城市供热节能

陈 静 李海侠

摘要:本文从能热转换、热量输配、热量散发三个环节分析并论述了城市供热工作中有关能源利用存在的问题,并就节约能源和提高能源利用率提出了较有针对性的措施和建议。

关键词:节能;供热;能源

节能是我国一项长远的战略方针,我国政府对节能工作高度重视,特别是改革开放以后节能工作出现了欣欣向荣的局面。节能对于供热行业来说潜力是巨大的。供热行业是能耗大户,能耗支出占据其大部分成本。本文从提高能源利用率的角度出发,论述供热系统能耗的三个环节:

能热转换过程——由热源系统完成

热量输配过程——由室外系统完成

热量散发过程——由室内系统完成

1 热源系统节能

我国城市集中供热的热源系统主要由区域锅炉房热电厂组成。区域锅炉房的主要耗能设备是锅炉、燃料输送及灰渣清除机械、鼓风机和引风机、水处理和输配系统的水泵(循环水泵,补水泵和加压泵):它们耗用的能源是燃料(煤、油、气)、电、水和热。热源系统节能工作应从以下几点考虑:

1.1 提高锅炉热效率

锅炉热效率是衡量热源子系统热能利用率的指标。体现燃料被有效利用的程度。目前,燃煤供热锅炉的设计热效率一般在78-85%。但在使用时,由于锅炉结构、燃料供应、技术水平、管理水平、人员素质等方面不同的原因,使锅炉的运行效率差别很大。对于半新以下的锅炉,采取技术改造措施解决问题,经济合理。对于接近寿命期的锅炉,则以更新为佳。锅炉节能改造技术措施大致分述如下:

1.1.1 给煤装置改造

中国的层燃锅炉都是燃用原煤,其中占多数的是正转链条炉排锅炉,原有的斗式给煤装置,使的煤块,煤末混合堆实在炉排上,阻碍锅炉进风,影响燃烧。将斗式给煤改造成分层给煤,使用重力筛选将原煤中块,煤末自下而上松散地分布在炉排上,有利于进风,改善了燃烧状况,提高煤的燃烧率,减少灰渣的含碳量,可获得5-20%的节煤率。

1.1.2 燃烧系统改造

对于正转链条炉排锅炉,这项技术改造是从炉前适当位置喷入适量煤粉到炉膛的适当位置,使之在炉排层燃基础上,增加适量的悬浮燃烧。但是,喷入的煤粉量、喷射速度与位置要控制适当,否则,将增大排烟黑度,影响节能效果。

1.1.3 炉拱改造

正转链条炉排锅炉的炉拱是按设计煤钟配置的,有不少锅炉不能燃用设计煤种,导致燃烧状况不佳,直接影响锅炉的热效率,甚至影响锅炉出力。按照实际使用的煤种,适当改变炉拱的形状与位置,可以改善燃烧状况,提高燃烧效率,减少燃煤消耗。

1.1.4 锅炉辅机节能改造

燃煤锅炉的主要辅机——鼓风机和引风机的运行参数与锅炉的热效率和耗能量直接相关,用适当的调速技术,按照锅炉的负荷需要调节鼓、引风量,维持锅炉运行的最佳状况,一方面可节约锅炉燃煤,又可以节约风机的耗电,节能效果是很好的。

1.1.5 热源的容量和台数是由设计人员根据设计负荷、最大负荷、最小负荷和平均负荷的大小页确定的运行时应根据热负荷的大小选择投入台数。这是因为锅炉热效率是随运行负荷变化的。按照室外温度绘制运行负荷图、温度图、流量图甚至时间图,并以它们指导运行。这样可以避免初、末寒期供大于需,浪费能量。一般地说,每台都维持在80%以上负荷能获得高效率运行。

1.2 变频调速技术的应用

在供热系统中,炉排的控制,循环泵的调节,鼓引风机的调节都可以使用变频调速技术。电机转速降低后,电耗可降30%-40%。

风机、水泵效率是由电能转化为有用功的份额,体现电能被有效利用的程度:目前,风机、水泵效率一般在55-75%。它们的流(风)量和扬程(压头)的选择与配置是十分重要的。选择与配置得当,装机电功率合适,运行工作点处于设备高效率区域,电耗少。选择与位置得不当(一般是偏大),装机电功率偏大,运行工作点偏离设备高效率区域,则电耗多。两者的相关可达10-30%。不仅如此,锅炉的鼓、引风机配置不当,还会导致锅炉热效率下降,循环水泵配置不当,还会影响系统水力工况。

风机是热源子系统的主要附属设备,水泵是热网(一级和二级)网子系统的主要设备。其电耗大小,不但对电资源有影响,也对运行成本有显著影响。由于城市集中供热热负荷有随气候及用热规律变化的特点,设置变速风机和水泵已在发展并被实践证明可以进一步节能。

1.3 控制系统改造

工业锅炉控制系统节能改造有两类,一是按照锅炉的负荷要求,实时调节给煤量、给水量、鼓风量和引风量,使锅炉经常处在良好的运行状态。将原来的手工控制或半自动控制改造成全自动控制。这类改造,对于负荷变化幅度较大,而且变化频繁的锅炉节能效果很好,一般可达10%左右;二是对供暖锅炉的,内容是在保持足够室温的前提下,根据户外温度的变化,实时调节锅炉的输出热量,达到舒适、节能、环保的目的。实现这类自动控制,可使锅炉节约20%左右的燃煤。

2 室外系统节能

热能输送由热网承担,热网的能量消耗体现在沿途散热的热损失、泄露的水和热网水力失调三个方面:

2.1 热网热效率是输送过程保热程度的指标,体现管道保温结构的效果

一般热网热效率应大于90-95%。管道敷设有架空、管沟和直埋三种方式,直埋敷设管道能达到这一要求,而架空和管沟的热损失远大于10%。

2.2 热网补水率可近似认为是输送过程失水的指标

目前,热网运行补水率差别很大,在0.5-10%范围变化。系统泄漏丢失的是热水,补充的是比回水低的多的冷水,这就是说,系统补水不仅是水耗问题,热耗是更大的问题。建议利用便携式超声波流量计对每一个热力站的失水情况进行调查,先测查整个热力站是否失水,若有失水现象,在逐一地对每一个环路进行搜索。

2.3 热网水力失调是流量分配不均程度的指标

按用户热负荷分配流量,使每个用户室温达到一致且满足要求。为解决失调问题,正确的做法应该是改进和完善热网,如在终端设置自力式流量平衡法或其他有效措施。据统计,科学解决水利失调,系统在满负荷下运行能挖出8-15%的供热量。

3 室内系统节能

热量散发给终端系统用热设备。长期以来,我国城市住宅室内采暖系统基本上都采用单管垂直系统,这种设计有系统简单、施工方便、造价低等优点,但其缺点主要是不便于用户进行局部调节,因而造成能源的浪费。主要的问题表现在以下几个方面:

3.1 系统不具有个体调节能力。由于该系统是将热水先供到住宅楼的顶层,然后依次向下分至各用户,这就在理论上造成了各不同楼层的热用户的散热器传热系数不相等。因此造成顶层过热,底层过冷,冷热不均的现象。

3.2 系统维修时浪费能源。由于单管垂直采暖系统是一个整体的热水循环系统,如果该系统有一处设施漏水或堵塞,整个系统将会受到影响。

3.3 不利于供热部门的管理。具体的说,就是对拖欠热费的用户处理困难,如果要停止个别用户的供暖,可能影响到整个住宅楼停供。常此下去,导致供热企业连年亏损。

3.4 闲置住宅的能源浪费。由于室内采暖系统是单管串联式,所以每层、每户住宅必须用热,否则该系统就无法正常运行。如出现有些用户不想用热或者有些住宅长期闲置,这就必然导致能源的浪费。

4 鉴于以上的问题,分户改造势在必行

随着能源结构的变化及节能和物业管理的要求,随着我国社会主义市场经济的发展,“热”也是商品的观点逐步被人们所认识和接受。传统的按建筑面积收费的方法,既不科学又不合理。已不能适应社会主义市场经济体制的要求,必须进行按热量计量收费的改革。分户计量是新的发展趋势,它具有对每个采暖用户进行单独控制的能力,即每户独立采用一个供回水系统,一户一表制,可以单独对用户进行调节、关断、计量,不会影响其他用户。目前散热器个体调节主要依靠改变进散热器热水流量的方法来实现,但是在进行散热器调节时必须不影响整个供热系统的水力稳定性,所以供热系统要有完善的调节控制措施和高水平的运行管理办法,实现较好的系统控制和计量功能,降低能源的浪费,提高供热的社会效益和经济效益。