摘要：我國(guó)北方城市中多采用集中供熱方式向全市供暖，在這幾十年的發(fā)展中，取得了巨大的成績(jī)，也存在著諸多不足，本文就目前城市的集中供熱的方式提出節(jié)能設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性探討和比較，旨在找到最為節(jié)能、環(huán)保又現(xiàn)實(shí)的供熱方式，對(duì)不斷發(fā)展的供熱事業(yè)提供一個(gè)參考的依據(jù)。進(jìn)一步促進(jìn)大社會(huì)節(jié)能效果。

關(guān)鍵詞： 供熱節(jié)能 混合回路 節(jié)能改進(jìn)

前言

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和熱電系統(tǒng)自動(dòng)化水平的提高，各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)、節(jié)能改進(jìn)技術(shù)越來(lái)越多地應(yīng)用于中小型企業(yè)。合理地提高能源的利用效率是當(dāng)前世界各個(gè)國(guó)家面臨的重大課題。如今人們的環(huán)保意識(shí)上升了，城市集中供熱事業(yè)得到了蓬勃發(fā)展，城市集中供熱的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行管理水平有了一個(gè)飛躍的發(fā)展，特別是利用熱電廠實(shí)行熱電聯(lián)產(chǎn)給城市集中供熱帶來(lái)的好處得到了肯定性的認(rèn)可，有著重要的實(shí)用價(jià)值。

1集中供熱在城市供熱中的重要地位集中供熱是城市建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施之一，是節(jié)約能源、改善環(huán)境，提高城市居民生活質(zhì)量的重要措施，也是城市現(xiàn)代化建設(shè)的主要標(biāo)志之一。熱電聯(lián)產(chǎn)作為城市集中供熱的主要方式和重要組成部分，符合國(guó)家制定的提高能源利用率、治理大氣污染的產(chǎn)業(yè)政策。在促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展方面起了重要作用，取得顯著的綜合效益。

(1)節(jié)能效益

熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱因其熱源為較大容量的供熱發(fā)電機(jī)組，鍋爐燃燒效率高，充分發(fā)揮能源的梯級(jí)利用率，節(jié)能效益明顯。

(2)環(huán)境效益

作為消除污染、改善環(huán)境的措施之一，熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱的實(shí)施，可使大氣環(huán)境質(zhì)量有明顯的改善，減少區(qū)域鍋爐的數(shù)量，、亦減少了SOZ和粉塵的排放，減少供熱鍋爐產(chǎn)生的灰渣量，熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱所產(chǎn)生的環(huán)境效益相當(dāng)可觀。

(3)社會(huì)效益

熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱的實(shí)施，使過(guò)去強(qiáng)度大、環(huán)境差、能源利用率低的鍋爐房供熱改為先進(jìn)的集中供熱方式，不僅節(jié)約了大量的城市用地，而且從根本上改善了工作環(huán)境，勞動(dòng)生產(chǎn)率大為提高。另外，原從事鍋爐房供熱運(yùn)行的技術(shù)工人，大部分又通過(guò)有效的培訓(xùn)轉(zhuǎn)入集中供熱生產(chǎn)運(yùn)行崗位，給城市集中供熱注入了一大批經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)過(guò)硬新生力量，在這方面，熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱帶來(lái)的社會(huì)效益更為突出的體現(xiàn)出來(lái)。

2 城市集中供熱節(jié)能設(shè)計(jì)方案

實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，是當(dāng)今人類(lèi)的共同任務(wù)和努力方向，是21世紀(jì)人類(lèi)共同的主題。生態(tài)平衡、環(huán)境保護(hù)、資源利用等問(wèn)題受到了高度重視，綜觀全國(guó)供熱行業(yè)對(duì)供熱系統(tǒng)的研究和嘗試，可以歸納為主要的三種方式。區(qū)域鍋爐房雙級(jí)循環(huán)泵系統(tǒng);一級(jí)網(wǎng)分布式變頻泵系統(tǒng)和混合回路系統(tǒng)。這三種技術(shù)既有獨(dú)立性又有著相互的關(guān)聯(lián)性，可分別應(yīng)用，也可擇優(yōu)組合。本文以混合回路節(jié)能設(shè)計(jì)為例，分析節(jié)能設(shè)計(jì)的明顯效益。

2.1混合回路的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

(1)明確建筑物入口二級(jí)網(wǎng)狀況(是恒流量還是變流量)，資用壓頭及所需流量，正確選擇混合回路水泵; (2)正確選擇壓差控制器和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥以及混水泵，形成水力隔離及流量匹配是混合回路成功的關(guān)鍵。只有獲得真正的平衡，系統(tǒng)才能得到正確的溫差。(3)關(guān)于混合回路中水泵與控制閥的設(shè)置位置，取決于一次回路側(cè)供水靜壓值。如果一次回路側(cè)供水靜壓比二次回路側(cè)需要的壓力低(如建筑區(qū)內(nèi)的最高建筑物或建筑物內(nèi)的頂層)，則混合回路中水泵應(yīng)裝在二次回路側(cè)的供水管道上，控制閥應(yīng)裝在一次回路側(cè)的回水管道上。相反，如果一次回路側(cè)靜壓比二次回路側(cè)設(shè)計(jì)壓力高，則應(yīng)將控制閥裝在一次回路側(cè)供水管道上，而將混水泵裝在二次回路側(cè)回水管道上，以避免一次回路側(cè)的壓力過(guò)高。(4)當(dāng)一次回路側(cè)控制閥或二次回路側(cè)恒溫閥壓力下降少于總壓力的50%時(shí)，混合回路中水泵應(yīng)采用比例壓力控制。(5)壓力傳感器應(yīng)設(shè)置在系統(tǒng)的控制點(diǎn)上，即混水泵安裝位置的進(jìn)出口處，可隨時(shí)監(jiān)控混水的壓力情況，從而有效獲得混水溫度及效果。

2.2混合回路節(jié)能設(shè)計(jì)在城市集中供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用

(1)工程概況

山東省某小區(qū)供熱面積:8.4萬(wàn)m2

供熱量:5.46MW(64W/m2)

循環(huán)水泵揚(yáng)程:3OmHZO

供回水溫差:一次回路側(cè)90/50℃，溫差△tl=40℃，

二次回路側(cè)75/50℃，溫差△t2=25℃

供暖期:120天

(2)采用節(jié)能設(shè)計(jì)方案之前工程參數(shù)：

1臺(tái)定速泵(即工頻定流量運(yùn)行水泵)+1臺(tái)備用泵一主循環(huán)泵

水泵型號(hào):2 X NK100-315 30kW

性能參數(shù):187.8m3/h, H=30mH2O,△t2=25 °C、轉(zhuǎn)數(shù)n=1495轉(zhuǎn)/分

(3)集中供熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

為改進(jìn)之前的集中供熱系統(tǒng)(見(jiàn)圖一)，具有供熱系統(tǒng)最基本的功能，來(lái)自熱電廠或者鍋爐房的暖氣，經(jīng)過(guò)主主換熱站和分換熱站分送到公寓樓的各個(gè)用戶(hù)家中。

圖一 改進(jìn)前集中供熱系統(tǒng)

(4)混合回路節(jié)能設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)就是在熱力站將二級(jí)網(wǎng)循環(huán)泵與用戶(hù)循環(huán)泵分離，將二級(jí)網(wǎng)拆分分區(qū)，形成兩次回路，其中一次回路負(fù)責(zé)輸配系統(tǒng)和熱力站板式換熱器內(nèi)的壓降;二次回路負(fù)責(zé)二次輸配系統(tǒng)和末端的壓降。一次回路和二次回路之間用旁通管分隔，并在旁通管上加一單向閥，使得二次回路的流量大于一次回路的流量，增加一次回路的溫差(△t=40℃)，實(shí)現(xiàn)二次回路大流量、小溫差(△t≤25℃)運(yùn)行。由于每個(gè)分區(qū)自成回路互不影響，從而有效地解決了傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)的水失調(diào)問(wèn)題。當(dāng)熱用戶(hù)負(fù)荷降低時(shí)(室外溫度高)，二次回路側(cè)供水溫度降低，混水流量加大，與此同時(shí)一次回路側(cè)調(diào)節(jié)閥關(guān)小，致使一次回路側(cè)連接點(diǎn)供回水壓差增大，相應(yīng)降低一次回路側(cè)變頻泵的轉(zhuǎn)數(shù)，系統(tǒng)循環(huán)流量隨之減小，反之亦然。

圖二 帶混合回路的集中供熱系統(tǒng)

帶混合回路的區(qū)域供熱系統(tǒng)(見(jiàn)圖二)，在系統(tǒng)的始端熱電廠中由于鍋爐房送出高溫高壓熱水或蒸汽，屬于高品位熱能，溫差大，流量小;當(dāng)介質(zhì)經(jīng)主換熱站、分換熱站輸送至用戶(hù)的過(guò)程中，通過(guò)系統(tǒng)分離，加入混合回路，使流量逐級(jí)增加，溫差逐級(jí)減小，成為小溫差，大流量，既保證了能量的有效傳遞，又有效地緩解了系統(tǒng)水力失調(diào)的問(wèn)題。

一次回路側(cè)循環(huán)泵:

1臺(tái)可調(diào)速泵——主循環(huán)泵

水泵型號(hào):1XLPE100-160/168 15kW

性能參數(shù):Q=117.4m3/h, H=20mH20

供回水溫差:△t1=40℃

二次回路側(cè)循環(huán)泵:

4臺(tái)定速泵+1臺(tái)備用泵混合回路泵

水泵型號(hào):5XLM80-200/187 2.2KW

性能參數(shù):Q=47m3/h, H=lOmH20

供回水溫差:△t2=25℃

2.3 節(jié)能設(shè)計(jì)前后經(jīng)濟(jì)比較

采用節(jié)能設(shè)計(jì)是否成功，還需要現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)的支持，以上兩種集中供熱系統(tǒng)的能耗如表一所示。以水泵的壽命周期成本進(jìn)行分析，若水泵的運(yùn)行年限為20年，則兩種不同的供熱系統(tǒng)中水泵的初投資費(fèi)用、維護(hù)維修費(fèi)用、運(yùn)行能耗費(fèi)用、能耗運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用分別為135.6萬(wàn)元、92.9萬(wàn)元，計(jì)算得出系統(tǒng)一、系統(tǒng)二每年能耗運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用分別為6.78萬(wàn)元4.65萬(wàn)元，經(jīng)計(jì)算，兩年半后，初投資和能耗及維護(hù)費(fèi)用分別為:

系統(tǒng)一:5.6萬(wàn)元+6.78萬(wàn)元×2.5年=22.55萬(wàn)元

系統(tǒng)二:11萬(wàn)元+4.65萬(wàn)元×2.5年=22.6萬(wàn)元

可知系統(tǒng)運(yùn)行2.5年時(shí)，水泵的總體費(fèi)用持平，由于系統(tǒng)二的能耗運(yùn)行費(fèi)用最低，則此后的費(fèi)用相對(duì)系統(tǒng)一將大大降低，即采用方案二可在運(yùn)行2.5年后收到節(jié)能效果，獲得投資收益。

表一 系統(tǒng)比較能耗表

3 城市集中供熱節(jié)能設(shè)計(jì)的討論

3.1熱源的節(jié)能

要實(shí)施集中供熱，首先考慮的就熱源，目前在我國(guó)城鎮(zhèn)集中供熱的熱源中主要有三種形式:一是熱電廠，二是集中供熱大型鍋爐房，三是分散供熱的小鍋爐房，其它還有如核能供熱，垃圾焚燒和燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)，利用地?zé)岵膳�空調(diào)，太陽(yáng)能采暖，燃料電池用于采暖和空調(diào)，農(nóng)村秸桿、木材工業(yè)廢棄物料用于熱電聯(lián)產(chǎn)等，但這些都應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體實(shí)際情況，進(jìn)行優(yōu)化對(duì)比然后來(lái)加以選擇。當(dāng)前或今后一定的時(shí)期內(nèi)，可能這三種主要熱源的形式要共同存在于我國(guó)的集中供熱系統(tǒng)中。熱源的選擇和確定，關(guān)系著是否能實(shí)現(xiàn)我國(guó)集中供熱的環(huán)保和節(jié)能雙重效益問(wèn)題，是能否堅(jiān)持實(shí)施可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略問(wèn)題。國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策已明確規(guī)定了鼓勵(lì)發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)，因?yàn)闊犭娐?lián)產(chǎn)項(xiàng)目具有節(jié)約能源，改善環(huán)境，供熱質(zhì)量穩(wěn)定，增加電力供應(yīng)等綜合效益，是城市治理大氣污染和提高能源利用率的重要措施，符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

3.2熱網(wǎng)的節(jié)能

熱力供熱管網(wǎng)的任務(wù)是把集中供熱系統(tǒng)熱源的熱量，通過(guò)管網(wǎng)輸送到熱力站或熱用戶(hù)，這相當(dāng)于高壓電網(wǎng)送電，熱網(wǎng)在熱能輸送的過(guò)程中，如何能高效率安全的輸送，是集中供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問(wèn)題。如何合理的對(duì)供熱管網(wǎng)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，為供熱設(shè)計(jì)部門(mén)提出了更高的要求，例如，如何根據(jù)熱網(wǎng)的熱負(fù)荷選擇熱網(wǎng)形式，管徑如何選擇，循環(huán)泵、中繼泵如何配置，熱網(wǎng)的控制方式等，方案設(shè)計(jì)的合理性，將直接影響到整個(gè)熱網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益。在熱網(wǎng)設(shè)計(jì)前，應(yīng)當(dāng)確定計(jì)算好一些熱網(wǎng)設(shè)計(jì)的必需條件，在集中供熱管網(wǎng)的一些重要設(shè)計(jì)參數(shù)確定后，選擇管網(wǎng)系統(tǒng)形式的最基本原則，應(yīng)當(dāng)是保證熱網(wǎng)的安全性，其次就是要保證系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，在熱網(wǎng)設(shè)計(jì)中，不但要考慮熱網(wǎng)的可靠性，還要考慮它的經(jīng)濟(jì)性。

3.3熱力站與二級(jí)網(wǎng)的節(jié)能

對(duì)熱力站和二級(jí)網(wǎng)，都不同程度的有著較大的熱能浪費(fèi)現(xiàn)象，有時(shí)為了滿(mǎn)足遠(yuǎn)端用戶(hù)，不得不用加大流量來(lái)實(shí)施大流量低溫差的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)平衡二級(jí)網(wǎng)失調(diào)的問(wèn)題，使能源造成了大量的浪費(fèi)。可以采用水泵變頻調(diào)節(jié)來(lái)滿(mǎn)足熱網(wǎng)負(fù)荷不滿(mǎn)的現(xiàn)狀，但必須滿(mǎn)足熱網(wǎng)最不利點(diǎn)的壓差和二級(jí)網(wǎng)的流量要求，水泵的變頻調(diào)節(jié)，可以在系統(tǒng)需要的范圍調(diào)節(jié)水壓和流量，但效率會(huì)偏離最高效率曲線(xiàn)點(diǎn)的位置，如果小區(qū)的規(guī)劃熱負(fù)荷長(zhǎng)期不能帶滿(mǎn)負(fù)荷，最好及早更換相應(yīng)流量水泵，這樣既可以保證運(yùn)行的高效率，又可以節(jié)省工程前期的資金投入量。當(dāng)然水泵葉輪的切割也可以較好的適應(yīng)運(yùn)行的需要，但要控制在一定的量?jī)?nèi)來(lái)切割，否則可能使水泵的效率大幅度下降。

3.4 提高熱網(wǎng)自動(dòng)化控制水平

熱網(wǎng)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，是徹底改善供熱效果，提高供熱系統(tǒng)節(jié)能的主要手段。隨著供熱規(guī)模的不斷擴(kuò)大，手動(dòng)操作遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足和發(fā)揮集中供熱的優(yōu)越性，因?yàn)椴荒軐?duì)運(yùn)行工況進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析調(diào)整，目前國(guó)內(nèi)有一部分熱力公司也安裝上了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，但它們中有很多一部分不是真正意義上熱網(wǎng)自動(dòng)控制，多數(shù)只是用該系統(tǒng)進(jìn)行熱網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)和開(kāi)關(guān)量的監(jiān)視，不具備計(jì)算機(jī)的智能控制功能。所以，熱網(wǎng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)該是可以從熱網(wǎng)熱站的所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集傳送數(shù)據(jù)信號(hào)，建立各種信息數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠?qū)�運(yùn)行過(guò)程中的各種信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、對(duì)比，能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、轉(zhuǎn)換，能實(shí)時(shí)地隨時(shí)顯示出熱網(wǎng)水壓圖、水耗、電耗、供熱量的分配等，需要控制的重要參數(shù)和圖表，可以存貯歷史數(shù)據(jù)，便于查找分析研究，系統(tǒng)應(yīng)具備真正意義上的自動(dòng)控制，應(yīng)有故障診斷、報(bào)警功能和通訊功能，自動(dòng)跟蹤調(diào)整功能，它應(yīng)當(dāng)完全可以實(shí)現(xiàn)熱力換熱站的無(wú)人職守。自控系統(tǒng)可以節(jié)約大量的人力資源，大大降低運(yùn)營(yíng)成本。所以，較大的供熱管網(wǎng)和新建的熱網(wǎng)系統(tǒng)，建設(shè)一個(gè)控制水平先進(jìn)的熱網(wǎng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，很有必要。

小結(jié)

城市集中供熱節(jié)能改造具有廣闊的應(yīng)用前景。有關(guān)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中，抓住關(guān)鍵環(huán)節(jié)，理順設(shè)計(jì)思路，將復(fù)雜的供熱設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化，模塊化。無(wú)論是熱電節(jié)能設(shè)計(jì)還是電熱聯(lián)產(chǎn)，都需要在測(cè)試中不斷展開(kāi)節(jié)能方案的研究，并進(jìn)一步探索城市集中供熱節(jié)能方案的新技術(shù)，發(fā)掘節(jié)能潛力，深入研究存在問(wèn)題的機(jī)理，使得新的節(jié)能方案發(fā)揮更好的作用，并希望本文的研究方案對(duì)同類(lèi)集中供熱節(jié)能改造有借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1]胡德英。關(guān)于燃?xì)忮仩t人戶(hù)供暖問(wèn)題.暖通空調(diào)[J],2000,30(5)70～71.

[2]侯志林，過(guò)程控制與自動(dòng)化儀表[M]機(jī)械工業(yè)出版社.2006.

[3]]李善化,康慧等.實(shí)用集中供熱手冊(cè)，北京:中國(guó)電力出版社,2006.

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