簡介
熱力站按供熱形式分直供站和間供站，前者是電廠直接供用戶，溫度高，控制難，浪費熱能。是最初電廠餘熱福利供熱的產物。後來開始收費，才有熱力公司。隨著商品經濟發展，熱商品化，熱力公司開始提高供熱質量，才有直供站，這屬於集中供熱。還有鍋爐供熱，省掉電廠環節，但是效率低，污染大已近淘汰。集中供熱是發展反向，間供站為主。
熱力站原理
間供站原理：電廠為一次線，小區為二次線，熱源（電廠）熱網（一二次線管網）熱用戶（居民樓和單位）連線處為熱力站。設備
設備有：板式換熱器，循環泵，一二次線除污器，補水泵，水箱，計量表，控制閥門等。分類
按照連線用戶性質的不同，分為民用熱力站和工業熱力站；按照熱網供熱介質的不同，分為熱水熱力站和蒸汽熱力站。民用熱水熱力站和工業蒸汽熱力站是常見的形式。
民用熱水熱力站
其採暖設備有直接連線和間接連線兩種。
①直接連線時，熱網供熱介質直接進入用戶系統。當熱網計算水溫高於用戶採暖系統計算水溫時，則需設混合裝置，將部分採暖回水混入供水中，以降低進入用戶的供水溫度。混合裝置可採用水噴射器或混合水泵。
②間接連線時，用戶系統與熱網的壓力分隔開，熱網供熱介質不直接進入用戶系統，而通過表面式換熱器進行熱能的傳遞。目前，常用的換熱器有快速管式和板式換熱器。通向用戶的水循環由水泵驅動。
民用熱水熱力站內的熱水供應系統有閉式和開式兩種。閉式熱水供應系統是由熱網水通過表面式換熱器將上水(自來水)加熱，加熱後的水一般依靠本身的壓力送入用戶。常用的換熱器有快速管式、板式和容積式。當熱水供應輸送距離較長時,應安裝循環管和循環水泵,使水循環，避免停用水時水溫降低。用戶的熱水供應和採暖系統可採用並聯或串聯的方式與熱網連線。開式熱水供應系統則直接從熱網取水，經供、回水混合而調整溫度後使用。
熱力站的通風用熱系統直接將供熱介質送往空調系統的加熱設備。
在熱網壓力差不能保證用戶所需流量時，可在熱力站增設加壓水泵，但要採取措施，控制熱網水流量。為了避免熱網水中雜物進入熱力站設備和用戶系統中雜物進入熱網，影響熱網的正常運行，在熱力站要安裝除污器。當上水硬度高時，為防止換熱器和管道內結垢，熱力站應裝簡單的水質軟化設備，降低水的硬度；還可把處理過的水作為採暖系統補給水。圖1是一般的民用熱水熱力站示意圖。
熱力站工業蒸汽熱力站
向工廠供應生產工藝、採暖、空調、製冷和熱水供應等用熱。熱網蒸汽首先進入分汽缸，然後再根據各用汽設備要求的工作壓力、溫度，經減壓閥（或減溫器）調節後分別輸送出去。對於熱水供暖系統,則用汽-水換熱器將二次水加熱,用循環水泵輸送;或採用蒸汽噴射器，利用蒸汽壓力推動循環，並把水加熱。凝結水回收設備是工業蒸汽熱力站的重要組成部分，主要包括凝結水箱、凝結水泵和二次蒸發箱等設備以及疏水器、水封等附屬檔案。凝結水箱用來收集各用汽系統的凝結水，有開式和閉式兩種。在開式水箱中，凝結水與空氣相通，易使空氣中的氧溶於水而造成管道腐蝕。在水箱上裝設水封以隔絕空氣，則成為閉式水箱。當凝結水帶有蒸汽時，設定二次蒸發箱，把蒸汽分離出來加以利用，從而減少熱能的浪費和避免蒸汽進入熱網凝結水管中，引起汽-水衝擊。水箱中的凝結水,由凝結水泵輸送到熱網。疏水器是自動排出凝結水用的附屬檔案，它的性能好壞對凝結水回收系統的正常運行影響很大。圖2為一般工業蒸汽熱力站示意圖。
熱力站熱力站內應裝置熱水、蒸汽和返回凝結水的計量儀表以及一些檢測供熱介質溫度、壓力的儀表，以便對熱力站和用戶的運行工況進行監視並據以調節和收費。
控制、調節設備的完善程度是熱力站技術水平高低的重要標誌。由於熱負荷具有隨生產工藝過程、季節和時間變化的特點，只有採用自動調節才能使供熱介質的數量和參數適應需要，避免浪費。流量調節器、溫度調節器、壓差調節器、壓力調節器等各種供熱專用的自動調節設備已套用於熱力站中。自動化、小型化以及各種可靠、節能、輕便的換熱裝置的套用，是熱力站技術發展的趨勢。
熱力站的規模隨連線用戶的數量和複雜程度而異，一個熱力站可只帶一幢建築（通常也稱熱力點），也可以帶一個建築群；可以單獨建立，也可以設在建築物內。
熱力站的工作過程
（1）供熱系統的泵站與熱力站運行前的檢查應符合相關規定。泵站、熱力站所有閥門應開關靈活、無泄漏，附屬檔案齊全可靠，換熱器、除污器經清洗無堵塞；泵站、熱力站電氣系統安全可靠；泵站、熱力站儀表齊全、準確；熱力站水處理及補水設備正常。
（2）水泵投人運行前，其出口閥門應處於關閉狀態，並檢查是否注滿水；啟動前必須先盤車，空負荷運行應正常。泵站的運行與調節水泵的參數控制，應根據系統調節方案及其水壓圖要求進行。水泵吸人口壓力應高於運行介質汽化壓力0.05MPa。
熱力站的運行與調節
（1）熱力站的啟動應符合下列規定
熱力站①直接連線供熱系統：熱水系統充水完畢，應先開回水閥門，後開供水閥門，並開始儀表監測；蒸汽系統應先將蒸汽送至熱力站分汽缸，分汽缸壓力穩定後，方可向各用汽點逐個送汽。
②混水系統：系統充水完畢，併網運行，啟動混水裝置，按系統要求調整混合比，達到正常運行參數。
③間接連線供熱系統：水一水交換系統充水完畢，調整定壓參數，投人換熱設備，啟動二級循環水泵；汽一水交換系統的交換設備啟動前，應先將二級管網水系統充滿水，啟動循環水泵後，再開啟蒸汽閥門進行汽一水交換。
④生活水系統：啟動生活用水循環泵，並一級管網投人換熱器，控制一級管網供水閥門，調整生活用水水溫。
⑤軟化水系統：開啟間接取水水箱出口閥門，軟化水系統充滿水後，進行軟水製備，啟動補水泵對二級管網進行補水。
（2）熱力站的調節應符合下列規定
①對二級供熱系統，熱用戶未安裝溫控閥時宜採用質調節；當熱用戶安裝溫控閥或當熱負荷為生活熱水時，宜採用量調節，生活熱水溫度應控制在55±5℃。
②在熱力站進行局部調節時，對間接連線方式，被調參數應為二級系統的供水溫度或供回水平均溫度，調節參數應為一級系統的介質流量；對於混水裝置連線方式，被調參數應為二級系統的供水溫度、供水流量，調節參數應為流量混合比。
③水---水交換系統不應採用一級系統向二級系統補水方式；當必須由一級系統向二級系統補水時應按調度指令進行，並嚴格拄制補水量。④蒸汽供熱系統宜通過節流進行量調節；必要時，可採用減溫減壓裝置，改變蒸汽溫度，實現質調節。
泵站與熱力站的停止運行及保護
（1）泵站與熱力站的停止運行應符合下列規定：
①直供系統應隨一級管網同時停運；
熱力站②對混水系統，應在停止混水泵運行後隨一級管網停運；
③對間供系統，應在與一級管網解列後再停止二級管網系統循環水泵；
④對生活水系統，應與一級管網解列後停止生活水系統水泵；
⑤對軟化水系統，應停止補水泵運行，並關閉軟化水系統進水閥門。
（2）熱力站停運後，應採用濕保護的供熱系統，其保護壓力宜控制在供熱系統靜水壓力士0.02Mpa。
力站能量調節方式比較
目前，熱力站能量調節方式如下：
1 二次循環水泵
（1）多台相同規格型號水泵並聯。按照負荷變化改變水泵運行台數。這種方法的優點是簡單可靠，缺點是總裝機容量
大，多台水泵並聯運行效率下降，占地多。另外，水泵啟動電流大（軟啟除外），對電網有一定衝擊。
（2）多台不同規格型號水泵並聯。按照負荷變化改變水泵運行台數。這種方法不宜採用，不僅總裝機容量大，占地多，而且多台不同規格水泵並聯運行效率很低。
（3）三台不同規格型號水泵切換。安裝對應100%、80%、60%負荷三台水泵，三台水泵分別在不同負荷下運行。這種方法的優點是簡單可靠，缺點是總裝機容量更大，占地多。
（4）一用一備變頻高速泵。其優點是簡單可靠，總裝機容量小，運行效率高，占地少，節能效果最佳，啟動電流小。缺點是一次投資大。
（5）多台相同規格型號水泵並聯，其中一台變頻調速。這種方法的優點是降低了頻調設備造價。但總裝機容量大，占地多，特別是相當於幾台大泵與一台小泵並聯運行，運行效率降低。
（6）多台相同規格型號水泵並聯，每台變頻調速。設計者的初衷是力求多台並聯消耗運行狀態同步，以提高水泵運行效率。這種方法不但總裝機容量大，占地多，一次投資很大，而且即使多台水泵同步運行，部分負荷下並聯運行的水泵效率更低。
2 控制方式
（1）手動控制。不同規格型號水泵手動切換，或對多台並聯運行的相同規模型號或不同規格型號水泵手動台數控制。
（2）台數自動控制。對多台並聯運行的相同規格型號水泵自動台數控制。
（3）台數與變頻調速相結合自動控制。多台相同規格型號水泵並聯，其中一台泵變頻調速。
（4）一用一備變頻調速自動控制。按照負荷變化改變水泵轉數。
（5）並聯運行的多台相同規格型號水泵分別變頻控制。多台相同規格型號水泵並聯，每台水泵均變頻調速控制，這是一種不節能、不經濟、技術上不合理的控制方式。
（6）用調節閥改變一次流量的自動控制。
3 被控參數
（1）根據壓力控制。確保管網最不利環節資用壓力。
（2）根據供水溫度控制。
（3）根據回水溫度控制。
（4）根據供回水平均溫度控制。
由於熱力站能量調節是根據負荷變化改變熱力站輸出的熱量，所以，熱力站能量調節系統應該是一個輸出量隨負荷變化的隨動調節系統。筆者認為以供回水平均溫度為被控參數、具有室外溫度補償、執行器是一用一備的變頻調速循環水泵的熱力站能量控制系統較為合理。
熱力站熱熱力站能量控制系統被控參數選擇
熱力站能量控制系統被控參數選擇至關重要，最理想的被控參數是熱用戶室內平均溫度，但很難找到能夠代表熱用戶室內平均溫度的測點。而熱力站的輸出信號就是熱用戶的輸入信號，熱用戶的輸入信號需要隨負荷變化，即，要保持一定的室內溫度，熱力站輸出的熱量必須隨負荷變化。而供暖負荷發生變化的主要因素是室外溫度，因此，上述問題實質上是尋找能夠準確反映熱力站輸出熱量多少的輸出信號。該信號隨室外溫度變化，以滿足熱用戶對室內溫度的要求。這個輸出信號即為熱力站能量控制系統較為理想的被控參數。
被控參數選擇是以集中供熱基本調節公式為根據的，即：
Q1/Q2=（θi-θo）/（θi-θod）（1）
Q2/Qd=（θa-θi）/（θad-θi）(1+β)（2）
方程1、2聯列求解，得：
θa=θi+（θad-θi）[（θi-θo）/（θi-θod）]1/（1+β) （3）
θa=θi+K（θi-θo）1/（1+β) （4）
式中：K=（θad-θi）/（θi-θod）1/（1+β)
式中：Q1/Qd--建築物耗熱量相對值：
Q2/Qd--散熱器散熱量相對值：
θa--二次網供回水平均溫度；
θad--二次網供回水平均溫度設計值；
θi--室內溫度；
θo--室外溫度；
θod--供暖室外計算溫度；
β--散熱器傳熱指數。
式4可作為集中供熱基本調節公式。其中：根據β散熱器調整；K根據θi、θad、θod調整。
可見，要想使熱用戶保持所需要的室內溫度，只要熱力站二次網供回水平均溫度隨室外溫度按式4變化即可。在供熱系統運行期間，只有供回水平均溫度能夠準確的反映熱力站供出的熱量，因此，應該選擇供回水平均溫度作為被控參數。而供水溫度或回水溫度與室外溫度函式關係是不確定的，換言之，單獨調節供水溫度或回水溫度不能保證熱用戶要求的室內溫度。選擇供水溫度或回水溫度作為被控參數是不合理的。
選擇供回水平均溫度作為被控參數，以室外溫度為補償信號，根據室外溫度調節二次網供回水平均溫度，以間接控制熱用戶室內溫度。
熱力站能量控制系統操作量選擇
熱力站能量調節控制系統操作量選擇也非常重要。控制系統操作量可以選擇二次網流量、一次網流量或二者兼之。二次網流量通過循環水泵台數控制、多台相同規格型號循環水泵並聯中一台泵變頻調速控制、一用一備變頻調速泵控制、調節閥控制。一次網流量改變通過調節閥實現，進而達到熱力站二交網能量調節的目的。選擇二次網流量網作為熱力站能量控制系統操作量，並使用一用一備的變頻調速泵控制，是一種較好的控制方案。這種控制方案可以較好的滿足熱力站能量調節的要求，還可以達到二次網流量輸送系統節能的主要目的。
二次網流量變化時，換熱器傳熱係數隨之變化，而且換熱器一、二次側均具有熱量的自平衡，所以，換熱器一、二次側熱量能夠平衡。換熱器一次側面無需增設調節閥。換熱器一次側設調節閥不僅增加投資，而且一次網阻力增大，調節過程中不容地破壞管網平衡。
熱力站力站能量控制系統框圖
熱力站能量控制系統框圖如圖1所示。熱力站二次網供回水平均溫度θa，二次網供回水平均溫度初始給定值Rb，外溫θo，二次網供回水平均溫度根據式4隨室外溫度而變化。
圖一二次網供回水平均溫度初始結合實際定值Rb和補償可根據實際情況調整。
熱力站能量控制系統
具有室外溫度補償的供回水平均溫度控制系統與其它控制方式相比具有以下特點：
（1）與台數控制方式相比，裝機容量小，可連續調節，水泵運行效率高，節能效果明顯，啟動電流小，占地少。
（2）與台數變頻調速聯合控制方式相比，其特點同。台數與變頻調速相結合相當於幾台大泵與一台小泵並聯運行，運行效果較差，尤其是變頻泵流量較小時，效果更差，難以顯示變頻泵的優勢。
（3）與用調節閥改變一次流量控制方式相比，系統簡單、可靠、經濟。換熱器一次側安裝調節閥沒有必要，只要一次網輸出的總熱量能夠按照負荷變化以等比例分配給各熱力站即可。各熱力站間平衡由初調節完成。
（4）與根據壓力、供水溫度、回水溫度控制方式相比，系統運行穩定可靠。
具有室外溫度寂償的供回水平均溫度控制系統是熱力站能量調節較為理想的控制系統。
熱力站熱力站的能量調節的必要條件
一次網供給熱力站的熱量要足夠，這是熱力站二次網能量調節的必要條件。否則會引起失調，即執行機器100%輸出也不能滿足熱用戶需要。可以推出二次網供回水平均溫度θa2與一次網供回水平均溫度θa1之間的關係：θa2=θa1-（θa1d-θa2d）P
式中：θa1--一次網供回水平均溫度；
θa2--一次網供回水平均溫度；
θa1d--一次網供回水平均溫度設計值；
θa2d--一次網供回水平均溫度設計值；
P=（Q/Qd）/（K/Kd）；
Q--換熱器運行工況換熱；
Qd--換熱器設計工況換熱量；
K--換熱器運行工況傳熱係數
Kd--換熱器設計工況傳熱係數
上式可用圖2表示，具有室外溫度補償的供回水平均溫度熱力站能量控制系統應在曲線10右側運行，此工況下運行可以有效調節和最大限度節能，避免在曲線10左側運行，該工況下運行節能效果差，甚至失調。
圖二這裡只要要求一次供給熱力站的熱量足夠，一次網採用連續調節或斷續調節、自動調節或手動調節均可滿足二次網能量調節的必要條件。
