論城市集中供熱的可持續(xù)發(fā)展

許 峰

供熱是與能源和環(huán)境緊密相連的行業(yè),目前,北方采暖地區(qū)集中供熱面積約25億m2,采暖能耗占當?shù)厝鐣K端能耗20%～40%,每年我國燃煤排放CO25億 t～6億 t,排放 SO22 000萬 t,排放煙塵1 700萬t,它是現(xiàn)今城市最大的環(huán)境污染源。把節(jié)約資源,保護環(huán)境放到重要位置,以保證將來的發(fā)展。隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,供熱的發(fā)展速度將更快。因此,節(jié)能,環(huán)境保護,降低成本和提高效益等可持續(xù)發(fā)展問題已成為供熱行業(yè)首要解決的問題。

1 我國的城市集中供熱現(xiàn)狀

1.1 集中供熱現(xiàn)狀

集中供熱是將熱源所產(chǎn)生的蒸汽或熱水,通過管網(wǎng)向用戶供應用熱。集中供熱系統(tǒng)包括熱源、熱網(wǎng)和用戶三部分。熱源主要是熱電站和區(qū)域鍋爐房,以煤、天然氣或柴油等為燃料,利用垃圾作燃料,工業(yè)余熱、地熱核能也可作熱源。供熱機組的熱電聯(lián)產(chǎn)綜合熱效率可達85%,區(qū)域鍋爐房的大型供熱鍋爐的熱效率可達80%～90%,遠優(yōu)于熱效率只有50%～60%分散的小型鍋爐供熱。熱網(wǎng)由供熱一次主干線、熱力站和配熱二次干線、支線等組成,其布局主要根據(jù)城市熱負荷分布情況、街區(qū)狀況、發(fā)展規(guī)劃及地形地質(zhì)等條件確定,一般布置成枝狀,敷設(shè)在地下。已建熱電廠、燃煤集中供熱工程為今后城市供熱的發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。

1.2 居民用能消費結(jié)構(gòu)決定集中供熱方式

目前由于多種能源可供選用,產(chǎn)生了煤炭、天然氣、電能、地熱等多種供熱方式。居民用能消費結(jié)構(gòu)也發(fā)生了改變,但集中供熱仍然是以煤為主的燃料結(jié)構(gòu)。據(jù)不完全統(tǒng)計我國供熱產(chǎn)業(yè)熱源總量中,熱電聯(lián)產(chǎn)占62.9%,區(qū)域鍋爐房占35.75%,其他占1.35%,而熱電聯(lián)產(chǎn)和區(qū)域鍋爐房的燃料多以煤為主,由此可見,在今后較長的時間內(nèi),以燃煤為主的集中供熱方式仍是我國發(fā)展城市供熱的主力軍。

2 提高能效、降低能耗、降低造價是供熱行業(yè)當前的主要任務(wù)

發(fā)展城市集中供熱是節(jié)約能源,保護環(huán)境的重要途徑,但是同時集中供熱本身也是能耗大戶,能耗支出占據(jù)其大部分成本,據(jù)統(tǒng)計,三北地區(qū)采暖耗能約占全年總能耗的13%,北京市冬季采暖年用煤量600萬 t～700萬t,約占全年總能耗3 000萬t的20%～23%。我國發(fā)展改革委員會的數(shù)據(jù)顯示,2005年我國一次性能源生產(chǎn)總量約20.6億t標煤,消費總量為 22.5億 t標煤,分別占全球的13.7%和14.8%,是世界第二大能源生產(chǎn)和消費國,隨著能源供需缺口越來越大,以燃煤為主的城市集中供熱迅速發(fā)展,必將加劇能源的供需矛盾。節(jié)能減排顯得尤為重要。

2.1 供熱系統(tǒng)自身節(jié)能降耗

供熱系統(tǒng)消耗能量的環(huán)節(jié)有制熱設(shè)備(如熱源廠)、供熱管網(wǎng)、熱力站交換器和用熱系統(tǒng)的終端環(huán)節(jié)。熱源廠運行時間短,供熱管網(wǎng)利用率低;供熱管網(wǎng)普遍存在管溝滲水、熱損失大、失水率高的問題;系統(tǒng)的控制及調(diào)節(jié)水平落后,許多城市均有多熱源,雖然管網(wǎng)已相互連接,但由于熱源仍為定速循環(huán)水泵,系統(tǒng)中熱力站自動化水平不高,管網(wǎng)無監(jiān)控系統(tǒng),因此,無法進行多熱源聯(lián)網(wǎng)運行,降低了系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性;二次管網(wǎng)水力不平衡等問題。由此可知,集中供熱應針對目前存在的問題,從規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)備選型、施工建設(shè)等方面降低工程造價;推行采暖、生活熱水和制冷三聯(lián)供;采用新技術(shù)、新設(shè)備等提高城市熱網(wǎng)的保證程度和運行經(jīng)濟性;加強供熱系統(tǒng)的運行調(diào)節(jié),適應市場需求。

2.2 建筑節(jié)能和供熱計量方式的發(fā)展

2.2.1 城市建筑節(jié)能

我國城市建筑發(fā)展迅速,每年開復工面積達1.3億m2。自2003年開展供熱體制改革以來,截至2007年年底,全國集中供熱面積達30億m2,比2003年增長62%,其中住宅21.2 m2。然而我國建筑不僅耗能高,而且能源利用效率很低,單位建筑能耗比同等氣候條件下其他國家高出2倍～3倍。單就供暖而言,北京市在執(zhí)行建筑節(jié)能設(shè)計標準前,一個采暖期的平均能耗為30.1 W/m2,執(zhí)行節(jié)能標準后,一個采暖期的平均能耗為20.6 W/m2,而相同氣候條件的瑞典、丹麥、芬蘭等國家一個采暖期的平均能耗僅為11 W/m2。因建筑能耗高,僅北方采暖地區(qū)每年就多耗標準煤1 800萬t,直接經(jīng)濟損失達70億元。因此減少建筑能耗,節(jié)約資源,實現(xiàn)建筑與自然和諧共存是全球面臨的共同課題。首先要完善建筑節(jié)能減排的法律和政策。其次要完善建筑節(jié)能減排的技術(shù)標準。第三要大力推進技術(shù)創(chuàng)新,在加強成熟適用新技術(shù)的成果轉(zhuǎn)化和推廣應用的同時充分挖掘本土化的建筑節(jié)能環(huán)保傳統(tǒng)技術(shù)和工藝。

2.2.2 城市集中供熱分戶計量改革

我國北方地區(qū)2008年已實現(xiàn)供熱計量收費面積4 600萬m2,占集中供熱面積1.2%,北方地區(qū)132個地級以上城市只有23個城市出臺了兩部制計量熱價。2008年北方地區(qū)實際完成既有建筑供熱計量改造2 128萬m2,僅占全部既有建筑總量的0.54%左右。由此可見城市供熱計量收費與供熱計量改造進展緩慢。為全面推進供熱計量改革工作,新建建筑工程建設(shè)與供熱計量設(shè)施安裝同步,供熱計量裝置安裝與供熱計量收費同步,新、改、擴建建筑達不到建筑節(jié)能標準和分戶計量收費要求的項目,要加大監(jiān)督力度。

3 現(xiàn)代集中供熱系統(tǒng)發(fā)展趨勢

現(xiàn)代集中供熱系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是由多個熱源、帶有泵站和熱力站的熱網(wǎng)(枝狀網(wǎng)或環(huán)行網(wǎng))、配置微機監(jiān)控系統(tǒng)以及有完善調(diào)控裝置的用戶所組成的復雜綜合體。它能夠可靠、經(jīng)濟、可控地按照需要把熱能送到各個用戶。

3.1 多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱系統(tǒng)的形式

多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱指在供熱過程中實施按能效高低排序調(diào)度各熱源供熱量。其核心內(nèi)容是在保證用戶供熱質(zhì)量的前提下,實現(xiàn)各熱源的供熱量能按需調(diào)度。真正意義的多熱源聯(lián)網(wǎng)是在綜合運用循環(huán)泵調(diào)速和控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的先進熱網(wǎng)聯(lián)合運行技術(shù),而不是簡單地將各熱源的管網(wǎng)用連通管相連。

1)按供熱方式可劃分為完全串聯(lián)供熱和并聯(lián)供熱的形式。

2)按熱網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)圖式可劃分為枝狀網(wǎng)供熱系統(tǒng)、單環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)和多環(huán)網(wǎng)供熱系統(tǒng)。

3.2 多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱的優(yōu)點

1)節(jié)約能源：

多熱源實施聯(lián)網(wǎng)供熱,可以根據(jù)負荷變化,保持低能耗的人員經(jīng)常處于滿負荷狀態(tài)下工作,高能耗的熱源只在其他熱源不足時才投入,這樣做可以實現(xiàn)最小的供熱消耗。

2)實現(xiàn)經(jīng)濟運行：

多熱源聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運行,當增加負荷時,依次投入熱價低到熱價高熱源;當減少負荷時,依次退出熱價高到熱價低的熱源,實現(xiàn)經(jīng)濟運行。

3)提高供熱的可靠性：

多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱系統(tǒng),當其中某一個熱源故障,減少或停止供熱時,其他熱源可以增加并將其按需要送到各個用戶。

4 結(jié)語

我國城市集中供熱要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,只有加大科技力度,采取多種措施方法提高熱源熱能的綜合利用效率;采取多種提高管網(wǎng)輸送熱能的先進經(jīng)驗,降低造價,才能促進集中供熱的可持續(xù)性發(fā)展。從而既能盡快的滿足房屋建設(shè)迅速增長和人民生活水平不斷提高的需要,又能為改善城市的大氣環(huán)境做出貢獻。

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