淺談優化供熱系統以實現供熱節能

于江濤

供熱系統是由熱源、管網、熱用戶等幾部分組成的一個復雜系統,為使熱生產、輸送、分配及使用都處于有序的狀態,則需要在其各個環節進行節能,以提高供熱系統的能源利用率。下面就從鍋爐房、供熱管網、熱用戶等幾個方面談一談供熱系統的節能途徑。

1.鍋爐房與換熱站:工業鍋爐是我國能耗最多的設備之一,約占我國原煤產量的1/3。我國大部分工業鍋爐的效率平均只有60%,鍋爐輔機耗電量大,其節能潛力也很大。

(1)鍋爐設備的選型設計。鍋爐房設計及設備選擇中,鍋爐設備的選型是最重要的核心問題。從節能角度出發,鍋爐選型時:

①應通過合理的計算確定鍋爐的設備容量,繪制負荷曲線圖進行分析。

②針對供應的煤種選擇爐型。若鍋爐爐型與燃用煤種不符,就會出現燃燒不完全、燃料結焦嚴重等問題,造成鍋爐出力嚴重不足、熱效率低、能源浪費大。

③確定鍋爐型號及臺數,盡量使鍋爐在高效經濟條件下運行。 關于輔助設備及用電設備的選擇,首先要選擇新型的節能設備,其次按鍋爐運行工況合理選擇風機和水泵,避免大馬拉小車的現象。

(2)提高操作技術,加強技術管理。

①提高燃燒效率及運行的穩定性。調整運行,使燃料量的調節與負荷的變化相適應;當燃料與燃燒設備不相適應時,除了改變燃料的品種外,常將燃料加以處理;在小型鍋爐的內表面磚砌部位均勻涂抹高溫紅外涂料也可以提高鍋爐的熱效率。

②保持受熱面清潔,提高傳熱效率。加強水質管理,避免受熱面水側結垢,若已結垢應定期化學清洗,受熱面結焦或結渣時要及時清除,加強吹灰。

③合理調整循環水泵的運行臺數。目前國內供熱系統,包括一次水系統和二次水系統都普遍采用大流量、小溫差的運行方式,實際運行的供水溫度比設計供水溫度低10℃～20℃,循環水量增加20%～50%。此種運行狀態使循環水泵電耗急劇增加、管網輸送能力嚴重下降、換熱站內熱交換設備數量增加。因此,應該在供熱系統中增加控制手段,合理調節循環泵的運行臺數,以解決了水力工況失調,將供水溫度提高到設計溫度或接近設計溫度,以提高熱系統的輸送效率。

(3)采用新技術。

①變頻調速技術的采用。風機和水泵是鍋爐房的耗電大戶,在選型時都是以額定負荷為依據的。通常在運行中風機的風量是變化的,采用變頻調速技術通過調節電機功率來調節風量,從而達到節能的目的;爐排電機采用變頻調速裝置,可以控制爐排的速度,從而達到最佳的燃燒工況,以提高鍋爐的熱效率;隨著日益成熟的分戶計量政策的實施,管網系統的流量也隨之發生變化,水泵上安裝變頻裝置也是非常必要的。采用變頻技術,風機和水泵普遍可節電30%～40%。

②分層給煤裝置的應用。采用分層給煤裝置,使煤在落入爐排前進行篩分,進入爐排后形成下層為大塊,中層為小塊,上層為煤末的合理分布的煤層,爐排及煤層通風阻力均衡,顯著地改善了鍋爐的燃燒狀況,降低了爐灰含炭量和爐排漏煤量,由此可提高燃燒效率8%以上。

③鍋爐燃用型煤。鍋爐燃用型煤的技術,國內許多科研單位都作了成功的探索,生產出了專用設備,并取得了明顯的效果。從根本上改變了層燃爐的燃料結構和爐排通風條件,從而大大降低了爐排漏煤量和灰渣含煤量,減少了飛灰熱損失和粉塵量,有利于環境保護。鍋爐燃用型煤與燃用混煤相比,節省燃料可達10%以上。

2.熱力管網系統:熱力管網是供熱源(鍋爐房)與熱用戶連接的橋梁,節能潛力很大。

(1)采用平衡調節技術,一個熱力管網通常要連接多個熱用戶,盡管設計采取了管徑調整和閥門控制等許多措施進行水力平衡計算,但還難以滿足規范規定的壓差平衡標準,最終達到壓差平衡是通過各熱用戶的流量再分配而實現的。近幾年管網上安裝平衡閥或自力式流量控制器,能夠實現熱力管網的水力平衡,保證每個熱用戶的熱媒流量能在計算工況下運行,克服了供熱管網始端用戶過熱、末端用戶不熱的弊端。

(2)推廣熱水管道直埋技術,降低基礎投資和運行費用。直埋敷設與地溝敷設比較,不僅具有節省用地、方便施工、減少工程投資和維護工作量小的優點,同時由于采用導熱系數極小的聚氨酯硬質泡沫塑料保溫材料,熱損失大大地小于地溝敷設。對于架空和地溝敷設的供熱管網,應使用新型保溫材料,對供熱管道、法蘭、閥門及附件采取保溫措施,以降低供熱管網熱損失。

(3)防止供暖系統大量虧水。供暖系統是一個閉式循環回路,在正常運行中系統會存在少量的跑、冒、滴、漏現象,虧水量一般應小于循環水量1%。而實際運行中,卻存在著系統虧水偏大的問題,浪費了可貴的軟化除氧水和能源,這對節能十分不利。因此要加強宣傳教育和管理,采取防漏、查漏、堵漏等有效措施,將失水率降到最低。

3.熱用戶:熱用戶是熱力系統的重要組成部分。熱用戶除采用必要的保溫墻體、保溫屋面和節能門窗外,還應力求使熱媒所攜帶的熱量最大限度地散發到用熱體內,提高熱能的利用效率。

(1)樹立熱是商品的觀念。長期以來我國大部分地區實行的是福利制供暖,耗熱多少與用戶利益無關,因此熱用戶節能的積極性不高。為適應市場經濟發展的要求,應積極采用熱能計、熱量分配表等計量設備,逐步建立和完善對熱用戶按耗熱量收費的體系。發達國家采取供熱計量收費措施,可節能20%～30%,我們也只有遵循經濟規律,把熱作為商品,由用戶自行控制使用,才能調動廣大熱用戶節能的積極性。

(2)積極推廣分戶雙管系統,為計量收費創造條件。隨著熱表到戶、計量收費的實施,單管順序式系統既不能安裝溫控設備,又不能進行用熱計量的弊病已開始凸現,因此采暖系統中不宜再采用。隨著散熱器溫控閥的問世,熱水采暖雙管系統垂直失調迎刃而解,雙管系統便于熱計量調節和分戶控制。因此應更新觀念,積極推廣分戶雙管系統,為實現熱用戶計量收費創造條件。

4.建立健全各項制度,加強管理與培訓:要建立健全各項制度與操作規程,做到有章可循。有了正確的操作規程并嚴格執行,才能達到高效率、低能耗的運行;加強鍋爐房的生產管理,保證供熱生產經濟、高效、節約能源降低生產成本;加強設備管理,使其在最佳工況下運行;在加強供熱設備的更新改造的同時,不要進行盲目的改造,避免造成新的浪費;加強對全體員工的培訓,提高員工的素質及操作水平。

節能和環保是實現可持續發展的關鍵。供熱系統的節能工作,是降低能耗、減少環境污染、造福子孫后代的有益事業。因此,應該著眼于未來,積極貫徹落實國家的節能政策,加大對供熱系統節能的重視力度,并付諸實施。□

(編輯/劉佳)