導(dǎo)語：供熱節(jié)能潛力管理論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要

本文從提高能源利用率出發(fā)，論述系統(tǒng)能耗環(huán)節(jié)和評估；已運行系統(tǒng)能源浪費的表現(xiàn)和程度；分析能耗懸殊的原因；提出依靠科學(xué)技術(shù)、改造和完善系統(tǒng)挖掘節(jié)能潛力。

一、供熱系統(tǒng)消耗能量的環(huán)節(jié)和評估

1．供熱系統(tǒng)消耗能量的環(huán)節(jié)

供熱系統(tǒng)由熱源反熱能送達(dá)熱用戶，一般都要經(jīng)過熱制備、轉(zhuǎn)換、輸送和用熱這幾個環(huán)節(jié)。

我國城市集中供熱熱制備主要來自燃燒化石燃料（煤、油、氣）的區(qū)域鍋爐房和城市熱電廠。區(qū)域鍋爐房的主要耗能設(shè)備是鍋爐、燃料輸送及灰渣清除機械、鼓風(fēng)機和引風(fēng)機、水制備和輸配系統(tǒng)的水泵（循環(huán)水泵、補水泵和加壓泵）；它們耗用的能源是燃料、電力、水和熱；通常可以用單位供熱量的消耗量來評定耗能水平。熱電廠是由抽凝式、或背壓式（包括惡化真空）供熱機組排（抽）汽通過熱能轉(zhuǎn)換裝置（通常稱為首站熱交換器）傳遞給熱網(wǎng)系統(tǒng)；首站是供熱系統(tǒng)的熱源，主要耗能設(shè)備是熱交換器、輸配系統(tǒng)的水泵。它們耗用的能源是蒸汽、電力、水和熱；通?？赡苡脝挝还崃康南牧縼碓u定耗能水平。

熱能輸送由熱網(wǎng)承擔(dān)，供熱管道由鋼管、保溫層和保護(hù)層組成，其結(jié)構(gòu)依敷設(shè)而異。管道敷設(shè)有架空、管溝和直埋三種方式。它們的能量消耗是沿途散熱的熱損失和泄漏的水、熱損失。一般可用熱網(wǎng)熱效率來表示其保溫效果和保熱程度；熱網(wǎng)補水率來表示熱網(wǎng)水泄漏的程度。在熱網(wǎng)管線上有時還設(shè)置中間加壓泵，以降低和改善系統(tǒng)水力工況（設(shè)置在非空載干線上，還能節(jié)省輸送電耗），它的能量消耗設(shè)備是水泵，可用單位供熱量的耗電量來評定耗能水平。

能量轉(zhuǎn)換是通過熱力站交換器把一級網(wǎng)的熱能傳遞給二級網(wǎng)，并由它輸送到熱用戶。熱力站是二級網(wǎng)的熱源，主要耗能設(shè)備是熱交換器、二級網(wǎng)系統(tǒng)循環(huán)水泵和補水泵。它們耗用的能源是一級網(wǎng)高溫水/蒸汽、電力、水和熱；通?？梢杂脝挝还崃康南牧縼碓u定耗能水平。

用熱環(huán)節(jié)即終端系統(tǒng)用熱設(shè)備。城市集中供熱主要是建筑物內(nèi)的采暖（為簡化分析只談最大熱用戶）。一般都是通過采暖散熱器把熱傳給房間以保持舒適的室內(nèi)溫度。它的耗能設(shè)備是采暖散熱器。其能耗量取決于建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能、保持的室內(nèi)溫度和外界環(huán)境的溫度；其耗熱量可通過計量進(jìn)入的循環(huán)水量和供、回水溫差積分獲得。通常以單位供暖面積的耗熱量來評定耗能水平。

2．系統(tǒng)熱耗的估計

供熱系統(tǒng)從熱制備→轉(zhuǎn)換→輸送→用熱環(huán)節(jié)的能量進(jìn)入和輸出必須相等，即：

輸入能量=可用能量+∑能量損失

能源利用率=可用能量/輸入能量

可以這樣認(rèn)為：供熱系統(tǒng)是由多個子系統(tǒng)組成。熱用戶是終端，采暖散熱器是終端用熱設(shè)備。熱力站、二級網(wǎng)和終端組成二級網(wǎng)子系統(tǒng)，熱力站熱交換器成為該子系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換點，一級網(wǎng)水則為它的熱源。鍋爐房（或熱電廠首站），一級網(wǎng)和熱力站組成一級網(wǎng)子系統(tǒng)，熱力站是該子系統(tǒng)的熱用戶，鍋爐受熱面（或首站熱交換器）成為能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，鍋爐（或熱電廠流經(jīng)汽機制蒸汽）是熱源。鍋爐本體（或熱電廠）自成一個子系統(tǒng)，稱為熱源子系統(tǒng)。若設(shè)采暖散熱器耗為NO，二級網(wǎng)管路熱損失為E1，泄露漏熱損失E2，熱力站內(nèi)熱損失E3，二級網(wǎng)管路熱損失為E4，泄漏熱損失E5，鍋爐房（首站）內(nèi)熱損失E6。輸入能量是燃料熱N3，能量損失包括化學(xué)不完全燃燒損失E7、固體不完全燃燒損失E7、飛灰熱損失E8、灰渣熱損失E9，排煙熱損失E10、（熱電廠還應(yīng)增加一項；供熱分擔(dān)的廠內(nèi)熱損失E11），輸出則是二級網(wǎng)子系統(tǒng)的輸入能量N2。

則：一級網(wǎng)子系統(tǒng)的輸入熱量N1=NO+E1+E2+E3

一級網(wǎng)子系統(tǒng)熱能利用率B1=100×NO/N1（%）

二級網(wǎng)子系統(tǒng)的輸入熱量N2=N1+E4+E5+E6

二級網(wǎng)子系統(tǒng)熱能利用率B2=100×N1/N3（%）

熱源子系統(tǒng)的輸入熱量N3=N2+E7+E8+E9+E10（+En）

熱源子系統(tǒng)熱能利用率B3=100×N2/N3即鍋爐熱效率（熱電廠熱效率）（%）

供熱系統(tǒng)熱能利用率B=B1×B2×B3

3．系統(tǒng)電耗的估計

系統(tǒng)電耗評估與熱能評估一樣可以子系統(tǒng)計算后疊加。系統(tǒng)主要耗電設(shè)備有循環(huán)水泵、補水泵、鼓風(fēng)機和引風(fēng)機等，它們單位供熱量的電耗由下式計算：

（1）水泵耗電量

式中，G……水泵運行流量m3/h；ΔH……水泵運行揚程m；η……水泵運行效率%；∑NO……系統(tǒng)供熱量；h……有效小時數(shù)。

（2）風(fēng)機耗電量可用同一個計算公式。此時

式中，G……風(fēng)機運行風(fēng)量h；ΔH……風(fēng)機運行風(fēng)壓m；η……風(fēng)機運行效率（對皮帶傳動應(yīng)包括機械傳動效率）%；∑NO……系統(tǒng)供熱量

4．系統(tǒng)泄漏損失的估計

系統(tǒng)泄漏損失導(dǎo)致水資源和熱能兩方面損失。

(1)水資源損失量可認(rèn)為等于系統(tǒng)補水量BS。若系統(tǒng)運行循環(huán)水量為G，則

系統(tǒng)補水率P=100×BS/G（%）

(2)系統(tǒng)泄漏熱損失由下式計算：

單位供熱量的泄漏熱損失BR=（P×G×ρ×c（t1-t0）/∑NO）式中ρ……水的密度，C……水的比熱，t1……供水溫度，t0……水源溫度

二、從供熱系統(tǒng)供熱現(xiàn)狀看節(jié)能潛力

下面列舉一些實例，一是說明供熱系統(tǒng)供熱現(xiàn)狀能耗存在著很大的差別，節(jié)能潛力巨大。二是說明經(jīng)應(yīng)用科學(xué)技術(shù)來改進(jìn)和完善的系統(tǒng)，節(jié)能效果顯著。

1．1993年北京對住宅供暖煤耗進(jìn)行抽查，結(jié)果是煤耗差別很大；數(shù)據(jù)如表2-1；

1993年北京住宅供暖煤耗情況統(tǒng)計表2-1

單位供暖面積煤耗（kg/m2）22253139

占全市最單位的百分?jǐn)?shù)（%）5204530

與全市煤耗平均值比較（%）-30.71-21.26+2.36+19.08

說明：H煤發(fā)熱量為23.03MJ/Kg

H全市煤耗平均值為32.75Kg/m2。

2．沈陽惠天熱電有限公司沈海熱網(wǎng)（原沈陽第二熱力公司）應(yīng)用微機監(jiān)控，節(jié)能可觀：該公司于1993年12月7日對33個微機監(jiān)控的熱力站統(tǒng)計，采暖平均熱指標(biāo)為35.5Kcal/h·m2，而無微機監(jiān)控的熱力站統(tǒng)計，采暖平均熱指標(biāo)為42Kcal/h·m2。這說明采用微機監(jiān)控，實施科學(xué)運行，消除系統(tǒng)失調(diào)，可節(jié)能15%左右。

3．山東省榮成市供熱公司安裝自力式平衡閥，即節(jié)能又增收：該公司文化站（熱力站）是以熱電廠蒸汽為熱源的一個熱力站。供熱面積12萬平方米，分東、南、西北三條支線，連接91熱用戶。1997年在供水或回水管上共安裝73臺自力式流量控制器（除末端和壓差較小的引入口不設(shè)置外，占全部熱用戶的80%），使熱網(wǎng)系統(tǒng)水力工況大為改善；原來三條支線的供回水溫差分別為東區(qū)5.5℃、南區(qū)9.1℃、西北區(qū)15.2℃，現(xiàn)在的供回水一樣，都是13℃，實現(xiàn)了水力平衡；經(jīng)調(diào)整后的單位供熱面積循環(huán)水量在2-3公斤/小時，大多數(shù)在2.5公斤/小時，達(dá)到設(shè)計要求；在與去年蒸汽用量持平的情況下，增加供熱面積1萬平方米，增收用戶熱費達(dá)18.8萬元。只運行一強45KW的水泵（原來是二臺30KW的水泵），節(jié)約循環(huán)水泵電費約70萬元。說明二級熱網(wǎng)改善，解決水平失調(diào)，就可節(jié)約熱能8%，循環(huán)水泵電功率減少25%。

4．山東省煙臺經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)熱力公司發(fā)現(xiàn)架空和地溝敷設(shè)管道的熱損失很大：該公司于去年冬天對熱力管道保溫狀況進(jìn)行測定。發(fā)現(xiàn)熱網(wǎng)效率低于90%，其中架空和地溝熱損失占85.5%，其保溫效果遠(yuǎn)不如直埋敷設(shè)。經(jīng)初步整理的結(jié)果如表2-2。

三種敷設(shè)方式管道保溫狀況實測數(shù)據(jù)表2-2

敷設(shè)方式架空地溝直埋

管道外徑（mm）820820529

測點間距（m）3552133．52647

保溫材料/厚度（mm）海泡石/20巖棉/68聚氨脂/50

實測流量（m3/h）22281364→2073353.5→447.3

管壁溫度（℃）69.8→9.569.5→67.969.3→8.4

單位面積熱損失（W/m2）85057292

沿途溫度降（m2/km）0.850.750.34

說明：實測時間：1999.2.1.實測時室外溫度：3-4℃

5．山東省煙臺市民生小區(qū)計量收費改造試驗有效果：1997年在建設(shè)部城建司的指導(dǎo)下，美國霍尼韋爾公司與煙臺市合作在煙臺市民生小區(qū)建立示范點進(jìn)行計量收費的實驗研究。試驗有單管式和雙管式系統(tǒng)，并有相應(yīng)的對比樓。

試驗樓內(nèi)采暖系統(tǒng)入口都安裝熱量計、散熱器前都設(shè)溫控閥；入口的自力式壓差控制閥、立管的平衡閥、散熱器回水支管制流量表、散熱器上的熱分配器按不同方案設(shè)置、對比樓內(nèi)只在采暖系統(tǒng)入口安裝熱量計。

根據(jù)一個冬季運行的數(shù)據(jù)分析表明，沒有過熱和地冷現(xiàn)象，用戶滿意，能耗都低于對比樓，節(jié)能率4.13-10.76。

三、供熱系統(tǒng)能耗懸殊的原因分析

1．設(shè)備效率的不同

¨鍋爐熱效率是衡量熱源子系統(tǒng)熱能利用率的指標(biāo)。體現(xiàn)燃料熱被有效利用的程度。目前，燃煤供熱鍋爐的設(shè)計熱效率（≥7MW）一般在75-85%（燃油、汽供熱鍋爐熱效率在90%左右）。但在使用時，由于鍋爐結(jié)構(gòu)、燃料供應(yīng)、技術(shù)水平、管理水平、人員素質(zhì)等方面不同的原因，使鍋爐的運行效率差別很大。好的，能達(dá)到設(shè)計熱效率，保證鍋爐出力。差的，燃燒不完全、排煙溫度高、各項熱損失大，熱效率不及50%，鍋爐出力大帳降低；導(dǎo)致能源浪費，大氣環(huán)境污染增加。

¨風(fēng)機、水泵效率是電能轉(zhuǎn)化為有用功的份額，體現(xiàn)電能被有效利用的程度：目前，風(fēng)機、水泵效率一般在55-75%。它們的流（風(fēng)）量和揚程（壓頭）的選擇與配置是十分重要的，選擇與配置得當(dāng)，裝機電功率合適，運行工作點處于設(shè)備高效率區(qū)域，電耗少。選擇與配置不當(dāng)（一般是偏大），裝機電功率偏大，運行工作點偏離設(shè)備高效率區(qū)域，則電耗多，兩者的相差可達(dá)10-30%。不僅如此，鍋爐的鼓、引風(fēng)機配置不當(dāng)，還會導(dǎo)致鍋爐熱效率下降。循環(huán)水泵配置不當(dāng)，還會影響系統(tǒng)水力工況。

風(fēng)機是熱源子系統(tǒng)的主要附屬設(shè)備，水泵是熱網(wǎng)（一級和二級）網(wǎng)子系統(tǒng)的主要設(shè)備。其電耗大小，不但對電資源有影響，也對運行成本有顯著影響。由于城市集中供熱熱負(fù)荷有隨氣候及用熱規(guī)律變化的特點，設(shè)置變速風(fēng)機和水泵已在發(fā)展并被實踐證明可以進(jìn)一步節(jié)能。

2．輸送條件的不同：

¨熱網(wǎng)熱效率是輸送過程保熱程度的指標(biāo)，體現(xiàn)管道保溫結(jié)構(gòu)的效果。一般熱網(wǎng)熱效率應(yīng)大于90-95%。從上面實測情況看，直埋敷設(shè)管道能達(dá)到這一要求；而架空和管溝都達(dá)不互要求，其熱損失遠(yuǎn)大于10%。如果地溝積水，管道泡水，保溫性能遭破壞，其熱損失甚至大于裸管。這一問題廣泛存在于早期建設(shè)的熱網(wǎng)。

¨熱網(wǎng)補水率可近似認(rèn)為（忽略水熱脹冷縮的補充）是輸送過程失水的指標(biāo)。目前，熱網(wǎng)（特別是二級網(wǎng)）運行補水率差別很大，在0.5-10%范圍變化。正常情況下，應(yīng)在2%左右；好的，補水率可在1%以下；差的，管道泄漏和用戶放（偷）水嚴(yán)重，補水率可達(dá)10%左右。系統(tǒng)泄漏丟失的熱水，補充的是比回水低得多的冷水（一般是10-15℃），要把它加熱到供水溫度至少是循環(huán)水的三倍（二級網(wǎng)運行供水溫度一般為55-85℃，回水溫度40-60℃）。這就是說，系統(tǒng)補水不僅是水耗問題，熱耗是更大的問題。例如：補水率1%，即相當(dāng)于減少至少3%的供熱量；補水率10%，則相當(dāng)減少至少30%的供熱質(zhì)量，其差別多大呀！

3．運行技術(shù)水平的不同：

¨熱網(wǎng)水力失調(diào)度是流量分配不均程度的指標(biāo)：按用戶熱負(fù)荷分配流量，使每個用戶室溫達(dá)到一致且滿足要求，則失調(diào)度為1，即熱網(wǎng)無水力的失調(diào)，若分配不當(dāng)，出現(xiàn)冷，熱不均現(xiàn)象，說明有水力失調(diào)，其失調(diào)度是大于或小于1。大于1，會把用戶室溫過高，導(dǎo)致熱量浪費，小于1，會使用戶室溫達(dá)不到要求，供熱不合格是不允許的。為解決失調(diào)問題，正確的做法應(yīng)該是改進(jìn)和完善熱網(wǎng)，如在終端設(shè)置自力式流量平衡閥或其它有效措施；但至今仍然有大量的系統(tǒng)工程不同程度地采用''''大流量小溫差''''來緩和這一問題。其實，''''大流量小溫差''''運行并不減少供熱量的熱損失，而且?guī)硌h(huán)水泵電耗的在幅度增加和熱源供熱量的增大（電耗與流量、揚程成正比；在管網(wǎng)不變條件下，電功率隨流量的三次方變化）。實例說明，科學(xué)解決水力失失調(diào)，系統(tǒng)在設(shè)計流量下運行，能挖出8-15%的供熱量。

¨科學(xué)運行調(diào)度實施按需供熱，實現(xiàn)設(shè)備長期在高效率區(qū)間運行：做到這一點，供熱能耗就會降低，違背這一點的，供熱能耗就會升高。下面僅舉幾例說明：

☆根據(jù)實際情況，制訂調(diào)節(jié)方式：目前，一般采用質(zhì)調(diào)節(jié)。有些系統(tǒng)條用質(zhì)、量并調(diào)，在初、末寒期適當(dāng)減少循環(huán)不泵運行臺數(shù)，就明顯降低電耗。國外普遍采用量調(diào)節(jié)，其原因是：①量調(diào)節(jié)的循環(huán)水泵電耗最少。從理論上說，在管道尺寸已經(jīng)確定的情況下，減少流量和降低電耗是三次方關(guān)第。如流量減少30%，電功率節(jié)省65.7%，對于多數(shù)地區(qū)一長段時間用70%左右的流量運行，年減少電耗40%左右是不成問題的。這是一個十分可觀的節(jié)能數(shù)字。②量調(diào)節(jié)對用戶用熱量變化的響應(yīng)比質(zhì)調(diào)節(jié)快得多，質(zhì)調(diào)節(jié)的溫度變化從熱源到用戶的傳遞是以流速進(jìn)行，管道中水流速為1至2米/秒，傳送到1公里遠(yuǎn)的用戶需要的時間是8分20秒-16分50秒，如果傳送到10公里遠(yuǎn)的用戶就需要1.5-3小時；如果水流速低，傳遞時間將增加。而量調(diào)節(jié)是以聲速傳遞，其響應(yīng)幾乎是同步的，因此，一級網(wǎng)采用量調(diào)節(jié)是發(fā)展趨勢。量調(diào)節(jié)應(yīng)采用變速循環(huán)水泵，采用閥門節(jié)流的量調(diào)節(jié)運行，省電很少。

按照室外溫度繪制運行負(fù)荷圖、溫度圖、流量圖甚至?xí)r間圖，并以它們指導(dǎo)運行。這樣可以避免初、末寒期供大于需，浪費能量。

☆熱源的容量和臺數(shù)是由設(shè)計人員根據(jù)設(shè)計負(fù)荷、最大負(fù)荷、最小負(fù)荷和平均負(fù)荷的大小而確定的。運行時應(yīng)根據(jù)熱負(fù)荷的大小選擇投入臺數(shù)，這是因為鍋爐熱效率是隨運行負(fù)荷變化的，一般地說，每臺都維持在80%以上負(fù)荷能獲得高效率運行。低負(fù)荷運行效率降低，這里有10%以上的節(jié)能潛力。

☆設(shè)置熱源和熱網(wǎng)的微機監(jiān)控系統(tǒng)，可實行最優(yōu)化的運行調(diào)節(jié)和控制，實踐已說明是目前實現(xiàn)運行節(jié)能的有效技術(shù)措施。

4．管理體制和水平的不同：

¨供熱單位正處于體制轉(zhuǎn)軌過渡時期，自我經(jīng)營、自我改造和自我發(fā)展的思想和能力有差別：在供熱從福利變?yōu)樯唐?、?jīng)營單位從事業(yè)機構(gòu)轉(zhuǎn)變以企業(yè)的期間，有的已經(jīng)成為自負(fù)盈虧的企業(yè)（包括承包的），為質(zhì)量保證和效益驅(qū)動，在上級主管部門支持下積極以科學(xué)技術(shù)改進(jìn)和完善系統(tǒng)，以高質(zhì)量商品供給用戶，以減少能耗來降低成本和提高經(jīng)濟(jì)效益。有耕耘就會有收獲，因而能源利用率逐年提高。有的還停滯不前留原來的位置，熱費收不上、效益談不上、改造無資金；老系統(tǒng)、老設(shè)備、老方法，于是，能耗就居高不下，能源利用率也就居高不下

¨供熱單位管理水平的不同顯著影響能耗：人員和技術(shù)管理、系統(tǒng)和設(shè)備的檢查、保養(yǎng)、維修和改造更新，……等差別對能耗影響是不言而喻的。例如，鏈條爐采用分層燃燒技術(shù)，就能改善燃燒提高熱效率，保護(hù)和保持管道無泄漏和保溫結(jié)構(gòu)完好，就能減少大量能源浪費；嚴(yán)格水處理和保持水質(zhì)，維持轉(zhuǎn)換設(shè)備傳熱表面清潔，就能減少傳熱熱阻、提高設(shè)備傳熱效率；對用戶實行計量收費，就能刺激用戶節(jié)能的積極性；……等等。不一一列舉。

四、依靠科學(xué)技術(shù)提高供熱熱源利用率

1．利用科學(xué)技術(shù)提高能源利用率：所謂''''節(jié)能潛力''''是預(yù)測一定時期內(nèi)，耗能系統(tǒng)和設(shè)備的各個環(huán)節(jié)，利用當(dāng)前科學(xué)技術(shù)，采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、優(yōu)化系統(tǒng)和設(shè)備以及用戶能接受的措施后，可取得的節(jié)能效益（減少能耗量或降低能耗率）。也就是說，預(yù)測通過技術(shù)改造和用戶可接受的有效措施后，可取得的系統(tǒng)能源利用效率提高的程度。

2．與先進(jìn)評估指標(biāo)的差距體現(xiàn)節(jié)能的潛力：節(jié)能的潛力是通過分析對比得出的。目標(biāo)是反各個耗能環(huán)節(jié)現(xiàn)有的耗能指標(biāo)提高到先進(jìn)水平，其運行評估指標(biāo)的變化量則體現(xiàn)了節(jié)能潛力。因此，其潛力大小于對比對象和自身的基礎(chǔ)有關(guān)，所以，各單位、各系統(tǒng)的潛力是不可能完全相同的。

各環(huán)節(jié)欲追求的先進(jìn)評估指標(biāo)可以選用：①歷史上最好的水平；②國內(nèi)先進(jìn)水平；③全國平均水平；④國際先進(jìn)水平；⑤理論上能達(dá)到的最高水平。而且，隨著節(jié)能科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)和設(shè)備的不斷進(jìn)步和完善，選擇先進(jìn)的評估指標(biāo)也會不斷變化。

3．尋找能耗差距，制訂可行措施，挖掘節(jié)能潛力：每個供熱低位要定期檢測評估各耗能環(huán)節(jié)的能耗指標(biāo)，對比先進(jìn)指標(biāo)尋找能耗差距，分析能耗差別的原因，結(jié)合實際情況，研究和提出為實現(xiàn)先進(jìn)指標(biāo)的可行（包括技術(shù)和管理等方面）方案，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證認(rèn)為技術(shù)可行且經(jīng)濟(jì)合理后才能（分期或一次）實施。實施后，在運行中再檢驗是否達(dá)到預(yù)測的應(yīng)挖掘的節(jié)能潛力和經(jīng)濟(jì)效益。