城市集中供熱系統(tǒng)節(jié)能措施研究

方麗華

（天津市安居工程辦公室華苑供熱站 天津 300384）

引言

隨著城市的發(fā)展及節(jié)能降耗、散煤治理等工作的不斷深入，城市供暖的集中度越來越高，集中供暖的面積越來越大，能源消耗也越來越多。因此，研究制定并實(shí)施集中供熱系統(tǒng)節(jié)能措施，對(duì)集中供熱企業(yè)效益和地方能源強(qiáng)度和總量“雙控”目標(biāo)、生態(tài)文明建設(shè)等有著重要影響。

集中供熱是一個(gè)系統(tǒng)工程，由鍋爐房產(chǎn)生熱水（熱源），通過一次管網(wǎng)將熱量傳送至換熱站，經(jīng)換熱后，由二次管網(wǎng)將熱量送至用戶，完成供熱。在此工程中，涉及的能源資源消耗主要包括：燃料消耗、電耗、水耗和熱耗等；涉及的能源損失主要包括：鍋爐房能源轉(zhuǎn)換損失、換熱設(shè)備及供熱管網(wǎng)熱損失。下面以燃?xì)忮仩t為例，從鍋爐房、換熱站、供熱管網(wǎng)三個(gè)方面對(duì)集中供熱系統(tǒng)節(jié)能措施進(jìn)行簡單論述。

1 鍋爐房節(jié)能措施研究

鍋爐房作為整個(gè)集中供熱系統(tǒng)的熱源，主要設(shè)備為鍋爐及其附屬設(shè)備，影響鍋爐熱效率的因素主要包括：燃燒器狀態(tài)、換熱管束清潔度、排煙熱損失、機(jī)電設(shè)備能效等。

1.1 加強(qiáng)燃燒器運(yùn)行管理及維護(hù)。運(yùn)行前仔細(xì)檢驗(yàn)燃燒器系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)并調(diào)整燃燒器的燃燒狀態(tài)，確保穩(wěn)定的燃燒工況、合理的過量空氣系數(shù)，保證燃料的充分燃燒，并于運(yùn)行初期進(jìn)行煙氣分析，達(dá)到最佳運(yùn)行效果。運(yùn)行中注意觀察燃燒時(shí)火焰，中間偏黃，周圍發(fā)藍(lán)，均勻的充滿爐膛為最佳狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)火焰太白或是發(fā)紅，火焰紊亂，帶有黑絲或火星，則需及時(shí)調(diào)整燃燒配置。燃燒器經(jīng)過長時(shí)間的使用后，會(huì)使燃燒器的調(diào)整精度降低，過濾網(wǎng)堵塞嚴(yán)重，燃燒效果降低，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)聯(lián)系維保單位進(jìn)行維修及保養(yǎng)，調(diào)整燃燒精度。

1.2 保持換熱管束清潔。燃?xì)鉄崴仩t經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)行，不可避免的會(huì)出現(xiàn)水垢、銹蝕的問題，鍋爐形成水垢的主要原因是，由于鍋爐給水中帶有硬度成分，經(jīng)過高溫、高壓的不斷蒸發(fā)濃縮以后，在爐內(nèi)發(fā)生一系列的反應(yīng)，經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)行，最終在受熱面形成堅(jiān)硬，致密的水垢，導(dǎo)致?lián)Q熱效果降低且因垢下腐蝕因素，會(huì)導(dǎo)致鍋爐水冷壁吸熱減少，爐膛出口溫度增加，使鍋爐損失增加。保障鍋爐供水質(zhì)量符合運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，定期化驗(yàn)軟水，檢查水質(zhì)情況，使鍋爐給水的鹽堿度在要求范圍內(nèi)。為了保護(hù)鍋爐的出力，定期采用專門的清潔劑對(duì)鍋爐管束進(jìn)行清洗，延長鍋爐的使用壽命，減低能耗，提高生產(chǎn)率。燃?xì)忮仩t燃燒過程中雖然有少量的煙塵產(chǎn)生，但長時(shí)間運(yùn)行，灰塵不斷積累形成灰垢，灰垢附著在水冷壁、對(duì)流管束及節(jié)能器等管束上，影響傳熱效果，降低鍋爐熱效率及設(shè)備的使用壽命。因此要保證鍋爐受熱面的清潔，防止結(jié)垢、積灰，停爐后的清灰、除垢工作至關(guān)重要。

1.3 減少排煙熱損失。排煙熱損失主要受排煙量、排煙溫度、煙氣中可燃?xì)怏w的影響。排煙量的多少主要是由過量空氣的數(shù)值決定的，過量空氣多，則排煙量多，反之，則排煙量少。排煙量越多，則熱損失越大。因此，只要調(diào)整好過量空氣系數(shù)，即可將排煙量控制在最佳范圍之內(nèi)。充分利用排煙熱量，可增加節(jié)能設(shè)備，如省煤器，空氣預(yù)熱器等，充分利用排煙溫度加熱給水及空氣溫度，使燃燒更充分，降低排煙溫度。煙氣中含有的可燃?xì)怏w，是由于爐膛內(nèi)燃料燃燒狀況不良造成的，只要調(diào)整好爐膛內(nèi)燃料的燃燒狀況，則煙氣中含有的可燃?xì)怏w就會(huì)降到最低限度。

1.4 提高機(jī)電設(shè)備能效。鼓風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵及補(bǔ)水泵作為熱量輸送的的主要?jiǎng)恿υO(shè)備，是最大的耗電來源，將鼓風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵及補(bǔ)水泵采用變頻控制，通過變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟起動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因素及過流、過壓、過載保護(hù)等功能。采用變頻器傳動(dòng)可以平滑地起動(dòng)（起動(dòng)時(shí)間變長），帶有轉(zhuǎn)矩自動(dòng)增強(qiáng)功能的變頻器，可以帶全負(fù)載起動(dòng)。變頻控制技術(shù)的應(yīng)用，將使鍋爐運(yùn)行調(diào)節(jié)變得更精確及迅速，對(duì)保持鍋爐運(yùn)行工況穩(wěn)定有著重大的作用，而且降低耗電量。

1.5 提高鍋爐整體運(yùn)行效率。供熱期間盡量減少鍋爐的啟、停次數(shù)和待機(jī)時(shí)間，因?yàn)殄仩t每次啟、停都要經(jīng)過吹掃，消耗燃?xì)?，而待機(jī)時(shí)間內(nèi)，鍋爐相當(dāng)于一個(gè)大的散熱器，也要損失熱量。所以在選擇運(yùn)行鍋爐時(shí)，要使鍋爐的組合具有較好的變負(fù)荷調(diào)節(jié)的能力。使鍋爐的最小出力盡量與最低的負(fù)荷相匹配。同時(shí)還應(yīng)注意，燃?xì)忮仩t不宜在滿負(fù)荷工況下運(yùn)行，因?yàn)榇藭r(shí)的排煙溫度高，熱損失大，反而多耗氣。最后，保證鍋爐本體的嚴(yán)密性，防止漏風(fēng)，減少散熱損失。

2 換熱站節(jié)能措施

換熱站作為熱源和用戶的紐帶，對(duì)熱網(wǎng)工況、供熱品質(zhì)及供熱效率都有重要影響，而換熱器及水泵的選擇、換熱站的管理是影響換熱效率的主要因素。

2.1 合理選擇換熱器。換熱站的核心設(shè)備就是換熱器，對(duì)整個(gè)供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性以及可靠性有著直接的影響。板式換熱器為最常用的換熱器類型，是帶有人字形波紋的板片相互疊加而成。在板換里面形成蜂窩狀的水流通道，通道面積較小，由于水垢堆積造成通道面積減少，會(huì)影響換熱效果，當(dāng)減小通道面積嚴(yán)重時(shí)甚至完全堵死，則大大增加板換的運(yùn)行阻力。對(duì)老舊設(shè)備做到及時(shí)的維修保養(yǎng)，做好換熱器的清潔工作，定期清洗板換，做到除垢除銹，更換老舊、破損板條，保證換熱效果。老化腐蝕設(shè)施及時(shí)更新，技術(shù)落后低效能的設(shè)備及時(shí)淘汰更新，選用換熱效率高，占地小的板式換熱器。在供熱系統(tǒng)中的換熱器容量可以是由一臺(tái)換熱器供給的，也可以是由兩臺(tái)換熱器聯(lián)合供給的，根據(jù)實(shí)際情況合理選擇換熱器的型號(hào)及數(shù)量。

2.2 合理選擇循環(huán)泵及補(bǔ)水泵。換熱站內(nèi)循環(huán)泵的輸出量無法隨著供暖負(fù)荷的變化而變化，造成了當(dāng)供熱負(fù)荷增加時(shí)，熱水的輸出量不夠，而使供熱的質(zhì)量無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，供熱溫度低。而當(dāng)供熱負(fù)荷較少時(shí)，熱水的輸出量過多，造成了大量的能源浪費(fèi)?？刹捎米詣?dòng)調(diào)節(jié)泵，來控制和調(diào)節(jié)循環(huán)泵輸出熱水流量。根據(jù)供熱負(fù)荷的調(diào)整自動(dòng)調(diào)節(jié)熱水的輸出量，既保證供熱的質(zhì)量又合理的利用了能源，減少熱能的浪費(fèi)現(xiàn)象。補(bǔ)水泵是將循環(huán)水系統(tǒng)中損失的水量補(bǔ)充到正常工作的需要量，減少管網(wǎng)的失水情況，減低補(bǔ)水泵的啟停次數(shù)，從而減低能耗。

2.3 強(qiáng)化換熱站管理。站點(diǎn)的分布位置、供熱面積規(guī)模、調(diào)節(jié)裝置不完備，調(diào)整力度不大，存在各換熱站間熱能分配不平衡，增加能耗損失，在供熱系統(tǒng)當(dāng)中也需要有一個(gè)比較完善的控制系統(tǒng)，做到各換熱站之間的協(xié)調(diào)控制，保證用戶的均衡供熱質(zhì)量，避免用戶冷熱的失衡現(xiàn)象的產(chǎn)生。對(duì)一次管網(wǎng)整體進(jìn)行平衡調(diào)整，各供熱站不得隨意調(diào)整，避免前端富余、后端不足現(xiàn)象的發(fā)生。

對(duì)二次管網(wǎng)及換熱站采取標(biāo)準(zhǔn)化管理，建立各換熱站設(shè)備檔案，繪制二次管網(wǎng)系統(tǒng)圖紙，各樓門安裝調(diào)節(jié)閥、回水溫度測點(diǎn)和熱量表，特別是對(duì)熱網(wǎng)首端和末端的供熱參數(shù)、輸出熱能等，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、調(diào)控，采用變頻循環(huán)泵進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)。對(duì)于老式串聯(lián)供熱系統(tǒng)積極推進(jìn)分戶控制改造，合理分配熱量。對(duì)于存在居民、辦公、學(xué)校等熱用戶的混供換熱站，掌握辦公、學(xué)校的用熱規(guī)律，及時(shí)在下班及放假期間進(jìn)行停用，減少無謂的熱量消耗。

3 供熱管網(wǎng)節(jié)能措施

供熱管網(wǎng)主要由供熱管段、補(bǔ)償器、閥門等組成，主要熱損失包括：散熱熱損失、泄漏補(bǔ)熱熱損失、用戶不均引起的失調(diào)熱損失等。

3.1 實(shí)施管網(wǎng)改造減少散熱熱損失。隨著老舊建筑節(jié)能改造和新建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能的加強(qiáng)，改善了建筑保溫水平，降低了建筑耗熱，但管網(wǎng)保溫和運(yùn)行沒有得到相應(yīng)的改善，熱網(wǎng)的損失依然很大，因此減少管網(wǎng)熱損失變得越來越嚴(yán)重，加快實(shí)施舊網(wǎng)改造，對(duì)保溫破損管段及時(shí)換新、維護(hù)，提高集中供熱效率，減少散熱能耗，節(jié)約能源十分必要。

3.2 加強(qiáng)管網(wǎng)監(jiān)控及維護(hù)減少補(bǔ)熱損失。因熱網(wǎng)的泄露或者故意排放等導(dǎo)致系統(tǒng)需大量的補(bǔ)水，也會(huì)導(dǎo)致熱量損失。針對(duì)這一情況，為避免系統(tǒng)失水問題過重，可將防丟水劑放入至系統(tǒng)循環(huán)水中，并且加強(qiáng)外網(wǎng)巡檢，及早發(fā)現(xiàn)其滲漏點(diǎn)，并盡快處理失水管段，使熱水丟失情況得到有效地控制和降低，達(dá)到節(jié)能的目的。嚴(yán)格控制管網(wǎng)的失水率，加大檢修、維護(hù)和治理失水的工作力度，堅(jiān)決杜絕“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象的發(fā)生。做到定期排污，減少由于管道維修等過程中產(chǎn)生污垢，進(jìn)入換熱系統(tǒng)，影響設(shè)備熱效率。

3.3 提高管網(wǎng)系統(tǒng)水利平衡。穩(wěn)定的水利工況是保證供熱質(zhì)量的基本前提，改善水利工況，提高水利平衡度是實(shí)現(xiàn)供暖系統(tǒng)節(jié)能的有效途徑之一。在供熱管網(wǎng)中，大多數(shù)供熱單位都采用加大循環(huán)水泵的流量或用多臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行的措施來解決因水利失調(diào)而引起的管網(wǎng)末端用戶供熱不足的現(xiàn)象，此種方法從表面上看是問題得到了改善，畢竟大流量的情況下水利失調(diào)所產(chǎn)生的問題會(huì)減輕，但是并沒有從本質(zhì)上解決問題，應(yīng)為這種方法帶來了投資的增加，運(yùn)行費(fèi)用增加，近端熱量賦予量上升，末端溫度低的用戶改善效果不佳，造成能源浪費(fèi)，同時(shí)，負(fù)荷不變的情況下流量大必然造成供回水溫差下降，這樣會(huì)使鍋爐不能在額定的負(fù)荷附近運(yùn)行，熱效率下降，最后出現(xiàn)“大流量小溫差”的不經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式，改變供熱系統(tǒng)中普遍存在的“大流量小溫差”不經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，對(duì)所轄范圍內(nèi)的建筑物熱力入口的供回水溫度和流量進(jìn)行持續(xù)的監(jiān)測和記錄，并對(duì)大量的實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析匯總，通過有效措施調(diào)節(jié)管網(wǎng)的流量，采用在熱力入口處安裝平衡閥來改善管網(wǎng)的水利工況，在供熱系統(tǒng)運(yùn)行前，對(duì)平衡閥進(jìn)行初調(diào)節(jié)，保證各熱力入口的實(shí)際流量與設(shè)計(jì)流量基本相等，所以當(dāng)熱源的總流量增大時(shí)（減?。└鳠崃θ肟诘牧髁繒?huì)按初調(diào)節(jié)時(shí)確定的比例關(guān)系同步增大（減小），可實(shí)現(xiàn)大幅度的節(jié)約能源，提高管網(wǎng)系統(tǒng)中的水利平衡。

結(jié)語

綜上所述，集中供熱是一個(gè)系統(tǒng)工程，單一設(shè)備、單個(gè)技術(shù)的節(jié)能已不能滿足不斷深入的節(jié)能工作需求，供熱企業(yè)要不斷強(qiáng)化系統(tǒng)節(jié)能、精細(xì)節(jié)能意識(shí)，通過管理、技術(shù)等手段，提高能源利用效率，實(shí)現(xiàn)企業(yè)效益和社會(huì)效益的雙贏。

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