供热系统热力计量体系设置探析

2022-03-29张淑君

大众标准化 2022年4期

张淑君，卢宁

（1.中国华电集团有限公司河北分公司，河北石家庄 050000；2.河北华电石家庄裕华热电有限公司，河北石家庄 051432）

随着人民生活水平的大幅提升、城市集中供热的飞速发展，目前国内供热需求已不再局限于长江以北，居民对优质供热的需求快速增长，热网企业的规模不断扩大，供热机组越来越多，北方的大多数纯凝发电机组均通过技改成为了供热发电机组，供热企业逐步由网源一体方式向热源、热网独立运营转型。因此，热力计量成为直接影响供热企业经营效益的关键因素。

目前，发电行业供热系统的计量体系设置远滞后于供热企业的发展，特别是运行多年的老机组，依然采用投产时的计量装置与模式，并没有太大的更新；同时国内供热行业管理也是源于发电、依存于发电，热力计量体系尚无统一的标准。供热企业对热量的日常管控中存在诸多问题，必须有科学准确的计量才能保证各环节利益分配和成本核算的公平合理。

1 当前供热系统计量存在的问题

当前城市供热系统多采用集中供热方式，热能从热源传输到用户会经过多个独立经营的单位或企业，其中的供热计量基本是根据各自施工需求进行设置，形式多样、标准不一，计量结果存在较大误差。主要表现在：

1.1 界限不清

热能传输各阶段的分界点没有明确规定，大多以设备产权界限或人为指定节点为分界点，影响到整个系统热力计量的准确性。

1.2 重视不够

一是作为集中供热系统主体热源的热电联产机组，多数为厂网一体时期设计，热作为电的“副产品”形式存在，总的管理原则基本遵循“好处归电”，往往忽略供热系统详尽的参数测点，热力计量点配置存在缺失或不到位现象；二是独立的供热锅炉，多数为满足供热需求而建，由于热量悉数供出的观念导致对热源的热力计量产生忽略，认为没必要准确计量；三是热力公司多年来形成的对采暖用户按面积收费的方式，大多热网系统网间或网内根本未设置计量点，导致诸多指标由估算而得，与实际偏差较大。

1.3 标准不统一

由于目前国家或行业尚无供热系统计量体系设置的统一标准，各地计量装置类型多样、测点配置无章可循、计量方式随意性大，造成计量数据准确性偏低、可比性较差。

2 明确热力计量参数

热能的多少一般通过供热量指标体现，供热量指标通过用于供热介质的温度、压力、流量等测量参数计算得出。供热介质通常为蒸汽或热水，供热量即是供热设备对外供应蒸汽或热水的总热量。温度、压力、流量为测量指标，可通过计量装置直接读出，通过测出的温度、压力可查出对应的焓值，根据流量计算出热量指标。计算公式如下：

2.1 蒸汽供热量

蒸汽供热量指供热设备直接对外提供蒸汽的热量，即供给汽网用户的热量，也称直接供热量。

Qq= （Di×hi-Dj×hj-Dk×hk）÷1 000

式中：

Qq——蒸汽供热量，GJ；

Di——直接供汽量，t；

hi——直接供汽的供汽焓，kJ/kg；

Dj——直接供汽的凝结水回水量，t；

hj——直接供汽的凝结水回水焓，kJ/kg；

Dk——用于直接供汽的补水量，t；

hk——用于直接供汽的补水焓，kJ/kg。

一般情况下，供给汽网用户的蒸汽不作回收、也无需补水，供热量计算公式可简化如下：

Qq= Di×hi÷1 000

2.2 热水供热量

热水供热量指供热设备对外提供热水的热量，即供给水网用户的热量。

Qs=（Dgs×hgs-Dhs×hhs-Dks×hks）÷1 000

式中：

Qs——热水供热量，GJ；

Dgs——热网循环水供水量，t；

hgs——热网循环水供水焓，kJ/kg；

Dhs——热网循环水回水量，t；

hhs——热网循环水回水焓，kJ/kg；

Dks——热网循环水补水量，t；

Hks——热网循环水补水焓，kJ/kg。

一般情况下，热水焓值主要受温度影响较大，可采用温度（℃）×4.181 6（kJ/kg.℃）系数的方式计算焓值。

Qs=（Dgs×tgs-Dhs×ths-Dks×tks）×4.181 6÷1 000

式中：

tgs——热网循环水供水温度，℃；

ths——热网循环水回水温度，℃；

tks——热网循环水补水温度，℃。

3 建立供热系统热力计量体系

为实现供热企业投入与产出的准确核算，提升经营管理水平，就必须要解决供热系统各环节的计量问题，因此必须建立完整的热力计量体系。根据热能的传输过程，从热源到热网到用户的整体循环系统，可按照热源——关口——热力站——用户——热源的顺序，逐级设置计量点，安装合适的计量装置，分别测量介质的温度、压力、流量，配置合适的控制系统，形成完整的计量体系，以达到准确计量热量的目的。

以集中供热为例，分蒸汽供热（汽网）和热水供热（水网）两种类型，可分别建立一套六级计量体系。

3.1 蒸汽供热

蒸汽供热指热源向用户直接供应蒸汽的供热方式。热源多为热电联产机组的工业抽汽或蒸汽锅炉，蒸汽热能释放后形成的凝结水可返回热源重复利用或直接排放。计量点构成如图1所示：

图1 蒸汽供热计量点构成图

3.2 热水供热

热水供热指热源向用户供应热水的供热方式。热源多为热电联产机组的低压供热抽汽、热水锅炉等，通过首站加热水，热水释放热能后形成回水，集中回到热源进行再次加热，形成闭合的循环系统。计量点构成如图2所示：

图2 热水供热计量点构成图

4 合理设置热力计量点

热力计量体系中最关键的环节即是计量点的设置。只有科学设置计量点，才能确保热能传输过程的清晰核算，才能准确监控供热系统管网运行的经济性、安全性。

由于热量为计算值，是通过介质的温度、压力、流量等测量参数计算所得，故每级计量点均应在同一位置同时配置温度、压力、流量测量装置，用以测量供汽、返回水、供水、回水及补水的有关参数，从而计算出各级供热量，各级之间的供热量差额即为管网的供热损失。

供热量的准确度取决于测量点数据是否准确，而测量点数据的准确度则取决于测量装置选型是否合适、安装是否标准、测点位置是否符合要求、数据传输是否顺畅等，其中测点位置必须满足测量装置安装要求，是最重要的决定因素。通过多方调研与试验，并结合实际运行情况，各级计量点位置应做如下设置（以热电联产机组为例，其他供热型式设备可参照）：

4.1 Ⅰ级计量

Ⅰ级计量为供热系统热源供出热量的起点，始于供热机组的供汽口。其中：汽网测量介质为直接供到热网的供热蒸汽，参数测点位置应选在单台机组的供热抽汽电动门后。水网测量介质为用于加热水的供热抽汽、经过换热凝结形成的疏水和进、出热网加热器的热水。供热抽汽测点位置应选在单台机组靠近热网加热器进汽口的抽汽管道上，但由于受安装位置所限，大多机组仅设置温度、压力测点，抽汽流量则参考热网加热器疏水流量；疏水测点位置应选在热网加热器疏水出口外、疏水泵后的疏水母管上；热网加热器入水测点位置应选在靠近加热器的热网回水支路上，出水测点位置应选在靠近加热器的热网供水支路上。

4.2 Ⅱ级计量

Ⅱ级计量为热源多台机组并列运行时，供出和返回的热能计量。其中：汽网为通过供汽母管供出蒸汽、回收返回水的总量计量，测量介质为供热蒸汽和返回水，供热蒸汽测点位置应选在供汽母管电动门后，返回水测点位置应选在回水管电动门前。水网为通过供水母管供出热水、热网回水的总量计量，测量介质为热水。供水测点位置应选在供水母管电动门后，如不满足流量测量装置安装要求，流量测点可选在该电动门前；回水测点位置应选在各机回水母管电动门前，如不满足流量测量装置安装要求，流量测点可选在该电动门后。回水温度测点位置选择应避开补水口，避免补水对回水温度测量造成较大影响。

4.3 Ⅲ级计量

Ⅲ级计量为热源与热网的贸易结算，统称为关口计量。关口热量既是热源的售热量，也是热网的购热量。测量介质为热源供与热网的蒸汽（热水），测点位置应选在热源与热网资产分界点或合同约定处，具体位置宜选在热源企业厂区内围墙处、符合测量装置安装技术条件的管道上。

水网Ⅲ级计量还包括补水的热能计量，测量介质为向热网补充的常温水，测点位置可根据实际情况选在厂区内、符合测量装置安装要求的回水管道上。

4.4 Ⅳ级计量

Ⅳ级计量为热网内部计量，主要用于热网经济指标分析与调度监控。

汽网主要计量各支线的热能分配，测量介质为热网供往各支线的供热蒸汽，测点位置应选在支线分段门后、符合测量装置安装技术条件的管道上。

水网主要计量各支线管网的热能分配以及网间的热能分配，测量介质为热水。支线管网测点位置应选在支线分段门后、符合测量装置安装技术条件的管道上；网间计量点必须配置两套同等级、同型号、同规格的测量装置，安装在不同热网联通管两端、符合测量装置安装技术条件的管道上。网间计量适用于不同热网企业之间用于贸易结算的热量计量，结算数据以供方计量点数据为准。

4.5 Ⅴ级计量

Ⅴ级计量为进入热力站的热能计量，即热网企业与用热单位之间用于贸易结算的计量。测量介质为热网供到热力站的蒸汽或热水，测点位置应选在热网企业与用热单位产权分界点处、热力站供汽（水）门后、符合测量装置安装技术条件的管道上。

为准确计量热力站换热效率，站内换热器亦应配置热量参数测点，配置方式可参照水网的Ⅰ级计量。

4.6 Ⅵ级计量

Ⅵ级计量为热用户计量，包括工商业用户和居民用户，测量介质为蒸汽或热水。工商业用户一般一户一表以热量直接计量结算；民用采暖用户多以住宅的户（套）为单位，以热量直接计量或热量分摊计量方式结算每户用热量。以热量直接计量时，在每户安装户用热量表作为结算点，户用热量表宜安装在符合测量装置安装条件的入户供水管上。以分摊方式计量时，在楼栋或热力站安装热量表作为户用总量结算点，热量表宜安装在热力站与住宅的产权分界点处、符合测量装置安装条件的管道上。