集中供热系统节能潜力分析

集中供热系统节能潜力分析
摘要：集中供热作为城市供热的主要方式，为保证供热的经济性和可靠性，必须对供热系统进行调节。

本文主要分析了对供热系统消耗能量的环节进行评估且总结经验，望对读者有所启发。

关键词：供热；能量；估计
中图分类号： tu833 文献标识码： a 文章编号：
一、供热系统消耗能量的主要几个环节
1.1系统热制备损耗
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。

1.2系统转换损耗
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。

1.3系统输送损耗
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。

1.4系统用热损耗
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。

系统损耗
2.1 系统热耗
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
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)(%)供热系统热能利用率b=b1×b2×b3(%)
2.2系统电耗
系统电耗评估与热能评估一样可以子系统计算后叠加。

系统主要耗电设备有循环水泵、补水泵、鼓风机和引风机等。

它们单位供热量的电耗由下式计算：
(1)水泵耗电量
s=(h∑0(g×△h)/(267.3×η)/∑n0
式中，g……水泵运行流量，m3/h；△h……水泵运行扬程 m；η……水泵运行效率；∑n0……系统供热量；h……有效小时数。

(2)风机耗电量可用同一个计算公式。

此时式中，g……风机运行风量；△h……风机运行风压；η……风机运行效率(对皮带传动应包括机械传动效率)；∑n0……系统供热量。

2.3 系统泄漏损失
系统泄漏损失导致水资源和热能两方面损失。

(1)水资源损失量可认为等于系统补水量bs。

若系统运行循环水量为g，则
系统补水率p=100×bs/g (%)
(2)系统泄漏热损失由下式计算：
单位供热量的泄漏热损失br=［p×g×ρ×c(t1-t0)］/∑n0式中ρ……水的密度，c……水的比热，t1……供水温度，t0……水源温度。

分析供热系统能耗悬殊的原因
3.1设备效率的不同：
锅炉热效率是衡量热源子系统热能利用率的指标。

体现燃料热被
有效利用的程度。

目前，燃煤供热锅炉的设计热效率(≥7mw)一般在75-85%(燃油、汽供热锅炉热效率在90%左右)。

但在使用时，由于锅炉结构、燃料供应、技术水平、管理水平、人员素质等方面不同的原因，使锅炉的运行效率差别很大。

好的，能达到设计热效率，保证锅炉出力，差的，燃烧不完全、排烟温度高，各项热损失大，热效率不及50%，锅炉出力大幅度降低，导致能源浪费，大气环境，污染增加。

风机、水泵效率是由电能转化为有用功的份额，体现电能被有效利用的程度：
3.2输送条件的不同：
热网热效率是输送过程保热程度的指标，体现管道保温结构的效果。

一般热网热效率应大于90-95%。

从上面实测情况看，直埋敷设管道能达到这一要求；而架空和管沟都达不要要求，其热损失远大于10%。

如果地沟积水，管道泡水，保温性能遭破坏，其热损失甚至大于裸管。

热网补水率可近似认为(忽略水热涨冷缩的补充)是输送过程失水的指标。

目前，热网(特别是二级网)运行补水率差别很大，在0.5～10%范围变化。

正常情况下，应在2%左右；好的，补水率可在1%以下；差的，管道泄漏和用户放(偷)水严重，补水率可达10%左右。

系统泄漏丢失的是热水，补充的是比回水低得多的冷水(一般是10-15℃)，要把它加热到供水温度至少是循环水的三倍(二级网运行供水温度一般为55-85℃，回水温度40-60℃)。

这就是说，系统补水不仅是水耗问题，热耗是更大的问题。

例如：补水率1%，即相当于减少至少3%的供热量；补水率10%，则相当于减少
至少30%的供热量，其差别多大呀!
3.3运行技术水平的不同：
热网水力失调度是流量分配不均程度的指标：按用户热负荷分配流量，使每个用户室温达到一致且满足要求，则失调度为1，即热网无水力失调。

若分配不当，出现冷、热不均现象，说明有水力失调，其失调度是大于或小于1。

大于1，会使用户室温过高，导致热量浪费，小于1，会使用户室温达不到要求，供热不合格是不允许的。

为解决失调问题，正确的做法应该是改进和完善热网，如在终端设置自力式流量平衡阀或其它有效措施；但至今仍然有大大量的系统不同程度地采用’大流量小温差’来缓和这一问题。

其实，’大流量小温差’运行并不减少供热的热损失，而且带来循环水泵电耗的大幅度增加和热源供热量的增大(电耗与流量、扬程成正比；在管网不变条件下，电功率随流量的三次方变化)。

实例说明，科学解决水力失调，系统在设计流量下运行，能挖出8-15%的供热量。

四、结论
每个供热单位要定期检测和评估各耗能环节的能耗指标，对比先进指标寻找能耗差距，分析能耗差别的原因。

结合实际情况，研究和提出为实现先进指标的可行(包括技术和管理等方面)方案。

参考文献：
1.戴克发;集中供热系统和热水锅炉[j];动力工程;1981年01期
2.黄维林,武利亚;国外集中供热概述[j];煤气与热力;1982年03
期。