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如何實現區域供熱的節能?

長期以來,煤在我國能源的生產和消費中比例中占70%以上。全世界只有4個國家(朝鮮、南非、波蘭和中國)達到如此比例。以煤炭為主的能源和熱源造成我國嚴重的大氣汙染。由小型燃煤鍋爐向集中區域性大中型燃煤鍋爐集中供熱的轉變,對減少汙染和節約能源有促進作用,是20世紀80年代大力提倡的供暖方式,這種供暖方式在當時所起的作用是不可低估的。能源結構的調整,逐步實現從煤向油、氣等潔凈燃料的轉變,在我國將是壹個漫長的過程,我國以燃煤為主的格局近期不會有根本的改變,區域燃煤鍋爐房集中供熱在相當長的歷史時期仍然是供熱采暖的主流設備。所以,采用優質煤以及怎樣提高燃煤效率、降低煙塵汙染實現潔凈燃燒是當前最重要的課題。

燃氣鍋爐房區域供熱是指壹個或幾個小區的多個建築***用壹個燃氣鍋爐房采暖,采用二次熱網,設有中間換熱站,外熱網規模較大。采暖面積可達數百萬平方米,煙氣高空排放。這種供熱方式與傳統的燃煤鍋爐房區域供熱除燃料不同外,沒有本質的區別。

燃氣鍋爐房區域供熱的優點是可實現集中管理,方便維修,對汙染物可實現高空排放。對煤改氣項目,可直接利用原有的供熱管網系統和鍋爐房附屬設備,節省初投資,但也有如下缺點:

(1)鍋爐熱效率相對較低,外網和換熱站熱損失和熱媒輸送動力消耗大,汙染物排放總量大。

(2)系統調節不靈活,外網投資大,不能直接解決熱計量問題。

(3)在建設初期系統利用率低。

(4)集中供熱系統末端無計量和調節手段,統壹按照供熱面積收費。

(5)水力失調嚴重,因水力失調造成部分用戶采暖溫度過高和部分用戶受凍。溫度過高用戶壹般采用開窗散熱法調節室溫,造成8%~15%的熱損失。

特別是不同使用性質的建築混在壹起,按同壹水平供熱,由於無調節手段,辦公樓、學校等夜間和假期照常供熱,賓館有人無人照常供熱,浪費能源。

由於外網的熱損失大於分散燃氣鍋爐采暖,平均的采暖溫度也高於家用燃氣鍋爐單戶采暖,北京地區采暖的耗氣指標達10~14立方米/平方米。耗氣量高的原因主要在於外網和換熱站的熱損過大,不同使用性質的建築混在壹起供熱。

在汙染物落地濃度要求較嚴格,分散采暖排放汙染物落地濃度超標時,可采用燃氣鍋爐房區域集中供熱,但對煙囪高度有要求,須經過計算確定。在歐美很少采用燃氣鍋爐區域集中供熱,壹般都是熱電或冷電聯供。前蘇聯也逐步地把燃氣的過度集中供熱改為分散供熱,以節約能源。

小區域燃氣鍋爐集中供熱的節能

在我國大中城市,提高能源利用率,逐步改燃煤為燃氣等清潔燃料是必由之路。國際上天然氣已經繼煤炭、石油之後,成為第三大商品能源。北京市近年來大規模調整能源結構,進行煤改氣工程,正是這種大趨勢的體現。

小區域燃氣鍋爐集中供熱是壹種分散式燃氣采暖,分為模塊化采暖和分散集中采暖。壹個建築單元、壹個建築使用壹個燃氣鍋爐房采暖稱為模塊采暖(也稱為單元式燃氣采暖);多個相鄰且使用性質相同的建築使用壹個燃氣鍋爐房采暖稱為分散式集中采暖,其特點是壹次熱網直供。

小區域燃氣鍋爐集中供熱的優點是:建設靈活,燃氣鍋爐集中管理,方便維修。每個系統供熱面積小,便於調節和控制。對於使用性質相同的建築,特別是學校、辦公樓等公用建築,使用這種采暖方式可以根據建築的使用特點,來調節控制采暖溫度和采暖時間,特別是不需防凍或防凍時間短的地區,根據作息時間控制采暖時間非常有效。在節假日或無人的夜間可降低采暖溫度或停止采暖,節約燃氣和運行費用。小區域集中供暖外網規模小,無中間換熱站,熱損失或動力消耗小,易克服水力失調,節約能源,綜合采暖效率壹般在80%~90%間。這種供暖方式屬於分散采暖,煙氣可集中排放,在歐美是壹種廣為流行的采暖方式。

缺點是:占用單獨的鍋爐房,鍋爐及鍋爐房散熱損失不能利用。對住宅樓不能直接實現分戶計量,末端無調節裝置,當室內過熱時,用戶開窗散熱而不是關小暖氣,有部分熱量損失,壹般為8%~15%,低於區域燃氣鍋爐采暖,供熱效率低於單戶采暖,高於區域鍋爐房采暖。這種采暖方式鍋爐數量多,管理分散,壹氧化碳的排放總量高於家用燃氣鍋爐采暖。

由於有外網的熱損失,平均的采暖溫度也高於家用燃氣鍋爐單戶采暖,目前壹般不設末端控制裝置,產生壹定的熱量損失。根據抽樣調查北京市分散采暖的耗氣指標為9~12立方米/平方米。建築耗氣指標的主要影響因素有室內溫度、圍護結構的保溫性能和密封性、建築的外墻面積大小、外網的熱損失、采暖系統運行調節方式以及鍋爐的熱效率等。

這種采暖方式對公***建築、商用建築采暖和集中住宅區非常適合。在運行過程中,根據建築的使用情況控制采暖溫度和采暖時間,節約燃氣,減少汙染排放量,降低運行費用。

在燃氣鍋爐中,鑄鐵組合式模塊鍋爐小區域集中供熱具有很強優勢。模塊低壓燃氣鍋爐集中供熱,有著保護環境、持續有效供熱、運行安全可靠、經濟適用等優點,具體表現為:

(1)簡潔輕便。模塊鍋爐體積小質量小296千克/臺可安裝在地下室或屋頂上,節省占地面積。

(2)價格低廉。模塊鍋爐設備安裝費用(含鍋爐房內模塊鍋爐、水泵、熱交換器、閥門管道等全部費用和小區域室外管線費用)偏低,約為45元/平方米。通過有關專家詳細測算,比城市熱網集中供熱減少約15元/平方米。

(3)保護環境。鍋爐燃燒充分,燃燒率達到99.95%,經北京環保部門測定,壹氧化碳排放量低,符合北京現行煙氣排放標準。該鍋爐采用預混式燃燒器進行大氣式燃燒,運行時無震動,噪聲極小。

(4)安全可靠。該爐設有氣、水、電三路控制,全自動、連鎖。每壹模塊都配有高溫控制和防爆控制器、高質量安全閥,是消防、勞動部門認可的安全型鍋爐。

(5)節約能源。模塊鍋爐熱效率超過90%,模塊鍋爐分段啟動,根據供暖系統中熱負荷的變化自動啟閉每壹臺鍋爐。運行中當壹臺鍋爐達到滿負荷時才啟動下壹臺,調節方便,從而降低燃氣消耗。小區域供熱大約2~3萬平方米建築設置壹個鍋爐房,減少室外供熱管線,降低管網熱損失。

(6)使用壽命長。該爐體采用耐高溫特殊摻鋁鑄鐵,熱膨脹系數小,耐高溫、抗酸堿、耐腐蝕,壽命可達50年。

(7)設備模塊化、零配件標準化,所以安裝維修簡便,自動化程度高,可實現無人固定值守,派人巡視即可。

(8)運行費用合理。根據實際測算,北京地區供暖季22元/平方米,處於其他熱源與設備的中擋位置。

單戶供熱的節能

任何事物的存在和發展,都有其相對的合理性。近年來在北京地區已有不少小區建築采用單戶壁掛或落地式燃氣爐采暖。單戶供熱就是以每個住戶為單位,采用家用燃氣鍋爐采暖。家用燃氣鍋爐可用於取暖、洗澡和生活用水,屬於多功能型燃氣用具。

這種供暖方式最大特點在於徹底解決了分戶熱計量問題,用戶根據需要可自由選擇供暖時間和控制室內溫度。同時,沒有室外管網及樓內***用立管的熱損失,節能顯著,壹爐多用。

單戶供熱的優點是:家用燃氣鍋爐效率高、功能多;壹家壹戶自成系統,同時解決采暖和熱水供應問題;單戶燃氣熱水采暖具有很大的調節靈活性,使用完全獨立,采暖溫度和時間可以自行控制,各個房間溫度可自如地控制,無鍋爐房和外熱網熱損失,節省外網建設投資;符合按熱量收費的原則,可準確計量耗氣量,用氣量可由用戶自主控制,加上這種供熱系統的效率高(壹般在90%以上),避免了集中供熱按面積收費造成的能源過度浪費,因而能促進節約燃氣,為推廣使用優質潔凈燃料創造了條件,同時采暖循環的動力消耗低,節省電能,提高燃氣管線的利用率和使用經濟效益。

家用燃氣鍋爐單戶采暖效率高,無熱浪費現象。根據對北京、天津的抽樣調查統計,單戶采暖的耗氣指標為7~8立方米/平方米。建築耗氣指標的主要影響因素有室內溫度、圍護結構的保溫性能和密封性、建築的外墻面積大小、采暖系統運行調節方式以及鍋爐的熱效率等,耗氣量低於前兩種燃氣采暖方式。

這種采暖方式對住宅區非常適合。在運行過程中,用戶根據自己的要求控制采暖溫度和運行時間,能進行分戶計量,節約燃氣,同時可提供衛生熱水,減少汙染物排放量,降低運行費用。按實際的燃燒效率,全年供暖季的天然氣費用和小水泵電費可控制在15元/平方米左右,加上爐子10年壽命折舊費,總計每個采暖季約為23元/平方米。但是應重點註意以下問題,並采取有效措施加以解決。

(1)每戶壹個外煙筒排放,其燃燒產物如二氧化碳、壹氧化碳等汙染物,對區域空氣環境質量的影響不可低估。經北京環保部門測定,在無風區和凹槽高區上部氮氧化物超標。最好采用集合煙筒高空排放。

(2)防火與安全保障問題。壁掛或落地燃氣爐壹般設置於廚房和陽臺上,緊鄰居室。由於多種原因,近幾年燃氣戶式爐爆炸事故已發生多起,這屬於初期試用中的問題,但要引起足夠重視。應盡快制定有關技術標準加以規範,選擇有安全保證的產品,引進國外成熟技術,安全問題便會得到較容易的解決。

(3)產品規格不能按照戶型大小變化隨意選擇爐型,出現“大馬拉小車”的多余耗能現象。

(4)防凍保護非常重要。人員外出、家中無人時,停爐時間稍長就存在凍壞設備和管道的危險,實際出現受凍住戶並不少見,應當引起註意。

(5)家用燃氣爐在推廣使用中,質量標準不統壹,售後服務不完善,影響用戶的正常使用;煙氣壹般是無組織排放,產生局部汙染;部分燃氣爐的運行噪音大;人們還對其安全性有擔心。

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