談集中供熱系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

李利新

(大同煤礦集團(tuán)鵬程物業(yè)管理公司，山西大同 037051)

0 引言

我國是世界上第二大能源消耗國，能源的浪費(fèi)也非常嚴(yán)重，其中采暖能耗占有相當(dāng)大的比例。熱電聯(lián)產(chǎn)是熱能和電能聯(lián)合生產(chǎn)的一種高效能源生產(chǎn)方式。

近幾年，熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱技術(shù)以其高效、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在我國北方地區(qū)得到了大量的推廣應(yīng)用。新時(shí)期，熱已作為一種商品進(jìn)入市場，實(shí)行熱價(jià)按用熱量計(jì)量收費(fèi)，是未來的供熱發(fā)展趨勢。因此，促進(jìn)節(jié)能、降低能耗已經(jīng)成為供熱企業(yè)和熱用戶的共同要求。

集中供熱系統(tǒng)包括熱源、熱網(wǎng)和熱用戶三部分。

1 熱源的節(jié)能措施

1.1 選用大容量的熱源

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國各種鍋爐的平均供熱效率為65%左右，若按理想節(jié)能考慮，供熱效率應(yīng)在80%以上。實(shí)踐證明，要想提高鍋爐的熱效率，最有效的技術(shù)手段就是增大鍋爐的熱容量。小容量的熱電機(jī)組(90 MW以下)煤耗量高達(dá)370 g/kW，而發(fā)電率只有30%左右;300 MW熱電機(jī)組的煤耗量僅有310 g/kW，發(fā)電率可達(dá)40%左右，鍋爐的熱效率也高達(dá)90%以上。由此可見采用大容量機(jī)組的節(jié)能意義是很大的。目前，我國所采用的熱水鍋爐熱容量普遍都在90 MW(130 t/h)以上。隨著熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱技術(shù)的不斷推廣，國家還要大力提倡發(fā)展200 MW(20萬kW)、300 MW(30萬kW)以上的熱電聯(lián)供機(jī)組，逐漸對小容量的熱電機(jī)組進(jìn)行取締，目的也就是為了增大供熱機(jī)組的熱容量，提高熱電機(jī)組的供熱效率。因此，選用大容量熱源是提高供熱效率，降低供熱能耗的最佳之選。

1.2 推廣多熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行

由于城鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，集中供熱的面積也在不斷增加。目前，我國北方地區(qū)集中供熱的面積普遍都在幾百萬平方米以上，集中供熱的熱源也不只一個(gè)熱電廠。而且大多數(shù)是一個(gè)電廠帶一部分地區(qū)的供熱，形成一對一的單熱源供熱系統(tǒng)。這種供熱方式，由于熱源單一，熱源的穩(wěn)定性較差，鍋爐不能經(jīng)常滿負(fù)荷的運(yùn)行，造成熱效率不高等缺點(diǎn)。解決上述問題，最理想的方案就是實(shí)行多熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行供熱系統(tǒng)。該系統(tǒng)的運(yùn)行原理與供電系統(tǒng)的高壓電網(wǎng)相似，即將現(xiàn)有的多個(gè)熱源合并，組成一個(gè)環(huán)形的供熱網(wǎng)實(shí)行聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，熱用戶根據(jù)自身需求通過熱網(wǎng)提取使用熱量。采用這種供熱方式，當(dāng)熱網(wǎng)中一個(gè)或某些熱源出現(xiàn)故障時(shí)，其他熱源可相互替代、相互補(bǔ)充，因此，供熱運(yùn)行的可靠性比單熱源供熱系統(tǒng)大大提高。采用聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行供熱時(shí)，讓熱容量最大的熱電廠擔(dān)任主要熱源，其余作為輔助熱源，在供熱期間，可根據(jù)用戶的使用情況，適當(dāng)調(diào)整各輔助熱源鍋爐的運(yùn)行負(fù)荷，以適應(yīng)熱用戶的不同供熱需求。這樣可以提高各熱源的平均熱效率，達(dá)到良好的節(jié)能效果。

2 熱網(wǎng)的節(jié)能措施

2.1 完善二次管網(wǎng)的直埋技術(shù)

實(shí)踐證明，采用供熱管網(wǎng)地下直埋敷設(shè)技術(shù)，可以有效防止熱量的散失。熱水管道直埋技術(shù)在國內(nèi)使用已久，我國CJJ/T 81-98城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程也早在1999年6月1日頒布實(shí)施。

采用直埋敷設(shè)技術(shù)，不僅具有節(jié)省用地、方便施工、工程投資少和維護(hù)量小的優(yōu)點(diǎn)，而且由于采用導(dǎo)熱系數(shù)極小的聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料做保溫層，管網(wǎng)的熱損失量也會很小。據(jù)實(shí)地勘測研究，我國目前的供熱系統(tǒng)中，一次網(wǎng)的鋪設(shè)基本符合直埋敷設(shè)技術(shù)要求，其熱損失率也能降低到10%以下。

造成供熱系統(tǒng)熱損失的主要因素還是在二次管網(wǎng)系統(tǒng)，熱損失率一般都達(dá)到了10%～15%左右。分析原因，主要是由于二次管網(wǎng)的特殊性造成的。一般而言，供熱系統(tǒng)二次網(wǎng)管線分部集中、管路分支多，而且各支路都需要加裝閥門、構(gòu)筑檢查井，這樣管道很難實(shí)現(xiàn)完全直埋敷設(shè)。部分管線、閥門連接處的保溫難度大，極易發(fā)生裸露，造成熱量的損失。另外，由于二次管網(wǎng)的接口較多，跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象也較普遍，這也會增加系統(tǒng)的熱損失。因此，要降低系統(tǒng)的熱損失，就得進(jìn)一步完善二次管網(wǎng)的直埋敷設(shè)。可以多使用直埋球閥，盡量減少構(gòu)筑檢查井，達(dá)到減少管網(wǎng)熱損失目的。

2.2 降低供熱系統(tǒng)的失水率

在供熱系統(tǒng)中，除了管網(wǎng)保溫層散熱造成的熱損失外，因供熱管網(wǎng)的大量失水，造成的系統(tǒng)補(bǔ)水量過大，導(dǎo)致的熱損失也是相當(dāng)嚴(yán)重的。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，我國每年供熱系統(tǒng)的補(bǔ)水量大約為80 kg/m2～90 kg/m2，由此造成的供熱損失率約占總供熱量的8%～10%。因此，適當(dāng)降低供熱系統(tǒng)的補(bǔ)水量，也是減少熱損失的一個(gè)有效辦法。

根據(jù)多年的供熱經(jīng)驗(yàn)，供熱系統(tǒng)的失水也多發(fā)生在二次管網(wǎng)。除了上述一般的跑、冒、滴、漏以外，在供熱期間，用戶偷放熱水使用的現(xiàn)象也比較多，這也是造成二次管網(wǎng)大量失水的主要原因。

目前解決用戶私自放水的辦法很多，其中，簡單實(shí)用的解決辦法就是在供熱系統(tǒng)中加防腐阻垢劑。這種防腐阻垢劑具有強(qiáng)堿性，對人體沒有損害。加入供熱系統(tǒng)后，不僅可以起到軟化水的作用，而且能在熱網(wǎng)管壁形成一層保護(hù)膜，起除垢、防腐蝕的作用。因?yàn)檫@種物質(zhì)呈黑色，也能有效地預(yù)防用戶偷水的現(xiàn)象。另據(jù)部分實(shí)例證明，在供熱系統(tǒng)里加臭味劑、色素等，對用戶偷水現(xiàn)象也能起到一定的預(yù)防效果。

2.3 綜合治理系統(tǒng)水力失調(diào)

供熱系統(tǒng)因水力失調(diào)，往往會導(dǎo)致近端用戶過熱，而遠(yuǎn)端用戶不熱的現(xiàn)象，這勢必也會造成熱能的大量浪費(fèi)。通過對管網(wǎng)的水力平衡調(diào)節(jié)，可以從根本上解決水力失調(diào)、用戶冷熱不均的現(xiàn)象，使用戶的實(shí)際流量與設(shè)計(jì)相一致，達(dá)到節(jié)能的目的。目前，治理系統(tǒng)水力失調(diào)的方法也是多種多樣，我們可以結(jié)合自身?xiàng)l件選擇適合的調(diào)節(jié)措施。以前多采用人工手動調(diào)節(jié)閥門的方法，這種方法調(diào)節(jié)的難度較大，供熱人員工作量大，需要供熱運(yùn)行調(diào)節(jié)人員經(jīng)過多次反復(fù)調(diào)試運(yùn)行，很難使供熱系統(tǒng)的水力失調(diào)得到徹底的解決。

隨著自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，最近幾年也有采用智能控制調(diào)節(jié)技術(shù)，這種調(diào)節(jié)方法操作簡單，調(diào)節(jié)效果明顯，但是前期投入較大，需要在供熱系統(tǒng)中增加監(jiān)控設(shè)備、安裝電動調(diào)節(jié)閥等，大大增加了熱網(wǎng)建設(shè)資金的投入。綜合比較分析，解決水力失調(diào)最好的調(diào)節(jié)辦法是在用戶的入口端安裝恒流量調(diào)節(jié)閥或自力式流量控制閥，采用此種調(diào)節(jié)閥，可以根據(jù)用戶的需求一次性調(diào)節(jié)好流量，使用戶的實(shí)際流量與設(shè)計(jì)流量相一致，從而達(dá)到水力平衡的目的。

3 熱用戶節(jié)能措施

3.1 有效降低建筑能耗

建設(shè)部關(guān)于GB 50189-2005公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)已于2005年7月1日正式公布實(shí)施。這是我國為改善公共建筑的室內(nèi)環(huán)境，提高能源利用效率，從根本上扭轉(zhuǎn)公共建筑用能嚴(yán)重浪費(fèi)的狀況，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的戰(zhàn)略方針。在本標(biāo)準(zhǔn)編制過程中，編制組進(jìn)行了廣泛深入的調(diào)查研究，總結(jié)了不同地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的豐富經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)真分析了我國公共建筑的現(xiàn)狀和發(fā)展。

根據(jù)調(diào)研結(jié)果認(rèn)為，我國建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫對熱負(fù)荷的影響占到了20%～50%，越寒冷的地區(qū)影響越大。在建筑物的能耗中，由于外墻、門窗等保溫性能差是造成能耗增加的一個(gè)重要原因。按新標(biāo)準(zhǔn)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，為降低供熱能耗，在建筑外墻保溫方面做了很大的改進(jìn)。

據(jù)分析，在相同室溫條件下，采用新的外墻保溫設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，建筑能耗指標(biāo)下降了35%左右。因此，在建筑設(shè)計(jì)中，嚴(yán)格執(zhí)行建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，是有效降低建筑能耗，提高供熱效率的最佳措施。

3.2 科學(xué)實(shí)現(xiàn)分時(shí)、分溫、分區(qū)供暖

在一個(gè)供暖系統(tǒng)中，由于熱用戶性質(zhì)的不同，所需的熱量、供暖的時(shí)間也會各不相同，分時(shí)、分溫、分區(qū)供熱技術(shù)就是對這些不同的熱用戶提供不同的負(fù)荷控制策略，通過分區(qū)調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)的供熱量與熱負(fù)荷相一致，實(shí)現(xiàn)按需供熱、按時(shí)間段供熱，達(dá)到最大限度的節(jié)能。

例如，一個(gè)學(xué)校，有辦公樓、教學(xué)樓、宿舍樓、圖書館、體育館、游泳池、車庫等。教學(xué)樓和宿舍樓的供暖需求不同，白天:教學(xué)樓需要高溫供暖，且供暖時(shí)間要長，而宿舍樓就可以低溫供暖，且供暖的時(shí)間相對較短;夜間:宿舍樓需要高溫供暖，而教學(xué)樓就可以低溫供暖;圖書館、體育館可以按照規(guī)定的開館時(shí)間保證適宜的室內(nèi)溫度，其余閉館時(shí)間僅需要低溫供暖即可;對車庫只要提供較低的供暖溫度保證汽車的適應(yīng)溫度就可以了。采用這種分時(shí)、分溫、分區(qū)的按需供熱的技術(shù)，既滿足了不同用戶的需求，又可達(dá)到十分明顯的節(jié)能效果。

3.3 合理推行供熱計(jì)量收費(fèi)

供熱計(jì)量收費(fèi)是我國近幾年推行的一項(xiàng)新的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，傳統(tǒng)的熱計(jì)量收費(fèi)方式是按供暖面積，每平方米收取固定的供暖費(fèi)，這種收費(fèi)方式不利于用戶根據(jù)自己的熱需求，合理支配使用熱量，造成用戶的節(jié)能意識不強(qiáng)，對熱量的浪費(fèi)嚴(yán)重。實(shí)行供熱計(jì)量收費(fèi)，是要讓熱用戶能夠按需供熱，提高用戶的節(jié)能行為，從而降低熱能的浪費(fèi)。

供熱計(jì)量技術(shù)，已在全國許多城市示范多年，國家建設(shè)部發(fā)布的JGJ 173-2009供熱計(jì)量技術(shù)規(guī)程也對供熱計(jì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)做出了詳細(xì)規(guī)定。

熱能計(jì)量可以采用熱計(jì)量表和熱分配表相結(jié)合，在每一棟樓前安裝熱計(jì)量表，在戶內(nèi)每組散熱器上安裝熱分配表，由樓表來統(tǒng)計(jì)總耗熱量，再通過每組散熱器的耗熱量計(jì)量實(shí)現(xiàn)能耗的分?jǐn)偅磽Q熱量進(jìn)行收費(fèi)。這種計(jì)量方法也是經(jīng)過國內(nèi)外數(shù)十年驗(yàn)證的，較為可靠的一種辦法。實(shí)行供熱按計(jì)量收費(fèi)，熱用戶可以按消耗計(jì)費(fèi)，一定程度上也可以消除用戶因冷熱不均造成的熱量損失。

4 結(jié)語

集中供熱系統(tǒng)是一個(gè)由熱源、管網(wǎng)、用戶組成的復(fù)雜系統(tǒng)。要實(shí)現(xiàn)能源的高效利用，有效降低供熱能耗，不僅要把握好供熱系統(tǒng)中每個(gè)環(huán)節(jié)的節(jié)能技術(shù)，還應(yīng)建立健全一套與供熱系統(tǒng)相適應(yīng)的、科學(xué)的管理控制系統(tǒng)。這需要供熱企業(yè)和熱用戶的共同努力來完成。

［1］康艷兵，張建國，張 楊.我國熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱的發(fā)展現(xiàn)狀、問題與建議［J］.中國能源，2008(10):8-13.

［2］石兆玉.供熱系統(tǒng)節(jié)能潛力與節(jié)能技術(shù)［J］.供熱制冷，2010(12):60-65.

［3］楊春慧.供暖節(jié)能措施探討［J］.山西建筑，2011，37(31):112-113.

［4］石兆玉.提高供熱系統(tǒng)能效是建筑節(jié)能的重要途徑［J］.中國建設(shè)信息(供熱制冷?？?，2005(12):31-35.

［5］梁麗鋒.論集中供熱系統(tǒng)中的節(jié)能方案［J］.山西建筑，2010，36(33):247-248.