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集中供热系统热效率低原因和供热节能方法浅析

发表时间:2020-05-29 08:30网址:https://mp.weixin.qq.com/s/GiKRD0e5LEjuVGPMz-LJIg

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城市集中供热系统大体上就是三个部分,分别是热源,热网,热用户。所以,想要实现供热节能,无非就是在这三部分上面找问题、做文章!

造成供热系统能源利用率低的原因总结:


1、 热源方面

(1)锅炉效率低。第一,目前使用的工业锅炉的效率一般在65%~75%;第二,设备组合不匹配;第三,排烟温度过高;第四,燃料未充分燃烧;第五,管道保温差。这些因素都会造成能源的损耗。


(2)耗电量高。在用电设备设计时,考虑到热源设备、热网和热用户的阻力,将阻力放大了,而加大燃气锅炉、鼓引风机、水泵的配置,一层又一层,也有的水泵放的过多,而且国内绝大多数水泵等供暖设备缺乏气象变化调节的能力,不能根据供热期各阶段及每天1、3不能根据气象变化进行灵活调节,大大增加了用电消耗。

(3)不能根据气象变化灵活调节。目前的供暖设备缺乏气象变化调节的能力,不能适时根据不同阶段以及每天24小时的不同气象调节参数,致使增加了热能的耗费。


2、热网方面

(1)输送效率低。

第一,网管保温差,目前使用的网管保温系数一般为80%~95%;

第二,补水量大,补水率一般为0.01%~0.5%;

第三,输送管道的管径设计过大,水流量就加大,散热量也加大,补水量和水泵流量跟着加大。以上因素都会造成输送效率低。


(2)水力失衡,能耗增加。

由于水力失衡,而“近热远冷”,为解决输送的末端不热,满足末端用户需求,必须加大水泵总流量,致使水泵能耗增加。


3 、热用户方面

(1)建筑结构与供热系统设施方面。

第一,供热系统的围护结构的保温性不良;

第二,在供热系统设计环节或多或少存在缺陷,这些缺陷在实际供热的时候中会带来水力垂直失调和水平失调,从而增加了热耗;

第三,供热系统的散热器的管径和片数设计不当,如存在着散热器的管径设计过大或过小,散热器的片数过多或过少的情况,这都会影响供热节能的效果。


(2)人为因素。

第一,照常给长期空置的住宅供热而造成供热浪费;

第二,少部分用户私自改接供热管和设备,私自改装散热器和阀门,影响供热系统原来较为合理的设置,从而增加了热耗;第三,有的用户贪小便宜,表现在:接用供热系统的热水,造成热能消耗加大。推托不缴供热费,缴费率低影响供热生产单位的运行。


4 、其他方面

第一,如学校、医院、办公、商场等公共场所在无人使用时照常供热,造成供热损失;

第二,因供热系统的自动排风使用寿命有限出现失灵,为使供热正常而要放水,造成各种能源和资源浪费;

第三,在节能减耗进行技术改造时,没有考虑好自身情况就盲目改造,改造效果不理想,影响节能效果。

第四,供热管理单位管理不到位,解决问题和事件的能力差,致使供热损失加大。


要实现供热节能,除了加强建筑物保温、减少管道散热、减少热媒渗漏和提高锅炉效率外,还有一些重要因素:


第一、热媒的选择

以蒸汽供暖和热水供暖相比,后者可以节约燃料20~30%。

蒸汽供暖热损失较大的原因是:

(1)蒸汽的凝结水回收不全,一般若能回收80%就算是很高了;

(2)凝结水在降压后部分汽化,产生二次蒸汽,损失可达7~8%;

(3)输送蒸汽时由于温度高、管径大,散热损失较大;另外,泄漏损失也比较大;

(4)蒸汽锅炉排污率为8~10%,这部分损失也很高;

(5)蒸汽锅炉排烟温度高于热水锅炉。

热水供暖的系统投资大(由于热水温度低于蒸汽,热水在散热器内是对流换热,不如蒸汽的凝结放热,因而散热器面积必须增大),运行电耗大(热水流量比蒸汽流量大数十倍),但是总起来看热水供暖的节能是明显的,而且供暖的质量比较高,室温不会骤起骤降,而可保持持续稳定。

在生活供暖方面通常采用低温热水采暖,热水锅炉的额定出、入水温度是95/70℃,水在锅炉内的额定温差为25℃。

热水锅炉的供热量为Q=Gc(tr—tg)

式中G——热水流量,kg/h;

C——水的平均比热,kJ/(kg.℃)或kcal/(kg.℃)

tr——热水(出水)温度;℃

tg——给水温度,℃

目前一般以Q=700kw=600000kcal/h供热量的热水锅炉相当于1t/h蒸汽锅炉来估算。取水的比热c=1 kcal/(kg.℃)或c≈4.2 kJ/(kg.℃),可算出G=24t/h。

增大水的温升(tr—tg)可以减少流量G,从而减少运行电耗。因为对于一定的管径,水流阻力与流量的二次方成正比,而水泵的电耗则与流量的三次方成正比。目前常能看到的是大马拉小车,泵的流量过大,而水的温升达不到额定值。

对于住宅热水采暖,提高水的温差受到一定的限制:

(1)当tg一定,而提高tr时,受到水的汽化和散热器耐压能力的限制。为使系统最高点不发生汽化,底层散热器应能承受的压力为:

Pd=Pb+hγ+△P

式中Pb——相应于tr的饱和压力;

hγ——系统高度造成的静压;

P——压力波动,△P=0.02~0.05Mpa。


例如:一般铸铁散热器耐压能力为0.4 Mpa,若系统高度为20m,造成的静压力hγ=0.2 Mpa,加上△P=0.05 Mpa,则可算出饱和压力Pb不应超过0.18Mpa表压,也就要求tr不超过130℃。

(2)当tr一定,而降低tg时,虽然减少了流量G,但因散热器内平均水温降低,传热温差降低,所需面积增大,投资就要增大,所以要有一个最佳值,由技术经济分析来确定。此值为70~90℃。

另外,tg如果较高,就使水泵工作温度较高;同时为使水泵吸入侧不至于汽化,需要增高压力。在tg=70℃时,水泵吸入侧不需要正压;tg=80℃时,需要有正压0.02 Mpa;tg=90℃时,需要有正压0.03 Mpa;tg=100℃时,需要有正压0.06 Mpa。

生产车间的采暖,正在推广高温热水采暖,采用的参数有130/70,150/90,150/110,和180/110。与低温热水采暖相比,一方面扩大了水的温升,减少流量,降低电耗;另一方面提高了水的平均温度,可以减少散热装置面积和投资。


第二,供热运行方式的选择


目前大多数局域小锅炉房采用间歇供暖,例如每天早晚各供一遍热,每次运行几小时。主张间歇供热者有一种理论:白天室外温度高,可以不供暖;夜里人们都在休息,也不需要供暖。于是就只要早晚各供一次热就可以了,既符合生活规律又节了能。其实这是一种误解。在一定的室外平均温度下,要维持住室内平均温度,一昼夜内向房间的补充热量是一定的。

不管是间歇供暖还是连续供暖,都必须提供足够的热量才能保证室内温度。两者的差别只不过是,间歇供暖在几小时内把房间的24小时的热量供出来,就好像一个人每天只吃三顿饭,但要把24小时所需能量吃进去一样。为了实现这一点,锅炉的容量、水泵的容量、管道的输送能量、散热器面积,都要比连续供暖时超出几倍,增大了投资。而运行时却有绝大部分的时间闲置备用,设备利用率低。


更有甚者,在间歇供暖时,锅炉不断的压火和启动,很少时间在满负荷运行,运行效率低。压火时煤仍在缓慢燃烧,放热量全部损失掉。压火时锅炉的炉墙蓄热、金属蓄热、水的蓄热全部损失掉,启动时要重新加热,这部分损失也是可观的。特别在每遍供热时间短的时候,蓄热所占百分比就相当大。间歇、周期地运行的采暖锅炉,期热量平衡应按周期工作热设备来进行,不能只考虑其稳定负荷的那一段时间的热量平衡。此外,锅炉时起时停,系统忽冷忽热,也影响锅炉和系统的寿命,常常发生漏水事故。


从供热质量角度看,也是连续供热优于间歇供热。一昼夜内,室外温度通常有10℃的变化,但它首先是影响墙体的温度,由外向内逐渐变化,最后才影响室内空气温度。由于墙体及室内设备有较大蓄热能力,因而在温度变化上有较大惰性,所以一昼夜之内室内温度的变化一般只有1~2℃,至多3℃。


第三,其他方面:如供热设备选择,供热运营管理等!


除了以上两点以外,关于供热设备的选择上对于整个供热系统节能也至关重要。供热公司在选择设备之前要尽量做好详细的计算和科学的规划。如有条件应做一些详细的设备选型计划等。


另外,供热管理方面也应成为供热节能问题的关键步骤。建议通过对住宅供热节能流程的精细化梳理,找出不合理的地方进行改造,制定更加流畅的完善的流程。比如在进行能源利用的时候,不仅仅只注重供热的辐射范围,还要重视在供热过程需要注意的一些列细节,通过对流程的细节进行重新梳理设计,并举行必要的模拟演练,这样既能保证供热的速度又能科学规范化。另一方面,各个单位要对供热源建立身份识别制度,在对供热系统开发时要先做好前期的技术核实操作,杜绝技术照搬的情况发生。要建立健全各项制度与操作规程,做到有章可循。有了正确的操作规程并严格执行,才能达到高效率、低能耗的运行;加强锅炉房的生产管理,保证供热生产经济、高效、节约能源降低生产成本;加强设备管理,使其在最佳工况下运行;在加强供热设备的更新改造的同时,不能盲目的改造,避免造成新的浪费;加强对全体员工的培训,提高员工的素质及操作水平。


第四,热用户的供热节能教育


热用户是热力系统的重要组成部分。热用户除采用必要的保温墙体、保温屋面和节能门窗外,还应力求使热媒所携带的热量最大限度地散发到用热体内,提高热能的利用效率。


树立热是商品的观念,增强用户节能意识!

长期以来我国大部分地区实行的是面积收费,耗热多少与用户利益无关,因此热用户节能的积极性不高。为适应市场经济发展的要求,应积极采用热能计、热量分配表等计量设备,逐步建立和完善对热用户按耗热量收费的体系。


国际上的很多国家早就已经采取了对于供热的收费的措施,将热能同水和电等资源等同起来进行收费,是一种先进的管理理念,按照用户的用量和需求来收费和供应,不仅有利于管理,还有利于节能,是未来供热改革的一个重要方向。

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