集中供热系统节能潜力

集中供热系统节能潜力分析摘要：本文从提高能源利用率出发，论述系统能耗环节和评估；已运行系统能源浪费的表现和程度；分析能耗悬殊的原因；提出依靠科技技术，改造和完善系统挖掘节能潜力。关键字：热耗估计电耗估计能源利用率一、供热系统消耗能量的环节和评估1.供热系统消耗能量的环节供热系统由热源把热能送达热用户，一般都要经过热制备、转换、输送和用热这几个环节。我国城市集中供热热制造主要来自燃烧化石燃料(煤、油、气)的区域锅炉房和城市热电厂。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、水制备和输配系统的水泵(循环水泵，补水泵和加压泵)；它们耗用的能源是燃料、电力、水和热；通常可以用单位供热量的消耗量来评定耗能水平。热电厂是由抽凝式、或背压式(包括恶化真空)供热机组排、(抽)汽通过热能转换装置(通常称为首站热交换器)传递给热网系统；首站是供热系统的热源，主要耗能设备是热交换器、输配系统的水泵，它们耗用的能源是蒸汽、电力、水和热；通常可以用单位供热量的消耗量来评定耗能水平。热能输送由热网承担，供热管道由钢管、保温层和保护层组成，其结构和材料选择依敷设而异。管道敷设有架空、管沟和直埋三种方式，它们的能量消耗是沿途散热的热损失和泄漏的水、热损失。一般可用热网热效率来表示其保温效果和保热程度；热网补水率来表示热网不泄漏的程度。在热网管线上有时还设置中间加压泵，以降低和改善系统水力工况(设置在非空载干线上，还能节省输送电耗)，它的能量消耗设备是水泵，可用单位供热量的耗电来评定耗能水平。能量转换是通过热力站热交换器把一级网的热能传递给二级网，并由它输送到热用户。热力站是二级网的热源，主要耗能设备是热交换器、二级网系统循环水泵和补水泵。它们耗用的能源是一级网高温水/蒸汽、电力、水和热；通常可以用单位供热量的消耗量来评定耗能水平。用热即终端系统用热设备。城市集中供热主要是建筑物内的采暖(为简化分析只谈最大热用户)。一般都是通过采暖散热器把热传给房间以保持舒适的室内温度。它的耗能设备是采暖散热器。其能量取决于建筑维护结构保温性能、保持的室内温度和外界环境的温度；其耗热量可通过计量进入的循环水量和供、回水温差积分获得。通常以单位供暖面积的耗热量来评定耗能水平。2.系统热耗的估计供热系统从热制备转换输送用热环节的能量进入和输出必须相等，即：输入能量=可用能量+∑能量损失能源利用率=可用能量/输入能量可以这们认为：供热系统是由多个子系统组成。热用户是终端，采暖散热器是终端用热设备。热力站、二级网和终端组成二级网子系统，热力站热交换器成为该子系统的能量转换点，一级网水则为它的热源。锅炉房(或热电厂首站)、一级网和热力站组成一级网子系统，势力站是该子系统的热用户，锅炉受热面(或首站热交换器)成为能量转换设备，锅炉(或热电厂经汽机的蒸汽)是热源。锅炉本体(或热电厂)自成一个子系统，称为热源子系统。若设采暖散热器耗热量为N0，二级网管路热损失为E1，泄漏热损失E2。热力站内热损失E3，二级网管路热损失为E4，泄漏热损失E5，锅炉房(首站)内热损失E6。输入能量是燃料热N3，能量损失包括化不完全燃烧损失E7、固体不完全燃烧损失E7、飞灰热损失E8、灰渣热损失E9，排烟热损失E10、(热电厂还应增加一项：供热分担的厂内热损失E11)，输出则是二级网子系统的输入能量N2。则：一级网子系统的输入热量N1=N0+E1+E2+E3一级网子系统热能利用率B1=100×N0/N1(%)二级网子系统的输入热量N2=N1+E4+E5+E6二级网子系统的热能利用率B2=100×N1/N2(%)热源子系统的输入热量N3=N2+E7+E8+E9+E10(6E11)热源子系统热能利用率B3=100×N2/N3即锅炉热效率(热电厂热效率)(%)臣供热系统热能慢利用玩率示B=B1×B桶2×B3(%按)匪3旷.应系统电耗的估百计牺多系统电耗评估打与热能评估一戚样可以子系统传计算后叠加。滨系统主要耗电牛设备有循环水岸泵、补水泵、柜鼓风机和引风悼机等。它们单灿位供热量的电劳耗由下式计算映：转绳(1袋)焦水泵耗电量蔬掩直s=(米h状∑罪0(G昆×涌△勒H)/(26谁7.3表×义η五)疮/唱∑倒N0优式中小，球G以—倾水泵运行流量慕，！咸顶3/h月；洲△容H例—酱水泵运行扬奉程翼m饿；腰η狸—悼水泵运行效率士；药∑脏N较0猾—金系统供热量邪；葡h缩—帐有效小时数击。效上(2始)记风机耗电量可妹用同一个计算图公式。此醒时舰匹式中曾，削G逗—曲风机运行风量拍；施△酬H咬—敲风机运行风压卫；半η展—筑风机运行效贫率素(购对皮带传动应云包括机械传动蛛效见率盏)丸；捏∑遥N发0暑—所系统供热量耽。升鞠4级.辜系统泄漏损失纤的估计贪伐系统泄漏损失肃导致水资源和零热能两方面损镰失环。卵阁(1修)斥水资源损失量势可认为等于系梅统补水延量来B殊S站。若系统运行流循环水量伶为晋G顷，某则惨首系统补水烦率队P=100×认BS/G(%争)马(2湿)闯系统泄漏热损壁失由下式计算剪：话蜂单位供热量的撤泄漏热损选失办BR嫩=度［中P×G产×鹊ρ排×C(t1-赔t0循)术］牢/命∑御N0张式作中游ρ盯—惜水的密度自，殃C勺—剪水的比热意，投t瘦1兵—冬供水温度歪，跃t掘0锣—勒水源温度龄。破解二、从供热系画统供热现状看兆节能潜力重下面列举一些辽实例，一是说岁明供热系统供室热现状能耗存荷在着很大的差乒别，节能潜力霸巨大。二是说圣明经应用科学悔技术来改进和卸完善的系统，拢节能效果显著束。竞设1.199贤3捕年北京对住宅伞供暖煤耗进行矛抽查，结果是确煤耗差别很大株：数据如傻表筒2设—弊1奴。直震践表洁2-1199居3挽年北京住宅供据暖煤耗情况统烫计街剧〖宿BG增(船〗锣〖犁BHDFG副2框，象WK14ZQ摩1廉，信K决4蝇。妙3裳，同K4丝W搬〗单位供暖面纯积煤荣耗昆(议kg/m画2船)碧〖遇〗剥2具2蒸〖妇〗武2玉5辣〖尘〗挠3餐1鱼〖荒〗还39窑〖投BHDG夸2文〗占全市最单助位的百分茎数念(%缸)占〖扒〗鸦5顷〖端〗嘉2郊0掀〖址〗纵4歌5显〖姿〗题30诱〖取B进H须〗与全市煤耗宴平均值比促较祝(%顽)龟〖叛〗射-30.7啄1愤〖戏〗命-21.2雁6俗〖教〗畅+2.3饱6露〖区〗号19.0嘴8搂〖在BG)更F录〗统赵说明亦：掉★凤煤发热量嘱为妈23.03M茧J/K值g粮。虽辆★耻全市煤耗平均受值为尼32.75K瞎g端/m键2责。崖侍2栋.怜浓阳惠天热电郑有限公司浓海绝热趟网各(晚原沈阳第二热趟力公冲司箭)售应用微机监控弹，节能可观：汁该公司于退199右3宝年招1胆2魄月况7股日原对皱3周3扶个微机监控的境热力站统计，近采暖平均热指悦标疤为苦35.5Kc曾al/h.m君2杏，而无微机监粗控的热力站统保计，采暖平均亲热指标哗为密42Kcal堪/h.m谷2盼。这说明采用族微机监控，实跪施科学运行，耀消除系统失调咱，可节检能蚀15妻%沾左右压。才驾3裁.肝山东省荣成市小供热公司安装顾自力式平衡阀促，既节能又增资收：该公司文霜化深站积(乌热力音站痰)茧是以热电厂蒸拉汽为热源的一畅个热力站。供廊热面果积办1但2猫万平方米，分悼东、南、西北背三条支线，连晓接艺9谦1左个热用户帖。扑199毕7垫年在供水或回位水管上共安渐装茫7阁3经台自力式流量碎控制胃器烂(堪除末端和压差有较小的引入口准不设置外，占撤全部热用户南的冶80%脆)帐，使热网系统涂水力工况大为怨改善：原来三疗条支线的供回兵水温差分别为政东区凝5.佣5狂℃醋、南区驰9.夸1哈℃执、西北区位15.握2倦℃营，现在的供回扑水一样，都是茄1吗3吓℃汉，实现了水力惰平衡；经调整席后的单位供热鞭面积循环水量喇在手2姿～干3辆公陷斤庸/胆小时，大多数毅在杯2.夺5职公渴斤狠/柴小时，达到设酱计要求；在与紧去年蒸汽用量颂持平的情况下免：增加供热面泉积鸦1拉万平方米，增赔收用户热费涂达症18.烘8芝万元。只运行子一匠台均45K赢W烦的水糊泵们(霉原来是二哲台朱30K输W恭的水贵泵脊)蔬，节约循环水挥泵电费巧约限7兵0事万元。说明二那级热网改善，到解决了水平失判调，就可节约凯热他能贱8哭%电，循环水泵电惜功率减积少陪25鉴%应。岁真表岁2-扰2纠三种敷设方式耀管道保温状况笛实测数度据惩习〖吩BG(哲!盘〗号〖享BHDFG湿2技，壳WK13ZQ骄1丙，讯K勉6淋。多2野，暗K6嫁W阶〗敷设方式〖穗〗架空〖〗地堆沟〖〗直唤埋泻越〖归BHDG退2途〗管道外刮径酸(mm咳)督〖争〗吐82值0典〖奇〗清82嘉0拖〖桶〗取529宋〖尚B桃H伐〗测点间山距姐(m臣)船〖伪〗律35补5伸〖易〗案2133.续5身〖话〗掌2647止〖载B逮H港〗保温材棋料踩/下厚隔度弄(mm谢)附〖〗海泡北石羽/2竭0贩〖〗岩耳棉堡/6呢8在〖〗聚氨耀脂蜂/50闯〖迁B猪H府〗实测流成量恩(织M桨号3/h)展〖杯〗己222林8抱〖槐〗情1264尸韵2073迅〖窝〗按353.5涝德447.3痛〖薪B窑H画〗管壁温污度叔(材℃臭)亲〖接〗欧69.8蔑每69.5棚〖普〗择69.5芽是67.9共〖跟〗蝶69.3窄翼68.4杜〖叙B壤H准〗单位面积热言损微失女(否W/齐相2)战〖短〗附85旨0倾〖芦〗软57拥2蜻〖争〗鄙92雨〖严B蜂H写〗沿途温度霉降敌(坏℃鸟/km蛾)屿〖约〗虚0.8叼5湾〖马〗线0.7傅5窃〖从〗嫌0.3澡4誓〖鞋BG)族F弹〗旧串说明：实测时挂间侧：灯1999.2诞.最1致实测时室外温牵度随：眯3嘉—研4走℃贪皱5桃.菊山东省烟台市虑民生小区计量赶收费改造试验您有效果蓬：涛199扬7倦年在建设部城证建司的指导下煤，美国霍尼韦婚尔公司与烟台芒市合作在烟台授市民生小区建规立示范点进行朱计量收费的实奋验研究，试验型有单管式和双手管式系统，并翻有相应的对比绵楼亚。圈杆试验楼内采暖嚷系统入口都安辉装热量计、散窜热器前都设温皮控阀；入口的军自力压差控制哪阀、立管的平信衡阀、散热器肆回水支管的流挎量表、散热器欺上的热分配器乡按不同方案设忘置。对比楼内宋只在采暖系统歼入口安装热量姻计陪。辽客根据一个冬季马运行的数据分涉析表明：没有零过热和过冷现流象，用户满意拌，能耗都低于喜对比楼，节能谈率镜4.1杂3蒙～趟10.76棵%敬。漠贩三、供热系统锤能耗悬殊的原权因分析诸1少.榆设备效率的不它同：辞棉锅炉热效率是仪衡量热源子系警统热能利用率尺的指标。体现辣燃料热被有效削利用的程度。惰目前，燃煤供框热锅炉的设计坚热效具率定(保≥孩7MW多)槐一般父在诉7泛5笔—跃85%绵(敲燃油、汽供热槐锅炉热效率剖在扑90糊%错左好右吐)厕。但在使用时亚，由于锅炉结欠构、燃料供应泊、技术水平、舞管理水平、人疯员素质等方面植不同的原因，红使锅炉的运行乱效率差别很大慕。好的，能达言到设计热效率京，保证锅炉出肥力，差的，燃冷烧不完全、排催烟温度高，各降项热损失大，才热效率不露及觉50衫%菊，锅炉出力大疑幅度降低，导魔致能源浪费，捷大气环境，污叉染增加。风机语、水泵效率是际由电能转化为暖有用功的份额阵，体现电能被驴有效利用的程嫂度：目前，风梁机、水泵效率杠一般劈在亲5旱5裤—泉75眉%笨。它们的这流旋(劫风弟)社量和扬脸程努(极压鹿头愉)爬的选择与配置筒是十分重要的爹。选择与配置细得当，装机电边功率合适，运酬行工作点处于乖设备高效率区触域，电耗少。碧选择与位置得昨不极当劝(蜜一般是偏骂大奸)埋，装机电功率吉偏大，运行工梢作点偏离设备饶高效率区域，臭则电耗多。两皂者的相关可爸达筒1行0骗—锅30暑%制。不仅如此，捆锅炉的鼓、引膜风机配置不当叉，还会导致锅洲炉热效率下降端，循环水泵配列置当当，还会晴影响系统水力今工况坦。虎半风机是热源子握系统的主要附桨属设备，水泵撇是热侄网奇(愿一级和二伍级镇)爱网子系统的主容要设备。其电据耗大小，不但途对电资源有影到响，也对运行云成本有显著影棚响。由于城市漆集中供热热负瓦荷有随气候及宵用热规律变化扮的特点，设置诱变速风机和水样泵已在发展并睛被实践证明可狼以进一步节能租。俯亿2止.注输送条件的不帜同：耕魄热网热效率是露输送过程保热吧程度的指标，摇体现管道保温鞠结构的效果。咬一般热网热效犯率应大籍于堂9邮0挎—杂95游%冬。从上面实测忍情况看，直埋鹅敷设管道能达回到这一要求；踩而架空和管沟腿都达不要要求苦，其热损失远逢大络于庭10饼%羞。如果地沟积促水，管道泡水崭，保温性能遭宜破坏，其热损戴失甚至大于裸甩管。这一问题尘广泛存在于早同期建设的热网援。烧叼热网补水率可净近似认震为培(嘱忽略水热涨冷竞缩的补决充赢)旱是输送过程失情水的指标。目没前，热缸网效(忆特别是二级斤网治)匹运行补水率差焰别很大，纤在毒0.鸣5愁～访10届%危范围变化。正倾常情况下，应围在秧2吊%夹左右；好的，蝶补水率可读在臂1仁%待以下；差的，册管道泄漏和用堂户疾放队(狸偷省)浮水严重，补水夸率可差达知10盆%笨左右。系统泄枪漏丢失的是热顽水，补充的是贱比回水低得多虫的冷乡水解(械一般阴是栗1段0浮—拘1卫5删℃涝)部，要把它加热的到供水温度至龟少是循环水的流三壤倍尚(备二级网运行供牺水温度一般煌为色5摄5乐—臣8绒5眨℃著，回水温北度段4浆0庭—身6暂0饼℃苍)担。这就是说，霞系统补水不仅变是水耗问题，数热耗是更大的跃问题。例如：晓补水筛率摧1脱%晃，即相当于减拒少至铁少扰3拴%工的供热量；补轮水摇率尊10饭%家，则相当于减困少至抚少理30原%哪的供热量，其观差别多大财呀灰!巾3玉.苍运行技术水平眯的不同：伏剃热网水力失调指度是流量分配份不均程度的指茶标：按用户热智负荷分配流量泻，使每个用户敲室温达到一致胁且满足要求，灿则失调度耍为缠1紫，即热网无水切力失调。若分妻配不当，出现蓄冷、热不均现贱象，说明有水艘力失调，其失贡调度是大于或校小咸于茧1迟。大他于荣1派，会使用户室哑温过高，导致缎热量浪费，小型于钩1施，会使用户室齐温达不到要求司，供热不合格携是不允许的。摸为解决失调问买题，正确的做隆法应该是改进脊和完善热网，奔如在终端设置宰自力式流量平旧衡阀或其它有猎效措施；但至抄今仍然有大大吃量的系统不同梢程度地采燥用视‘奔大流量小温舌差宪’德来缓和这一问仙题。其实龙，无‘堤大流量小温篮差痒’羽运行并不减少遗供热的热损失喇，而且带来循削环水泵电耗的钟大幅度增加和宵热源供热量的啊增织大伐(煌电耗与流量、违扬程成正比；的在管网不变条皇件下，电功率券随流量的三次某方变火化快)铃。实例说明，芳科学解决水力姑失调，系统在止设计流量下运启行，能挖别出苦8撕—枝15册%白的供热量题。杰斑科学运行调度嫂实施按需供热哭，实现设备长浑期在高效率区筹间运行：做到鉴这一点的，供努热能耗就会降汉低，违背这一昨点的，供热能振耗就会升高。煎下面仅举几例聚说明慕：扫袖☆持根据实际情况食，制订调节方务式：目前，一医般采用质调节移。有些系统采观用质、量并调玉，在初、末寒惩期适当减少循勤环水泵运行台漠数，就明显降则低电耗。国外舍普遍采用量调拼节，其原因是种：邻蜘①穗量调节的循环幕水泵电耗最少厅。从理论上说宝，在管道尺寸凝已确定的情况鼓下，减少流量膝和降低电耗是雅三次方关系。滨如流量减欧少谎30滨%洞，电功率节若省罩65.7梅5烧，对于多数地摊区一长段时间炕用输70叼%两的流量运行、乐年减少电赛耗宇40岸%静左右是不成问共题的。这是一穴个十分可观的嘱节能数字危。乒②衰量调节对用户玉热量变化的响邪应比质调节快篇得多。质调节梯的温度变化从开热源到用户热外量变化的响应市比质调节快得辛多。质调节的夕温度变化从热阿源到用户的传闻递是以流速进屡行，管道中水映流速蛛为摄1焰至伟2涌米集/劣秒，传送贞到瞧1耳公里远的用户艇需要的时间盘是玻8卡分瞎2旷0幅秒约—零1党6货分英4充0崭秒，如果传送肆到妙1陶0误公里远的用户久就需术要岩1.歌5宰—航3挂小时；如果水榆流速低，传递供时间将增加，叠而量调节是以华声速传递，其仁响应几乎是同逮步的。因此，勺一级网采用量店调节是发展趋拖势。量调节应陵采用变速循环误水泵，采用阀坡门节流的量调煮节运行，省电烦很少宏。田功按照室外温度降绘制运行负荷群图、温度图、汪流量图甚至时封间图，并以它骡们指导运行。悬这样可以避免匀初、末寒期供盛大于需，浪费瓶能量螺。盆骗☆笋热源的容量和令台数是由设计朋人员根据设计多负荷、最大负阅荷、最小负荷蔬和平均负荷的坏大小页确定的诚。运行时应根帖据热负荷的大仰小选择投入台员数。这是因为辰锅炉热效率是蔽随运行负荷变揉化的。一般地受说，每台都维忆持华在责80户%就以上负荷能获炕得高效率运行痕。低负荷运行洒效率降低，这鹅里田有干10侦%呈以上的节能潜戚力治。僚揉☆备设置热源和热亦网的微机监控惹系统，可实行木最优化的运行化调节和控制，族实践已说明是迁目前实现运行险节能的有效技概术措施滑。需穿4章.旅管理体制和水储平的不同：株冤供热单位正处倚于体制转轨过啄渡时期，自我照经营、自我改追造和自我发展务的思想和能力己有差别：在供馆热从福利变为墓商品、经营单汇位从事业机构升转变到企业的俗期间、有的已留经成为自负盈静亏的企妨业变(滑包括承包栗的煮)可，为质量保证歪和效益驱动，躲在上级主管部毫门支持下积极益以科学技术改溪进和完善系统造，以高质量商茶品供给用户、护以减少能耗来叠降低成本和提姨高经济效益。母有耕耘就会有玻收获，因而能隶源利用率逐年静提高。有的还易停留原来的位承置，热费收不车上效益谈不上辛、改造无资金欠；老系统、老替设备、老方法奥，于是，能耗守就居高不下，鞭能源利用率也贸就高不了忆。躲舰供热单位管理签水平的不同显哈著影响能耗：铺人员和技术管遮理、系统和设牌备的检查、保现养、维修和改殊造更新投，孕…赛…木等差别对能耗训影响是不言而虏谕的。例如，弄链条炉采用分冲层燃烧技术，梳就能改善燃烧义提高热效率；废保护和保持管蜘道无泄漏和保言温革结构完