关于区域供热系统节能措施的几点认识

蒋英杰

摘    要：分别从区域供热系统的热源、供热管网系统、热用户三个方面结合实际工作，对各组成系统的能耗进行分析，提出相应的节能技术措施。

关键词：区域供热系统;热源;供热管网系统;热用户;节能

1  节能

节能是指在不减少热用户数量，不影响供热质量的情况下，采取合理的管理技术措施降低能源消耗。本次讨论的是用燃煤热水锅炉提供热源的区域供热系统，能耗主要有耗煤、耗电及耗水。

2  区域供热系统

区域供热系统是区别于市政集中供热系统和用户分散取暖系统的，一般是由热源、供热管网系统以及热用户组成，一般位于市政集中供热系统无法覆盖的地区，是小规模的集中供暖形式（图1）。热源是将煤炭、石油、天然气、电能等其他能源转化为可以被用户利用的热能的设备系统，一般有锅炉、热泵等形式。供热管网系统能够将热能输送分配到各个用户的系统，一般具有输送、分配、切断、调节的作用。热用户是指利用热能生产或生活的单位或居民。

3  热源系统

3.1  能耗分析

燃煤热水锅炉热源系统主要有锅炉本体、给水系统、送风排烟系统等辅助系统组成，主要耗能为煤炭、电力和水。能够从提高锅炉热效率，减少给水及送风系统存在跑冒滴漏现达到节能的目的。

3.2  主要存在的问题分析

燃煤锅炉热源系统有多个子系统组成，能耗形式较多，所以存在的问题范围较广，有锅炉热效率偏低、设备的运行能耗过高、系统带病运行造成的能耗浪费等，主要有以下几个方面：①煤炭方面的问题。由于煤炭的品质存在较大的差距，如果不按照燃煤锅炉的设计要求提供燃料的话，将造成煤炭在锅炉内燃烧不充分的问题，或由于煤炭品质过低不能有效提供热量。②锅炉本身存在的问题。锅炉本体密封不严，炉墙漏风，炉膛存在结渣现象，或是由于锅炉的安装、使用不当致使锅炉存在缺陷，达不到设计工况，降低锅炉的热效率。③锅炉的运行管理存在问题。管理人员及操作人员技术水平不高，不能按照设计要求操作;制度不完善不能按照需求调节锅炉的出力;锅炉维修保养水平不高，使得锅炉带病运行;水处理不合格，造成锅炉结垢，降低热效率，严重可能造成水冷壁爆管。④锅炉辅助系统存在问题。给水系统漏水造成水资源浪费;送排风系统漏风造成电能浪费，或送排风系统存在风压过高或过低现象，风压过高将燃料吹起未燃烧而排出，风压过低燃烧不充分造成燃料浪费;锅炉给水泵、鼓引风机等工频运行，缺乏有效的调节手段，造成电能的浪费。

3.3  节能技术措施

针对以上问题，可以采取以下几方面的措施：①煤炭的选用要符合锅炉的设计要求，不止杜绝选用品质低的，也不能选用品质过高的煤炭，如果煤炭的品质过高会导致燃烧时炉膛温度过高造成结焦现象，同时过高的炉膛温度也会造成炉拱和炉墙的损坏，从而影响锅炉的使用。②锅炉在选型时就要先考虑热效率高的型号;在锅炉安装过程中要严格控制质量，防止安装完毕后锅炉就带病;在运行过程中要做好维护保养工作，出现炉墙漏风、炉膛结渣的情況要及时进行维护保养，防止小病变大病最后影响锅炉的运行，要定期对锅炉运动部件进行润滑，确保运行稳定;对热效率低的锅炉进行节能改造，利用烟气余热，加装空气预热装置，提高进入炉膛的空气温度，减少能源损耗;采用分层燃烧技术，提高煤炭的燃烧效率，使煤炭能够充分燃烧达到提高节能的目的;做好锅炉的保温工作，减少热能的散逸，达到节能的目的。③提高锅炉运行管理的水平，对相关从业人员进行技术培训，培训也要有针对性，不同的锅炉有不同的操作要求，运行人员能够按照不同锅炉进行操作，扭转人们固有的司炉工技术低下的印象;制定符合实际情况的规章制度，规范锅炉的运行管理;通过做好锅炉的保养工作，可以延长锅炉的使用寿命，从而减少更换锅炉设备的投资。④对锅炉的给水系统送风排烟系统及其它辅机进行优化运行管理，减少跑冒滴漏造成的损失;对锅炉给水泵、鼓引风机等采用变频控制技术降低其运行能耗。⑤合理匹配锅炉，尽可能的使锅炉在高效区间运行。

4  供热管网系统

4.1  能耗分析

热水供热管网系统一般由循环水泵、管道及其附件系统组成。主要能耗有循环水泵的运行、管道系统在输配热能过程的热损失以及在配送热能时的不合理造成的损失。

4.2  主要存在的问题分析

供热管网系统承担着为用户输配热能的作用，一般存在的问题有：循环泵选型与系统不匹配、供热管网系统缺乏调节能力、管网水力失调等。问题主要产生在以下几个方面：①设计方面，设计人员如果采用估算方法进行简单的热负荷计算，同时采用估算法进行管道系统的水力计算及设备的选型，就会造成偏差累计，而且往往为了保证供热效果都采取“宁大勿小”的原则，就会出现循环水泵选型过大、管道系统接入供热管网后由于设计偏大可能会造成水力失调，水泵能耗高的问题;整个供暖系统缺乏统一规划，新旧系统间设计考虑不充分导致供热效果不理想。②施工方面的问题，施工中采购的材料质量不合格，尤其是保温材料，在输送热能的过程中热能损失过大;采购的管件、阀门等存在问题，在实际运行中阀门不能正常关断，或是由于管材等质量不合格，经常出现泄漏损失;未按设计及规范安装补偿装置或安装不合格，会由于输送热能过程中的管道膨胀而造成焊口等撕裂，造成热能泄漏;施工完毕后未进行管道冲洗或冲洗不干净，在运行后管道内的杂物会堵塞管道或用户的用热散热设备，进行维修处理的过程中也会造成能耗损失。③运行管理方面的问题，运行人员对系统巡视不到位跑冒滴漏等现象不能及时发现，阀门检修不到位不能正常的开启和关闭，缺乏系统调节能力，不能根据实际需热量进行供热管网系统调节，导致能耗增大。缺乏专业的技术人员，供热系统出现问题不能综合分析问题，往往采取简单的提高供热介质的温度和流量的方式解决问题，而掩盖了真正的问题。

4.3  节能技术措施

①设计时要严格按照规范进行，不能依靠经验进行估算;设计也要考虑整个供热系统的水力平衡，保证整个供热系统的平衡;有时为了考虑整个供热系统区域的发展锅炉及管网匹配较大，但水泵的选型应按实际需热量进行，因为有时每个年度节省的电能费用都比购置更大设备的费用高;管道设计时要加装用于进行水力平衡的调节阀，以利于以后管网运行中的水力平衡调节;新系统设计时要充分考虑对旧系统的影响，不得影响旧系统的正常运行。②施工中采用合格的材料，尤其是保温材料直接关系到管网热损失的大小;加强施工现场的管理，施工方法及工艺要符合设计和规范的要求;施工完毕后管道冲洗要符合要求，避免管网运行过程中出现堵塞的问题。③保证供热管网系统的水力平衡，可通过安装水力平衡阀或调节阀等设备，按照用户的需热量进行调节，避免出现过度供热的问题;在供热工作中水力平衡是一项重要的工作，通过反复的调整达到整个供热系统的平衡，避免出现距离热源的近的用户过热而不利点的用户不达标的现象。供热管网水力平衡是节能节能技术重要的一环，在实际供热工作中，距离热源近的用户比热源远的用户高4-5℃，为保证不利点用户的正常用热，前端用户就会过度供热，造成能源的大量浪费。供热调节共有四种方式：通过改变供热介质的温度质调节、通过改变介质流量的量调节、同时改变介质温度和流量的综合调节和改变供热时间的间歇调节，针对不同系统采取不同的调节方式或综合调节以达到节能的目的④加强管网的运行管理，及时发现管道出现的地漏现象并及时维修，维修后的管道在热损失方面也要达到要求;对各种阀门仪表进行检修保养，保证供热管网系统运行时能够达到开关自如、显示准确、能够调节的效果。提高运行人员技术水平，能够针对不同的问题提供不同解决方案。⑤循环水泵是供热管网系统中的耗能大户，可采用变频控制，已达到节约能耗的目的。

5  热用户

5.1  能耗分析

本文讨论的热用户主要是指利用热能进行冬季取暖的单位和个人，其利用散热器将供热系统输送的热能提高建筑物室内的温度，以保证生产生活的需要。

5.2  主要存在的问题分析

热用户的热能主要是用于提高建筑物室内温度，主要存在的问题有：建筑物不是节能建筑、用户不能对自家用热进行控制、散热设备质量不合格等，主要造成问题的原因有以下几个方面：①建筑物比较老旧，从设计施工时就是非节能建筑，相对于节能建筑要達到同样是室内温度标准，其耗热量是节能建筑的近一倍。按照本地区的节能建筑标准及供热标准测算，老式非节能建筑的能耗在60w/㎡左右，而新型节能建筑的能耗在30W/m2。②用户不能对自家供热进行控制，此问题一般同样存在于老旧建筑，采用上供下回的供热形式。用户无法做到不供热或减少供热量，如果楼上居民进行了不合理的供热管道或散热设备的改造，将会影响楼下用户的供热质量，造成邻里矛盾，增加供热管理成本。③用户采用的散热设备是由不合格材料制造，或制造工艺不合格。散热效果不好，使用寿命短，容易出现泄漏事故，从而造成能源的浪费。④热用户存在过度加装散热器。

5.3  节能技术措施

①对非节能建筑按照节能建筑标准进行改造，非节能建筑是能源损耗最重要的问题，条件允许要首先进行节能改造。②对非分户供暖的用户进行分户改造，使得每个用户能够自行控制，以减少热能浪费。推广用户室内温度控制技术，通过传感器、控制系统和调节阀门保持室内温度恒定。③散热设备选型要与供热需要相适应，不能过大也不能过小;要采用质量合格的产品，防止运行中出现泄漏问题。④由于每个人的体感温度不一样，个别热用户通过加装散热器提高室内温度，超出合理温度区间造成能量浪费。要做好宣传引导，同时积极推进热计量收费，多用热就要多缴费，通过经济手段加深用户节能意识。

6  结束语

区域供热系统节能是一个系统性的工作，涉及到方方面面。现在也有比较成熟的气候补偿系统，通过气候补偿器、温度传感器、变频水泵机组组成，其能够通过感应室外天气情况实现供热系统的自动补偿调节，以达到节能的效果。本文通过对区域供热系统各组成部分的能耗分析，根据自己多年的工作经验提出了相应的节能技术措施，希望能够给存在同样情况的系统带来启发。

参考文献：

[1] 贺平，孙刚.供热工程[M].北京：中国建筑工业出版社，1993.

[2] 姜乃昌.水泵及水泵站[M].北京：中国建筑工业出版社，1980.

[3] 住房和城乡建设部.北方采暖地区既有居住建筑供热计量及节能改造技术导则（试行）[Z].