集中供熱系統(tǒng)節(jié)能控制研究

宋長亮

（遼源市熱力集團有限公司，吉林 遼源 136200）

0 引言

我國目前的經(jīng)濟與社會發(fā)展速度是非?？斓模I(yè)化、城鎮(zhèn)化發(fā)展速度非?？?，一方面能源短缺嚴(yán)重，另一方面能耗大、浪費嚴(yán)重。我國要想促進經(jīng)濟與社會更加快速的發(fā)展，首先就要堅持開發(fā)資源，同時還要節(jié)約能源，避免發(fā)生浪費的問題；其次，節(jié)能是治理環(huán)境污染的重要舉措之一，人類社會的可持續(xù)發(fā)展，需要做好環(huán)境污染治理工作，這樣才能保持連續(xù)穩(wěn)定發(fā)展[1]；第三，節(jié)能降耗是長遠發(fā)展戰(zhàn)略，對于企業(yè)競爭力提升非常有效。

1 我國集中供熱發(fā)展現(xiàn)狀

進入到二十世紀(jì)的90年代之后，國家建設(shè)部、計委等部門開始全面的推廣城市供熱系統(tǒng)，保證城鎮(zhèn)供熱領(lǐng)域的發(fā)展有效的進行，同時能夠有效的推動我國城市供熱事業(yè)的發(fā)展和進步。集中供熱系統(tǒng)的主要組成部分包括熱源、熱網(wǎng)、熱用戶等方面，它們是相互聯(lián)系、相互影響的整體。北歐等國家中，因為其資源缺口比較大，屬于資源匱乏嚴(yán)重的國家，所以已經(jīng)開始全面重視集中供熱系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用。隨著世界各國對于集中供熱系統(tǒng)的重視，都有了深刻的認識，節(jié)能是國家發(fā)展的必然趨勢。

2 節(jié)能的形式

2.1 熱源的節(jié)能減排

為了能夠達到可持續(xù)發(fā)展的要求，我國的產(chǎn)業(yè)政策方面逐步的調(diào)整，國家鼓勵使用熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱方式，實現(xiàn)多種能源協(xié)調(diào)一致發(fā)展。當(dāng)前我國城鎮(zhèn)化集中供熱人員主要是熱電廠實現(xiàn)的，比如核能供熱、垃圾焚燒供熱、地?zé)峥照{(diào)采暖等等方式，這些都屬于熱電聯(lián)產(chǎn)的生物發(fā)電方式，但是結(jié)合具體的應(yīng)用情況，實現(xiàn)優(yōu)化對比分析，最終選擇合適的供熱方式。選擇最佳的熱源形式，對于我國的集中供熱環(huán)保性的提升有著重要的意義，同時也關(guān)系到生態(tài)效益、環(huán)保效益方面。我國目前發(fā)布很多政策支持熱電聯(lián)產(chǎn)的供熱方式，其可以促進能源利用率的提升，不會產(chǎn)生嚴(yán)重環(huán)境污染，供熱質(zhì)量更加的穩(wěn)定，為大氣環(huán)境治理、能源利用率提升奠定基礎(chǔ)，是我國可持續(xù)發(fā)展之下的重要戰(zhàn)略之一。按照目前我國的新政策以及城市發(fā)展的需要，進行合理的供熱人員布局與規(guī)劃設(shè)計。通常來說，大型發(fā)電廠理論發(fā)熱效率在40%左右，而熱電聯(lián)產(chǎn)的運行效率則可以超過60%以上，按目前統(tǒng)計數(shù)據(jù)，6千千瓦以上火電廠發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗為375g/（kW.h），而熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗為200g/（kW.h）左右，小鍋爐分散供熱的標(biāo)準(zhǔn)煤耗率為60g/GJ左右，而熱電聯(lián)產(chǎn)的平均供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗為40.77kg/GJ。從這些數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，熱電聯(lián)產(chǎn)比熱電分產(chǎn)方式的節(jié)能效果要好。當(dāng)前的熱源節(jié)能減排方面最優(yōu)化的方式就是鍋爐進行改造處理，可以全面的提升燃燒效率，實現(xiàn)能源的節(jié)約[2]。

2.2 熱網(wǎng)的節(jié)能

從當(dāng)前的集中供熱介質(zhì)方面分析，具體包含蒸汽、熱水兩種形式。蒸汽采暖的情況比較常見，一方面可以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，有些場景是必須使用蒸汽，可以將生產(chǎn)、采暖作為一個系統(tǒng)運行；另一方面，因為有些工業(yè)廠房內(nèi)部空間較大，高度也比較高，熱水采暖的效果較差。但是隨著人們節(jié)能意識的提升，我國蒸汽采暖日益減少，甚至逐步被淘汰。經(jīng)過科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高溫水采暖技術(shù)取得了很大的進步，讓高、大的工業(yè)廠房也可以使用熱水作為供熱介質(zhì)達到采暖的要求，并且供熱的效果比較好。很多城市開始積極的改造，逐步的實現(xiàn)汽改水，有著非常好的效果。供熱介質(zhì)的選擇，要按照實際情況確定，如果完全針對集中供熱采暖負荷熱網(wǎng)的形式進行，最好選擇使用高溫?zé)崴鳛榻橘|(zhì)進行，利用一次性供回水溫差，可以促進管道輸送效果的提升，且可以實現(xiàn)質(zhì)調(diào)節(jié)與量調(diào)節(jié)聯(lián)合方式，能夠保證不同條件下的應(yīng)用要求，供熱性能和整體平衡性比較好，可以降低項目投資，如果完全采用工業(yè)熱的形式，可以單獨設(shè)置一個供熱蒸汽網(wǎng)的形式，但是供熱半徑要合理的計算，否則難以達到供熱性能的要求，還會出現(xiàn)蒸汽輸送環(huán)節(jié)損失嚴(yán)重的情況。如果有條件，熱源單位可以通過熱電廠汽輪機低真空循環(huán)水供熱的方式，將凝汽器改造處理，把冷卻塔內(nèi)的循環(huán)水利用循環(huán)泵房實現(xiàn)熱源桌邊負荷通過低溫水供熱處理，還可以充分的利用電廠內(nèi)的生產(chǎn)余熱，可以給周邊居民進行供熱，能源節(jié)約效果好。熱網(wǎng)調(diào)節(jié)是依據(jù)目前我國發(fā)布的能源政策，對于當(dāng)前已有的損失超過20%的蒸汽管網(wǎng)供熱系統(tǒng)實現(xiàn)供熱改造，逐步的構(gòu)建形成熱損失在3%以內(nèi)的高溫?zé)崴?yīng)系統(tǒng)，同時還要積極的采用高溫?zé)崴焖惫┑姆椒ǎ鸩降膶崿F(xiàn)低溫循環(huán)水供熱施工，能耗較低，管網(wǎng)供熱效果也會提升[3]。

2.3 熱網(wǎng)設(shè)計上的節(jié)能

2.3.1 供熱管網(wǎng)熱負荷的確定

一是計算確定全年供熱負荷參數(shù)，然后明確平均熱指標(biāo)、全年熱負荷數(shù)據(jù)，發(fā)布該年度內(nèi)供熱負荷延時曲線圖，這對于供熱系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計有著重要的作用，也是熱電聯(lián)產(chǎn)方案經(jīng)濟性對比分析的主要根據(jù)。二是結(jié)合近遠期熱負荷發(fā)展變化的狀態(tài)，明確相關(guān)的供熱管網(wǎng)管徑和循環(huán)水泵選型。符合遠期供熱系統(tǒng)的需要，達到經(jīng)濟性的要求，防止存在能耗過高的情況。

2.3.2 熱網(wǎng)系統(tǒng)型式設(shè)計

管網(wǎng)系統(tǒng)在選擇中，需要達到熱網(wǎng)運行安全性的要求，并且符合經(jīng)濟性、可靠性的標(biāo)準(zhǔn)，如果發(fā)現(xiàn)沖突，經(jīng)濟性是最后考慮的因素。傳統(tǒng)熱網(wǎng)設(shè)計中，通常都是從單熱源枝狀管網(wǎng)的形式設(shè)計，這樣可以降低項目投資，施工周期也比較短，所以目前我國的應(yīng)用范圍較大。隨著技術(shù)的發(fā)展，供熱系統(tǒng)技術(shù)逐步的成熟，為了能夠達到供熱系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性，將具體的熱網(wǎng)設(shè)計成為環(huán)狀網(wǎng)的形式，實現(xiàn)供熱系統(tǒng)運行穩(wěn)定性要求，保證熱網(wǎng)平衡性合格。

2.3.3 控制形式

要想使得熱網(wǎng)的管理水平有效的提升，減少運維管理成本，促進系統(tǒng)運行綜合性能的提升，切實提升供熱的質(zhì)量水平，降低能源損耗，自熱源到各個熱力站都要配置完善的自動化檢測儀表和自動控制系統(tǒng)，大幅提升管理水平，產(chǎn)生較高的經(jīng)濟效益和社會效益。

2.4 熱網(wǎng)運行調(diào)節(jié)上的節(jié)能

在熱網(wǎng)運行調(diào)節(jié)上，通過開展數(shù)字化供熱，將用戶繳費、用戶信息、遠程數(shù)據(jù)采集、設(shè)備聯(lián)動控制、高清視頻監(jiān)控及大數(shù)據(jù)分析集于一體，實現(xiàn)采暖期運行數(shù)據(jù)的匯總分析和趨勢預(yù)測，根據(jù)各熱力站所轄熱負荷用熱特性等方面的不同，結(jié)合室外天氣溫度變化情況，不斷優(yōu)化調(diào)節(jié)手段，采取有效調(diào)節(jié)措施，利用小流量大溫差，按照初寒期、高寒期、末寒期分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)方式，及時作出調(diào)節(jié)，使熱用戶家中達到舒適溫度，整個熱網(wǎng)均衡運行，在保證熱用戶供熱質(zhì)量的同時，也提高了對熱用戶的服務(wù)質(zhì)量，實現(xiàn)了按需供熱、精準(zhǔn)供熱、數(shù)字化供熱[4]。

3 改善供熱系統(tǒng)節(jié)能措施

不斷的開展城市供熱體制的改革與完善，促進城市環(huán)境質(zhì)量的提升，堅決落實可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略措施，實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，完善供熱系統(tǒng)，讓城市供熱系統(tǒng)能耗得以下降，符合清潔性指標(biāo)要求。

3.1 城市集中供熱

制定出符合城市供熱系統(tǒng)運行需要的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)，逐步的落實城市集中供熱措施，做好新建分散鍋爐房的控制，對于已有的分散鍋爐房逐步的改造和拆除，促進集中供熱效率和治療的提升。

3.2 技術(shù)改造

不斷的研發(fā)新技術(shù)、新材料以及新工藝，促進供熱設(shè)備技術(shù)水平的提升，在保證技術(shù)先進、運行可靠、經(jīng)濟性較高的標(biāo)準(zhǔn)之下，實現(xiàn)熱網(wǎng)和熱力站的技術(shù)綜合水平的提升，達到現(xiàn)代化管理的要求。對于能耗較高、效率較低、性能不足的設(shè)備及時拆除，以免導(dǎo)致能耗嚴(yán)重。

3.3 熱源

①不斷的開發(fā)和應(yīng)用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，促進能源利用率提升；②使用多種供熱措施，促進節(jié)能降耗水平的提升；③風(fēng)機、水泵等常用設(shè)施增加變頻裝置，達到節(jié)能性的效果；④尋求其他可替代熱源進行城市供熱；⑤不斷的開發(fā)和利用太陽能、地?zé)崮艿惹鍧嵞茉碵5]。

3.4 輸配管網(wǎng)

①促進輸配網(wǎng)的運行安全性、耐久性的提升，降低工程成本，減少熱量的損耗，防止供熱系統(tǒng)存在泄漏的問題，同時還要做好熱力管道的防腐蝕處理，避免熱損失嚴(yán)重。②積極做好各項計量收費改革措施，保證集中供熱系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)和控制技術(shù)符合運行要求。③做好熱力站的規(guī)模限制，做好系統(tǒng)控制工作。④通過調(diào)節(jié)流量等方式，可以大幅提升供熱效率和質(zhì)量，也能夠升高供熱的溫度。⑤研發(fā)和應(yīng)用熱力站入口的流量控制裝置，徹底解決一次水系統(tǒng)水力失調(diào)的問題，熱力站設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)，保證用戶熱量可以調(diào)整，不斷的改進和完善二次供水系統(tǒng)，有效的消除房屋不熱或者能源浪費的問題。⑥全面推廣和應(yīng)用拖泵汽輪機，確保循環(huán)泵、給水泵等大型設(shè)施滿足運行的要求，有效的節(jié)約設(shè)備運行的電力能源，符合能源節(jié)約的要求。

3.5 熱用戶

①充分的消除水平失調(diào)、垂直失調(diào)的問題，用戶樓棟入口需要設(shè)置流量控制裝置，做好各個樓宇之間的流量分配和控制，保證能源有效節(jié)約。②集中供熱住宅通過應(yīng)用分戶計量、分室溫控的方式，使得原有住宅分戶供熱系統(tǒng)計量收費系統(tǒng)符合要求，大幅提升能源利用效果和質(zhì)量。③不斷的推廣和應(yīng)用高效率的散熱器裝置，讓地面熱水低溫輻射采暖電熱膜采暖，同時還要利用電力負荷峰谷平電蓄能以保證供暖的要求。

4 結(jié)語

綜上所述，供熱系統(tǒng)的節(jié)能可以從多個方面出發(fā)進行分析，結(jié)合目前的熱網(wǎng)運行的具體情況，展開有效的研究，不能在沒有任何理論和技術(shù)支持下盲目改造，否則將會導(dǎo)致供熱系統(tǒng)失衡，能源浪費嚴(yán)重。因此，需要積極的研發(fā)新型的供熱系統(tǒng)與方法，提高供熱技術(shù)水平，做好理論數(shù)據(jù)計算分析，且要在實際中積極總結(jié)經(jīng)驗，達到節(jié)能降耗的標(biāo)準(zhǔn)，滿足現(xiàn)代社會的發(fā)展需要，對于人類社會可持續(xù)發(fā)展有著積極的意義。