清潔能源供熱與傳統(tǒng)能源供熱的研究

田京偉

摘要：隨著城市能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，資源環(huán)境約束日趨強(qiáng)化，節(jié)能減排工作面臨著嚴(yán)峻的形勢。文中對北方某市采用清潔能源供熱與傳統(tǒng)燃煤供熱進(jìn)行研究，通過各種供熱方式能耗與環(huán)保相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行技術(shù)對比分析，為優(yōu)化城市供熱熱源選擇、降低建筑供熱能耗提供參考價值。

關(guān)鍵詞：清潔能源;燃煤供熱;供熱熱源

1 傳統(tǒng)能源供熱及其弊端

傳統(tǒng)供暖方式通常是使用煤燃燒集中供暖，農(nóng)村則以自行燃煤自主取暖，主要為區(qū)域鍋爐房集中供熱、熱電聯(lián)產(chǎn)和分散小鍋爐供熱等方式。由熱源、熱網(wǎng)、熱網(wǎng)用戶構(gòu)成的區(qū)域性鍋爐房集中供暖模式，會以煤作為燃料在區(qū)域鍋爐房發(fā)熱為熱網(wǎng)傳熱，熱網(wǎng)包括熱水管網(wǎng)和蒸汽管網(wǎng)，供熱管網(wǎng)又包括輸熱干線、配熱干線和支路組成。這種被廣泛采用的供暖模式有效的提高了燃料的利用率，擁有著節(jié)約能源、減少污染、方便生產(chǎn)生活的綜合經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益。另一種常用的供暖模式是發(fā)電過程中利用部分能量供熱的模式，也就是將二者合二為一的總能系統(tǒng)。熱電聯(lián)產(chǎn)是指發(fā)電廠既生產(chǎn)電能，又利用汽輪發(fā)電機(jī)做過功的蒸汽傳輸給用戶供熱的生產(chǎn)方式，即同時生產(chǎn)電、熱能的工藝過程，較之分別生產(chǎn)電、熱能方式節(jié)約燃料。燃料燃燒過程中產(chǎn)生的蒸汽用于帶動汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，與此同時，調(diào)整抽汽式汽輪機(jī)的抽汽壓力或背壓式汽輪機(jī)的排汽用于供熱。此種方法運(yùn)行效率較高，可達(dá) 85% 以上。

2 清潔能源供熱的優(yōu)勢

清潔能源，顧名思義環(huán)境友好型，可再生，大自然蘊(yùn)藏的清潔能源可以說是用之不盡的，其間接使用價值也是巨大的，它不僅可以節(jié)約現(xiàn)有的寶貴的不可再生資源，還可以杜絕廢氣污染物的產(chǎn)生，在使用上所消耗的資源較少，即投入成本較低需要人力少，相應(yīng)的對于環(huán)境保護(hù)來說是劃時代意義的進(jìn)步。目前主要清潔能源主要有：太陽能、風(fēng)能、生物能、潮汐能、地?zé)崮艿鹊取．?dāng)前，地?zé)崮苜Y源正在被廣泛應(yīng)用，其不僅可以利用起來進(jìn)行發(fā)電，也可以直接被利用于供熱，其儲量所產(chǎn)生的能量相當(dāng)于五千億噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所產(chǎn)生的能量。當(dāng)前勘探開采技術(shù)已經(jīng)可達(dá)幾千米深處的地下，清潔能源的使用不僅不需要大型的轉(zhuǎn)換設(shè)備，也不需要大量消耗現(xiàn)有的燃料。利用地?zé)崮芄幔粌H經(jīng)濟(jì)有效，而且環(huán)保價值可觀。

3 清潔能源供熱與傳統(tǒng)能源供熱方式

3.1 以煤炭為燃料的供熱方式

（1）熱電聯(lián)產(chǎn)。熱電聯(lián)產(chǎn)是將制熱以及發(fā)電過程融合為一體的總能系統(tǒng)，其建立的基礎(chǔ)是能量梯級利用改變。關(guān)于熱電聯(lián)產(chǎn)的最顯著特點(diǎn)就是其能夠梯級化利用不同品質(zhì)的能量，溫度比較高的或者具有較大可用能的熱能都可以被利用來進(jìn)行發(fā)電，而剩余的一些溫度比較低的或者可用能比較小的熱能則被用來供熱。炭燃燒形成的高溫?zé)煔馐遣荒苤苯佑脕碜龉Φ模瑹犭娐?lián)產(chǎn)必須要經(jīng)過鍋爐，將煤炭燃燒所產(chǎn)生的熱量傳遞給蒸汽，再利用高溫高壓下產(chǎn)生的蒸汽來帶動汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。（2）區(qū)域鍋爐房。集中供熱城市集中供熱是由集中熱源所產(chǎn)生的蒸汽、熱水通過管網(wǎng)供給一個城市或部分地區(qū)生產(chǎn)和生活使用的供熱方式，它由熱源、熱網(wǎng)、熱用戶三個部分組成。熱源是集中供熱鍋爐房、區(qū)域鍋爐房（工業(yè)區(qū)域鍋爐房一般采用蒸汽鍋爐，民用區(qū)域鍋爐房一般采用熱水鍋爐），以煤為燃料 ; 熱網(wǎng)分為熱水管網(wǎng)和蒸汽管網(wǎng)，由輸熱干線、配熱干線和支線組成。供熱管網(wǎng)的連接方式有直接連接、間接連接兩種。

3.2 以天然氣為燃料的熱源

（1）燃?xì)忮仩t對于燃?xì)忮仩t，天然氣燃燒產(chǎn)生的熱量直接用于供暖，是最簡單的一種供熱方式。這種供暖方式包括家用燃?xì)鉅t、中小型燃?xì)忮仩t和區(qū)域大型燃?xì)忮仩t。后兩者皆是集中供熱系統(tǒng)，尤其是區(qū)域燃?xì)忮仩t，需要通過熱網(wǎng)向大面積的用戶供熱。由于熱源更為集中，供熱系統(tǒng)運(yùn)行工況更加穩(wěn)定，鍋爐運(yùn)行效率更高，同時大型鍋爐更有條件采用先進(jìn)的低氮燃燒技術(shù)，環(huán)境污染更小，在一些已有的”煤改氣”區(qū)域供熱系統(tǒng)中可根據(jù)具體情況慎重應(yīng)用。（2）燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)關(guān)于燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)，我國目前使用頻率最高的一種形式叫做鍋爐加供熱汽輪機(jī)。其實(shí)際工作原理是，天然氣在鍋爐中燃燒產(chǎn)生熱量—傳遞給蒸汽—蒸汽帶動汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。但是，縱觀我國近幾年的供熱形勢的變化，這種燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)的主要應(yīng)用范圍是煤改氣的熱電聯(lián)產(chǎn)。在城市當(dāng)中新建立起來的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)并沒有使用這種方式。（3）燃?xì)鉄岜萌細(xì)鉄岜檬怯扇細(xì)怛?qū)動，利用環(huán)境熱量供熱的裝置。燃?xì)鉄岜霉崃渴侨細(xì)鉄崃颗c環(huán)境熱量之和，因此它的效率高于燃?xì)忮仩t。攜帶熱量的環(huán)境介質(zhì)可以是周圍空氣、江河湖海的水，地?zé)嵋约捌渌酂峤橘|(zhì)等。根據(jù)工作原理的不同，可以分為燃?xì)鈮嚎s式熱泵和燃?xì)馕帐綗岜脙煞N。

3.3 以熱泵為熱源的供熱方式

熱泵是指利用高位使熱量從低位熱源流向高位熱源的節(jié)能裝置。其實(shí)，熱泵就和泵一樣，能夠?qū)⒁徊糠植荒鼙恢苯永玫牡臀粺崮苻D(zhuǎn)化成為具備高利用價值的高位熱能，進(jìn)而更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)約部分高位能的目的。熱泵運(yùn)行的工作原理是逆卡諾循環(huán)原理，其組成部分包括壓縮機(jī)、節(jié)流裝置、冷凝器以及蒸發(fā)器。以低位熱源來進(jìn)行分類，熱泵可以分為多種形式，其主要包括水源熱泵、空氣熱泵、太陽能熱泵、土壤源熱泵、污水源熱泵等等。

4結(jié)語

綜上所述，社會在發(fā)展，時代在進(jìn)步，各行業(yè)各領(lǐng)域都在緊追時代發(fā)展的腳步，適用最符合時代發(fā)展需求的發(fā)展方式。城市供熱系統(tǒng)亦是如此，傳統(tǒng)能源供熱引起存在著諸多的問題和弊端，其必然會被各種新型清潔能源所代替，新型清潔能源供熱的適用也會進(jìn)一步提高供熱系統(tǒng)的效率。

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（作者單位：中國鐵路哈爾濱局集團(tuán)有限公司齊齊哈爾房產(chǎn)建筑段）