城市供熱節(jié)能

陳 靜 李海俠

摘要:本文從能熱轉(zhuǎn)換、熱量輸配、熱量散發(fā)三個環(huán)節(jié)分析并論述了城市供熱工作中有關(guān)能源利用存在的問題,并就節(jié)約能源和提高能源利用率提出了較有針對性的措施和建議。

關(guān)鍵詞:節(jié)能;供熱;能源

節(jié)能是我國一項長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略方針,我國政府對節(jié)能工作高度重視,特別是改革開放以后節(jié)能工作出現(xiàn)了欣欣向榮的局面。節(jié)能對于供熱行業(yè)來說潛力是巨大的。供熱行業(yè)是能耗大戶,能耗支出占據(jù)其大部分成本。本文從提高能源利用率的角度出發(fā),論述供熱系統(tǒng)能耗的三個環(huán)節(jié):

能熱轉(zhuǎn)換過程——由熱源系統(tǒng)完成

熱量輸配過程——由室外系統(tǒng)完成

熱量散發(fā)過程——由室內(nèi)系統(tǒng)完成

1 熱源系統(tǒng)節(jié)能

我國城市集中供熱的熱源系統(tǒng)主要由區(qū)域鍋爐房熱電廠組成。區(qū)域鍋爐房的主要耗能設(shè)備是鍋爐、燃料輸送及灰渣清除機械、鼓風(fēng)機和引風(fēng)機、水處理和輸配系統(tǒng)的水泵(循環(huán)水泵,補水泵和加壓泵):它們耗用的能源是燃料(煤、油、氣)、電、水和熱。熱源系統(tǒng)節(jié)能工作應(yīng)從以下幾點考慮:

1.1 提高鍋爐熱效率

鍋爐熱效率是衡量熱源子系統(tǒng)熱能利用率的指標(biāo)。體現(xiàn)燃料被有效利用的程度。目前,燃煤供熱鍋爐的設(shè)計熱效率一般在78-85%。但在使用時,由于鍋爐結(jié)構(gòu)、燃料供應(yīng)、技術(shù)水平、管理水平、人員素質(zhì)等方面不同的原因,使鍋爐的運行效率差別很大。對于半新以下的鍋爐,采取技術(shù)改造措施解決問題,經(jīng)濟合理。對于接近壽命期的鍋爐,則以更新為佳。鍋爐節(jié)能改造技術(shù)措施大致分述如下:

1.1.1 給煤裝置改造

中國的層燃鍋爐都是燃用原煤,其中占多數(shù)的是正轉(zhuǎn)鏈條爐排鍋爐,原有的斗式給煤裝置,使的煤塊,煤末混合堆實在爐排上,阻礙鍋爐進風(fēng),影響燃燒。將斗式給煤改造成分層給煤,使用重力篩選將原煤中塊,煤末自下而上松散地分布在爐排上,有利于進風(fēng),改善了燃燒狀況,提高煤的燃燒率,減少灰渣的含碳量,可獲得5-20%的節(jié)煤率。

1.1.2 燃燒系統(tǒng)改造

對于正轉(zhuǎn)鏈條爐排鍋爐,這項技術(shù)改造是從爐前適當(dāng)位置噴入適量煤粉到爐膛的適當(dāng)位置,使之在爐排層燃基礎(chǔ)上,增加適量的懸浮燃燒。但是,噴入的煤粉量、噴射速度與位置要控制適當(dāng),否則,將增大排煙黑度,影響節(jié)能效果。

1.1.3 爐拱改造

正轉(zhuǎn)鏈條爐排鍋爐的爐拱是按設(shè)計煤鐘配置的,有不少鍋爐不能燃用設(shè)計煤種,導(dǎo)致燃燒狀況不佳,直接影響鍋爐的熱效率,甚至影響鍋爐出力。按照實際使用的煤種,適當(dāng)改變爐拱的形狀與位置,可以改善燃燒狀況,提高燃燒效率,減少燃煤消耗。

1.1.4 鍋爐輔機節(jié)能改造

燃煤鍋爐的主要輔機——鼓風(fēng)機和引風(fēng)機的運行參數(shù)與鍋爐的熱效率和耗能量直接相關(guān),用適當(dāng)?shù)恼{(diào)速技術(shù),按照鍋爐的負(fù)荷需要調(diào)節(jié)鼓、引風(fēng)量,維持鍋爐運行的最佳狀況,一方面可節(jié)約鍋爐燃煤,又可以節(jié)約風(fēng)機的耗電,節(jié)能效果是很好的。

1.1.5 熱源的容量和臺數(shù)是由設(shè)計人員根據(jù)設(shè)計負(fù)荷、最大負(fù)荷、最小負(fù)荷和平均負(fù)荷的大小頁確定的運行時應(yīng)根據(jù)熱負(fù)荷的大小選擇投入臺數(shù)。這是因為鍋爐熱效率是隨運行負(fù)荷變化的。按照室外溫度繪制運行負(fù)荷圖、溫度圖、流量圖甚至?xí)r間圖,并以它們指導(dǎo)運行。這樣可以避免初、末寒期供大于需,浪費能量。一般地說,每臺都維持在80%以上負(fù)荷能獲得高效率運行。

1.2 變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用

在供熱系統(tǒng)中,爐排的控制,循環(huán)泵的調(diào)節(jié),鼓引風(fēng)機的調(diào)節(jié)都可以使用變頻調(diào)速技術(shù)。電機轉(zhuǎn)速降低后,電耗可降30%-40%。

風(fēng)機、水泵效率是由電能轉(zhuǎn)化為有用功的份額,體現(xiàn)電能被有效利用的程度:目前,風(fēng)機、水泵效率一般在55-75%。它們的流(風(fēng))量和揚程(壓頭)的選擇與配置是十分重要的。選擇與配置得當(dāng),裝機電功率合適,運行工作點處于設(shè)備高效率區(qū)域,電耗少。選擇與位置得不當(dāng)(一般是偏大),裝機電功率偏大,運行工作點偏離設(shè)備高效率區(qū)域,則電耗多。兩者的相關(guān)可達10-30%。不僅如此,鍋爐的鼓、引風(fēng)機配置不當(dāng),還會導(dǎo)致鍋爐熱效率下降,循環(huán)水泵配置不當(dāng),還會影響系統(tǒng)水力工況。

風(fēng)機是熱源子系統(tǒng)的主要附屬設(shè)備,水泵是熱網(wǎng)(一級和二級)網(wǎng)子系統(tǒng)的主要設(shè)備。其電耗大小,不但對電資源有影響,也對運行成本有顯著影響。由于城市集中供熱熱負(fù)荷有隨氣候及用熱規(guī)律變化的特點,設(shè)置變速風(fēng)機和水泵已在發(fā)展并被實踐證明可以進一步節(jié)能。

1.3 控制系統(tǒng)改造

工業(yè)鍋爐控制系統(tǒng)節(jié)能改造有兩類,一是按照鍋爐的負(fù)荷要求,實時調(diào)節(jié)給煤量、給水量、鼓風(fēng)量和引風(fēng)量,使鍋爐經(jīng)常處在良好的運行狀態(tài)。將原來的手工控制或半自動控制改造成全自動控制。這類改造,對于負(fù)荷變化幅度較大,而且變化頻繁的鍋爐節(jié)能效果很好,一般可達10%左右;二是對供暖鍋爐的,內(nèi)容是在保持足夠室溫的前提下,根據(jù)戶外溫度的變化,實時調(diào)節(jié)鍋爐的輸出熱量,達到舒適、節(jié)能、環(huán)保的目的。實現(xiàn)這類自動控制,可使鍋爐節(jié)約20%左右的燃煤。

2 室外系統(tǒng)節(jié)能

熱能輸送由熱網(wǎng)承擔(dān),熱網(wǎng)的能量消耗體現(xiàn)在沿途散熱的熱損失、泄露的水和熱網(wǎng)水力失調(diào)三個方面:

2.1 熱網(wǎng)熱效率是輸送過程保熱程度的指標(biāo),體現(xiàn)管道保溫結(jié)構(gòu)的效果

一般熱網(wǎng)熱效率應(yīng)大于90-95%。管道敷設(shè)有架空、管溝和直埋三種方式,直埋敷設(shè)管道能達到這一要求,而架空和管溝的熱損失遠(yuǎn)大于10%。

2.2 熱網(wǎng)補水率可近似認(rèn)為是輸送過程失水的指標(biāo)

目前,熱網(wǎng)運行補水率差別很大,在0.5-10%范圍變化。系統(tǒng)泄漏丟失的是熱水,補充的是比回水低的多的冷水,這就是說,系統(tǒng)補水不僅是水耗問題,熱耗是更大的問題。建議利用便攜式超聲波流量計對每一個熱力站的失水情況進行調(diào)查,先測查整個熱力站是否失水,若有失水現(xiàn)象,在逐一地對每一個環(huán)路進行搜索。

2.3 熱網(wǎng)水力失調(diào)是流量分配不均程度的指標(biāo)

按用戶熱負(fù)荷分配流量,使每個用戶室溫達到一致且滿足要求。為解決失調(diào)問題,正確的做法應(yīng)該是改進和完善熱網(wǎng),如在終端設(shè)置自力式流量平衡法或其他有效措施。據(jù)統(tǒng)計,科學(xué)解決水利失調(diào),系統(tǒng)在滿負(fù)荷下運行能挖出8-15%的供熱量。

3 室內(nèi)系統(tǒng)節(jié)能

熱量散發(fā)給終端系統(tǒng)用熱設(shè)備。長期以來,我國城市住宅室內(nèi)采暖系統(tǒng)基本上都采用單管垂直系統(tǒng),這種設(shè)計有系統(tǒng)簡單、施工方便、造價低等優(yōu)點,但其缺點主要是不便于用戶進行局部調(diào)節(jié),因而造成能源的浪費。主要的問題表現(xiàn)在以下幾個方面:

3.1 系統(tǒng)不具有個體調(diào)節(jié)能力。由于該系統(tǒng)是將熱水先供到住宅樓的頂層,然后依次向下分至各用戶,這就在理論上造成了各不同樓層的熱用戶的散熱器傳熱系數(shù)不相等。因此造成頂層過熱,底層過冷,冷熱不均的現(xiàn)象。

3.2 系統(tǒng)維修時浪費能源。由于單管垂直采暖系統(tǒng)是一個整體的熱水循環(huán)系統(tǒng),如果該系統(tǒng)有一處設(shè)施漏水或堵塞,整個系統(tǒng)將會受到影響。

3.3 不利于供熱部門的管理。具體的說,就是對拖欠熱費的用戶處理困難,如果要停止個別用戶的供暖,可能影響到整個住宅樓停供。常此下去,導(dǎo)致供熱企業(yè)連年虧損。

3.4 閑置住宅的能源浪費。由于室內(nèi)采暖系統(tǒng)是單管串聯(lián)式,所以每層、每戶住宅必須用熱,否則該系統(tǒng)就無法正常運行。如出現(xiàn)有些用戶不想用熱或者有些住宅長期閑置,這就必然導(dǎo)致能源的浪費。

4 鑒于以上的問題,分戶改造勢在必行

隨著能源結(jié)構(gòu)的變化及節(jié)能和物業(yè)管理的要求,隨著我國社會主義市場經(jīng)濟的發(fā)展,“熱”也是商品的觀點逐步被人們所認(rèn)識和接受。傳統(tǒng)的按建筑面積收費的方法,既不科學(xué)又不合理。已不能適應(yīng)社會主義市場經(jīng)濟體制的要求,必須進行按熱量計量收費的改革。分戶計量是新的發(fā)展趨勢,它具有對每個采暖用戶進行單獨控制的能力,即每戶獨立采用一個供回水系統(tǒng),一戶一表制,可以單獨對用戶進行調(diào)節(jié)、關(guān)斷、計量,不會影響其他用戶。目前散熱器個體調(diào)節(jié)主要依靠改變進散熱器熱水流量的方法來實現(xiàn),但是在進行散熱器調(diào)節(jié)時必須不影響整個供熱系統(tǒng)的水力穩(wěn)定性,所以供熱系統(tǒng)要有完善的調(diào)節(jié)控制措施和高水平的運行管理辦法,實現(xiàn)較好的系統(tǒng)控制和計量功能,降低能源的浪費,提高供熱的社會效益和經(jīng)濟效益。