关于集中供热系统节能的分析探讨

　　摘要：随着我国城市集中供热事业的蓬勃发展, 人们对热源和集中供热系统的设计、施工和运行调节中的节能问题越来越关心, 作者针对目前城市集中供热情况，提出供热系统的节能措施，以改进和完善集中供热系统，提高城市热源、热网的利用率。

　　关键词：集中供热,系统节能,措施,自动控制

　　集中供热系统的热源、热网、热用户, 是实施集中供热系统的三大主要组成部分, 它们之间既互相联系又互相制约。北欧等一些发达国家, 国内资源缺乏,对节能早已引起了高度重视。我国虽有大量的能源资源, 但是某些自然资源的是不可再生的, 如何充分节约利用好有限的资源, 造福于当代，同时也要为子孙后代着想，是现阶段一个重要的课题。近年来世界各国对集中供热系统中的节能有了进一步的深入认识, 首先，节能是保障国家经济安全的必然选择。我国正处于经济高速发展的工业阶段，一方面能源资源相对不足，另一方面能耗高、浪费大、效率低下。我国要在21世纪中叶达到中等发达国家的水平，必须两条腿走路，一靠开发，二靠节约。其次，节能是治理污染改善环境的最有效的途径。我们不仅要解决现实污染问题，还要解决经济发展对能源需求的增长给环境带来的潜在的巨大压力。第三，节能降耗是提高企业经济效益，增强企业竞争力的重要措施。

　　1、热源的节能。

　　为实现可持续发展战略, 国家的产业政策鼓励热电联产集中供热，多种热源统筹发展。目前我国城镇集中供热的热源中主要有三种形式：一是热电厂, 二是集中供热大型锅炉房, 三是分散供热的小锅炉房。其它还有如：核能供热、垃圾焚烧和燃气热电联产、利用地热空调采暖、太阳能采暖、嫩料电池用于采暖和空调、农村秸杆和木材工业废弃物料等用于热电联产的生物质发电热电联产等, 但这些都应当跟据具体实际情况, 进行优化对比然后来加以选择。热源的选择和确定, 关系着是否能实现我国集中供热的环保和节能的双重效益问题, 国家产业政策已明确规定了鼓励发展热电联产, 因为热电联产项目具有节约能源, 改善环境, 供热质量稳定, 增加电力供应等综合效益, 是城市治理大气污染和提高能源利用率的重要措施, 符合国家可持续发展战略。根据国家最新节能减排和热电联产发展政策，《关于加快关停小火电机组若干意见的通知》(国发[2007]2号文)和《热电联产和煤矸石综合利用发电项目建设管理暂行规定》(发改能源[2007]141号文)，“十一五”期间关停50MW以下常规火电机组，并要求城市周边15公里范围内的现有电厂135MW以下纯凝发电机组实施供热改造和以高参数、大容量供热机组替代老、小机组等方式，发展城市集中供热。因此需根据国家新政策和城市发展需要全面进行城市供热热源布局规划。一般讲, 大型发电厂理论的热效率可达40%左右, 而热电联产实际运行时热效率可高达60%以上,据国家统计数据表明,6千千瓦以上火电厂发电标准煤耗为375g/(kW.h),, 而热电联产的发电标准煤耗为200g/(kW.h)左右, 小锅炉分散供热的标准煤耗率为60g/GJ 左右, 而热电联产的平均供热标准煤耗为40.77kg/GJ。不难看出, 热电联产比热电分产为企业节能带来的好处非常可观, 另外, 中国的能源资源总量煤居世界第三位, 在当下还是供热能源的第一选择。下表是以主要能源为主的城市供热热源经济性比较表。

　　所以集中供热能源结构为：充分贯彻以煤炭为主的城市供热主要能源，以电力、油品、天然气、煤气、液化石油气等优质洁净燃料为辅的实施原则，辅之以垃圾焚烧、地源水源热泵、太阳能、嫩料电池、生物质发电热电联产等方式。

　　2.热网的节能。

　　我国的集中供热对热介质的选择基本上有两种, 一种是蒸汽, 另一种是热水。目前利用蒸汽采暖的现象还存在, 其主要原因：一是为满足工业生产的需要, 必有采用蒸汽, 且又和生产采暖处于一个系统的情况下, 另一方面就是由于部分工业厂房内部空间太高大, 热水采暖很难满足供热的要求。但是, 近年来, 利用蒸汽采暖的已越来越少了, 这与近年来人们对节能意识的不断提高有一定关系, 尤其是山东省随着近年来高温水采暖技术的快速发展,使得高大的工业车间利用热水介质采暖供热已经可以满足要求, 且效果也非常好, 汽改水在各个地市基本上都在改装或者已经改装完毕。在供热介质问题的选择问题上应当本着以下原则, 即如果是完全针对集中供热采暖负荷的热网, 最好采用高温热水供热介质, 通过一次供回水温差，提高管道的输送能力，同时进行质调节与量调节相结合的方式，这样可以满足不同情况下的供热需求, 提高供热整体的平衡度和效果, 同时可以节约大量工程投资, 如果是完全的工业用热, 可以考虑单独敷设一个供热蒸汽网, 但供热半径应控制在合理范畴内, 否则,不仅达不到供热效果, 还可能造成在蒸汽输送过程中的大量损失和浪费。在有条件的热源单位可以进行热电厂汽轮机低真空循环水供热改造项目，对凝汽器进行改造，将冷却塔中的循环水通过循环泵房对热源周围的负荷进行低温水直接供热，也可有效利用电厂余热，满足民用采暖要求，达到节约能源的目的，效果很好。

　　热网调节主要根据国家节能降耗政策的要求，对现有热损失高达20%的蒸汽管网供热系统应尽快进行供热改造，过渡到热损不到3%的高温热水供热系统，同时积极推广高温热水混水直供方式，推广低温循环水供热方式，降低能耗，提高管网供热效率。

　　3.热网设计上的节能。

　　3.1供热管网热负荷的确定一是要按全年热负荷的性质, 确定出平均热指标和提出全年的热负荷,制定出供暖热负荷年负荷延时曲线图, 供热年负荷延时曲线在供热规划和设计中起着重要作用,是对热电联产方案进行经济比较分析的重要依据。二是根据近远期热负荷的发展情况，确定好供热管网的管径及循环水泵的选型方案。既要充分考虑远期的供热能力，也要考虑经济性，避免大投入、高耗能、低产出的项目出现。

　　3.2热网系统型式设计

　　选择管网系统型式的最基本原则, 应当是保证热网的安全性, 其次就是要保证系统的经济性, 在热网设计中, 不能只考虑热网的可靠性, 而不考虑它的经济性。对传统的热网设计, 一般是考虑单热源的枝状管网的型式, 这样有一定的经济性且有投资较少、建设工期短的特点, 所以近年来我国的枝状管网的发展较普遍, 随着供热系统的发展、成熟，为保障供热系统的安全性，也可根据实际情况把热网建成环状网, 这样可以大大提高供热系统的可靠性, 提高整个热网的水力自平衡能力。

　　3.3控制形式

　　为了提高热网的运行管理水平，降低运行费用，提高系统的运行可靠性，保证供热质量，节约能源，自热源到各个热力站应设置一整套自动化检测仪表和自动控制系统，用以提高现代化管理水平，并可让各热力站无人值守，从而提高经济效益。

　　根据需要，采用DCS自动控制平台及计算机监控管理系统，即在中心控制室设置监控管理机及各种检测仪表，组成现场控制层;各热力站与中心控制室之间利用通讯网络联系起来，进行数据通讯，形成一个独立的计算机监控网络。各系统分工明确，既能独立工作，又能在统一指挥下协调工作。各热力站在正常运行情况下无人值守，自动运行。发生故障时，在中心控制室报警，并显示发生故障的热力站及故障点，并可在现场手动操作。1.基本调节原则：推荐采用在热源处根据室外温度的变化进行分阶段改变流量的集中质调节。系统设置热网监控管理中心，承担系统运行状态监测、运行参数设定、负荷预测、调度指挥、统计分析等多重功能，中心应有可靠专业的监控管理软件，保证监控系统各项功能得以实现。2.系统初调节。

　　系统运行前应仔细核实热负荷情况，画出热网的水压图，这是选择管网管径和用户入口应消耗压头的重要依据资料;

　　近期运行时，系统按传统方式运行，应利用集中供热监控系统采用手动措施将各热力站的流量调节装置将各用户的多余压头消耗掉;

　　远期规模时，系统在首站循环泵和分布式变频泵相结合的方式运行，零压差点前侧的用户利用采用手动措施将各热力站的流量调节装置将各用户的多余压头消耗掉;零压差点以后用户利用各自分布式水泵的变频调节及控制阀门调节，使用户达到需要的流量。

　　4.改善供热系统节能措施。

　　为了推动城市供热体制改革，改善城市大气环境质量，应切实实行可持续发展战略，不断进行技术创新，改进和完善集中供热系统，提高城市供热热源、热网的利用率，实现节能降耗、清洁舒适的目标，建议采用以下供热系统节能措施。

　　4.1城市集中供热。

　　通过编制和完善城市供热规则，积极推进城市集中供热，严格限制新建分散锅炉房，对现有分散锅炉房要有计划地限期逐步改造，提高城市集中供热的普及率，城市供热规模限制在单台容量不小于10t/h。

　　4.2技术改造。

　　重点支持新技术、新材料、新工艺和新设备的研制、开发应用，在确保技术先进、质量可靠、经济合理的前提下，提高热网和热力站的技术装备水平和现代化管理手段。对能耗高、效率低、性能差的供热设备，有计划、有步骤地进行更新改造和淘汰。

　　4.3热源。

　　重点发展区域锅炉房，使单台锅炉向大容量发展。

　　1)积极发展热电联产，提高能源利用效率;

　　2)对燃煤锅炉积极推广使用分层燃烧、水汽助燃及煤渣混烧等技术;

　　3)加强水处理、吹灰及清焦、采用清灰剂、节能等增强供热的措施;

　　4)普遍在风机、水泵上采用变频调速装置等节能措施;

　　5)大力推广锅炉自动控制，提高锅炉房运行管理水平，备齐用好监控仪表，建立健全用能计量和统计制度，降低运行费用，提高锅炉燃烧效率;

　　6)积极探索其他热源的开发和利用;

　　7)积极开发利用垃圾能源、太阳能、地热系统等技术。

　　4.4输配管网。

　　1)提高输配管网的安全、可靠性及耐久性，降低工程造价，降低热损失，减少管网的泄漏率，加强热力管道高效防腐保温和地沟、检查井防水技术的研究，减少热损失;

　　2)加强对计量收费改革后集中供热系统的运行调节和控制技术研究;

　　3)加强对热力站合理规模及控制技术的研究等;

　　4) 通过改变大流量、小温差的运行方式，提高供水温度和输送效率;

　　5)推广应用热力站入口装设流量控制设备，解决一次水系统水力失调现象，热力站安装监控系统，实现调节供给用户的热量，改善二次水系统和用户系统，解决小区建筑物内部房屋冷热不均和浪费能源的问题。

　　6)大力推广拖泵汽轮机(汽动泵)的应用

　　在电厂的锅炉给水泵、首站主循环泵等大功率设备处使用工业汽轮机拖动，对电厂抽汽进行充分的阶梯利用，大大节省电厂的厂用电量，达到节约能源的目的。

　　4.5热用户。

　　1) 着重解决水平失调，垂直失调的问题，在用户楼栋入口设置流量控制设备，对各楼之间流量进行合理的分配和调节，节约能源;

　　2)对集中供热住宅进行分户计量、分室温控的研究，完善既有住宅分户供热计量收费改造的技术规程和标准，切实提高行为节能的作用;

　　3)加强对广泛应用高热效率散热器的研究推广，使用地面热水低温辐射采暖电热膜采暖，并对合理利用电力负荷峰谷平电蓄能来供暖进行研究。

　　4)提高节能建筑比例。规划新建建筑执行现行建筑节能标准，积极响应国家节能产业政策，大力推行旧有建筑考虑维护结构节能改造。

　　5.结束语。

　　总之, 供热系统的节能是多方面的, 要依据各个热网的具体情况进行针对性分析和研究, 切勿无理论依据不根据热网的实际情况进行调整和改造, 以免破坏了整个系统的水力平衡,造成不必要的浪费。既浪费了大量资金，又使系统难以调整,供热效果失控。应该积极探索供热新的方式和技术，辅之以严谨的理论计算，并在实践中不断总结出好的可行的经验, 然后加以推广, 为节约人类有限的资源做出贡献。

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