談供熱系統(tǒng)節(jié)能增效的措施

彭 輝

(山西六建集團(tuán)通風(fēng)空調(diào)分公司，山西 太原 030024)

?

·綠色環(huán)?！そㄖ?jié)能·

談供熱系統(tǒng)節(jié)能增效的措施

彭 輝

(山西六建集團(tuán)通風(fēng)空調(diào)分公司，山西 太原 030024)

根據(jù)管道水流理論知識(shí)，并結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從一次網(wǎng)熱源節(jié)能、采用變頻系統(tǒng)、改變二次網(wǎng)流量、住戶分戶計(jì)量等方面，分析研究了供熱系統(tǒng)節(jié)能增效的措施，從而提高冬季供熱管網(wǎng)換熱站的供熱效率，起到節(jié)能減排的作用。

供熱系統(tǒng)，節(jié)能，熱力站，鍋爐

如何使采暖熱用戶最經(jīng)濟(jì)、適用的享用熱能，成為當(dāng)前熱用戶乃至社會(huì)環(huán)保要求最突出的問題。分戶供熱、計(jì)量系統(tǒng)已成為當(dāng)前供熱系統(tǒng)的主導(dǎo)系統(tǒng)，供熱用戶要想根據(jù)自己的需求通過溫控閥來控制室溫必須使整個(gè)室內(nèi)溫度達(dá)到適宜的溫度。但是人們往往忽視了換熱站或供熱站熱源，同樣存在很多環(huán)節(jié)可以通過優(yōu)化管路設(shè)計(jì)及熱源重復(fù)利用等；用戶不僅可以通過調(diào)節(jié)戶內(nèi)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)戶內(nèi)溫度，同時(shí)可以調(diào)節(jié)站內(nèi)設(shè)備的作用；從而起到節(jié)能減排的作用。

1 背景

我單位施工的興縣觀瀾國際B/C區(qū)換熱站工程，位于山西省呂梁地區(qū)興縣縣城，采暖面積24萬m2，采用節(jié)能天燃?xì)饫淠仩t供熱，一網(wǎng)二網(wǎng)通過換熱器置換；同時(shí)根據(jù)國家節(jié)能減排的政策，興縣居民采用燃煤小鍋爐對大氣污染嚴(yán)重，我方對本工程潛心研究，對居民的供熱系統(tǒng)進(jìn)行改造應(yīng)用，改善居民的供熱環(huán)境，減輕因燃煤小鍋爐而產(chǎn)生的環(huán)境污染。

2 節(jié)能分析

由于熱量的大小與鍋爐熱源節(jié)約能源，熱水流量、供回水溫差、散熱持續(xù)時(shí)間成正比。故可以通過利用熱源的二次使用，工頻泵變變頻泵及用戶流量的調(diào)節(jié)從而控制水溫、熱水量、放熱時(shí)間來調(diào)其散熱量即質(zhì)調(diào)節(jié)、量調(diào)節(jié)、間歇調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)方法總結(jié)有以下幾種：從燃煤鍋爐更換為天然氣鍋爐，再采用超級(jí)冷凝器充分利用二次能量；通過變頻泵及均壓器及住戶流量調(diào)節(jié)，改變一、二次網(wǎng)的流量、調(diào)節(jié)二次網(wǎng)供熱溫度、控制二次網(wǎng)供水壓力。

2.1 一次網(wǎng)熱源節(jié)能

本工程一層網(wǎng)熱源采用天然氣鍋爐，同比燃煤鍋爐從環(huán)境方面已經(jīng)減少了對大氣污染物排放，如CO2氣體排放、硫化氫等有害氣體的排放；在基礎(chǔ)上在天然氣排煙管道上增加超級(jí)冷凝器，冷凝器的作用就是通過冷凝器內(nèi)部管路內(nèi)的軟化水，把煙氣中的熱量置換出來，同時(shí)提高進(jìn)入鍋爐中軟水的溫度，相比冷軟化水而言，提高爐內(nèi)溫度減少天然氣使用量；再而降低了煙氣的溫度，可以從300 ℃降低到160 ℃左右，對減少大氣的溫室效應(yīng)起到積極的作用。

2.2 改變一次網(wǎng)的流量

鍋爐房供熱系統(tǒng)中使用率最高的是通過改變供水溫度的方法調(diào)節(jié)供熱量。當(dāng)在一次網(wǎng)供水溫度不變時(shí)改變其供熱量，需通過改變其流量來進(jìn)行調(diào)節(jié)。通常情況下，當(dāng)室外溫度逐漸增高時(shí)，室內(nèi)溫度也逐漸增高，此時(shí)供熱系統(tǒng)可相對降低供水流量，從而保持室內(nèi)溫度與室外溫度增高前一致，提高住戶的熱舒適度；相反，當(dāng)室外溫度降低時(shí)，可提高供熱系統(tǒng)的供水流量。此種供熱系統(tǒng)可減少能源的消耗，同時(shí)也提高了住戶的熱舒適度，可產(chǎn)生明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。調(diào)節(jié)供熱系統(tǒng)中的供水流量，可在供熱管網(wǎng)中的回水系統(tǒng)中設(shè)置電動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，也可進(jìn)行人工調(diào)節(jié)。但由于興縣山區(qū)地理位置及地理環(huán)境的限制，晝夜溫差較大，頻繁的對回流調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)整，可引起供熱系統(tǒng)中的水力失調(diào)，從而影響住戶的正常使用。因此本項(xiàng)目中在供熱系統(tǒng)中使用旁通和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥共同控制，最終調(diào)節(jié)高溫水的流量，且不影響一次網(wǎng)的總流量，使得改變了供熱系統(tǒng)中的供熱量但不影響室外總管網(wǎng)。

2.3 采用變頻系統(tǒng)

變頻技術(shù)是近年來在我國推廣普及應(yīng)用的一種新型節(jié)能技術(shù)，該技術(shù)目前在暖通空調(diào)工程中應(yīng)用較為廣泛。使用變頻空調(diào)可降低電能的消耗，同時(shí)還能提高空調(diào)的穩(wěn)定性。而在供熱系統(tǒng)中使用變頻技術(shù)是在當(dāng)供水管網(wǎng)內(nèi)的水流量發(fā)生變化時(shí)，回流口處的流量不發(fā)生改變的方式。供熱公司需使用附加設(shè)施才可實(shí)現(xiàn)該技術(shù)，如增設(shè)高位水箱、氣壓罐等方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。正常情況下，采暖設(shè)備內(nèi)的水流量不會(huì)一成不變的工作，水流量會(huì)根據(jù)水壓的變化而產(chǎn)生相應(yīng)的變化。當(dāng)外界環(huán)境較好，且供熱系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)荷較低時(shí)，若未采用變頻系統(tǒng)則供熱系統(tǒng)會(huì)一直處于工頻的狀態(tài)運(yùn)行，此時(shí)即產(chǎn)生能源和資源的浪費(fèi)。而采用了變頻系統(tǒng)后，供熱系統(tǒng)內(nèi)的水流量會(huì)隨著外界環(huán)境的變化而逐漸發(fā)生改變，從而產(chǎn)生自我調(diào)節(jié)，達(dá)到節(jié)能的現(xiàn)實(shí)效果。

2.4 改變二次網(wǎng)的流量

改變二次網(wǎng)流量的方法通常是在二次網(wǎng)的回水管上安裝電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，二次網(wǎng)流量的大小并不會(huì)對管式換熱器內(nèi)的平均溫差產(chǎn)生較大影響，但會(huì)對板式換熱器的換熱系數(shù)產(chǎn)生影響。增大二次網(wǎng)的流量可改變換熱器內(nèi)的流態(tài)，提高換熱器內(nèi)的湍流強(qiáng)度。當(dāng)供熱管道內(nèi)的熱水呈湍流狀態(tài)時(shí)，其換熱系數(shù)與流態(tài)成正比，此時(shí)在室內(nèi)所產(chǎn)生的傳熱效果也非常明顯。但是當(dāng)二次網(wǎng)內(nèi)的流量發(fā)生較大變化時(shí)，極易引起管網(wǎng)內(nèi)的水力失調(diào)，因此在調(diào)節(jié)二次網(wǎng)內(nèi)的流量時(shí)僅能在確保管網(wǎng)內(nèi)最低流量的基礎(chǔ)上進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。同時(shí)還可在二次網(wǎng)的供回水間附加旁通管，以降低回流管內(nèi)的水流量，從而降低換熱系數(shù)，提高室內(nèi)供熱量。采用這種方法調(diào)節(jié)二次網(wǎng)的流量，由于這種方法并未改變供熱系統(tǒng)內(nèi)總水流量的大小，因此不會(huì)產(chǎn)生水力失調(diào)的現(xiàn)象。

2.5 采用均壓罐及改變換熱器的換熱面積

采用均壓罐比傳統(tǒng)的集分水器節(jié)省了供熱站或換熱站內(nèi)的空間，而且對于二網(wǎng)內(nèi)的水的壓力流量調(diào)節(jié)起到積極作用，同時(shí)對于管路的鋼材特性不會(huì)有太大影響，均壓罐的作用就是對于不同區(qū)域供熱的供回水有效混合，可起到水力平衡的效果?？紤]住戶的熱環(huán)境舒適度及降低能量的消耗，使用均壓灌水力調(diào)節(jié)裝置極為必要。除采用上述方法外，還可使用電動(dòng)動(dòng)態(tài)平衡調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，以確保設(shè)計(jì)環(huán)路的水力平衡。一般情況下，當(dāng)換熱器的換熱系數(shù)恒定，且一、二次網(wǎng)的供回水溫差變化較小時(shí)，改變換熱器的大小或增加換熱器的數(shù)量均可改變其散熱的效果，但采用這種方法進(jìn)行調(diào)節(jié)后效果不理想，不能產(chǎn)生連續(xù)性調(diào)節(jié)，僅為間歇性調(diào)節(jié)。未來換熱器的更新發(fā)展中，若能研究出一種可連續(xù)改變換熱面積的板式換熱器，則進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)將更加方便、快捷、有效。

2.6 調(diào)節(jié)二次網(wǎng)的供水溫度

二次網(wǎng)的供水溫度變化影響因素較多，如在換熱器面積不變的情況下，某一用戶將供回水流量調(diào)節(jié)后，二次網(wǎng)內(nèi)的總供水流量隨機(jī)發(fā)生變化，但一次網(wǎng)內(nèi)的供回水流量和供水溫度卻未發(fā)生變化。當(dāng)二次網(wǎng)內(nèi)的供水流量發(fā)生變化后，未調(diào)節(jié)供水流量的用戶室內(nèi)溫度也隨之發(fā)生變化。因此在對二次網(wǎng)內(nèi)的供水溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，可通過改變一次網(wǎng)內(nèi)的供水流量進(jìn)行控制，而調(diào)節(jié)一次網(wǎng)內(nèi)的供水流量又可通過電動(dòng)調(diào)節(jié)閥中的溫度補(bǔ)償器進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)溫度補(bǔ)償器內(nèi)水溫調(diào)節(jié)曲線與室外溫度變化相對應(yīng)時(shí)，補(bǔ)償器會(huì)反饋出一個(gè)供水溫度的最佳值。若一次網(wǎng)內(nèi)的供水溫度低于或高于供水溫度的最佳值時(shí)，供水系統(tǒng)會(huì)通過自動(dòng)控制調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)供水流量，從而調(diào)節(jié)二次網(wǎng)的供水溫度。

3 熱力站的節(jié)能措施

目前多數(shù)熱力站所使用的介質(zhì)為水，因此城市供熱系統(tǒng)中所使用的換熱器也多數(shù)為結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱系數(shù)高的板式換熱器。當(dāng)一、二次網(wǎng)供水的溫差較大時(shí)，為保證用戶室內(nèi)的熱舒適度，一般通過調(diào)節(jié)一、二次網(wǎng)供水的流量來彌補(bǔ)供水溫差的影響，此時(shí)宜使用不等流道截面的板式換熱器。

山區(qū)城市由于地理位置的限制和減少熱力站的占地面積，一般可使用組合式供熱機(jī)組進(jìn)行制暖。組合式機(jī)組包括板式換熱器、循環(huán)水泵、補(bǔ)水裝置、監(jiān)控儀器和相應(yīng)的制熱設(shè)備。組合式供熱機(jī)組具有占地面積小、熱損失小、安裝快捷及結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)，被多數(shù)大中型城市和山區(qū)城市所采用。

目前我國多數(shù)熱力站內(nèi)出現(xiàn)的供熱系統(tǒng)失水現(xiàn)象嚴(yán)重，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是由于用戶私自放水或因小區(qū)內(nèi)供熱管網(wǎng)陳舊銹蝕而大量漏水，供熱系統(tǒng)內(nèi)失水嚴(yán)重，造成大量熱量損失，影響住戶的采暖效果。因此相關(guān)政府部門應(yīng)配合熱力站進(jìn)行相應(yīng)宣傳、加強(qiáng)管理，采取相應(yīng)的政策法規(guī)正確引導(dǎo)住戶，降低供熱系統(tǒng)的失水率，將失水率降低至正常運(yùn)行水平。

4 結(jié)語

從以上方面我方提出方案并積極與設(shè)計(jì)單位溝通，與設(shè)計(jì)燃料指標(biāo)相比節(jié)約天燃?xì)? 500 m3；不僅滿足了居民的生活所需溫度，達(dá)到設(shè)計(jì)條件，而且響應(yīng)了國家的號(hào)召，起到節(jié)能減排的作用，還興縣人們碧水藍(lán)天?？傊?，實(shí)現(xiàn)供熱系統(tǒng)供熱量的方法有許多，在實(shí)踐中應(yīng)靈活加以應(yīng)用，不斷的探索研究，把智能控制技術(shù)、超級(jí)冷凝技術(shù)綜合運(yùn)用，確保供熱系統(tǒng)與熱用戶按需供熱做到有機(jī)統(tǒng)一。

[1] 梁懋軍.供熱系統(tǒng)動(dòng)力設(shè)備節(jié)能淺析[J].中國科技信息,2009(4):31-32.

[2] 車德福,劉銀河.供熱鍋爐及其系統(tǒng)節(jié)能[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2008.

[3] 秦 冰,秦緒忠.分布式變頻泵供熱系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)方式[J].煤氣與熱力,2007(2):73-75.

[4] 韓 嘯.關(guān)于給排水及暖通工程施工質(zhì)量控制的探討[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2015(1): 344-345.

[5] GB 50736—2012,民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[6] 江 億.我國建筑耗能狀況及有效的節(jié)能途徑[J].暖通空調(diào),2005(5):30-40.

Discussion on the energy saving efficiency improvement measures for heating system

Peng Hui

(VentilationandAirConditioningBranch,ShanxiSixthConstructionGroup,Taiyuan030024,China)

According to the pipe flow theory knowledge, and combining with the engineering practice experience, from primary network heating source energy saving, frequency conversion system use, secondary network traffic changing, household metering and other aspects, analyzed the energy saving efficiency improvement measures for heating system, so as to improve the heating efficiency of winter heating heat exchanger station, to the effect of energy-saving emission reduction.

heating system, energy saving, thermal power station, boiler

1009-6825(2017)14-0192-02

2017-03-04

彭 輝(1976- )，男，工程師

TU833

A