城市集中供熱系統節能問題研究

曹 熙

（大連德泰金石供熱有限公司 遼寧 大連 116650）

1 引言

城市供暖采用集中供熱方式有利于實現能源節約、環境改善、居民生活質量的提高，對于城市基礎設施建設改善以及現代化城市的建設都有一定的促進意義，能夠為我國的可持續發展目標提供強有力的保障。當前，我國已先后在300多個城市建設并完善了集中供熱管網，有超過85億平方米的面積實現了集中供熱，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，為確保國民經濟的健康發展，有必要對供熱系統進行節能環保研究。因此，本文從現有集中供熱高能耗問題出發，對集中供熱節能措施進行深入探討和研究。

2 我國集中供熱發展現狀

截止到20世紀80年代，鍋爐房供暖仍是我國北方地區的主要采暖方式。隨著改革開放的提出及不斷深入，我國城市建設得到了快速發展，各地政府先后出臺相關政策鼓勵支持集中供熱事業的發展。自上世紀90年代以來，國家計委、建設部等先后就城市集中供熱事業發布了一系列通知及要求，為城鎮供熱事業的發展指明了方向，極大地促進了城市供熱事業的改革。北方諸如北京、哈爾濱、長春、沈陽、唐山、太原等大中型城市逐步建立起完善的集中供熱設施，相關熱源、熱網、設備及自動控制裝置配置到位，被納入城市基礎設施范疇進行建設。自21世紀以來，我國國民經濟得到顯著發展，人民生活水平上升到一個新水平，人們的關注度逐漸從物質需求的滿足轉向對環境健康的重視，進一步促進了我國集中供熱事業的改革和發展，無論是規劃設計方面還是實施運行方面，我國城市集中供熱事業整體上實現了一個質的飛躍，當前在城市集中供熱體系中推行的熱電聯產已被越來越多的人所認識并認可。盡管我國作為一個能源大國而存在，然而由于自然資源的不可再生性，使得人們不得不重視對資源和能源的有效利用和節約，這在我國范圍內已經引起了高度重視，我國政府正致力于對現有資源的有效利用以及對可再生能源的大力開發事業。未來國家要實現可持續發展，就必須加強節能減排。而城市集中供熱系統由于需要消耗大量能源，故必須進行系統的節能性研究，盡可能提高資源的利用率。

3 城市集中供熱系統節能問題

3.1 集中供熱系統中的鍋爐運行熱效率偏低

根據國際規定，鍋爐的熱運行率需達到80%以上，但截至目前為止，我國僅實現了63%的熱運行效率，較國際標準差距較大。根據我國關于民用建筑鍋爐熱運行效率的規定，我國鍋爐熱運行率最低標準為68%，但我國鍋爐的實際運行效率距該標準仍有一定距離。相關研究結果表明，燃料原材料及燃燒充足率是影響我國鍋爐熱運行率的關鍵因素。由于用于集中供熱的原煤整體質量較差，含有大量的硫分、灰分和雜質，從而導致鍋爐燃燒率達不到標準要求。

3.2 供熱管網輸送效率低

城市集中供熱量需要通過供熱管網進行傳遞，為有效保證供熱系統運行的正常，必須加強對供熱管網輸送效率的研究分析。對于供熱管網的輸送效率，可以通過將計劃輸送熱量與實際獲得熱量進行對比來獲得。根據我國關于供熱管網輸送效率標準的相關規定，集中供熱系統需要實現90%以上的輸送效率，然而截止目前為止，我國輸送管網僅實現了65%的傳輸效率，這主要受到當前供熱管網熱泄露、水力失調、保溫熱損失等問題影響嚴重。

3.3 供熱冷熱不均，造成能源浪費

在我國現行城市集中供熱系統中，單向順流系統仍為主系統，且缺乏相應的控制設備，直接影響了城市集中供熱的協調性，供熱片區冷熱不均問題突出，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、空調等設備進行取暖，從而導致能耗的上升；對于因集中供熱導致室溫過高的用戶，則需要經常開門開窗進行熱量的散發，使得熱量浪費嚴重。同時，供熱部門在相關監管標準的要求下不斷提高供熱負荷，導致集中供熱整體產能過剩，而用戶室內又沒有相應的控制調節系統，多余熱量只能被白白浪費，這對于能源的有效利用及城市環境的改善都是極為不利的，直接限制了城市的健康發展。

4 城市集中供熱系統節能問題對策

4.1 提高鍋爐的熱運行效率

鍋爐的熱運行效率受鍋爐燃料的直接影響，所以說，有效解決當前鍋爐熱運行效率偏低的一個主要方法就是運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，還應加強對控制系統的配置和完善，通過對量表數據的觀測實現對熱量的有效控制，進而提高鍋爐熱運行效率。

4.2 增強供熱管網的保溫性能

保溫層在供熱管網系統中扮演著重要角色，因此需要合理確定保溫層的厚度，以國際技術標準為前提進行綜合考慮。對于不符合要求的保溫層厚度要及時進行調整，以確保其按要求建立。隨著集中供熱技術的不斷發展，供熱管網直埋技術在我國范圍內已得到廣泛應用，較其他保溫材料對熱量有著更好的保護作用。另外，較為常用的保溫管技術還有預制直埋保溫管技術，該技術也可實現較好的保溫效果。我國現行保溫管及保溫材料制作原料主要為即經濟又環保的高密度聚乙烯、氫聚塑預制聚氨酯等材料。

4.3 水力失調問題對策

為有效提高集中供熱的熱能利用率，使得居民取暖效果最佳，就需要重點對供熱系統水利失調問題進行關注：首先要準確計算水力。供熱部門在設計集中供熱管網時，需要加強對水力設計的重視力度，對各支網的阻力進行有效協調；其次要加強供熱管網試運行階段的調試工作，調試標準必須是提前設定好的壓差和流量標準；第三是通過溫度調節控制閥的設置和安裝實現用戶對室內熱量的有效調節；第四要加強對集中供熱管網的實時監控，及時處理供熱管網異常情況。

4.4 運行調節分析

傳統集中供熱系統對熱量的調節方式主要有質調節、量調節以及分階段調節三種方式。其中，質調節的原理在于保持供熱管網流量不變的前提下實現循環水泵的持續工作。該調節方式具有易于操作的特點。然而，由于整個泵站的運行負荷是額定的，始終保持滿負荷工作狀態，需要較高的運行費用；量調節方式的工作原理在于熱量隨外界溫度而改變，供熱系統中的熱循環及回水速度隨著外界溫度的上升而降低。該方式較質調節對水力平衡有著更高的要求，極易受到水力失衡的影響；通過對泵站的變頻控制可以運用分階段調節方式有效調節供熱管網的回水速度及流量，從而實現對供熱量的調節。此外，通過相關變頻調速裝置的設置為末端用戶自行調節溫度提供便利。不斷優化調節方案，提高對調度指令的執行力度，根據所繪制的供熱曲線及時分析并調節回水溫度。

5 結語

總而言之，通過對城市集中供熱系統的研究有助于針對當前存在的技能問題有針對性地采取有效措施，從而促進節能減排以及我國城市的可持續發展。為有效提供資源及能源的利用率，提高對居民用熱需求的滿足度，有必要深入研究并推廣節能減排措施，有效改造并監督城市供熱系統，促進城市供熱效率的不斷提升。

[1]集中供熱系統的節能分析和優化設計[J]. 崔英. 城市建設理論研究(電子版)，2017(22).

[2]集中供熱系統中熱網的電氣自動控制標準[J]. 王振興. 中國標準化，2017(14).