哈爾濱太平供熱公司梁山偉
摘要：能源問題以及環境問題是當前國際和國內社會關注的共同問題，更切實關係到可持續發展以及資源的合理利用。本文就集中供熱系統中鍋爐及管網執行中存在能耗偏高和執行浪費等問題進行了分析，並提出了解決高能耗建議和提高供熱系統經濟效能的一些實質性管理方法。
關鍵詞: 集中供熱系統高能耗節能
我國北方的集中供熱逐步發展，大型熱水鍋爐、熱力網陸續投入使用，執行管理及節能減排方面有待加強。集中供熱系統普遍存在能耗偏高現象，這不但造成能源的巨大浪費，也給日益突出的環境問題增加了壓力。集中供熱應採取技術上可行、經濟上合理以及環境和社會可承受的措施，以減少能源生產、使用等各個環節造成的損失和浪費，更加有效、合理的利用能源。
一、供熱系統能耗偏高的原因分析.
（一）設計過程中的不合理因素
1、鍋爐容量儲備係數過高。熱負荷值是供熱裝置容量選擇的重要依據，可是在目前的採暖設計中普遍存在著負荷估算偏高的現象。其原因主要有兩點：
（1）採用偏高的指標法進行估算。由於近年來氣候變暖且各種保溫材料的應用致使熱指標下降，（以處於高寒地區的哈爾濱普通住宅為例，原供熱指標為47～70w/m2，筆者通過近年來的實踐認為應為25～55 w/m2）。（2）人為地加大安全裕量。
雖然熱負荷取值已經偏高，但基於長久以來偏於安全的思想，在裝置選型時仍然按照所給範圍的上限值選取，導致鍋爐的儲備係數過高。其實由於鍋爐本身具備 10 %的超負荷執行能力已經具備一定的安全餘量，這種做法完全沒有必要。實踐證明負荷率為 70 %～100 %是鍋爐的高效率執行區間，低於 60 %鍋爐就處於非經濟執行狀態。
由於大部分鍋爐的容量遠遠大於實際需要，執行中長期處於低負荷狀態，造成熱效率普遍較低，不但增加了裝置的初投資，而且造成了燃料的大量浪費，增加了執行管理費用，同時對環境保護工作造成了額外的壓力。
2、迴圈水幫浦、補水幫浦、鼓引風機等用電裝置儲備量過高及非經濟執行。在集中供熱系統的設計計算中，風機水幫浦等用電裝置的選型有著嚴格的規定，但在實際選型時，由於客觀條件的限制或是設計環節的粗糙，往往採用寧大勿小的原則，選擇的裝置都大於系統實際的需求，造成了在設計時輔助裝置的電容量偏高。而在使用者實際執行使用過程中，為了解決熱網中水力失調現象，又採用「大流量小溫差」的做法，使裝置在全負荷下執行，從而導致耗電量過高。
（二）實際執行過程的弊病
1、鍋爐換熱面熱阻過大。在鍋爐受熱麵內、外表面均有比較嚴重的水垢及灰垢。實踐證明一般水垢的熱阻是鋼板40倍， 灰垢的熱阻是鋼板400，每產生 1mm 厚的水垢，就要浪費1～ 3 %的燃料。
而產生1mm的灰垢，熱損失將增加 4 %～6 %。因此，鍋爐換熱麵內、外表面的結垢增大了換熱面的熱阻，使鍋爐的熱效率大幅降低。換熱機組上的換熱片結垢同鍋爐換熱麵內表面基本相似，同樣影響換熱效率，這裡不再贅述。
2、實際使用煤種較差。我國工業鍋爐的設計煤種一般為二類煙煤。煙煤在我國的儲量最多，產地也遍及全國各地，不同產地的煙煤煤質特性差別也較大。
一般來說，揮發分大於 20 %，灰分小於 25 %～25 %，直徑 3mm 以下的細煤不大於 30 %，且熱值在4500～5000大卡的煙煤比較好燒。而實際使用的煤質卻遠遠低於這個標準，若要保證鍋爐的供給熱量，必然使燃煤量增大，輔機裝置耗電增加，進而導致鍋爐熱效率降低。
3、鍋爐燃燒狀況不佳。供熱鍋爐普遍存在煤層厚度與爐排轉速配備不合理，配風比例不佳，更有爐膛溫度過低，爐膛空氣過量係數較大，排煙溫度過高等現象發生，這些都將導致鍋爐的各項熱損失增大，從而使鍋爐的熱效率下降。
4、管網補水量過大。造成管網補水量過大的原因有三點：①為供暖系統的跑、冒、滴、漏現象的發生；②間斷性供熱，供熱時系統公升溫公升壓導致洩水，間歇停熱時溫度壓力下降為了維護系統壓力需要補水；③人為釋放跑風或對供熱系統水拿為他用。
如此致使管網回水溫度較低，從而使燃煤量增加，供熱系統的熱效率降低。另外，還加重了鍋爐、管道以及換熱機組等裝置的結垢及腐蝕，降低了裝置的使用壽命。
5、鍋爐及管道的保溫效能太差。按常規計算保溫不合格，將直接增大供熱系統的散熱損失，降低輸送熱量引數，從而導致供熱系統熱效率降低。
（三）執行管理過程中的欠缺
執行管理不善也是造成集中供熱系統能耗偏高的原因。目前我國集中供熱系統執行方面存在的問題主要有:
1、「大流量小溫差」的執行方式導致鍋爐及換熱裝置低引數執行，影響裝置的效率。由於採用多台幫浦併聯執行並加大迴圈水幫浦流量，末端增設加壓幫浦，加大末端管徑等做法來克服熱網中的水力失調現象，使得系統中的迴圈流量大於設計值，降低了供回水溫差，這就是通常所說的「大流量小溫差」的執行方式。這一方式間接地導致了集中供熱系統的低引數執行，影響鍋爐出力，而且使換熱器的換熱效率大幅度降低。
切實改變這一狀況，對供熱系統的節能有著重要意義。
2、鍋爐操作人員素質不高，相關調節控制的儀器和儀表不到位，操作人員亦不會觀察控制，導致科學高效的執行管理規程無法實現。目前的鍋爐操作人員普遍存在缺乏專業培訓，不了解有關儀器儀表的使用方法，缺乏微機操作技能的問題，因而無法使一些新的技術裝置發揮應有的作用。當負荷或煤種發生變化的時候，無法有針對性地調整鍋爐的執行狀態，而只能憑經驗「看天燒火」，造成鍋爐能耗偏高。
3、供熱方式混亂。連續供熱方式和間歇供熱方式這兩種執行方式可以說各有優缺點：連續供熱可以避免啟停造成的能源損耗，但由於供熱裝置均按最不利情況選取，在絕大多數情況下鍋爐處於低負荷狀態，其效率較低;間歇供熱雖然可以保證在執行班次內保持較高的負荷率，但啟停之間的巨大能耗必然增加燃料的無謂損失，其熱效率也不可能達到較高水平，而且間斷執行對鍋爐本體、鼓引風機的使用壽命都會造成較大影響。
二、供熱系統節能管理的有效途徑
（一）科學合理的系統設計
1、供熱系統裝置選型要適當。要根據熱負荷情況，合理選用鍋爐及換熱機組，盡量避免「大馬拉小車」現象的發生。在鍋爐設計選型時應充分考慮實際燃用煤種的質量。
風機、迴圈水幫浦的電機須採用變頻調速技術，可以及時地把流量、揚程調整到需要的數值上。這樣，不僅能適應負荷變化，而且便於調整實現遠端自動控制，更能夠消除多餘的電能消耗，有效地做到節約電能。
2、燃煤供給方面，應盡量應用分層給煤技術。採取分層給煤裝置，使煤在落入爐排前進行篩分，進入爐排後形成下為大塊、中層為小塊、上層為煤末的合理分布的煤層，爐排及煤層通風阻力均衡，減少偏火或斷火現象發生，顯著地改善了鍋爐燃燒狀況，降低了爐渣含碳量和爐排漏煤量，保證燃煤燃燒效率，有效降低了灰渣物理熱損失，從而提高鍋爐的熱效率。
3、供熱系統應採用微機自動化控制。鍋爐建立微機控制系統，實現燃燒過程自動控制。 由於鍋爐燃燒過程是乙個不穩定複雜變化，煤質、給煤量等各種因素常會引起工況的變化，只有實現鍋爐燃燒的自動控制才能達到鍋爐最佳燃燒工況，熱效率才能有效地得到保證。
4、推廣熱水管道直埋技術，降低基礎投資和執行費用。直埋敷設與地溝敷設比較，節省用地、方便施工、減少工程投資，熱損失小於地溝敷設，尤其長期執行後，地溝管道保溫層會產生開裂、損壞，而且易受水泡，增加熱損失。
（二）切實抓好執行管理
1、建立完善的管理機制、開展員工培訓，提高員工綜合素質。切實提高司爐工的技術水平，並培養執行工掌握微機自動化控制調控技術。加裝供暖執行檢測儀或智慧型量化管理儀如氣候補償器等，應用微機監控系統，實現根據室外溫度的變化合理的確定供暖期每日的鍋爐執行引數，實現簡單準確的動態調節，創造高效節能的管理模式。
只有提高員工素質，結合完善的管理制度以及先進的監控裝置，才能使整個企業的水平相應得以提高，建立企業的節能工作才能得到有效保證。
2、選擇合理的供熱執行方式。為了盡可能減少能量損失，保證鍋爐和換熱機組高負荷率、高效率執行，應根據熱負荷波動特點在設計環節對鍋爐和換熱機組的容量和台數合理配置，為實現經濟科學的執行方式打下基礎，不宜片面強調鍋爐的大容量；對負荷波動頻繁的場合應優先選擇波動適應能力強的鍋爐種類，實行分階段變流量和質調節，盡量保證供熱裝置處於經濟執行負荷率 70 %～100 %，在初寒期和末寒期在量和質調節的同時可輔以間歇調節。保證供暖達標的基礎上，充分利用有效調節手段，不遺餘力的做好節約能耗的工作。
3、 要根據實際需要熱負荷情況適當調節鍋爐的鼓、引風量，適當調節煤層厚度和爐排轉速；爐膛過量空氣係數最好保持在最佳值（一般機械層燃爐為 1.3），排煙溫度盡量控制在150度以下，要科學計算燃煤量，利用微機自控系統實時對燃燒系統進行控制加之密切的人為監控調整，確保供熱裝置得到有效利用。
4、加強供熱系統的水處理監控工作，加強系統排汙。要想提高供熱系統的經濟性力爭無垢執行是非常重要的，但客觀上供熱系統執行一段時間總會有一定程度的結垢：鍋內的水垢和鍋外的菸垢。
水垢越厚，燃燒損失越大，且易導致超溫爆管。在供熱執行中應經常對系統進行排汙（熱水鍋爐一般每月進行一次排汙），執行期還應經常對鍋爐進行化學清灰，在夏季則輪換停爐大修，用鍋爐管道清洗機、高壓水力沖洗機和鋼絲刷等對鍋爐內外進行除菸垢，必要時對鍋爐內部和換熱裝置，進行酸洗、鹼煮除垢，並派專業技術人員進行質量檢查，經監察檢驗部門驗收合格後投入使用，這樣做不但有利於供熱系統節能和安全，而且使供熱裝置效率有很大的提高。
5、提高供水溫度和輸送效率，採用連續供熱。現供熱系統普遍採用大流量、小溫差執行方式，實際執行的供水溫度比設計供水溫度低10~20℃，迴圈水量增加20%~50%，管網的阻力損失也加大，此種執行狀態使迴圈水幫浦電耗急劇增加，管網輸送能力嚴重下降，因此要改變大流量、小溫差的執行方式，提高供水溫度和輸送效率；間歇性供熱方式是蒸汽採暖時代普遍採用的供熱方式，熱水採暖系統採取間歇性供熱方式不但供熱效果差、室溫波動大，而且能源消耗大於連續供熱，同時還會因為系統工作不穩定而帶來一系列維修、調節問題，(如系統經常存氣、電機啟動頻繁事故增多等)。 比較理想的供熱方式是連續供熱即迴圈幫浦不停的運轉，在使供、回水溫度隨室外溫度變化而變化的同時，還要根據熱使用者的性質和用熱情況實行「分時、分割槽」地調節供熱量和相關引數，從而達到最大限度的節能。
6、加強管理、控制系統虧水。供熱系統虧水主要是使用者放水和二次系統以及使用者內部系統管網陳舊漏水所致，系統大量虧水，影響供熱能力，並且大量失水，水處理能力不足，只能用生水作為補水，造成管網阻塞、腐蝕，所以必須加強宣傳、教育，加強管理，採取防漏、查漏、堵漏等有效措施，降低失水率。
基於單位GDP能耗的節能潛力分析方法與實證研究
研究與 基於單位 能耗的節能潛力 分析方法與實證研究 熊華文 能源研究所，北京 摘要 本文在整理 總結和評價關於節能潛力分析方法的基礎上，根據當前形勢的要求，提 出了基於單位 能耗為分析物件的節能潛力分析框架和計算方法。按照這一框架及相應的節 能量計算方法，對 十一五 實現節能量的構成和 進行了實證...
能源管理系統與能耗監測的解決方案
圖1 系統結構圖 1 站控管理層 站控管理層針對能耗監測系統的管理人員，是人機互動的直接視窗，也是系統的最上層部分。主要由系統軟體和必要的硬體裝置，如工業級計算機 印表機 ups 電源等組成。監測系統軟體具有良好的人機互動介面，對採集的現場各類資料資訊計算 分析與處理，並以圖形 數顯 聲音等方式反映...
空調系統執行節能的理念與管理
隨著 空調的普及和發展，現在正執行的商用 民用 空調系統絕大多數都處在半自動化，半智慧型化狀態，其表現為 所有配置的冷熱源裝置自身自動化，智慧型化程度比較高，而終端空調裝置的響應能力比較差，很大一部分的 空調系統中的終端空調裝置控制操作還處在靠人工現場手動操作的階段。比如 某商場商用 空調系統，其製...