集中供熱系統(tǒng)節(jié)能控制研究

宋長(zhǎng)亮

（遼源市熱力集團(tuán)有限公司，吉林 遼源 136200）

0 引言

我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展速度是非常快的，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化發(fā)展速度非?？?，一方面能源短缺嚴(yán)重，另一方面能耗大、浪費(fèi)嚴(yán)重。我國(guó)要想促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)更加快速的發(fā)展，首先就要堅(jiān)持開發(fā)資源，同時(shí)還要節(jié)約能源，避免發(fā)生浪費(fèi)的問題；其次，節(jié)能是治理環(huán)境污染的重要舉措之一，人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，需要做好環(huán)境污染治理工作，這樣才能保持連續(xù)穩(wěn)定發(fā)展[1]；第三，節(jié)能降耗是長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)于企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力提升非常有效。

1 我國(guó)集中供熱發(fā)展現(xiàn)狀

進(jìn)入到二十世紀(jì)的90年代之后，國(guó)家建設(shè)部、計(jì)委等部門開始全面的推廣城市供熱系統(tǒng)，保證城鎮(zhèn)供熱領(lǐng)域的發(fā)展有效的進(jìn)行，同時(shí)能夠有效的推動(dòng)我國(guó)城市供熱事業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。集中供熱系統(tǒng)的主要組成部分包括熱源、熱網(wǎng)、熱用戶等方面，它們是相互聯(lián)系、相互影響的整體。北歐等國(guó)家中，因?yàn)槠滟Y源缺口比較大，屬于資源匱乏嚴(yán)重的國(guó)家，所以已經(jīng)開始全面重視集中供熱系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用。隨著世界各國(guó)對(duì)于集中供熱系統(tǒng)的重視，都有了深刻的認(rèn)識(shí)，節(jié)能是國(guó)家發(fā)展的必然趨勢(shì)。

2 節(jié)能的形式

2.1 熱源的節(jié)能減排

為了能夠達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的要求，我國(guó)的產(chǎn)業(yè)政策方面逐步的調(diào)整，國(guó)家鼓勵(lì)使用熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱方式，實(shí)現(xiàn)多種能源協(xié)調(diào)一致發(fā)展。當(dāng)前我國(guó)城鎮(zhèn)化集中供熱人員主要是熱電廠實(shí)現(xiàn)的，比如核能供熱、垃圾焚燒供熱、地?zé)峥照{(diào)采暖等等方式，這些都屬于熱電聯(lián)產(chǎn)的生物發(fā)電方式，但是結(jié)合具體的應(yīng)用情況，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化對(duì)比分析，最終選擇合適的供熱方式。選擇最佳的熱源形式，對(duì)于我國(guó)的集中供熱環(huán)保性的提升有著重要的意義，同時(shí)也關(guān)系到生態(tài)效益、環(huán)保效益方面。我國(guó)目前發(fā)布很多政策支持熱電聯(lián)產(chǎn)的供熱方式，其可以促進(jìn)能源利用率的提升，不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重環(huán)境污染，供熱質(zhì)量更加的穩(wěn)定，為大氣環(huán)境治理、能源利用率提升奠定基礎(chǔ)，是我國(guó)可持續(xù)發(fā)展之下的重要戰(zhàn)略之一。按照目前我國(guó)的新政策以及城市發(fā)展的需要，進(jìn)行合理的供熱人員布局與規(guī)劃設(shè)計(jì)。通常來說，大型發(fā)電廠理論發(fā)熱效率在40%左右，而熱電聯(lián)產(chǎn)的運(yùn)行效率則可以超過60%以上，按目前統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，6千千瓦以上火電廠發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗為375g/（kW.h），而熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗為200g/（kW.h）左右，小鍋爐分散供熱的標(biāo)準(zhǔn)煤耗率為60g/GJ左右，而熱電聯(lián)產(chǎn)的平均供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗為40.77kg/GJ。從這些數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，熱電聯(lián)產(chǎn)比熱電分產(chǎn)方式的節(jié)能效果要好。當(dāng)前的熱源節(jié)能減排方面最優(yōu)化的方式就是鍋爐進(jìn)行改造處理，可以全面的提升燃燒效率，實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約[2]。

2.2 熱網(wǎng)的節(jié)能

從當(dāng)前的集中供熱介質(zhì)方面分析，具體包含蒸汽、熱水兩種形式。蒸汽采暖的情況比較常見，一方面可以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，有些場(chǎng)景是必須使用蒸汽，可以將生產(chǎn)、采暖作為一個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行；另一方面，因?yàn)橛行┕I(yè)廠房?jī)?nèi)部空間較大，高度也比較高，熱水采暖的效果較差。但是隨著人們節(jié)能意識(shí)的提升，我國(guó)蒸汽采暖日益減少，甚至逐步被淘汰。經(jīng)過科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高溫水采暖技術(shù)取得了很大的進(jìn)步，讓高、大的工業(yè)廠房也可以使用熱水作為供熱介質(zhì)達(dá)到采暖的要求，并且供熱的效果比較好。很多城市開始積極的改造，逐步的實(shí)現(xiàn)汽改水，有著非常好的效果。供熱介質(zhì)的選擇，要按照實(shí)際情況確定，如果完全針對(duì)集中供熱采暖負(fù)荷熱網(wǎng)的形式進(jìn)行，最好選擇使用高溫?zé)崴鳛榻橘|(zhì)進(jìn)行，利用一次性供回水溫差，可以促進(jìn)管道輸送效果的提升，且可以實(shí)現(xiàn)質(zhì)調(diào)節(jié)與量調(diào)節(jié)聯(lián)合方式，能夠保證不同條件下的應(yīng)用要求，供熱性能和整體平衡性比較好，可以降低項(xiàng)目投資，如果完全采用工業(yè)熱的形式，可以單獨(dú)設(shè)置一個(gè)供熱蒸汽網(wǎng)的形式，但是供熱半徑要合理的計(jì)算，否則難以達(dá)到供熱性能的要求，還會(huì)出現(xiàn)蒸汽輸送環(huán)節(jié)損失嚴(yán)重的情況。如果有條件，熱源單位可以通過熱電廠汽輪機(jī)低真空循環(huán)水供熱的方式，將凝汽器改造處理，把冷卻塔內(nèi)的循環(huán)水利用循環(huán)泵房實(shí)現(xiàn)熱源桌邊負(fù)荷通過低溫水供熱處理，還可以充分的利用電廠內(nèi)的生產(chǎn)余熱，可以給周邊居民進(jìn)行供熱，能源節(jié)約效果好。熱網(wǎng)調(diào)節(jié)是依據(jù)目前我國(guó)發(fā)布的能源政策，對(duì)于當(dāng)前已有的損失超過20%的蒸汽管網(wǎng)供熱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)供熱改造，逐步的構(gòu)建形成熱損失在3%以內(nèi)的高溫?zé)崴?yīng)系統(tǒng)，同時(shí)還要積極的采用高溫?zé)崴焖惫┑姆椒?，逐步的?shí)現(xiàn)低溫循環(huán)水供熱施工，能耗較低，管網(wǎng)供熱效果也會(huì)提升[3]。

2.3 熱網(wǎng)設(shè)計(jì)上的節(jié)能

2.3.1 供熱管網(wǎng)熱負(fù)荷的確定

一是計(jì)算確定全年供熱負(fù)荷參數(shù)，然后明確平均熱指標(biāo)、全年熱負(fù)荷數(shù)據(jù)，發(fā)布該年度內(nèi)供熱負(fù)荷延時(shí)曲線圖，這對(duì)于供熱系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)有著重要的作用，也是熱電聯(lián)產(chǎn)方案經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析的主要根據(jù)。二是結(jié)合近遠(yuǎn)期熱負(fù)荷發(fā)展變化的狀態(tài)，明確相關(guān)的供熱管網(wǎng)管徑和循環(huán)水泵選型。符合遠(yuǎn)期供熱系統(tǒng)的需要，達(dá)到經(jīng)濟(jì)性的要求，防止存在能耗過高的情況。

2.3.2 熱網(wǎng)系統(tǒng)型式設(shè)計(jì)

管網(wǎng)系統(tǒng)在選擇中，需要達(dá)到熱網(wǎng)運(yùn)行安全性的要求，并且符合經(jīng)濟(jì)性、可靠性的標(biāo)準(zhǔn)，如果發(fā)現(xiàn)沖突，經(jīng)濟(jì)性是最后考慮的因素。傳統(tǒng)熱網(wǎng)設(shè)計(jì)中，通常都是從單熱源枝狀管網(wǎng)的形式設(shè)計(jì)，這樣可以降低項(xiàng)目投資，施工周期也比較短，所以目前我國(guó)的應(yīng)用范圍較大。隨著技術(shù)的發(fā)展，供熱系統(tǒng)技術(shù)逐步的成熟，為了能夠達(dá)到供熱系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，將具體的熱網(wǎng)設(shè)計(jì)成為環(huán)狀網(wǎng)的形式，實(shí)現(xiàn)供熱系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性要求，保證熱網(wǎng)平衡性合格。

2.3.3 控制形式

要想使得熱網(wǎng)的管理水平有效的提升，減少運(yùn)維管理成本，促進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行綜合性能的提升，切實(shí)提升供熱的質(zhì)量水平，降低能源損耗，自熱源到各個(gè)熱力站都要配置完善的自動(dòng)化檢測(cè)儀表和自動(dòng)控制系統(tǒng)，大幅提升管理水平，產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2.4 熱網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)上的節(jié)能

在熱網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)上，通過開展數(shù)字化供熱，將用戶繳費(fèi)、用戶信息、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制、高清視頻監(jiān)控及大數(shù)據(jù)分析集于一體，實(shí)現(xiàn)采暖期運(yùn)行數(shù)據(jù)的匯總分析和趨勢(shì)預(yù)測(cè)，根據(jù)各熱力站所轄熱負(fù)荷用熱特性等方面的不同，結(jié)合室外天氣溫度變化情況，不斷優(yōu)化調(diào)節(jié)手段，采取有效調(diào)節(jié)措施，利用小流量大溫差，按照初寒期、高寒期、末寒期分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)方式，及時(shí)作出調(diào)節(jié)，使熱用戶家中達(dá)到舒適溫度，整個(gè)熱網(wǎng)均衡運(yùn)行，在保證熱用戶供熱質(zhì)量的同時(shí)，也提高了對(duì)熱用戶的服務(wù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了按需供熱、精準(zhǔn)供熱、數(shù)字化供熱[4]。

3 改善供熱系統(tǒng)節(jié)能措施

不斷的開展城市供熱體制的改革與完善，促進(jìn)城市環(huán)境質(zhì)量的提升，堅(jiān)決落實(shí)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略措施，實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，完善供熱系統(tǒng)，讓城市供熱系統(tǒng)能耗得以下降，符合清潔性指標(biāo)要求。

3.1 城市集中供熱

制定出符合城市供熱系統(tǒng)運(yùn)行需要的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)，逐步的落實(shí)城市集中供熱措施，做好新建分散鍋爐房的控制，對(duì)于已有的分散鍋爐房逐步的改造和拆除，促進(jìn)集中供熱效率和治療的提升。

3.2 技術(shù)改造

不斷的研發(fā)新技術(shù)、新材料以及新工藝，促進(jìn)供熱設(shè)備技術(shù)水平的提升，在保證技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠、經(jīng)濟(jì)性較高的標(biāo)準(zhǔn)之下，實(shí)現(xiàn)熱網(wǎng)和熱力站的技術(shù)綜合水平的提升，達(dá)到現(xiàn)代化管理的要求。對(duì)于能耗較高、效率較低、性能不足的設(shè)備及時(shí)拆除，以免導(dǎo)致能耗嚴(yán)重。

3.3 熱源

①不斷的開發(fā)和應(yīng)用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，促進(jìn)能源利用率提升；②使用多種供熱措施，促進(jìn)節(jié)能降耗水平的提升；③風(fēng)機(jī)、水泵等常用設(shè)施增加變頻裝置，達(dá)到節(jié)能性的效果；④尋求其他可替代熱源進(jìn)行城市供熱；⑤不斷的開發(fā)和利用太陽(yáng)能、地?zé)崮艿惹鍧嵞茉碵5]。

3.4 輸配管網(wǎng)

①促進(jìn)輸配網(wǎng)的運(yùn)行安全性、耐久性的提升，降低工程成本，減少熱量的損耗，防止供熱系統(tǒng)存在泄漏的問題，同時(shí)還要做好熱力管道的防腐蝕處理，避免熱損失嚴(yán)重。②積極做好各項(xiàng)計(jì)量收費(fèi)改革措施，保證集中供熱系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)和控制技術(shù)符合運(yùn)行要求。③做好熱力站的規(guī)模限制，做好系統(tǒng)控制工作。④通過調(diào)節(jié)流量等方式，可以大幅提升供熱效率和質(zhì)量，也能夠升高供熱的溫度。⑤研發(fā)和應(yīng)用熱力站入口的流量控制裝置，徹底解決一次水系統(tǒng)水力失調(diào)的問題，熱力站設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)，保證用戶熱量可以調(diào)整，不斷的改進(jìn)和完善二次供水系統(tǒng)，有效的消除房屋不熱或者能源浪費(fèi)的問題。⑥全面推廣和應(yīng)用拖泵汽輪機(jī)，確保循環(huán)泵、給水泵等大型設(shè)施滿足運(yùn)行的要求，有效的節(jié)約設(shè)備運(yùn)行的電力能源，符合能源節(jié)約的要求。

3.5 熱用戶

①充分的消除水平失調(diào)、垂直失調(diào)的問題，用戶樓棟入口需要設(shè)置流量控制裝置，做好各個(gè)樓宇之間的流量分配和控制，保證能源有效節(jié)約。②集中供熱住宅通過應(yīng)用分戶計(jì)量、分室溫控的方式，使得原有住宅分戶供熱系統(tǒng)計(jì)量收費(fèi)系統(tǒng)符合要求，大幅提升能源利用效果和質(zhì)量。③不斷的推廣和應(yīng)用高效率的散熱器裝置，讓地面熱水低溫輻射采暖電熱膜采暖，同時(shí)還要利用電力負(fù)荷峰谷平電蓄能以保證供暖的要求。

4 結(jié)語

綜上所述，供熱系統(tǒng)的節(jié)能可以從多個(gè)方面出發(fā)進(jìn)行分析，結(jié)合目前的熱網(wǎng)運(yùn)行的具體情況，展開有效的研究，不能在沒有任何理論和技術(shù)支持下盲目改造，否則將會(huì)導(dǎo)致供熱系統(tǒng)失衡，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。因此，需要積極的研發(fā)新型的供熱系統(tǒng)與方法，提高供熱技術(shù)水平，做好理論數(shù)據(jù)計(jì)算分析，且要在實(shí)際中積極總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，達(dá)到節(jié)能降耗的標(biāo)準(zhǔn)，滿足現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展需要，對(duì)于人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展有著積極的意義。