論集中供熱系統中的節能方案

梁麗鋒

隨著社會經濟的不斷發展,我國的城市供熱事業也在快速發展之中,我國城市實行集中供熱的方式服務于城市居民,這種由熱電廠實行熱電聯產供熱的方式得到了人們的認可。但隨著大量的能源資源被長期使用,能源資源也在不斷耗竭之中,為了可持續發展,不浪費資源,充分利用能源,城市集中供熱系統就要朝著節能的方向發展和完善,只有這樣才能節約能源,減少污染,從而促進我國經濟的發展,實現可持續發展的戰略。

1 我國集中供熱系統的發展

我國城市集中供熱的方式起步較早,起步于20世紀50年代,發展于我國的第一個五年計劃。隨著大規模工業的不斷興起,區域性的供熱廠也隨之建立和發展,這主要在我國的北方城市較為多見,這些區域性的供熱廠的興起促進了熱電聯產供熱方式的發展。到目前為止,我國集中供熱主要方式為熱電聯產中的蒸汽集中供熱。據相關數據統計,目前在我國集中供熱的總供熱量中,熱電聯產占 62.9%,區域鍋爐房占 35.75%,其他占 1.35%。由此可見,我國北方大多數地區主要是以熱電聯產和鍋爐房集中供熱的方式進行供熱,而以電、氣等為輔助的供熱方式。總體上來說,我國目前供熱發展狀況良好,熱電、區域鍋爐的供熱結構日趨合理化和科學化。

2 集中供熱系統的主要問題及分析

2.1 集中供熱系統的熱源問題

1)鍋爐運行效率低。在鍋爐供熱過程中,真正被利用到的熱能只在 60%左右,在我國的 JGJ 26-95民用建筑節能設計標準(采暖居住部分)中規定,在采取節能方案之后,鍋爐的運行效率應為68%。而國際上的標準為 80%～85%,相比之下,我國的鍋爐運行效率就比國際先進技術水平低 20%左右。造成這種現象主要是由于使用的燃煤是沒有經過洗選、篩分的原煤,其達不到規定的鍋爐燃燒標準;且機械在燃燒運行過程中,損耗較大,通常都是在低負荷下運作;加上操作人員素質不高、技術水平低下,最終就造成鍋爐運行效率整體低下。2)設備配置不合理。目前,在我國使用鍋爐供熱的供熱廠,都沒有配置相關的節能設備。在進行選用設備時,對設計估算熱指標和水力計算安全系數取值通常都會偏大,從而使得供熱的主輔機設備容量遠超過標準值。

2.2 集中供熱系統的熱網問題——采暖供熱管網輸送效率低

用采暖供熱管網輸送的總熱量減去管網各段熱量損失之和,然后再與輸送的總熱量之比就為采暖供熱網管輸送效率。在國家集中供熱的標準中規定供熱管網輸送效率要達到 90%以上。而根據實際的數據推算,我國大多數的供熱管網輸送效率只為66%左右。這是由于在供熱損失中不僅是保溫熱損失,還有泄漏和失調的影響所造成,尤其失調造成的熱損失現象最為普遍,損耗量也較大。

2.3 集中供熱系統的熱用戶問題

1)圍護結構熱工性能差。對圍護結構熱工性能造成較大影響的因素有:建筑形式、體形系數、建筑結構、建筑材料、窗墻比、門窗嚴密性、保溫結構及施工質量等。在我國目前的圍護結構中大多數的實際傳熱系數都不能達到節能標準,造成供熱損量較大。2)樓內供暖系統水力失調嚴重。由于在集中供熱設計、施工、調節等過程中存在失誤或在用熱過程中發生變化,從而就使得供暖系統出現嚴重的垂直失調和水平失調,最后就造成供熱整體上不均勻。3)沒有安裝熱表和溫控閥。雖然我國于 2000年10月 1日就有規定,對于新建的住宅要設置熱計量儀表,進行按熱收費;對舊住宅要逐步改造,并爭取在 2010年之前實現按熱收費的方式。然而,到目前為止,實際情況卻是大多數建筑物內基本都沒有進行調控平衡措施,計量儀表也沒有安裝起來。而僅僅只是在少數地區用戶的入口加了鎖閉閥,想以此來解決“收費難”的現象,但這終歸是治標不治本,沒有什么現實作用。

3 集中供熱系統的節能方案

3.1 提高鍋爐和水泵的運行效率

要提高鍋爐運行效率就需要對鍋爐運行工況的參數及燃燒效果進行不斷的研究,在鍋爐運行效率和節能方面要有有力的保障,要合理的選擇設備儀表,有完善的節能配置設施。要提高水泵的運行效率就要以管網負擔的全部用戶熱負荷來計算循環水泵的容量,調速泵是最好的選擇,要根據水泵特性曲線和管網的特性曲線來作出水泵的工作點,這樣才能實現多臺并聯工作,并使得使用要求得到最大程度的滿足。在設置循環水泵過程中要遵循“選擇流量調節范圍寬、噪聲小、運行穩定且不浪費”的原則。

3.2 加強熱網計算機自動控制

熱網系統計算機手動控制不僅能徹底改善供熱效果,還是提高供熱系統節能的重要方式,但隨著供熱規模的不斷擴大、供熱方式的不斷改進,計算機的手動控制已不適應現在供熱系統的運行要求。而計算機自控系統在手動控制的基礎上不僅能節約10%～20%的熱能,還能降低大量的人力消耗,減少成本。因此,加強建立和完善熱網計算機自動控制系統,是節約熱能的最佳方法之一。

3.3 采用多熱源共網系統

多熱源共網系統不僅能保障城市集中供熱系統的安全,還能降低成本。然而,目前為止,多熱源共網系統只有少部分的城市在實行,而大部分城市都沒有實現多熱源聯網運行。因此,一個城市如果有若干個熱源時,就可以建立多熱源共網系統。因為在城市集中供熱時使用聯網運行,不僅可以優化供熱,實現良好的節能效果,還能增加供熱系統的可靠性,確保整個供熱系統在穩定的環境中運行。此外,它還能實現經濟運行,減少供熱成本。

3.4 安裝監控系統、實時調節供給用戶的熱量

熱力站只有安裝監控系統才能實現實時控制,并很好的調節供給用戶的熱量。熱力站要根據實際情況來確定各系統的控制水平。在一、二次系統的質調節、流量都穩定的情況下,可以依照二次系統的供回水溫度來控制一次系統中的供水閥門,一般情況可以選用手動調節閥或自力式調節閥,但要按照大規模的供熱系統的標準進行控制,這就需要配置計算機控制設施。

3.5 加強管理,控制系統失水

要保證供熱系統的安全運行和節約熱能的重要手段就是要加強管理,控制系統失水。這就需要采取有效措施,例如,可以加強宣傳教育、管理或采取防漏、查漏、堵漏等措施,使得失水率正常化。對于大、中型供熱系統適宜間接連接。因為間接連接一方面可以使得一次系統和二次系統的水力工況不受彼此的影響,使得一次系統的壓力和溫度更易提高,輸送能力也能得到加強,讓系統能在安全的環境下運行;另一方面也便于發現失水的部位。

3.6 加強管網保溫

管網的保溫性能主要受保溫層厚度的影響,因此,保溫層厚度要根據國家相關規定來計算,在設計中要盡量考慮選用經濟保溫厚度。除此之外,管網保溫還受供熱介質溫度降、環境溫度、保溫層表面溫度等因素影響,在經濟保溫厚度達不到標準要求時,就要根據技術條件來確定保溫層厚度。依目前技術水平,建議推廣使用供熱直埋技術進行敷設管網。在實踐中,將改性聚酯作為保溫材料,并以高密度聚乙烯為保護殼進行預埋保溫管,不僅使得室外管網的輸送效率要達 90%以上,其耐溫已達 150℃。

綜上所述在改進和完善過程中,要因地制宜,堅持可持續發展觀,依據國家集中供熱節能的發展策略,不斷向節約型的供熱系統發展,充分利用能源,提高熱能的利用率,最大限度的滿足社會供熱需求。

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