清潔能源供熱與傳統能源供熱的研究

田京偉

摘要：隨著城市能源供應結構的調整，資源環境約束日趨強化，節能減排工作面臨著嚴峻的形勢。文中對北方某市采用清潔能源供熱與傳統燃煤供熱進行研究，通過各種供熱方式能耗與環保相關數據進行技術對比分析，為優化城市供熱熱源選擇、降低建筑供熱能耗提供參考價值。

關鍵詞：清潔能源;燃煤供熱;供熱熱源

1 傳統能源供熱及其弊端

傳統供暖方式通常是使用煤燃燒集中供暖，農村則以自行燃煤自主取暖，主要為區域鍋爐房集中供熱、熱電聯產和分散小鍋爐供熱等方式。由熱源、熱網、熱網用戶構成的區域性鍋爐房集中供暖模式，會以煤作為燃料在區域鍋爐房發熱為熱網傳熱，熱網包括熱水管網和蒸汽管網，供熱管網又包括輸熱干線、配熱干線和支路組成。這種被廣泛采用的供暖模式有效的提高了燃料的利用率，擁有著節約能源、減少污染、方便生產生活的綜合經濟效益、環境效益和社會效益。另一種常用的供暖模式是發電過程中利用部分能量供熱的模式，也就是將二者合二為一的總能系統。熱電聯產是指發電廠既生產電能，又利用汽輪發電機做過功的蒸汽傳輸給用戶供熱的生產方式，即同時生產電、熱能的工藝過程，較之分別生產電、熱能方式節約燃料。燃料燃燒過程中產生的蒸汽用于帶動汽輪發電機組發電，與此同時，調整抽汽式汽輪機的抽汽壓力或背壓式汽輪機的排汽用于供熱。此種方法運行效率較高，可達 85% 以上。

2 清潔能源供熱的優勢

清潔能源，顧名思義環境友好型，可再生，大自然蘊藏的清潔能源可以說是用之不盡的，其間接使用價值也是巨大的，它不僅可以節約現有的寶貴的不可再生資源，還可以杜絕廢氣污染物的產生，在使用上所消耗的資源較少，即投入成本較低需要人力少，相應的對于環境保護來說是劃時代意義的進步。目前主要清潔能源主要有：太陽能、風能、生物能、潮汐能、地熱能等等。當前，地熱能資源正在被廣泛應用，其不僅可以利用起來進行發電，也可以直接被利用于供熱，其儲量所產生的能量相當于五千億噸標準煤燃燒所產生的能量。當前勘探開采技術已經可達幾千米深處的地下，清潔能源的使用不僅不需要大型的轉換設備，也不需要大量消耗現有的燃料。利用地熱能供熱，不僅經濟有效，而且環保價值可觀。

3 清潔能源供熱與傳統能源供熱方式

3.1 以煤炭為燃料的供熱方式

（1）熱電聯產。熱電聯產是將制熱以及發電過程融合為一體的總能系統，其建立的基礎是能量梯級利用改變。關于熱電聯產的最顯著特點就是其能夠梯級化利用不同品質的能量，溫度比較高的或者具有較大可用能的熱能都可以被利用來進行發電，而剩余的一些溫度比較低的或者可用能比較小的熱能則被用來供熱。炭燃燒形成的高溫煙氣是不能直接用來做功的，熱電聯產必須要經過鍋爐，將煤炭燃燒所產生的熱量傳遞給蒸汽，再利用高溫高壓下產生的蒸汽來帶動汽輪發電機組發電。（2）區域鍋爐房。集中供熱城市集中供熱是由集中熱源所產生的蒸汽、熱水通過管網供給一個城市或部分地區生產和生活使用的供熱方式，它由熱源、熱網、熱用戶三個部分組成。熱源是集中供熱鍋爐房、區域鍋爐房（工業區域鍋爐房一般采用蒸汽鍋爐，民用區域鍋爐房一般采用熱水鍋爐），以煤為燃料 ; 熱網分為熱水管網和蒸汽管網，由輸熱干線、配熱干線和支線組成。供熱管網的連接方式有直接連接、間接連接兩種。

3.2 以天然氣為燃料的熱源

（1）燃氣鍋爐對于燃氣鍋爐，天然氣燃燒產生的熱量直接用于供暖，是最簡單的一種供熱方式。這種供暖方式包括家用燃氣爐、中小型燃氣鍋爐和區域大型燃氣鍋爐。后兩者皆是集中供熱系統，尤其是區域燃氣鍋爐，需要通過熱網向大面積的用戶供熱。由于熱源更為集中，供熱系統運行工況更加穩定，鍋爐運行效率更高，同時大型鍋爐更有條件采用先進的低氮燃燒技術，環境污染更小，在一些已有的”煤改氣”區域供熱系統中可根據具體情況慎重應用。（2）燃氣熱電聯產關于燃氣熱電聯產，我國目前使用頻率最高的一種形式叫做鍋爐加供熱汽輪機。其實際工作原理是，天然氣在鍋爐中燃燒產生熱量—傳遞給蒸汽—蒸汽帶動汽輪發電機組發電。但是，縱觀我國近幾年的供熱形勢的變化，這種燃氣熱電聯產系統的主要應用范圍是煤改氣的熱電聯產。在城市當中新建立起來的熱電聯產系統并沒有使用這種方式。（3）燃氣熱泵燃氣熱泵是由燃氣驅動，利用環境熱量供熱的裝置。燃氣熱泵供熱量是燃氣熱量與環境熱量之和，因此它的效率高于燃氣鍋爐。攜帶熱量的環境介質可以是周圍空氣、江河湖海的水，地熱以及其他余熱介質等。根據工作原理的不同，可以分為燃氣壓縮式熱泵和燃氣吸收式熱泵兩種。

3.3 以熱泵為熱源的供熱方式

熱泵是指利用高位使熱量從低位熱源流向高位熱源的節能裝置。其實，熱泵就和泵一樣，能夠將一部分不能被直接利用的低位熱能轉化成為具備高利用價值的高位熱能，進而更好地實現節約部分高位能的目的。熱泵運行的工作原理是逆卡諾循環原理，其組成部分包括壓縮機、節流裝置、冷凝器以及蒸發器。以低位熱源來進行分類，熱泵可以分為多種形式，其主要包括水源熱泵、空氣熱泵、太陽能熱泵、土壤源熱泵、污水源熱泵等等。

4結語

綜上所述，社會在發展，時代在進步，各行業各領域都在緊追時代發展的腳步，適用最符合時代發展需求的發展方式。城市供熱系統亦是如此，傳統能源供熱引起存在著諸多的問題和弊端，其必然會被各種新型清潔能源所代替，新型清潔能源供熱的適用也會進一步提高供熱系統的效率。

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（作者單位：中國鐵路哈爾濱局集團有限公司齊齊哈爾房產建筑段）