在供热工程中的作用越来越重要。结合供热管网的实际情况的同时,考虑节约能源、降低能耗、减少污染,对供热管网进行合理优化。其优化主要包括管线的布局、管径的设计、管道的敷设和管网的运行。

2.1 管线的布局优化设计

供热管网的管线应从经济性、技术性等方面考虑进行合理设计,近几年由于城市集中供热源的减少,供热管网的投资加大,对集中供热管网的设计要求更为严格。首先,在管线的布局过程中,应集中在热负荷区域,减少管线的长度,力求短直,在设计中,采用Dijskstra算法求出最短路线,缩小阻力带来的损失,从而保证管网的经济投入。其次,在管线敷设过程中,选择土质较硬的位置、地震稳定区域、不易出现滑坡危险区和地下水位较低的区域。避免和交通干线的交叉,尽量和公路平行并且在公路一边的辅路位置敷设,防止出现阻碍交通的现象。再次,在管线布局过程中,供热管线应与其他管线保持一定的距离,避免施工时对其产生影响。

2.2 管径的优化设计

在管线的布局、管径的设计、管道的敷设和管网的运行设计中,管径设计是整个城市集中管网设计的核心,对于供热工程而言,管径的设计是离散的,在对每种管线进行布局时,管径的设计都会有多种选择,因此,在管径的优化设计中,首先确定管径的最大值,使管径的选择尽量在较小的范围之内。在设计供热管网时,管径的大小是根据各个管段的流量、长度、材料以及比压降的大小来确定。管段的流量和用户的设计热负荷、热网的供、回水温度有关系,在确定管径之前,要对不同管段的热负荷加以计算。实际上,管径越大,热量输送时产生的阻力就越小,消耗的动力成本就越低,但建设的成本会相应的增大,因此选择最优管径,才是经济合理的管径。合理的管径优化设计,既能满足供热管网的管径使用,又能节约经济成本。

2.3 管道的敷设方式

在城市集中供热管网设计中,对于管道的敷设采用直埋方式,一方面地埋方式既不影响城市的美观,又能减少损耗,如采用架空敷设,由于管道较长,输送区域较广,敷设面积较大,严重影响城市的景观,并且管道暴露在空气中,大大增加了热能的消耗;另一方面,与地沟敷设方式相比,地埋敷设施工工期短、维修率低、占地面积小,此外,地埋方式采用无补偿预热安装方式,当管网中某一管段的温度超过承受温度时,管道不会受到损害,减少了管网的维修率。合理的管道敷设方式对集中供热管网,有效地降低了能源的消耗和成本的投资。

2.4 管网的运行优化设计

目前,我国各大城市集中供热管网在运行的过程中存在很多问题,例如能源利用率较低,经济成本较大,严重影响了供热管网的质量。因此合理的管网运行调节对于供热系统的正常运行起着非常重要的作用。首先,科学合理地设计供热管网系统,通过合理的设计,减少实际运行中出现的问题,保证供热系统的正常运行。其次,在管网运行中注重管网的调节,很多用户出现供热不均的现象,主要是由于供热管网的水温调节不得当造成的,当用户自行调节供热温度时,通过对调控设备的设计,使单户调节温度时,不影响其他管道,同时避免产生振动和噪音。通过先进的技术,合理优化设计集中供热管网,提高供热管网的质量,保证居民的正常生活。

3 结语

随着城市的发展,集中供热将会越来越普遍。城市集中供热管网关系到人们的居住生活质量,在设计过程中,在保证能源和经济成本的前提下,要对管线布局、管径设计、管道敷设及管网的运行进行合理优化设计,提高城市集中供热管网的运行质量,促进城市集中管网系统的发展,进而提升人们的生活水平。

参考文献

[1]安霄.城市集中供热管网优化[J].中国新技术新产品,2011,20(19):48-49.

[2]张晓松.城市集中供热系统现状和问题分析[J].煤气与热力,2011,21(11):68-69.

[3]吴宏伟.城市集中供热管网的设计施工及优化[J].城市建设理论研究(电子版),2013,12(21):49-50.

[4]刘剑.城市集中供热的发展及面临的问题[J].节能与环保,2001,(4).

城市集中供热管网优化 篇2

引言

降水是再平凡不过的自然现象，但随着近年来全球变暖，降雨越来越频繁，一些由于频繁降雨引起的内涝现象越来越多，可以说强降水给我们的城市排水系统带来压力，甚至超过排水管网的承受能力，逐渐的，降水形成积水，积水形成内涝，人们的正常生活受到影响。值得一提的是，内涝后水污染会更严重，这是因为积水得不到处理导致更多的污水进入河道湖泊等地，还有在降水过程中，大气内的污染物随雨水落到各处，这为我国的排水管网系统带来更大的压力。

一、内涝成因

首先与城市地面性质或径流变化有关。城市化进程的不断深化，使我们的城市更多高楼大厦拨地而起，路面铺的更平坦，土地本身的渗水能力被削弱，大自然的水循环系统也起不了作用。大面积地面硬化，使地面雨水的径流系数增大，径流量很容易发生变化，这样地下排水管网成为唯一的主要接受口，污水通过排水管网收集，可一旦雨量过大，超过管网负荷就会出现内涝。

其次与城市气候有关。当我们的城市发展到一定规模后，我们的活动相对密集，城市地貌会因为改造发生变化，城市气候与生态都随之发生改变，这里我们常说的热岛效应、雨岛效应、浑浊岛效应循环交替，城市开始频发降雨，且很难停下来，灾害不断叠加放大，内涝极易形成。

再次排水管网落后。城市在发展变换，排水管网的规划和建设却相对落后，这里要提及新城区与旧城区的矛盾问题，往往老城区在排水管网的规划上相对传统，都是雨水与污水合流排放的，新城区会将二者分开，但在新旧结合处管网却无法结合，因为老城区管网设施早已无法与新城区系统连接，进而呈现了彼此独立的尴尬，待到强降雨时，老城区极易出现积水，内涝也是常有的。

最后排水管网内部存在问题。在城市内涝调查中我们发现，雨天城市垃圾很有可能随着水流冲进排水管网，这时容易造成堵塞，还有一部分排水管网因地势原因，管道坡度较小，在强降雨时，以至于水流在附近无法正常流入，形成排水检查井处淤流，久而久之垃圾聚集，一旦冲入排水口也有可能造成堵塞，非常不实用。从另一方面看，排水速度慢了，势必提升了内涝的.可能性。

二、城市防涝与排水管网的关系

城市排水管网是市政基础设施，是保护我们平安生活的系统。排水设施平时连接着泵站、沟渠等，是城市排水的重要组成，一旦出现问题，城市极易内涝。另外，城市排水管网是个大工程，对于它的检验、规划、考察、设计等不能出现一丝纰漏，因为它工程规模大、涉及到的投资较多，施工一次的难度相对较强，而且需要很长的工期，是政府的大行动，因此规划设计最好一次到位。

对于排水管网优化设计是必要的。市政管网是市政建设的组成部分，它的投资占整个排水系统的一大半，随着城市发展，排水管网的普及不断扩大，问题也开始衍生，为了增强排水管网的负载能力，尽量减少城市的内涝灾害，必须加强对排水管网的建设，对其进行优化设计。

三、我国排水管网设计中存在的问题

1、理念落后

目前我们对于排水管网处理内涝始终保持一个观念，就是最短路径与最快速度，这就将城市排水防涝当成了简单的排放雨水的项目，不重视雨水的下渗等自然循环系统的恢复，始终将压力放置在排水管网上，另一方面我国的排水管网标准不高，对于污水处理能力有限，对内涝没有防治设计。

2、设计落后

目前我国城市排水管网设计还是以19世纪推理公式为基础，对于小面积基础是可以处理的，而且还要水流平缓，当积水面积变大，水流湍急时，公式推理会失真，洪峰值计算不准确，降水流量变化也不好掌握，这样的排水管网对于防涝来说是远远不够的。

3、设计标准低

目前我国的排水系统标准为一年一遇或三年一遇。该标准沿用了许多年，没有及时随着城市的变化而变化，近年来我国城市化进程加速，市政道路附近的地块被占用，这对雨水排放产生影响，水浸街的现象时有发生，当雨季来临时，经常会出现内涝，甚至造成人员死亡的事件。

4、雨水利用率低

市政排水中，排水管网的压力最大，城市水循环系统使用率很弱，这与我们设计的排水管网有一定关系，没有考虑到设计储存雨水的空间，也没有为雨水流通设计通道，排水管网的压力增大了，水量超过管网过流能力后，内涝也就出现了。

5、细节设计不合理

在管网系统设计过程中，许多人为因素显得很不合理，比如在调研没有完成的情况下，用错误的数据做设计参数，最终导致管径不合适，或者坡度设计不合理，再或者没有预留管线过街，不合理的设计为未来管网运行埋下安全隐患，甚至在暴雨来临时，形成内涝。

四、排水管网优化设计

我们这里要优化设计的内容主要涉及到两项，一为排水管渠，一为污水管网。在平面布置确定的基础上对其实施优化设计。目前国际上相对较好的优化设计方法有：

1、两相优化法

此方法以流速约束条件为基础，选出流速最合理的设计，倘若流速提升需要根据步长提升，在根据确定的流速确定流量进而进行最优充满度和管径的选取，最后计算出最优坡度。

2、遗传算法

在我们进行市政排水管网优化设计时，采取任何方法都要遵从设计规范，以最低的经济投入为基准。遗传算法是一种编码处理，即对涉及到的参数都进行编码作业，再针对目标函数做转换，最后进行生物进化过程的模仿，不断接近目标函数。

3、非线性规划法与线性规划法

前者有利于适用目标函数及变量，有利于实现对管径及埋深的最优化选择，从另一个角度看，它对目标函数与相关约束条件都有一定的限制，而后者即线性规划法则恰恰相反，它能用一级泰勒公式代替线性规划，它的缺点是将管径变成了变量，并且需要很长的准备期。

4、动态规划法

目前动态规划法在我国较为常用，它是将观望设计作为一个过程，进而对过程进行合理的划分，再开始进行优化设计工作。动态规划法将节点埋深作为变量，通过坡度进行全面搜索，该方法可以直接用标准管径，这是它的优势，但由于它要求的状态点间埋深间隔比较小，致使存储量和实践间隔提升，基于它的迭代过程使其局限性提升。当管径成为变量时，存储及计算速度方面形成优势，衍生管径法，这种方法使计算精度得到优化。

5、坡度优化

满管流或非满管流排水管网中，管段节点水位高程是一样的，这里可以将之归纳为能量连续着的排水设计段，倘若将造价的最小值作为目标函数，输水量用设计管网起始点水位差最大值即可，这时最大的约束就是设计规范，可以构建坡度模型，通过对模型的分析求得最经济的坡度。

五、结束语

城市集中供热管网优化 篇3

【关键词】集中供热；管网；优化

Central heating pipe network operation to adjust the optimization method of

Zhao Yong-chen,Li Xiao-guang

(Fushun Municipal Engineering Design Institute Co., Ltd Fushun Liaoning 113008)

【Abstract】Centralized regulation of the heating pipe network optimization run, the management of quality regulation is simple, easy to operate hydraulic condition is stable, but the cycle of water always remains the same power consumption more. The volume control can save a lot of energy, but as the outside temperature rises, the network traffic is rapidly reduced, often makes the heating system to produce a serious imbalance of the vertical heat and the operation is complex, difficult to manage. Phased change the flow of quality adjustment combines the advantages of quality adjustment and volume control, and both avoid the vertical imbalance, but also significant power savings. Therefore, for the central heating pipe network optimization, this paper will focus on the heating pipe network adjustment optimization study.

【Key words】Central heating;Pipe network;Optimization

随着现代技术经济的不断提高和节约能源的迫切要求，供热工程已经成为热能工程中的一个重要的组成部分，日益受到重视和发展。城市供热系统也由分散的取暖炉逐步发展为区域锅炉房、热电联产等大型集中供热系统。对集中供热管网而言，运行参数是供热运行中重要的技术指标，参数的合理性直接关系到供热系统的经济性以及热用户的供热质量。从运行参数优化入手，将运行参数优化与热网水力平衡和热力平衡有机地结合起来，可以达到供热节能的效果；另一方面，充分考虑热网的供水温度与流量变化的综合影响，对热网的供热量及时而有效的调节是保证供热质量和效益的前提。

1. 供热管网运行调节优化的现状

集中供热系统由三大部分组成:热源、热网和热用户。其目的在于维持室内气温适合，使建筑物始终处于得热与失热的平衡状态。其中热网承担着将热源的热量及时地输送、分配给各个热用户的任务，起到连接二者的桥梁作用，是供热系统的重要组成部分。近年来，随着我国城市集中供热事业迅速发展，集中供热系统供热面积逐渐增大，管网的结构越来越复杂，相应地在供热管网上面的投资也越来越大，热网越来越显示其重要性。供热管网越来越多地走向人们的生活，热电厂集中供热和区域集中供热急剧增加。我国城市供热管网的特点是热用户分布区域广、分支多，有些热网为提高供热可靠性和应付供热发展的不确定性，在规划设计时就将热网像市政给水管网一样成网格状布置，却存在热水力工况和控制复杂，网格状管网投资非常高的问题。因此，我国城市 供热管网仍然多为多条枝状管网放射型布置。在现阶段，部分城市集中供热管网存在管道老化、腐蚀严重、技术落后、热能浪费、安全事故时有发生等问题，造成了不应有的浪费，影响了城市生产和生活秩序。因此，为了减少能源消耗、降低运行费用、提高运行安全性和经济性，供热管网的优化运行迫在眉睫。保证供热质量能否把生产的热能，按热网用户需要进行合理分配，这就要求热网在设计中选择最优方案、进而搞好城市的供热问题。

目前，我国大部分地区供热系统管网优化运行计算仍然使用逐段计算的方法，该方法计算效率低，工作量大，适应性差。由于计算量巨大、计算过程复杂，单纯使用手算的方法已难于达到要求。随着计算机技术的迅速发展以及管网计算理论和方法的不断完善，使得我们运用计算机解决复杂管网的水力计算并快速选择最优调节方案成为可能。只有以准确的水力计算为基础，快速的对大型供热管网进行多方案择优、可靠性分析以及技术经济性计算，才能适应日益复杂的供热管网运行要求及发展。

对供热管网而言，运行参数是供热运行中重要的技术指标，参数的合理性直接关系到供热系统的经济性以及热用户的供热质量。从运行参数优化入手，将运行参数优化与热网水力平衡和热力平衡有机地结合起来，可以达到供热节能的效果另一方面，充分考虑热网的供水温度与流量变化的综合影响，对热网的供热量及时而有效的调节是保证供热质量和效益的前提。因此，研究供热管网的优化运行方法是保证热网安全、经济运行的有效手段和必需措施，也是提出本课题的现实意义。

2. 供热管网运行优化方法

集中供热管网的设计需考虑它的技术性、初投资和运行中的能量输送损失这三个方面，对于一个布局已定的集中供热管网的设计，存在着寻求这三个目标综合起来的优化问题。然而，技术、经济和能量这三个目标之间是矛盾的。追求高的经济目标，将导致降低热网运行的能量目标，如何将这三个目标统一起来，形成一个综合的目标，是解决布局已定的树状热网设计最优化的关键问题。供热管网调节是一项复杂细致理论性和专业性较强的工作，其目的是使热用户内散热器的放热与热用户热损失的变化相适应，以确保热用户室内温度达标，既节约能源，又保证供热质量。因此，有必要对集中供热管网的优化设计进行理论分析，逐步引中和发展，以解决热网系统问题。在具体的设计集中供热管网过程中可以从以下方面出发来优化集中供热管网的设计。

2.1 调节优化。

初调节一般在供热系统正式运行前进行，也可以在供热系统运行期间进行。初调节的目的是将各个热用户的运行流量调节至理想流量，即满足热用户实际热负荷需求的流量。只有保证了初调节的质量，使实际流量达到设计流量，才能保证对热用户持续稳定的供热，更有利于用户端的调节。目前初调节的方法包括阻力系数法、预定计划法等，但因为调节工作量大，一般很难在实际中得到运用。随着各种平衡阀以及智能仪表的开发应用，为解决实际运行工况下的失调问题，又陆续提出了多种初调节方法，如比例法、补偿法、模拟分析法、模拟阻力法、温度调节法等等，这些方法在实际供热系统中都得到了不同程度的应用。

2.2 参数优化。

二次网供、回水压差要满足克服系统阻力的要求，由于循环泵消耗功率与介质体积流量的三次方成正比，因此在考虑二次网供回水压差时应优先确定系统合理的体积流量，以降低运行电耗；二次网定压压力应保证运行时最不利端充满水，并能将气排净，具体确定时要考虑以下四个方面的因素:热力站供热半径、热网最高点高度、供热运行方式以及系统阻力；二次网热力站一般采用变频补给水泵定压，定压点可设在供热系统总回水管上或补给水泵出口总管上，以保证定压压力的合理确定。

2.3 多热源联网调度优化。

供热系统多热源联网运行可以提高系统的可靠性以及不同形式热源合理匹配带来的热源运行的经济性等，但在具体的运行调度时还应注意以下问题:

（1）各个热源热负荷的分配。

热源承担热负荷的能力受到热源本身容量的限制，同时受到热网输配是否可及的限制。另外，不同热源制备热能和输送热能的成本随承担的负荷而变化，在实际操作中还要考虑不同热源的经济性、可靠性和灵活性等。因此，主热源应为热电厂，目_满负荷运行；次热源为区域锅炉房，在热负荷达到一定规模时投入；燃气、燃油锅炉房作为调峰热源可以随时投入。

（2）国的热源供热负荷调节能力较差，经常存在供热量不足的问题，因此供热过程中首先考虑维持整个二次网的供、回水平均温度一致，实现均匀供热。具体的调度方法是:按照各个热源的热负荷分配比例调度各个热源的供热量，同时按照最不利环路的运行工况调整整个供需关系，控制各个热源处循环泵的转速，使各个热源的供水温度保持一致。

（3）热网水力工况的调整。

热网水力工况的优化调度，可以使得管网充分发挥其输配能力；此外，输配系统本身的动力消耗于分巨大，水力工况的优化调度可以尽可能的减少这部分能量消耗。因此，需要对多热源联网运行进行水力工况模拟分析，计算出水力会交点的位置、热网的压力和流量分布、各热源循环水泵的运行工况和耗电量等等，以便于及时调整水力工况，指导多热源的联网运行调度。

参考文献

［1］ 党翠萍。变流量调节在供热节能中的应用［J］。太原科技，2009 C 9 ) : 86～88.

［2］ 李德英，许文发.供热工程［M］.北京:中国建筑工业出版社，2004.

城市集中供热管网改造分析 篇4

式中:G-设计流量, 单位为t/h;d-管道内径, 单位为m;v-管道内热水流速, 单位为m/s。

为配合热网改造, 需建设一批换热站, 换热站设备主要为换热机组 (包括循环水泵、补水泵等) , 分 (集) 水器、旋流除污器、智能弯管流量计等。每个换热站的换热机组不宜少于2台, 同时应保证一台换热机组的供热能力不低于供热负荷的70%。并应根据热负荷的大小分布情况, 设置必要的检测、计量及流量分配控制装置。

换热站内换热设备选用FBJ水-水换热机组。该设备采用国外技术由国内生产组装而成, 它由板式换热器、二级网的循环水泵、阀门、压力表、温度计、传感器和控制器件组成。为降低工程造价, 换热机组除板换及控制器选用国外产品外其它均为国内产品。FBJ换热机组特点为:结构紧凑, 机电一体化, 占地面积较小;运行管理方便, 节能高效, 安装简便, 高智能化, 易实现无人值守自动运行。根据一级网设计供、回水温度120/60℃, 二级网设计供、回水温度80/55℃, 供热小区规划供热面积, 并考虑留有一定余量合理配置换热机组 (机组配置板换两台, 每台换热面积按设计热负荷的70%配置) 。

换热站内设有玻璃钢补水箱一个。二次水的补给水处理采用全自动钠离子交换器。该交换器应用单板机自动控制系统。可根据软化水液位控制交换器的启动和停机, 还具有自动设定再生、反洗等功能。一级网供水管, 二级网回水管上均设置旋流除污器, 水流经过除污器和换热机组的过滤器进入板式换热器, 以保证换热机组无污物堵塞现象。一级网供水管, 二级网供、回水管上均设置智能弯管流量计, 它由90°标准弯管传感器、差压变送器、压力变送器、温度传感器、温度变送器和主机配套组成的测量系统。

按目前热网控制设备的技术发展水平, 本工程一次热网拟采用变频方式控循环水泵的运行, 以改变流量质调节方式调整热网运行工况, 在技术经济评价电耗和热耗的基础上由计算机依据节能气象温度曲线调整热网工况。二次网运行调节采用质调节, 热水供暖系统在进行质调节时, 只改变网路的供水温度, 循环水量一般保持设计值不变。

供回水温度tg·th随室外气温tw的变化的关系为:

调度中心是热网监控系统的控制中心, 对热网系统中各远程、本地站LCM得运行工况进行实时监控。接受来自LCM的信号, 通过对LCM监测和控制, 在调度中心了解热网整体的运行状况, 根据热网参数对热网进行合理调度、指挥, 实现热网的优化和经济运行。

热网末端压差及热源厂出口的温度、压力、流量等参数均由热源厂的监控系统来控制调节。热网监控系统将管网末端压差及热源厂出口参数送至热源厂, 作为热源厂调整运行工况的依据。

SCC接收联网的LCM的控制状态信号, 并有权修改和设置控制参数, 实现对LCM的运行知道。SCC能进行全网水力工况分析, 绘制不同方式下的水压图。并具备平均负荷预测分析、计算及管网仿真能力, 提供系统分析决策支持。

实现数据交互传送可能采用无线和有线通讯, 有线包括:光缆通讯、专用电缆通讯和电话线通讯。随着电话通讯系统的改善, 利用电话线路通讯已经是一种可行经济可靠的方法, 本监控系统通讯采用电话拨号方式 (ISDN) 。

本工程供热管道为预制保温管, 敷设方式为直埋敷设, 输送过程中的能量消耗是沿途散热的热损失和泄漏水的热损失。热网热效率表示管道的保温效果和保热程度。热网失水率表示热网水泄漏的程度。经调查该公司负责区域内现阶段低温水热网热效率平均在88%~94.24%之间, 失水率达2.6%左右。本工程实施后通过有效的技术手段, 加强运营管理, 失水率控制在0.5%以内, 达到节约用水降低耗热的目的。

该项目实施后, 城区集中供热热网将采用高质量的直埋敷设, 保温性能好, 降低散热及泄漏事故的发生。减少不合理用热现象的发生, 降低系统失水率。另外通过对热力管道进行高标准的防护保温, 降低散损失, 达到节约能源合理利用资源的目的。

参考文献

[1]中小型热电联产工程设计手册[Z].

[2]实用供热空调设计手册[Z].

[3]CJJ34-2010.城镇供热管网设计规范[S].

城市集中供热管网优化 篇5

摘要：供热企业对于现在社会的发展需求是非常必要的，但其对于环境所造成的污染也是不可忽略的。任由其发展的话，不仅每年会消耗大量的能源，同时也会产生大量的污染气体。这篇文章主要分析供热企业对能源消耗的主要原因，并根据原因找到与之对应的节约能源的方法，来实现低耗能，高效益的目标，不仅环保还可节能。

关键词：管网；供热；节能

本文根据我市供热企业为案例，凭借多年的工作经验浅谈对于供热现状的理解，希望能够对促进节能供热企业起到帮助的作用。

1.存在的主要问题

在冬季寒冷异常的时候，解决供暖的主要手段仍然是锅炉采暖，大企业承担着大部分的城市供暖，超过一半的建筑面积都是这样供热的，企业能源消耗过高，企业的生存和发展压力巨大，对于节能方面更是难以打到目标。其表现主要为以下几个方面：首先是部分供热单位使用的锅炉跟不上时代、出力不高；配套辅机设备和管网年久失修，运行效率偏低，脱硫除尘设施不能达到环保要求。其次是供热管网调节滞后或调节手段不足，存在个别区域过热等供热不均现象，浪费了部分热力.第三，能源管理和考核用热计量表具不齐备，不利于推行能源定额管理。第四，老旧住宅的楼体围护结构保温性能较差，造成供热单位提高供热参数，延长供暖时间，但用户室温仍不达标，从而浪费了大量能源。

2.节能减排对策

对于节能减排我们做了如下的几点的相应的政策：

A、依靠科学，加强管理 近几年来，一些大型供热企业改变思维，推广应用新技术，管理水平得到很大提高，节能降耗方面取得巨大的进步。

B、管理工作中增加科技含量，加强职工业务培训，提高职工队伍的技术水平和综合素质。

C、积极推广应用高效率、高质量的新設备、新技术，努力实现锅炉供暖工作的低成本高效益。

D、科学地制定锅炉供暖生产资金计划，加强各类物量消耗的统计和考核工作。在保证锅炉供暖的综合效益前提下实施奖罚制度，充分调动广大职工节能降耗的积极性。

E、落实能耗计量管理工作，建立健全能耗计量管理制度，完善计量手段，保证供暖能耗统计、考核。重要节能环节专人管理，计量表具定期效验，保证能源消耗指数统计的真实性和有效性。

F、加大投入，逐步完成热源、热网和热用户系统的更新改造，注重节能技术和产品的应用。

3.集中供热系统的弊端与收益

对既有供热系统老旧设施逐年更新，随着政府推进集中供热工作的展开，相当数量小吨位的老旧锅炉房被取缔，代之以大型区域供暖锅炉房，改善了供热效果，美化和净化了环境。用效率高的新型锅炉取代年久落后的老旧锅炉，完成效率降低在用锅炉的技术改造，降低锅炉热损失，使热效率明显提高，降低煤耗。充分考虑供热区域、负荷等特点，对锅炉房辅机设备进行综合改造，合理配备；对炉排、鼓风、引风、上煤、除渣、水循环系统应用电机变频调速技术，大幅度降低供热电耗。采取有效措施降低灰渣含碳量，减少固废的排放，改造脱硫除尘设施，减少有害气体排放。

对供热管网进行更新，加强运行管理，对供热管网进行定期维修，更换跑冒滴漏管道和阀门、补偿器等管网部件，提高供热管道的保温、防腐标准，避免以失水为表象的水、电、热耗过高等问题。加强水的软化和除氧处理，满足水质要求，避免换热面结垢造成锅炉或换热器传热效率降低，同时还可避免因管道内壁腐蚀造成的热网跑水等问题。

提高供热系统调控能力，实现均衡供热。调整和优化结构的供暖企业，需要不断优化加热结构，对供热资源整合的实施，多热源和加热圈形成联合操作技术，改变低负荷运行条件，提高供热安全保障能力和源利用效率。提高供热系统调控能力建立热源自动控制系统，根据室外气温及负荷变化情况及时进行供热调节，合理确定锅炉的运行台数，调整循环泵的匹配，使锅炉能够在满负荷状态下运行。通过微机合理配置热源各供热设备运行参数，显示锅炉燃烧状况和辅机设备的运转情况，既符合锅炉安全运行的需要，又满足不同时期热网对热量的需求。通过调控系统及时发现运行异常状况，避免故障的发生，提高锅炉热效率，达到节能效果。建立大型热网微机自动监控系统，对热网设施进行优化改造，逐步升级和更新自控系统软件，实现换热站供热参数的远程、实时监控，及时动态调节，科学分配热量，达到节约热量、经济运行的目的。在供热管网中加装调节阀、平衡阀等管网调控装置，提高热网的可调度，消除水力失调，减少过热损失，避免采暖用户因过热而开窗放热。

充分发挥能源计量管理作用。完善计量设施，没有精确的测量仪器，没有真实、准确的数据能量，能量管理和评价更是不可能的。尽快解决热计量供暖企业相对薄弱，配备必要的热计量，能源成本和能源消耗评估的实施。同时，该用户室内系统配有温度控制装置，提高节能意识，促使双方积极采取供热企业和用户节能措施。建立供热能源消耗定额考核机制。供热企业要加强节能工作的组织领导，建立、健全各项能源管理制度、能源考核和奖惩制度，制定先进合理的供热能源消耗定额指标，使供热节能管理工作有章可循，奖惩有据可依。对管理人员、耗能设备使用人员要进行节能培训，提高职工节能意识。进行供热系统能耗监测，开展企业能效评估和能源审计工作，查找问题和漏洞，挖掘节能潜力，保证节能管理工作的持续有效。加快节能住宅建设和既有住宅节能改造。供热节能只依靠供热设施建设与改造，供热系统节能管理等方面的努力是不够的，建筑围护结构是影响建筑能耗的重要因素之一，建筑节能要求新建建筑全面执行建筑节能标准，对旧有非节能住宅进行必要的改造。积极推进分户热计量进程。近年来，全市大力推广按户供热计量，为住户自己控制室温做好准备，达到节约能源目的。

供热企业现在社会发展的需求是很大的，但对环境造成的污染也不容忽视。本文解决了不仅求发展还必须节能这一难题，供热不仅每年将消耗大量的能源，同时产生大量的污染气体。分析对供热企业主要能耗，并根据找到的原因及相应的节能方法，实现能耗低，效率高，既环保又能节约能源。总之，通过以上措施，大大降低了供热企业的能源消耗，促进城市的节能减排工作，使之达到了前所未有的高度。此外，通过广泛深入的宣传节能的可持续发展策略，提高居民的资源保护意识，动员社会各界广泛参与，使节能减排成为广大居民的自觉行动，推动全社会节约能源。

参考文献：

[1]李文斌.浅析城市供热节能技术措施[J].节能，2008.（6）.

[2]张国臣.集中供热系统中节能减排几个技术问题探析[J].区域供热，2012（2）：27-28.

城市集中供热管网优化 篇6

集中供热管网优化设计不仅能优化供热质量, 更能够起到节约投资、降低供热消耗, 减小污染、增强管网可靠性的作用。在供热市场日益激烈的今天, 集中供热管网优化设计, 是增强供热企业市场竞争力的重要手段, 供热管网是集中供热的重要组成部分, 供热管网设计优化意义重大。

1. 目前我国集中供热暖管网中存在的问题

随着我国城市化进程的加快, 冬季北方城市供热需求量越来越大, 并且近些年群众对供热质量要求越来越高, 很多居民对供热质量表示不满意, 集中供热任务艰巨, 集中供热问题一度成为社会关注的焦点。集中供热效果不理想和供热管网的设计有着直接关系, 下面通过几点来分析目前我国集中供热管网存在的问题。

1.1 管网布局不合理

集中供热管网布局是供热系统的关键, 供热管网布局必须经过科学的设计, 才能保障供热有效性, 如若不然很容易出现“长管路, 大管径, 布局乱”等现象。这不仅会增加供热系统建设费用, 更会造成热力和动力的消耗, 最终导致远端用户暖气不热, 近端用户暖气过热, 供热失调局面的发生。

1.2 凝结水问题

通过调查发现, 目前集中供热管网设计中缺少对凝结水回收的考虑。供热凝结水问题, 在供热中一直没有得到很好的解决。造成凝结水的因素有很多, 如:设备、管件、管道连接不牢靠、管件材质、供热温度等等, 都可能导致凝结水。另一方面, 管网系统施工技术和质量也影响着凝结水的形成, 如果没有按照严格的操作流程进行施工, 也可能导致管网凝结水问题的出现。凝结水不仅会气侵管道, 缩短管道寿命, 还会影响整体的供热质量, 增强供热消耗, 集中供热管网优化应将凝结水考虑进来。

1.3 供热管道保温层存在问题

目前我国集中供热管道保温层材料多使用岩棉材料, 这种岩棉材料属于软质材料, 使用中易沉降, 易发生上薄下厚的现象。保温层是供热管道设计中的重要部分。保温层厚度直接影响保温效果, 由于岩棉保温层上部分变薄, 保温效果就会随之下降。保温层下半部分下沉, 会导致管道与保温层间出现缝隙, 供热过程中, 缝隙中空气与管壁发生对流换热, 将导致供热管网散热的加大。

2. 集中供热管网优化设计

通过以上分析可以看出, 集中供热管网设计优化是一项很复杂的工作, 很多细节都影响着整个集中供热系统的成败。为了保障供热质量供热企业必须重视供热管网优化, 针对集中供热管网实际情况进行设计优化, 解决集中供热中存在的问题。下面通过几点来分析集中供热管网优化设计策略。

2.1 合理设计管网布局和管线走向

管线与管道设置是整个管网系统的核心内容, 管道布局和管线走向是否合理直接影响着供热效果。在进行管网系统设计时必须认真考察、科学设计, 做好图纸的分析, 充分理解设计意图, 合理布局管道走向, 从整个供暖系统角度来考虑进行合理优化和安排, 确保整个集中供热管网的合理性, 达到不论是远近端用户都可享受标准供热服务的标准。

2.2 强化解决凝结水问题

凝结水是集中供热管网系统中比较突出的问题, 为了有效避免凝结水影响集中供热管网。应加强对保温材料的选材和检查, 利用新型管材避免凝结水产生, 并对所使用的管材和保温材料进行实验和测试。其次, 在施工过程中涉及到穿墙部位管道应加保温保护套管, 确保管道的连续性和严密性。

2.3 采用聚氨酯作为保温材料

聚氨酯和岩棉相比更适合作为保温材料, 聚氨酯不仅弥补了岩棉的不足, 并且保温性能相比岩棉也更好。在导热系数方面比较低, 二十度的导热系数只有0.021左右。岩棉导热系数则是在0.03到0.05左右。经过实践聚氨酯保温效果远远好于岩棉, 并且聚氨酯保温材料属于硬质材料, 使用中可长时间保持原有形状, 不会因温度变化而发生变形, 在自然条件下不宜损坏, 抗腐蚀性抗渗透能力都十分出色, 能够有效降低管网的散热损失。

2.4 保障管道畅通

如果集中供热管网内存在异物, 就会影响供热管网的水循环系统, 严重影响供热质量。因此在进行管道安装设计时必须认真检查确保管道内没有异物, 对管壁进行除垢和锈斑, 保障管道内壁清洁后, 在进行封闭待装。管内存在异物就会导致, 怎么供热都热不起来的现象, 不仅加大了供热能源消耗, 更给用户造成了困扰, 所以在进行集中供热管网优化设计时, 必须将其考虑其中。

3. 结语

集中供热问题关系着社会民生, 为了保障供热质量, 为人们提供良好的服务和优质的生活环境, 集中供热管网设计优化意义重大。随着近些年来, 我国城市建设规模的加大, 供热企业服务的用户越来越多, 供热企业必须把集中供热管网优化设计重视起来。

摘要：集中供热在我国已经有近百年历史, 集中供热与分散供热相比具有节约燃料、减少污染等优点。我国北方城市冬季多采取集中供热方式取暖, 集中供暖的质量直接影响居民正常生活, 北方冬季温度最低时可达零下二十五度以下, 如室内温度过低, 人的身体就会感到不适。供热管网设计影响着集中供热的质量, 如何优化集中供热管网值得研究, 本文将针对集中供热管网设计优化展开研究分析。

关键词：暖通空调,施工问题,解决方案

参考文献

[1]李芳华.论集中供暖管网设计中常见问题与解决措施[J].上海工程技术学院, 2012, 13 (11) :119-124.

建立集中供汽点优化蒸汽管网运行 篇7

对于多热源的蒸汽系统, 为了保证某个热源出现故障时蒸汽系统能正常运行, 各热源之间通过系统管线连接, 并且连接管线较大。而正常运行时由于热源向用户直接供热, 使连接线蒸汽流量较小。当热源与用户在不同的运行负荷时, 热源之间的连接管线可能存在不同的蒸汽流向。为了降低管网压差, 有时还形成环网运行。

根据蒸汽系统具体情况, 建立集中供汽点, 热源的汽主要通过集中供汽点再向用户供汽, 可解决多热源蒸汽系统热源间连接线负荷变化大, 系统阻力大, 温降严重等缺点。由于石化装置蒸汽系统使用背压透平驱动的压缩机较多, 提高了用汽点的温度与压力, 也就提高了背压透平的进汽参数, 提高了蒸汽系统运行安全性与经济性, 并进一步降低了石化企业能耗。

1 集中供汽点模型

现以两个热源与两个用户的简单蒸汽管网为例进行建模分析。见图1。

没有建立集中供汽点时 (模型图左侧) , 热源1 (本文默认热源1为热源, 负责整个蒸汽系统的平衡与压力调整) 主要向用户1供汽, 热源2主要向用户2供汽。热源2产汽过多时向热源1供汽, 热源2产汽不足时热源1向其供汽以达到系统平衡。当热源2通过热源1向用户1供汽流量较大时, 热源2与用户1压差较大, 使得热源1调压范围较小。

在热源1与热源2之间建立集中供汽点O点 (模型图右侧) , 热源1与热源2产汽均通过O点再向用户供汽。这样蒸汽流向稳定, 压力稳定, 有利于计量与压力调整。

2 具体系统分析

当系统较为复杂时, 容易存在多条母线与环网, 蒸汽管道负荷变化大, 容易产生负荷过大与过小引起的压差过大与温降过大, 蒸汽系统运行效率低。

以某石油化工公司 (以下简称石化公司) 3.5MPa蒸汽系统为例。只分析主要热源与主要用户, 其他装置对系统分析不产生影响, 在此忽略。管网改造前系统见图2。

燃油炉、一部、渣油加氢、公司甲等为早期热源与用户。后公司发展新建了CFB装置、3#催化、公司乙等装置。正常运行时燃油炉停运, CFB装置担任中心热源作用。3#催化余热炉产汽较多。

当公司乙不运行时 (较长时间未运行) , 3#催化有70t/h蒸汽通过CFB装置再经过燃油炉系统向其它用户供汽, 使得3#催化蒸汽压力高而渣油加氢等装置压力低, 压差最大时达1.1MPa。

当公司乙运行时, CFB装置向3#催化供汽10t/h, 使该管线流量过小而温降较大。

当3#催化故障使余热炉产汽降低时, CFB装置向3#催化供汽以满足3#催化及附近用户 (包括公司乙, 其他图中未画出) 用汽需求。

为了解决3#催化与渣油加氢、一部等装置压差大的问题, 对系统进行了改造, 改造后系统见图3。

O点位于3#催化与CFB装置蒸汽连接线上, 离A点较近 (同一管架上) 。通过安装O点至A点连接蒸汽线, 使O点成为集中供汽点, 3#催化与CFB装置产汽大部分经过O点向用户供汽。将公司甲、公司乙蒸汽均进行相应改造, 使用经过O点A点的蒸汽。运行时停运CFB装置至燃油炉系统、燃油炉系统至公司甲和3#催化至公司乙管线, 管线总长度缩短, 蒸汽最长流程缩短, 使系统温降与压降减小, CFB装置调压范围增大, 渣油加氢等处温度压力均上升。3#催化与渣油加氢压差降为0.25MPa。

3 建立集中供汽点改造蒸汽管网原则

3.1 突出较大供汽点的热源地位

石化公司最大的供汽单位为CFB装置与3#催化, 在此两装置连接线上靠近用户集中的位置建立集中供汽点, 有利于缩短蒸汽总流程, 将低压降与温降。

石化公司热源较多, 有些热源对系统影响小, 可不予重点考虑。

当蒸汽系统较大负荷的热源较多且对系统都有重要影响时, 可根据实际管网构造, 建立两个或多个集中供汽点, 这些集中供汽点最好离中心热电装置较近。

3.2 避免蒸汽管网环网运行

热源 (或集中供汽点) 在中心位置的辐射状蒸汽管网运行经济性与安全性均优于环形管网与中心热源不突出的多热源管网。

建立集中供汽点并对管网进行改造后, 要及时停运可以停运的管道, 避免环网运行, 减少总散热量。

3.3 校核管道流量

建立集中供汽点后, 管道流量发生变化, 要计算流量变化对阻力与温度的影响, 必要时更换管道。

4 建立集中供汽点改造蒸汽管网效果

4.1 缩短最长流程, 减小压降与温降

根据管网具体空间布局, 建立集中供汽点, 增加较短的集中供汽管道对管网进行改造, 使热源到用户的距离缩短, 可缩短蒸汽最长流程, 使管网最高压力点与最低压力点之间的压差 (如石化公司3#催化与渣油加氢) 大幅降低。

通过集中供汽点供汽, 停运部分以前的管道, 使管道总长度降低, 总散热量降低, 可以减小用户温降, 提升用户用汽品质。

4.2 适应热源与用户故障产生的负荷波动能力强

当某热源 (如3#催化) 出现故障时, 中心热源 (如CFB装置) 增加供汽量不经过故障热源, 而是直接经过集中供汽点向用户供汽, 对系统影响小。

当某用户出现故障需要增加或减少用汽时, 中心热源改变负荷只经过集中供汽点而不经过其他热源。

建立集中供汽点后, 热源与用户的负荷变化对整个系统的影响降低, 都通过中心热源向集中用汽点供汽量进行调整。

4.3 便于计量管理

在建立集中供汽点前, CFB装置至3#催化蒸汽管道蒸汽流向与负荷不定, 流量计误差大。建立集中供汽点后, 热源向外供汽, 用户用系统汽, 负荷较稳定, 不存在双向流动, 流量计工作稳定, 计量准确性提高, 计量管理简化。

5 结语

城市集中供热管网优化 篇8

城市集中热水供暖管网是集中热水供暖的基础条件, 在布局方面存在的问题制约着供暖的集约化和有效性, 具体表现为以下几个方面:

1.1 管网布局不合理

热力站引出的热水管道, 一般都是管道长和管径大, 这样的管网布局势必需要更多热力和动力消耗作为支撑, 否则很难满足远端用户的正常供热, 而近端用户却会出现过热、噪声等失调现象。为了满足新用户的热水供暖需求, 则需要加大管道的直径, 使得热水在细管道和粗管道流量不均, 容易造成管道破坏。

1.2 水力失调

在集中供暖的规模扩大之后, 供暖的范围也越来越广, 系统的水力自然难以得到全面保障, 据调查, 很多城市都出现了水力失调的现象。造成水力失调的另外一个重要原因是集中热水供暖中的阻力分配不均匀, 并且没有根据设计要求的系统参数运行, 因而容易出现近热远冷的不均衡情况。某些城市采用加大管径、提高流速和增加调节阀门的方法, 但这些方法始终是权宜之计, 其中具体的技术环节难点, 还需要进一步克服。

1.3 变频技术的经济性问题

系统运行中增加风机和泵类等机械之后, 风量和流量的调节依靠调节板或者节流阀, 这种控制方法简单, 却并不利于能源节约, 而异步电动机的恒速转速, 同样不够经济, 因此变频技术应用需要综合考虑价格、运行可靠性和容量等限制问题。

2 城市集中热水供暖管网布局的问题解决措施

鉴于城市集中热水供暖管网布局存在的问题, 笔者提出以下几方面的解决措施:

2.1 管网布局的优化措施

管网的布局必须经济合理, 尽量缩短主干线, 同时合理配置管线的阀门、补偿器等附件, 以便实现灵活放气、放水和疏水。技术方面则要确保可靠合理, 譬如尽可能避开不利敷设管道或者管道敷设后容易造成外力破坏的地段, 譬如土质疏松的区域, 敷设后在重力荷载作用下, 管道容易被压坏, 或者敷设于地震断裂带或者滑坡区域, 在发生地震或者滑坡等自然灾害的时候, 难以保证管道的安全。因此, 管道不利于敷设在交通道路下面, 笔者建议平行于车道, 并尽可能敷设在车道以外, 譬如沿着人行道的一侧敷设。而地上的管道, 为了保持美观和不妨碍交通, 可与其他管道或者建筑物合理搭配, 但需要控制彼此之间的间距, 以便确保管道运行的安全和方便日后的检查维修。至于管道的管径大小选择, 我们可以根据热水供暖用户的需求, 对各个管道的流量进行计算和设计, 然后根据流量的大小确定管道的管径。

2.2 水力的静动态调节

为了解决集中热水供暖时水力不均的现象, 我们可以采用变频器的变频调节, 控制热水供暖的平衡。变频器有水力静态调节的平衡元件, 设置于支干线、支线和用户的入口处, 譬如调节挡板和节流阀, 这种元件的原理是手动调节孔板2-3次, 使得供热管网趋向于平衡状态, 如果热水供暖的范围越大, 则需要重复调节的频率就越高, 而且需要密切关注负荷的增加和减弱变化, 笔者认为静态平衡元件比较适用于规模比较小的热水供暖管网系统, 而且在供暖负荷和工况不变的情况下使用为佳, 主要是因为静态平衡元件不具备自动消除余压的功能, 而且范围太大的话, 需要安装更多的平衡阀, 而且调试费用也比较高, 因此还需要搭配动态水力平衡元件, 这样才能够彻底解决水力失调的问题。动态水力的平衡元件, 可采用联动装置的多孔板组合自力式流量控制器, 这种元件能够根据流量的大小, 与静态平衡元件结合, 借助系统的压差自动调节阻力, 直到将系统的剩余压力消除干净, 这样一来, 不管热水供暖管网的负荷产生什么样的变化, 都能够确保流量值保持永恒稳定, 有利于安装数量和成本的减少, 为热水供暖管网的有效运行和管理提供良好条件。

2.3 泵类机械的变频技术应用

交流电动机调速的方案中, 必须充分考虑变频技术的应用, 采用变频调速的基本原理整合电压型变频调速器的各个组成部分, 譬如整流器和逆变器等, 并且将三相交流电转变成为直流电, 以便控制微处理器的脉动电压, 在输出调速电动机的时候, 则可以控制电机转速和电源频率之间的关系, 以实现调速的平滑无级功能。变频技术应用于泵类机械, 以水泵的应用为例, 通过控制转速, 有效地减少空气动力, 在与风门风量控制调节方法对比的情况下, 前者的耗电明显小了许多。水泵在恒速水压的作用下, 热水供暖的管网会呈现曲线的阻力特征, 在设计水泵的时候控制输出的流量, 确保轴功率和输出流量成正比关系, 如果生产工艺另有所需, 则在输出流量减少到一定程度后, 增加管网的阻力, 这样一来, 在满足某个输出流量的特殊情况下, 水压头就会得到大幅度的降低, 而且功率也会逐渐减少, 表现出非常明显的损耗节约效果。从以上的分析可以得出结论, 每个热水供暖的季节, 需要综合考虑变频调速的装置, 而且在低转速的情况下, 各种导致功率下降的因素都要综合考虑, 在热负荷延续的基础上, 最大限度减少水泵的耗电量。

3 结束语

综上所述, 城市集中热水供暖管网是集中热水供暖的基础条件, 在布局方面存在管网布局不合理、水力失调、变频技术成本过高等问题, 制约着城市集中热水供暖管网的有效运行。为此, 我们需要对管网的布局进行优化, 以经济合理的方式, 实现灵活放气、放水和疏水。同时采用变频器的变频调节, 控制热水供暖的平衡, 以解决集中热水供暖时水力不均的现象, 并将变频技术应用于泵类机械, 以实现调速的平滑无级功能。这样一来, 才能够节约管网投资、减少供热能耗和提高供暖效益。

参考文献

[1]关薇.集中供暖过程中供热管网水力失调问题研究[J].科技信息, 2011, (25) :339, 350.[1]关薇.集中供暖过程中供热管网水力失调问题研究[J].科技信息, 2011, (25) :339, 350.

[2]刘朋.集中供热管网管径简化计算方法的研究[J].区域供热, 2010, (1) :19-21.[2]刘朋.集中供热管网管径简化计算方法的研究[J].区域供热, 2010, (1) :19-21.

[3]冯华.河北大唐国际唐山北郊热电厂配套城市供热管网设计与探讨[J].科技资讯, 2011, (5) :56.[3]冯华.河北大唐国际唐山北郊热电厂配套城市供热管网设计与探讨[J].科技资讯, 2011, (5) :56.

城市雨水管网优化概述 篇9

随着城市规模的不断扩大, 雨水管网系统的逐渐完善, 城市排水体质大都采用雨污分流。当大强度降雨时, 排水管网压力过大, 雨水无法及时排走, 在城区低洼处形成积水, 严重影响城市交通和居民生活。管网设计方案决策以及管网改造对经济效益和人们的日常生活产生的影响越来越大。传统的雨水管网改造基本上是发生积水或者排水不畅后, 待降雨结束后再疏通、改造, 这种“事后改造”的处理方法不具有系统性, 而且工作量大, 往往还有反复性, 浪费大量的人力财力, 还严重影响了人们的生活。因此, 了解城市雨水管网运行现状, 合理进行排水管网优化是十分必要和紧迫的。

1 非点源污染国内外研究现状

欧美等国家对城市非点源污染研究的历史已久。20 世纪70 年代前, 人类开始认识到非点源污染并着手研究, 这一时期的研究多局限于现象的因果分析, 没有定量化的研究[1]。从20 世纪70 年代开始, 在点源污染得到足够重视的同时, 人们经过大量的调查研究, 逐渐认识到非点源污染几乎占到一半。欧美国家在面源污染物模型方面研究较早, 尤其是美国的研究力度较大、也较为全面[2]。20 世纪80 年代初, 美国农业部 (USDA) 研发了化学污染物径流负荷与流失模型 (CREAM) , 为城市径流污染模型的研究提供了更全面的经验。20 世纪90 年代以后, 总结多年来城市非点源污染模型的应用经验, 在提高和完善已建立的模型的同时, 不断推出新的模型。

我国研究城市非点源污染起步较晚, 20 世纪80 年代, 随着湖泊富营养化程度的加重才开始意识到非点源污染的严重性。我国正式研究城市非点源污染开始于北京的城市径流污染研究, 随后上海、南京、西安、成都、涪陵等大中城市也逐渐开始研究[3,4,5]。目前我国城市非点源污染研究主要集中在城市地表径流水质及污染负荷定量化计算方面。夏青[6]研究了北京市城市地表径流污染状况, 基本上是国内关于径流污染最早的研究探索, 评价了北京市城市地表径流污染状况。刘曼蓉等[7]研究了南京市城北地区暴雨径流污染状况, 主要测试了降雨径流中的污染物浓度, 预测了排污负荷。

2 雨水管网优化方法

2.1 直接优化法

直接优化法是根据排水管网的性能指标, 直接对各种方案进行比较, 选择可调参数进行计算。相对而言, 直接优化法具有直观、直接和容易验证等优点。一般有以下几种直接优化法:1.枚举优化法:通过比较可能的管径组合, 进行直接优化。该方法负荷管径规格离散有限, 对中小型管网有很好的效果。2.电子表格法:电子表格法 (Electronic Spreadsheet) 是利用Lotusl-2-3 中的“电子表格”统计数据和分析数据以进行管网优化。计算结果比动态规划发要好。3.两相优化法:算法与人工计算基本相同, 在确定设计流量之后, 设定约束条件, 选择最大充满度和经济流速, 进而得到最优管径、最小坡度、最小管道埋深[8]。

2.2 间接优化法

间接优化法是指对排水管网设计中复杂的约束条件适当取舍, 把它简化、抽象为容易解决的数学模型, 计算得出最优解。常用的间接优化法主要有以下几种:1.线性规划:线性规划 (Linear Programming) 是一种最为常用的最优化算法。可以用于排水管道设计, 也可以分析己建成排水管道运行状况。它需要将所有目标函数和约束条件严格线性化, 这种过分的简化脱离了实际, 预处理工作量大, 精度也难以保证。2.非线性规划法:非线性规划法是Dajani和Gemmell在1972 年建立的[9]。它是基于求导原则, 可以使计算管径与实际规格相同, 计算结果有可能是局部最优, 却不是全局最优。3.动态规划法:动态规划法是Mays和Yen在1975 年首先引入到排水管道系统优化设计中的。一是以节点埋深作为状态变量, 通过坡度分析直接利用标准管径, 优化约束与初始解无关, 但是计算中的埋深间隔很小, 使计算存储量很大。二是以管径为状态变量, 通过流速和充满度进行最优解计算, 但标准管径有限, 与以节点埋深为决策变量方法相较在计算机存储和时间上有显著优势。但用动态规划法求出优化设计方案只是一个近似的全局最优解, 是否需要跌水是动态规划法的盲区。4.遗传算法:遗传算法 (Genetic Algofithms) 是一种随机优化算法, 为模拟生物学中的自然遗传而提出来的。在解决中小型管道系统问题时, 遗传算法可以求得趋近于最优解的可行方案。

3结语

本文就城市雨水管网优化的必要性和紧迫性进行分析, 并对其计算方法进行了归纳。期望更多的学者投入到城市雨水管网的优化计算中, 合理设计城市雨水管道, 减少内涝灾害及由此产生的水质污染问题。

摘要：我国的非点源污染问题非常严重, 降雨径流携带的农药以及道路冲刷的污染物进入河流造成城市河流污染, 严重影响了城市内河的水环境。城市排水系统是城市的输送系统, 对整个城市的健康发展有着不可替代的作用, 随着城市规模的不断扩大, 雨水管网系统的逐渐完善, 大城市排水体质采用雨污分流已成大势。因此, 了解城市雨水管网运行现状, 合理进行排水管网优化与调整是十分必要和紧迫的。本文根据前人的研究成果, 总结了雨水管网优化方法。

关键词：雨水管网,优化计算,非点源污染

参考文献

[1]李怀恩.流域非点源污染模型研究进展与发展趋势[J].水环境保护, 1996, (2) :14-18.

[2]Spethan J N.Urban Stormwater Modeling and Simulations[M].N.W.Boca Raton:CRC Press, 1994

[3]贺缠生, 傅伯杰, 陈利顶.非点源污染的管理及控制[J].环境科学, 1998, 19 (5) :88-91.

[4]宫莹, 阮晓红, 胡晓东.我国城市地表水环境非点源污染的研究进展[J].中国给水排水, 2003, 19 (3) :21-23.

[5]吴时强.城市暴雨雨水水质管理模型简介[J].水利水运科学研究, 1996, 8 (4) :364-369.

[6]夏青.城市径流污染系统分析[J].环境科学学报, 1982, 2 (4) :17-19.

[7]刘曼蓉, 曹万金.南京市城北地区暴雨径流污染研究[J].水文, 1990, 34 (6) :15-19.

[8]郭迎庆, 王文标.直接优化法优化设计城市污水管道系统[J].给水排水, 2002, 28 (2) :37-39.

论城市给水管网的优化与管理 篇10

一、给水管网的优化布置

给水管网主要包括了两大部分, 即输水管渠和配水管网, 一般来说, 输水管本身涉及的范围比较广, 所以不能少于两条, 而且输水管的距离也比较长, 所以它与河流和路线等地就会产生多处的交叉点;而配水管网则包含整个的供水地区, 并且根据官道的功能性来划分, 可以分为干管、配水支管以及进户管。

对给水管网合理的规划和定线是进行管网设计的基础步骤, 但它是否实现了优化配置则关乎到供水、水泵以及管道等多大方面的施工和供给, 它对于工程的投资以及维护阶段中都具有深远的意义。因此, 只有首先对管网布置方案进行优化, 才能进一步的确定管网水力参数。这样才能建立有效的并且与实际情况相符合的数学模型, 管网设计的相关方案要进行科学化的计算才能使其较为合理化。在我国的社会发展中, 随着经济的迅猛发展, 城市化的进程也愈加突出, 并且家家户户的自来水供给量也得到显著的提高, 但因为原先的供水系统以及归化都存在不科学性的地方, 所以导致了管线连接也较为繁杂, 于是促使供水的成本也提升了许多, 难以进行基本的维护工作, 在以后的工作中要对管网布局进行科学化、合理化的规划, 时期与当前的经济发展相适应, 并满足人们的用水需求。

另外, 供水的范围也应综合考虑到地形、水源等因素, 这样就能环节用户的水量和水压的需求程度, 在具体的科学化归化中, 还应对高处、偏远等地区眼中缺水的情况进行关注, 让输配水管网均匀的遍布在整个供水地区, 与此同时, 还要关照官道的施工难度和维护等工作的顺利开展。

给水管的配置一般都选择沿着道路来铺设, 并力求做到线路的简短化, 输配水的管线也应设置在水量较大的地区, 管网的设置要成环状, 在开始部分以枝状为中心, 但在后期中可以逐步的使其遍布为环状, 这样不仅能保障供水的安全性, 也可以一定程度上缩减工程的造价。

二、给水管材的性能指标

管材的性能决定了城市供水是否具有可靠性以及经济效益性, 在城市的供水系统设置中, 对管材性能的要求有如下四点:1) 封闭性能, 管材的性能一定要能承担一定的压力, 并且应具有良好的封闭效果, 这样就能保证漏损事件的发生, 也能保证供水量;2) 输送带的水质好, 很多的输配水管都涵盖了大范围, 这样就很容易造成污染, 所以管道要求具有良好的腐蚀性, 而且也要保障水中不会出现有害的物质;3) 水力条件好, 要求供水管道的内壁应具有光滑性, 这样就不容易在内壁结垢;4) 造价低, 管网建设的成本子啊整个供水系统中就占据了很大一部分的资金, 而管材的性能选择也关系到成本的支出, 所以在保证供水的基础上还要尽量的减少管道的成本支出。

三、给水管材的选择

管材的选择直接关系到整个供水系统的造价, 所以在选择管材之前, 要对其进行技术性和经济性的分析。在水管的工程中, 可用于选择的管材有球墨铸铁管、钢管等, 但在最近几年又出现了多种类型的塑料管材以及复合型的管材, 各个不同材料的的管道也各具优缺点, 在当前的阶段中, 通过一些专家和专业人士的经验, 他们以科学的技术和经济为出发点, 对管道的负荷、地质以及具体的实地条件, 并结合所选用的管材, 来确立管材的形式, 在保证供水的安全性基础上来进一步的实现技术和经济的双重效益。

四、给水管道的施工

管道的施工也在管网工程的造价中占据一定的比例, 管道施工过程中的费用控制有涉及到多个方面的因素, 包括了管材、埋深等。另外, 管道工程中所需的费用与埋深的程度具有紧密关联性, 而埋深的程度也受到多个方面的内容限制, 包括冰冻情况、管材强度等。而非冰冻地区的管道埋深也同时受到管径、外部负荷、土壤地基等因素。

冰冻地区的管道埋深的操作过程中还应考虑到冰冻的深冻情况。而管沟基槽开挖在根本上是由土壤决定的, 土壤自身条件的优良、没有地下水等。但如果遇到土壤条件较差的时候, 例如有滑坡的现象、有地下水等, 管道埋深的开挖就要和管槽相互的混合。

而在村庄或者是水田等地, 这些区域的土壤条件较为一般, 管道埋深的程度较为浅化、有轻度的滑坡迹象, 就要进行开挖梯形的沟槽。而当处在池塘的条件, 它的地下水位偏高、并且也具有轻度滑坡的迹象, 那么就需要在明沟排水的地段中进行开挖合槽管道。

在遇到土壤条件处于一种较差的条件中, 在处理一些容易塌方的地段中, 就可以采取进行分层的开挖组合槽。从原状土的具体情况来分析, 一般使用的基础主要有以下三种, 其一是天然基础, 其二是砂基础, 其三为混凝土基础。但是当土壤自身的条件不能承受较大的压力以及地下水位比较低时, 那么这一土壤就可以不用来作为基础, 而管道就可以埋在还没有遭遇到干扰的天然地基上;当处在岩石或者是半岩石的条件中, 它的管道深埋就需要用中砂或者是粗砂作为铺垫。

五、结语

综合来说, 城市给排水系统中有一大部分的管网是要埋藏在地底下的, 但是只要出现任何的问题都会对人们正常的生产活动带来影响, 更严重的会造成更大的事故, 如火灾等, 并且要发现其中的问题以及花费解决问题的时间也需要较长的时间, 所以在进行排水工程的施工中, 对其的管理则显得尤为重要。

摘要：对城市给水以及排水的合理化管理, 可以有效的保障城市中的各项设施的运转, 同时也为广大居民的日常生活提供了便利, 保证了居民的用水质量, 所以城市给水工程对于整个社会的稳定和建设来说都具有深远的影响意义。而如何进一步的提高城市给水和排水的管理工作则需要强而有力的理论指导。本文通过对城市给水管网的配置问题进行了深入的分析, 并具体的指出了给水管材的选择方案, 在给水管道的施工中, 对其有效的管理工作日益突出。

关键词：给水管网,优化,管理

参考文献

[1]余青原, 张宝伟.基于遗传算法的城市给水管网优化运行研究[J].西南农业大学学报 (社会科学版) , 2011.