福建省熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)探究

（福建省福能晉南熱電有限公司 福建晉江 362246）

集中供熱系統(tǒng)是福建省在造紙、皮革、印染等集中供熱工業(yè)區(qū)建設(shè)中的重要基礎(chǔ)設(shè)施，對于保證工業(yè)生產(chǎn)的用熱需求具有十分重要的作用。隨著技術(shù)的進(jìn)步，熱電聯(lián)產(chǎn)已經(jīng)成為集中供熱系統(tǒng)建設(shè)中的重要方式，有效地減少了對環(huán)境的污染。不過，目前在熱電聯(lián)產(chǎn)供熱系統(tǒng)在生產(chǎn)運(yùn)行時中仍需要消耗大量的煤炭資源，同時在集中供熱系統(tǒng)的熱能分配以及輸送過程中也會產(chǎn)生一定的能源損耗，因此必須加強(qiáng)對節(jié)能技術(shù)的研究，并結(jié)合本地區(qū)熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱的實際情況，合理選擇相應(yīng)的節(jié)能技術(shù)設(shè)備，以減少能源浪費(fèi)，使能源利用率進(jìn)一步提高，降低對環(huán)境的污染，從而促進(jìn)造紙、皮革以及印染等行業(yè)向綠色低碳、節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展，實現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)與自然環(huán)境的和諧共生。

1 集中供熱系統(tǒng)概述

與傳統(tǒng)的熱電分產(chǎn)供熱方式相比，熱電聯(lián)產(chǎn)供熱方式能夠有效上揚(yáng)熱源供給的穩(wěn)定性和可靠性。以將燃煤作為熱源的集中供熱系統(tǒng)為例，熱電聯(lián)產(chǎn)的能源效率明顯高于熱電分產(chǎn)形式，具體可參見圖1 所示。同時還具有節(jié)約能源、減少對環(huán)境的污染以及加大電力供應(yīng)能力等作用，其綜合效益十分突出。但是目前熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)的綜合能效以及節(jié)能效果仍存在較大的提升空間，因此必須積極應(yīng)用各種先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，進(jìn)一步提高節(jié)能效果，減少集中供熱系統(tǒng)的能源損耗，降低系統(tǒng)運(yùn)營成本。

圖1 以燃煤為例對比熱電分產(chǎn)與熱電聯(lián)產(chǎn)的能源效率

2 熱電聯(lián)產(chǎn)方式集中供熱系統(tǒng)中節(jié)能技術(shù)應(yīng)用分析

2.1 新型保溫節(jié)能材料技術(shù)的應(yīng)用

熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)在熱量傳輸過程中會產(chǎn)生不同程度熱能損失，因此應(yīng)積極采用新型的保溫節(jié)能材料技術(shù)，以提高傳輸管道的保溫性能。例如改良無極陶瓷、硅酸鋁棉材料以及聚氨酯直埋技術(shù)等，都具有較好的保溫節(jié)能效果。

2.2 新型節(jié)能涂料技術(shù)的應(yīng)用

在熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)中，新型節(jié)能涂料產(chǎn)品得到了越來越廣泛的應(yīng)用。特別是具有較強(qiáng)抗高溫、耐腐蝕、抗氧化性能的紅外線納米涂料被作為鍋爐設(shè)備的壁身涂料，對延長鍋爐設(shè)備的使用壽命具有很好的效果，鍋爐的耐腐蝕性能明顯提高，被腐蝕速度與傳統(tǒng)防腐她涂料相比能夠降低30%左右，客觀上減少了集中供熱系統(tǒng)對資源的消耗，降低了集中供熱系統(tǒng)的運(yùn)行成本。同時，在鍋爐上涂刷了紅外高溫納米涂料后，在熱平衡試驗中發(fā)現(xiàn)，燃?xì)庖约叭济哄仩t的節(jié)能效果也分別提高了1%和2%左右，說明節(jié)能涂料技術(shù)在熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)具有很高的應(yīng)用價值［1］。

2.3 煙氣余熱循環(huán)技術(shù)的應(yīng)用

在熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)中，鍋爐在燃燒后所排出煙氣的溫度通常在95 ℃到135 ℃之間，該余熱源具有很高的熱量。而煙氣回收技術(shù)可以將其供熱能力進(jìn)一步提高。在煙氣回收技術(shù)的應(yīng)用實踐中，煙氣回收裝置大多采用的是金屬材料來對余熱進(jìn)行回收交換。我國目前比較常用的主要包括熱媒介換熱裝置、回旋式換熱裝置以及導(dǎo)熱管換熱裝置等煙氣回收設(shè)備，這些煙氣回收設(shè)備可以有效吸收排出煙氣的余熱并對其進(jìn)行循環(huán)利用，將一次回水溫度提高約15 ℃。在此基礎(chǔ)上還發(fā)展出了煙氣余熱的深度回收利用技術(shù)，能夠?qū)煔鉄崃窟M(jìn)行更加充分回收利用，為熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的主要發(fā)展方向之一。

2.4 儲熱技術(shù)的應(yīng)用

在熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)中為了保證全程供熱量的穩(wěn)定性，減少熱能損耗，應(yīng)積極應(yīng)用儲熱技術(shù)，利用蓄熱罐來對熱能進(jìn)行儲備，使其能夠在用熱負(fù)荷相對較低時將多余熱量吸收并存儲在蓄熱罐內(nèi)，并在用熱負(fù)荷提高時將其釋放，以個性化滿足供熱需求。儲熱技術(shù)在熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用可以使供熱系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力和運(yùn)行可靠性，在發(fā)生熱泄露等故障時發(fā)揮補(bǔ)水供熱的應(yīng)急處置作用，確保在各種熱負(fù)荷條件下的供熱穩(wěn)定性。

2.5 流量變頻調(diào)節(jié)技術(shù)的應(yīng)用

流量調(diào)節(jié)技術(shù)需要根據(jù)預(yù)設(shè)的額定標(biāo)準(zhǔn)來對并聯(lián)水管內(nèi)的水流量進(jìn)行定量調(diào)節(jié)，不僅需要更大的成本投入，而且需要較長的實踐才能將供熱溫度調(diào)節(jié)至熱用戶的實際需求值。同時其所采用的循環(huán)定速水泵由于需要在一個固定循環(huán)水量條件下運(yùn)行，當(dāng)其處于低負(fù)荷工況下時會對電能造成巨大的浪費(fèi)，同時也增加了集中供熱系統(tǒng)的運(yùn)行成本。為了提高熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)的節(jié)能效果，降低能耗，應(yīng)積極應(yīng)用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)，根據(jù)用戶對熱流量的實際需求來對系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，這樣才能減少對能源的浪費(fèi)，并優(yōu)化集中供熱系統(tǒng)的運(yùn)行成本。在變頻調(diào)節(jié)技術(shù)的實際應(yīng)用中，可以根據(jù)熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)所需承擔(dān)的熱負(fù)荷總量來選擇變頻循環(huán)水泵容量，且可以結(jié)合本地區(qū)的實際情況采用多臺水泵聯(lián)合工作的方式［2］。在選擇循環(huán)供熱水泵時應(yīng)確保其流量調(diào)節(jié)范圍能夠適應(yīng)集中供熱系統(tǒng)的實際需要，且應(yīng)選擇噪音低、密封性好以及運(yùn)行效率高的設(shè)備類型型號，以降低其在運(yùn)行過程中的耗電量以及振動，同時應(yīng)將熱力站的供熱管道管徑適當(dāng)加大。此外，為了降低熱力站的阻力，應(yīng)采用臥式循環(huán)水泵，并配置相應(yīng)的旋流除污裝置，以提高運(yùn)行效率和節(jié)能效果。

2.6 灰渣回收利用技術(shù)的應(yīng)用

在熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)的建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)營過程中，必須提高環(huán)保意識，并積極應(yīng)用節(jié)能技術(shù)。集中供熱系統(tǒng)所產(chǎn)生的灰渣如果直接排放，不僅會對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，也是對資源的巨大浪費(fèi)。因此應(yīng)積極應(yīng)用灰渣回收循環(huán)利用技術(shù)，利用灰渣作為混凝土、建筑保溫材料以及鋪地磚等的原材料，同時一些熱電廠所采用的優(yōu)質(zhì)煤在燃燒后所產(chǎn)生的灰渣不僅可以作為砌塊、水泥的生產(chǎn)原料，還可以作為化學(xué)添加劑以及很多新型環(huán)保材料的摻料［3］。通過對灰渣回收利用技術(shù)的應(yīng)用，可以在提高資源利用率、保護(hù)環(huán)境的同時，擴(kuò)大生產(chǎn)單位的經(jīng)濟(jì)效益，具有很高的應(yīng)用價值。

2.7 阻力平衡技術(shù)的應(yīng)用

在調(diào)節(jié)熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)內(nèi)阻力時，其水力平衡問題是技術(shù)難點之一。由于在確定循環(huán)水泵揚(yáng)程時，需要以供熱管網(wǎng)中的最大阻力管段為依據(jù)，而一旦相關(guān)管段無法及時排除內(nèi)部壓力，就會造成水力失調(diào)現(xiàn)象，這會導(dǎo)致集中供熱系統(tǒng)的熱量分配不平衡，不僅浪費(fèi)能源，而且還會給集中供熱系統(tǒng)的運(yùn)行帶來安全隱患。因此，要及時采取相應(yīng)的集中供熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)技術(shù)來調(diào)節(jié)阻力。在技術(shù)應(yīng)用實踐中，目前是將壓力平衡閥和自力流量調(diào)節(jié)閥設(shè)置在各熱力站以及用戶端，以確保管網(wǎng)內(nèi)的流量以及壓差復(fù)合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。同時，結(jié)合在線監(jiān)控技術(shù)，通過建立自動化、智能化的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)對集中供熱系統(tǒng)水力平衡進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。

2.8 多熱源技術(shù)的應(yīng)用

為了提高熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性以及其運(yùn)行的可靠性，各地區(qū)結(jié)合自身實際情況加強(qiáng)多熱源技術(shù)的應(yīng)用。通過集中供熱系統(tǒng)熱源的多元化建設(shè)來合理進(jìn)行資源配置，優(yōu)化集中供熱系統(tǒng)工況，并根據(jù)不同終端對熱量的實際需求來供熱量，在保證供熱效果的基礎(chǔ)上提高資源的利用率，減少能源浪費(fèi)。而且在應(yīng)用多熱源技術(shù)后，集中供熱系統(tǒng)即使有一個或部分熱源出現(xiàn)故障時，仍可以利用其他熱源來維持供熱系統(tǒng)的正常運(yùn)行，這樣既能夠提高集中供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，同時也可以避免系統(tǒng)設(shè)備受到損壞。

此外，應(yīng)加強(qiáng)對熱電聯(lián)產(chǎn)所有相關(guān)設(shè)備的日常管理維護(hù)，特別是要對鍋爐以及輸送管道定期進(jìn)行檢查，并制定科學(xué)的停爐保養(yǎng)等措施。在檢查中發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在老化或故障時，應(yīng)及時進(jìn)行維修處理或更換零部件，以防止供熱設(shè)備出現(xiàn)漏、跑、滴、冒等問題，減少對能源的浪費(fèi)。同時，還要加強(qiáng)對熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備操作人員的技術(shù)培訓(xùn)，確保其操作規(guī)范準(zhǔn)確，從而減少因人為操作失誤而造成的設(shè)備運(yùn)行故障以及能源損耗。

2.9 在線監(jiān)控技術(shù)及智慧電廠的應(yīng)用

我國熱電聯(lián)產(chǎn)項目的生產(chǎn)過程控制大多采用人工操盤與DCS 自動化控制系統(tǒng)相結(jié)合的方式。為了減少熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)的能源消耗，需要準(zhǔn)確掌握系統(tǒng)運(yùn)行時的各項數(shù)據(jù)信息，以提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)的合理性，因此應(yīng)積極應(yīng)用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)建設(shè)自動化在線監(jiān)測系統(tǒng)或在線優(yōu)化生產(chǎn)工藝工程，對集中供熱系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測或監(jiān)控，及時準(zhǔn)確的掌握各項參數(shù)，同時對各項數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲以及整理分析，從而為集中供熱系統(tǒng)的控制管理提供可靠的信息基礎(chǔ)。在線監(jiān)測技術(shù)在熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用不僅可以提高資源的利用率以及供熱量分配的合理性，而且還可以降低系統(tǒng)運(yùn)行管理的人力物力成本，使集中供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性得到明顯的改善，對于提升集中供熱系統(tǒng)的節(jié)能效果以及系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性均能夠發(fā)揮重要的作用，在熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)中具有很高的應(yīng)用價值。

3 結(jié)語

與傳統(tǒng)的熱電分產(chǎn)供熱方式相比，熱電聯(lián)產(chǎn)的集中供熱系統(tǒng)在能源利用率以及污染控制等方面均具有較為突出的優(yōu)勢，已經(jīng)成為福建省造紙、皮革、印染等集中供熱工業(yè)區(qū)供熱系統(tǒng)建設(shè)的主要發(fā)展方向。為了解決在集中供熱系統(tǒng)中仍然存在的能耗較大、資源利用不充分等問題，必須要加強(qiáng)對各項新型節(jié)能材料技術(shù)的研究和應(yīng)用。同時要結(jié)合不同地區(qū)的氣候特點和經(jīng)濟(jì)條件，合理選擇節(jié)能技術(shù)，以提高集中供熱系統(tǒng)的節(jié)能消耗，減少對資源的浪費(fèi)以及對環(huán)境的污染，在改善人民生活居住環(huán)境的同時，實現(xiàn)綠色低碳的可持續(xù)性發(fā)展目標(biāo)，進(jìn)一步增強(qiáng)人民群眾的參與感、認(rèn)同感、獲得感和幸福感。