城市集中供熱系統(tǒng)節(jié)能問題研究

文/李鵬、文春燕 四川省建筑設(shè)計(jì)研究院 四川成都 610000

城市供暖采用集中供熱方式有利于實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約、環(huán)境改善、居民生活質(zhì)量的提高，對(duì)于城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)改善以及現(xiàn)代化城市的建設(shè)都有一定的促進(jìn)意義，能夠?yàn)槲覈目沙掷m(xù)發(fā)展目標(biāo)提供強(qiáng)有力的保障。當(dāng)前，我國已先后在300多個(gè)城市建設(shè)并完善了集中供熱管網(wǎng)，有超過85億平方米的面積實(shí)現(xiàn)了集中供熱，主要集中于我國東北、西北以及華北等地，顯示出我國在集中供熱事業(yè)中的巨大成就。然而，集中供熱的高能耗問題不得不引起高度重視，為確保國民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展，有必要對(duì)供熱系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能環(huán)保研究。因此，本文從現(xiàn)有集中供熱高能耗問題出發(fā)，對(duì)集中供熱節(jié)能措施進(jìn)行深入探討和研究。

1、城市集中供熱系統(tǒng)節(jié)能問題

我國城市集中供熱系統(tǒng)的節(jié)能問題主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：集中供熱系統(tǒng)中的鍋爐運(yùn)行熱效率較低、供熱管網(wǎng)輸送效率低、由于冷熱不均造成能源的浪費(fèi)。

1.1 集中供熱系統(tǒng)中的鍋爐運(yùn)行熱效率偏低

根據(jù)國際規(guī)定，鍋爐的熱運(yùn)行率需達(dá)到80%以上，但截至目前為止，我國僅實(shí)現(xiàn)了63%的熱運(yùn)行效率，較國際標(biāo)準(zhǔn)差距較大。根據(jù)我國關(guān)于民用建筑鍋爐熱運(yùn)行效率的規(guī)定，我國鍋爐熱運(yùn)行率最低標(biāo)準(zhǔn)為68%，但我國鍋爐的實(shí)際運(yùn)行效率距該標(biāo)準(zhǔn)仍有一定距離。相關(guān)研究結(jié)果表明，燃料原材料及燃燒充足率是影響我國鍋爐熱運(yùn)行率的關(guān)鍵因素。由于用于集中供熱的原煤整體質(zhì)量較差，含有大量的硫分、灰分和雜質(zhì)，從而導(dǎo)致鍋爐燃燒率達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.2 供熱管網(wǎng)輸送效率低

供熱管網(wǎng)的輸送效率計(jì)算方式為：計(jì)劃由管網(wǎng)輸送的熱量總和減去在輸送過程中損失掉的熱量總和，其結(jié)果除以真正獲得的熱量總和后得到的數(shù)值為該供熱管網(wǎng)的熱輸送效率。我國關(guān)于集中供熱系統(tǒng)供熱管網(wǎng)輸送效率的標(biāo)準(zhǔn)為不低于90%，而在我國實(shí)際的供熱系統(tǒng)中，輸送效率僅為65%。我國現(xiàn)在建成使用的供熱管網(wǎng)存在嚴(yán)重的保溫?zé)釗p失、水力失調(diào)、熱泄漏等問題。

1.3 供熱冷熱不均，造成能源浪費(fèi)

在我國現(xiàn)行城市集中供熱系統(tǒng)中，單向順流系統(tǒng)仍為主系統(tǒng)，且缺乏相應(yīng)的控制設(shè)備，直接影響了城市集中供熱的協(xié)調(diào)性，供熱片區(qū)冷熱不均問題突出，有的居民家庭在供熱條件下基本室溫得不到保障，只能依靠暖爐、空調(diào)等設(shè)備進(jìn)行取暖，從而導(dǎo)致能耗的上升；對(duì)于因集中供熱導(dǎo)致室溫過高的用戶，則需要經(jīng)常開門開窗進(jìn)行熱量的散發(fā)，使得熱量浪費(fèi)嚴(yán)重。同時(shí)，供熱部門在相關(guān)監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)的要求下不斷提高供熱負(fù)荷，導(dǎo)致集中供熱整體產(chǎn)能過剩，而用戶室內(nèi)又沒有相應(yīng)的控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)，多余熱量只能被白白浪費(fèi)，這對(duì)于能源的有效利用及城市環(huán)境的改善都是極為不利的，直接限制了城市的健康發(fā)展。

2、城市集中供熱系統(tǒng)節(jié)能問題對(duì)策

2.1 提高鍋爐的熱運(yùn)行效率

鍋爐的熱運(yùn)行效率受鍋爐燃料的直接影響，所以說，有效解決當(dāng)前鍋爐熱運(yùn)行效率偏低的一個(gè)主要方法就是運(yùn)用更為清潔高效的能源替代高污染、低燃燒率的原煤做燃料。目前可用于選擇的清潔能源主要有電力、煤氣、天然氣以及高效煤粉等。此外，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)控制系統(tǒng)的配置和完善，通過對(duì)量表數(shù)據(jù)的觀測實(shí)現(xiàn)對(duì)熱量的有效控制，進(jìn)而提高鍋爐熱運(yùn)行效率。

2.2 增強(qiáng)供熱管網(wǎng)的保溫性能

供熱管網(wǎng)的重要部分就是保溫層，確定保溫層的厚度不僅要考慮經(jīng)濟(jì)性原因，還要嚴(yán)格按照國際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定。當(dāng)供熱管網(wǎng)保溫層厚度不符合要求時(shí)，應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行更換，保證符合標(biāo)準(zhǔn)要求。近年來，我國大力推行供熱管網(wǎng)直埋技術(shù)，直埋保溫管相比于其他保溫材料，可以有效降低熱量的損失。預(yù)制直埋保溫管的保溫性能也比較優(yōu)良，并且工藝簡單。我國當(dāng)前主要使用氫聚塑預(yù)制聚氨酯、高密度聚乙烯等制作的保溫管和保溫材料進(jìn)行保溫，這些材料經(jīng)濟(jì)實(shí)用、保溫性能好、并且環(huán)保。

2.3 水力失調(diào)問題對(duì)策

首先要準(zhǔn)確計(jì)算水力。供熱部門在設(shè)計(jì)集中供熱管網(wǎng)時(shí)，需要加強(qiáng)對(duì)水力設(shè)計(jì)的重視力度，對(duì)各支網(wǎng)的阻力進(jìn)行有效協(xié)調(diào)；其次要加強(qiáng)供熱管網(wǎng)試運(yùn)行階段的調(diào)試工作，調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)必須是提前設(shè)定好的壓差和流量標(biāo)準(zhǔn)；第三是通過溫度調(diào)節(jié)控制閥的設(shè)置和安裝實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)室內(nèi)熱量的有效調(diào)節(jié)；第四要加強(qiáng)對(duì)集中供熱管網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)處理供熱管網(wǎng)異常情況。

2.4 運(yùn)行調(diào)節(jié)分析

傳統(tǒng)集中供熱系統(tǒng)對(duì)熱量的調(diào)節(jié)方式主要有質(zhì)調(diào)節(jié)、量調(diào)節(jié)以及分階段調(diào)節(jié)三種方式。其中，質(zhì)調(diào)節(jié)的原理在于保持供熱管網(wǎng)流量不變的前提下實(shí)現(xiàn)循環(huán)水泵的持續(xù)工作。該調(diào)節(jié)方式具有易于操作的特點(diǎn)。然而，由于整個(gè)泵站的運(yùn)行負(fù)荷是額定的，始終保持滿負(fù)荷工作狀態(tài)，需要較高的運(yùn)行費(fèi)用；量調(diào)節(jié)方式的工作原理在于熱量隨外界溫度而改變，供熱系統(tǒng)中的熱循環(huán)及回水速度隨著外界溫度的上升而降低。該方式較質(zhì)調(diào)節(jié)對(duì)水力平衡有著更高的要求，極易受到水力失衡的影響；通過對(duì)泵站的變頻控制可以運(yùn)用分階段調(diào)節(jié)方式有效調(diào)節(jié)供熱管網(wǎng)的回水速度及流量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)供熱量的調(diào)節(jié)。此外，通過相關(guān)變頻調(diào)速裝置的設(shè)置為末端用戶自行調(diào)節(jié)溫度提供便利。不斷優(yōu)化調(diào)節(jié)方案，提高對(duì)調(diào)度指令的執(zhí)行力度，根據(jù)所繪制的供熱曲線及時(shí)分析并調(diào)節(jié)回水溫度。

結(jié)語：

總而言之，通過對(duì)城市集中供熱系統(tǒng)的研究有助于針對(duì)當(dāng)前存在的技能問題有針對(duì)性地采取有效措施，從而促進(jìn)節(jié)能減排以及我國城市的可持續(xù)發(fā)展。為有效提供資源及能源的利用率，提高對(duì)居民用熱需求的滿足度，有必要深入研究并推廣節(jié)能減排措施，有效改造并監(jiān)督城市供熱系統(tǒng)，促進(jìn)城市供熱效率的不斷提升。