城市供熱節能

陳 靜 李海俠

摘要:本文從能熱轉換、熱量輸配、熱量散發三個環節分析并論述了城市供熱工作中有關能源利用存在的問題,并就節約能源和提高能源利用率提出了較有針對性的措施和建議。

關鍵詞:節能;供熱;能源

節能是我國一項長遠的戰略方針,我國政府對節能工作高度重視,特別是改革開放以后節能工作出現了欣欣向榮的局面。節能對于供熱行業來說潛力是巨大的。供熱行業是能耗大戶,能耗支出占據其大部分成本。本文從提高能源利用率的角度出發,論述供熱系統能耗的三個環節:

能熱轉換過程——由熱源系統完成

熱量輸配過程——由室外系統完成

熱量散發過程——由室內系統完成

1 熱源系統節能

我國城市集中供熱的熱源系統主要由區域鍋爐房熱電廠組成。區域鍋爐房的主要耗能設備是鍋爐、燃料輸送及灰渣清除機械、鼓風機和引風機、水處理和輸配系統的水泵(循環水泵,補水泵和加壓泵):它們耗用的能源是燃料(煤、油、氣)、電、水和熱。熱源系統節能工作應從以下幾點考慮:

1.1 提高鍋爐熱效率

鍋爐熱效率是衡量熱源子系統熱能利用率的指標。體現燃料被有效利用的程度。目前,燃煤供熱鍋爐的設計熱效率一般在78-85%。但在使用時,由于鍋爐結構、燃料供應、技術水平、管理水平、人員素質等方面不同的原因,使鍋爐的運行效率差別很大。對于半新以下的鍋爐,采取技術改造措施解決問題,經濟合理。對于接近壽命期的鍋爐,則以更新為佳。鍋爐節能改造技術措施大致分述如下:

1.1.1 給煤裝置改造

中國的層燃鍋爐都是燃用原煤,其中占多數的是正轉鏈條爐排鍋爐,原有的斗式給煤裝置,使的煤塊,煤末混合堆實在爐排上,阻礙鍋爐進風,影響燃燒。將斗式給煤改造成分層給煤,使用重力篩選將原煤中塊,煤末自下而上松散地分布在爐排上,有利于進風,改善了燃燒狀況,提高煤的燃燒率,減少灰渣的含碳量,可獲得5-20%的節煤率。

1.1.2 燃燒系統改造

對于正轉鏈條爐排鍋爐,這項技術改造是從爐前適當位置噴入適量煤粉到爐膛的適當位置,使之在爐排層燃基礎上,增加適量的懸浮燃燒。但是,噴入的煤粉量、噴射速度與位置要控制適當,否則,將增大排煙黑度,影響節能效果。

1.1.3 爐拱改造

正轉鏈條爐排鍋爐的爐拱是按設計煤鐘配置的,有不少鍋爐不能燃用設計煤種,導致燃燒狀況不佳,直接影響鍋爐的熱效率,甚至影響鍋爐出力。按照實際使用的煤種,適當改變爐拱的形狀與位置,可以改善燃燒狀況,提高燃燒效率,減少燃煤消耗。

1.1.4 鍋爐輔機節能改造

燃煤鍋爐的主要輔機——鼓風機和引風機的運行參數與鍋爐的熱效率和耗能量直接相關,用適當的調速技術,按照鍋爐的負荷需要調節鼓、引風量,維持鍋爐運行的最佳狀況,一方面可節約鍋爐燃煤,又可以節約風機的耗電,節能效果是很好的。

1.1.5 熱源的容量和臺數是由設計人員根據設計負荷、最大負荷、最小負荷和平均負荷的大小頁確定的運行時應根據熱負荷的大小選擇投入臺數。這是因為鍋爐熱效率是隨運行負荷變化的。按照室外溫度繪制運行負荷圖、溫度圖、流量圖甚至時間圖,并以它們指導運行。這樣可以避免初、末寒期供大于需,浪費能量。一般地說,每臺都維持在80%以上負荷能獲得高效率運行。

1.2 變頻調速技術的應用

在供熱系統中,爐排的控制,循環泵的調節,鼓引風機的調節都可以使用變頻調速技術。電機轉速降低后,電耗可降30%-40%。

風機、水泵效率是由電能轉化為有用功的份額,體現電能被有效利用的程度:目前,風機、水泵效率一般在55-75%。它們的流(風)量和揚程(壓頭)的選擇與配置是十分重要的。選擇與配置得當,裝機電功率合適,運行工作點處于設備高效率區域,電耗少。選擇與位置得不當(一般是偏大),裝機電功率偏大,運行工作點偏離設備高效率區域,則電耗多。兩者的相關可達10-30%。不僅如此,鍋爐的鼓、引風機配置不當,還會導致鍋爐熱效率下降,循環水泵配置不當,還會影響系統水力工況。

風機是熱源子系統的主要附屬設備,水泵是熱網(一級和二級)網子系統的主要設備。其電耗大小,不但對電資源有影響,也對運行成本有顯著影響。由于城市集中供熱熱負荷有隨氣候及用熱規律變化的特點,設置變速風機和水泵已在發展并被實踐證明可以進一步節能。

1.3 控制系統改造

工業鍋爐控制系統節能改造有兩類,一是按照鍋爐的負荷要求,實時調節給煤量、給水量、鼓風量和引風量,使鍋爐經常處在良好的運行狀態。將原來的手工控制或半自動控制改造成全自動控制。這類改造,對于負荷變化幅度較大,而且變化頻繁的鍋爐節能效果很好,一般可達10%左右;二是對供暖鍋爐的,內容是在保持足夠室溫的前提下,根據戶外溫度的變化,實時調節鍋爐的輸出熱量,達到舒適、節能、環保的目的。實現這類自動控制,可使鍋爐節約20%左右的燃煤。

2 室外系統節能

熱能輸送由熱網承擔,熱網的能量消耗體現在沿途散熱的熱損失、泄露的水和熱網水力失調三個方面:

2.1 熱網熱效率是輸送過程保熱程度的指標,體現管道保溫結構的效果

一般熱網熱效率應大于90-95%。管道敷設有架空、管溝和直埋三種方式,直埋敷設管道能達到這一要求,而架空和管溝的熱損失遠大于10%。

2.2 熱網補水率可近似認為是輸送過程失水的指標

目前,熱網運行補水率差別很大,在0.5-10%范圍變化。系統泄漏丟失的是熱水,補充的是比回水低的多的冷水,這就是說,系統補水不僅是水耗問題,熱耗是更大的問題。建議利用便攜式超聲波流量計對每一個熱力站的失水情況進行調查,先測查整個熱力站是否失水,若有失水現象,在逐一地對每一個環路進行搜索。

2.3 熱網水力失調是流量分配不均程度的指標

按用戶熱負荷分配流量,使每個用戶室溫達到一致且滿足要求。為解決失調問題,正確的做法應該是改進和完善熱網,如在終端設置自力式流量平衡法或其他有效措施。據統計,科學解決水利失調,系統在滿負荷下運行能挖出8-15%的供熱量。

3 室內系統節能

熱量散發給終端系統用熱設備。長期以來,我國城市住宅室內采暖系統基本上都采用單管垂直系統,這種設計有系統簡單、施工方便、造價低等優點,但其缺點主要是不便于用戶進行局部調節,因而造成能源的浪費。主要的問題表現在以下幾個方面:

3.1 系統不具有個體調節能力。由于該系統是將熱水先供到住宅樓的頂層,然后依次向下分至各用戶,這就在理論上造成了各不同樓層的熱用戶的散熱器傳熱系數不相等。因此造成頂層過熱,底層過冷,冷熱不均的現象。

3.2 系統維修時浪費能源。由于單管垂直采暖系統是一個整體的熱水循環系統,如果該系統有一處設施漏水或堵塞,整個系統將會受到影響。

3.3 不利于供熱部門的管理。具體的說,就是對拖欠熱費的用戶處理困難,如果要停止個別用戶的供暖,可能影響到整個住宅樓停供。常此下去,導致供熱企業連年虧損。

3.4 閑置住宅的能源浪費。由于室內采暖系統是單管串聯式,所以每層、每戶住宅必須用熱,否則該系統就無法正常運行。如出現有些用戶不想用熱或者有些住宅長期閑置,這就必然導致能源的浪費。

4 鑒于以上的問題,分戶改造勢在必行

隨著能源結構的變化及節能和物業管理的要求,隨著我國社會主義市場經濟的發展,“熱”也是商品的觀點逐步被人們所認識和接受。傳統的按建筑面積收費的方法,既不科學又不合理。已不能適應社會主義市場經濟體制的要求,必須進行按熱量計量收費的改革。分戶計量是新的發展趨勢,它具有對每個采暖用戶進行單獨控制的能力,即每戶獨立采用一個供回水系統,一戶一表制,可以單獨對用戶進行調節、關斷、計量,不會影響其他用戶。目前散熱器個體調節主要依靠改變進散熱器熱水流量的方法來實現,但是在進行散熱器調節時必須不影響整個供熱系統的水力穩定性,所以供熱系統要有完善的調節控制措施和高水平的運行管理辦法,實現較好的系統控制和計量功能,降低能源的浪費,提高供熱的社會效益和經濟效益。