城市供熱節能途徑分析
現階段能源問題已經是制約我國經濟發展的重要因素,在北方由于存在冬季供熱,能源消耗和節約問題尤為突出,而現在供熱能源主要是以燃煤為主,本文主要是論述城市供熱能源消耗中的有效節煤途徑。
1.供熱節能的必要性
我國的煤炭資源探明儲量在10000億噸左右,其中可直接利用的儲量為1886億噸,按現在的煤炭消耗水平,可用220年。燃煤價格逐年上漲,而且漲幅很大,引起供熱企業的運行成本增加,為此很多供熱企業依靠減少維修改造資金投入的方式彌補,而維修改造投入的減少又帶來新一輪的能源消耗的增加,形成惡性循環,給企業發展帶來沉重的壓力。隨著不可再生資源日益短缺,節能己成為科技發展的必然路線。
2.供熱節能途徑分析
供熱系統的組成主要分三部分:熱源、熱網、熱用戶,節能將圍繞這三個方面展開。
2.1 熱源部分節能途徑:
2.1.1 現有供熱方式主要有以下幾種:熱電聯產、區域集中供熱鍋爐房、分散小鍋爐房。在燃料消耗方面,無論是依據鍋爐效率等計算還是實際運行數據來看,三種形式的每立方米供熱面積燃煤消耗量關系為:熱電聯產>區域集中供熱鍋爐房>分散小鍋爐房。所以,在條件具備的情況下,大力發展熱電聯產和集中供熱都將是城市供熱節能最直接有效的方式。
2.1.2 燃煤供熱鍋爐的運行節能:
(1)合理配置鍋爐,保證供熱負荷率及連續運行。現在,在我們的供熱工作中普遍存在運行鍋爐的供熱能力遠遠高于實際負荷需要的情況,形成運行的“大馬拉小車”、鍋爐在低負荷區運行的局面。根據鍋爐運行特點,鍋爐的運行效率隨負荷增加而增加,在負荷增加到一定程度后不再增加并開始下降,在負荷率達到70%~100%是最能實現鍋爐經濟運行的負荷區間,所以鍋爐房在配備鍋爐設備上,應結合負荷的發展合理選擇。另外,冬季供熱存在供熱期兩頭用熱量小、中間用熱量大的特點,所以大多采用是在兩頭實行間歇供熱、中間階段采用低溫常供方式。間歇供熱方式存在停爐區段,在起爐時將因進行“暖爐”消耗燃煤發熱量而引起燃料的無功消耗。能耗超標主要發生在供熱初期和末期,而且越是集中供熱鍋爐房這種狀況還要嚴重于分散供熱小鍋爐房,直供的鍋爐房要嚴重于二次轉供的鍋爐房。所以鍋爐房的備用鍋爐最好是按初寒期的供熱量配備,這樣就可具備了可調節性。(2)保證供熱設備設施的先進性、完好率、高效性。
在日常供熱運行管理中,供熱設備設施是否能維修保養及時到位,老化腐蝕設施是否能及時更新,技術落后低效高能的設備能否及時淘汰都是影響供熱節能效果的重要因素。供熱設備設施主要存在以下幾種易為運行人員忽視的情況:鍋爐爐墻保溫性能差、漏風散熱;煙風道有漏點,引起過剩空氣系數大,煙風系統不平衡;水泵、風機葉輪磨損引起效率低下,這些都是引起鍋爐運行效率低下的因素。
(3)加強運行調節,保證鍋爐熱效率的提高。
鍋爐的熱效率是指輸出的有效能與輸入的能量之比,通過提高熱效率來降低燃料的消耗量,一般情況下,除非經過重大的技術改造,鍋爐的實際運行熱效率不可能高于設計熱效率。所以,提高鍋爐的熱效率在于保持良好的設備狀態,選用合適的煤種或者提高鍋爐對實際煤種的適應能力,以及操作人員及時根據工況變化迅速調整運行參數的能力。供熱鍋爐運行時應根據室外的氣溫及時調整運行參數,在調整時應保持燃燒工況及水循環的穩定。間歇供熱的鍋爐應盡量縮短中間停歇時間,停爐時間太長,爐墻散熱會使溫爐時間增加,造成不必要的浪費。
(4)應用效果顯著的新技術、新設備。
根據近幾年的運行能耗情況對比,有三項技術在節能減排上效果非常顯著。一是分層給煤裝置,二是變頻控制手段,三是受熱面噴涂技術。安裝分層給煤裝置,可以實現煤層表面的平整或有序,使風煤混合均勻,燃燒充分,對不同燃煤工況下的燃燒,均有辦法調整至最佳,增加了鍋爐對煤種的適應性。鼓風機、引風機、循環水泵、補水泵安裝變頻器,通過變頻器實現對交流異步電機的軟起動、變頻調速、提高運轉精度。變頻控制技術的應用,將使鍋爐運行調節變得更精確及迅速,對保持鍋爐運行工況穩定有著重大的作用。耐高溫紅外涂料噴涂鍋爐換熱管及鍋筒的迎火面,可以大大降低受熱面飛灰沉著,縮短啟爐時間,增強換熱,降低排煙溫度可達5度以上,減少排煙熱損失。
2.2 供熱管網部分節能途徑:
2.2.1 加大管網改造資金投入,保持管網的結構完好,及時更新老化腐蝕管網。管網的敷設現在主要地溝敷設和直埋敷設方式兩種。在早期的地溝敷設管道中,一般采用的保溫結構形式為巖棉+油氈紙+玻璃絲布刷油,近幾年又出現了高壓聚乙烯板(管殼)外纏壓延膜保溫形式。由于管網腐蝕泄漏在初期不易發現,并且巖棉或玻璃絲棉都有較好的吸水性,而外層的保護層又有一定的阻隔水滲出的作用,這樣時間久了都極易造成腐蝕情況加劇而不能得到及時維修。因此,檢查工作一定要細致,在一些關鍵部位如閥門接頭處、潮濕環境處、彎頭三通等連接處都要做仔細檢查,并輔以必要的檢測工具,如探針等等,做到及時發現及時改造。預制直埋保溫管是近幾年最常采用的管道敷設方式,這種方式施工方便、工期短、保溫效果好,但隨著使用時間的延長,也暴露出它的一些問題。預制直埋保溫管的腐蝕泄漏常發生在管接頭、彎頭、三通、膨脹器連接處,這是因為這些部位的保溫都是管道安裝完畢后現場發泡的,施工質量不太容易保證,如外層保護皮有接縫、纏繞的金屬絲也易腐蝕斷裂或松動,聚氨酯泡沫現場發泡不飽滿,這些都易引起上述部位的腐蝕泄漏。在日常的管網管理檔案建立時,對于直埋管一定要將現場發泡的部位做好詳盡的記錄,發生故障能及時修復。建筑內地溝敷設的供回水干線管道的老化腐蝕也是常為忽視的地方,在上個世紀八十、九十年代,室內供熱系統往往采用單管上供下回式或雙管下供下回式,敷設時干線管道往往是在建筑物的承重墻邊建一小地溝,供水管排水管也在這一地溝內與供熱管線共行,這種使用條件造成供熱管線腐蝕老化要早于室外或裸露敷設的同期施工管道,泄漏點極不易被發現,并且改造起來涉及住戶多,施工難度大,往往供熱企業都放棄這一部分的改造。對這一部分的更新改造宜結合供熱系統室外管網改造或分戶改造同時進行,這樣可節約投資,效果也非常顯著,并且從根本上解決這一難題。
2.2.2 加強管網系統的可調整性,保持管網的熱平衡。根據對多個循環回路分別考察分析結果,由于管網熱不平衡,在保證較低回路供熱溫度情況下,高溫回路的浪費熱量可達20%以上。在運行中,很多采用大流量小溫差運行,實際上這并不能消除系統平衡。一般來說,在正式供熱運行前的試供熱階段,就應根據所有熱用單位的需熱量對管網進行流量分配,既要保證最不利環節的正常供熱,又要避免管網前端用戶的熱量浪費。現在的流量調節手段一般還是通過閥門實現,調控閥門的安裝雖然增大了改造投資上和維護管理工作量,但對保證管網系統的熱平衡分布有著極大意義,回水混入供水方法也是較為有效的節能辦法。
2.3 熱用戶部分節能措施
2.3.1 建筑的節能改造。老建筑的圍護結構和屋面結構的不保溫是現有的建筑耗能指標高的主要因素,近幾年,國家對老建筑的節能改造極為重視,各級政府也積極給予資金支持。在既有建筑節能改造過程中,除應按相關施工技術標準施工外,還應注意以下事項:圍護結構的改造應與供熱系統的改造相結合,應根據節能改造方案,重新核算采暖房間的熱負荷 當原有室內采暖系統為單管順流式時,宜改為垂直單管跨越或垂直雙管兩種形式,并加裝平衡閥、自動恒溫控制閥和熱計量裝置,實現分室控溫、分戶計量。各建筑進戶外網應設置供熱量控制裝置,實現供需平衡,按需供熱。
2.3.2 加強建筑內采暖系統調節,保證建筑內部各熱用戶熱量的均勻分配。3.結束語
建筑能耗指標是能源利用合理性的指標,我國與發達國家的差距極大,節能工作也已成為政府工作的重點,而建筑能耗指標中供熱能耗占有70%以上的份額,如何在供熱運行中運用節能思想和技術降低供熱能耗,已成為當前的迫切任務, 是供熱企業經營效益的必然要求。

