改善供熱系統,節約能源,提高效益論文
摘要
今年一月一日的《中華人民共和國節約能源法》開始實施， 本文從供熱是商品、供熱公司是企業的角度，談有關計量收費、完善系統以及更新和改造裝置問題，以達到節能增效的目的。
一、前言
集中供熱從福利到商品轉變是我國經濟體制的改革和實行社會之義市場經濟的必然結果。供熱公司從事業性質向公司企業實體轉變已是大勢所趨，有的供熱公司正在轉變，有的供熱公司已經完成這個轉變而成為面向市場．自負盈虧．自我發展的企業或股份公司。既然是企業，經營的多是商品；在發展市場經濟的今天。供熱公司就應該和電力公司。自來水公司、煤氣公司一樣，以熱計量方式向用戶收費是最好去的，是節約能源的重要措施，而且按熱計量的條件日趨成熟。在市場經濟中，企業為了獲得更多的利潤，就得技術進步，降低成本，自我發展，本文從實踐中的體會，談幾點看法、供參考。
二、熱計量收費方案設設想和試驗：
供熱作為商品進入市，就得象電力、煤氣、 自來水供應千家萬戶一樣按計量收費是必然的。 這一遲早要到來。計量收費是是節約能源的重要措施，有些供熱公司已在研究和試驗如何改造已有使用者系統適應計量收費的要求,和如何從實際出發提出計量收費方案， 新建設的供熱系統更應充分和教育這一問題以適應將來發展的需要：
1．計量收費方案設想：
在煙臺500熱力網示範工程專案中為適應將來熱到量收費而需要，準備選擇試點進行研究、初步設想有如如下案可供選擇：
①使用者引入點安裝熱量計,每組散熱器入口安裝溫控閥：使用者可按照自己的要求調節各房間的溫度，實施節能用熱，即人在和人不在（辦公樓的上班和下班時間，住宅的平日在家和節假日外出，……）時可調整在降低的溫度，以節約耗熱量減少熱費。這最能刺激使用者節能意識，達到節能效果。是一種最完善的熱計量收費方式。其採暖系統應採用雙管式，新設計最好能採用這種方案，但對於多使用者的多層和高層住宅建築將會帶來系統佈置的困難，管道的增加和造價的提高。
②使用者引入口安裝熱量計和溫控閥：溫控閥安裝在引入管上，使用者可透過改變設定在特定位置的溫度感測器的溫度值來調節房間的溫度，也可實施節能用熱，以節約耗熱量減少熱費，刺激使用者節能意識，達到節能效果。是一種較完善的熱計量收費方式。採暖系統應採用雙管式，與1方案不同點僅是不能實現各房間的獨立調節，不能做到各房間區別對待。由於溫控器比1方案少造價略低些，但問題卻大同小異。
③一組使用者（例如一個門棟）引入口安裝熱量計，各使用者散熱器入口安裝溫控閥和熱水錶：根據透過的水量分攤用熱量交付熱費，使用者可自由調節房間的溫度，實施節能用熱，減少透過水量減少熱費，採暖系統應是雙管式，這對原來是雙管式的系統改造較方便並能實現收費基本合理。但如果使用者散熱器面積設計懸殊會出現使用者之間的溫差差別過大而導致收費不合理。因此，必須規定使用者不得自行加大散熱器。
④一組使用者（例如一個門棟）引入口安裝熱量計，各使用者散熱器入口安裝水錶：使用者根據透過的水量分攤用熱量交付熱費。採暖系統應是雙管式。系統及各使用者入口在統一調整後鎖定，這是一種在保證供暖效果前提下按熱量收費方式，其優點與第3方案相似，但使用者無法主動調節。
⑤一組使用者（例如一個門棟）引入口安裝熱量計，各散熱器入口安裝溫控閥、表面安裝熱量分配器：使用者根據分配器記錄資料按比例分攤用熱量交付熱費。採暖系統應是雙管式或帶跨越管單管式，使用者可自由調節房間的溫度，實施節能用熱。這對原來是順序單管式來說它是一種改造方便且收費比較合理的方式。
⑥一組使用者（例如一個門棟）引入口安裝熱量計，各散熱器安裝熱量分配器；使用者根據分配器資料按比例分攤用熱量交付熱費。系統在統一調整後鎖定。也是一種在保證供暖效果前提下按熱量收費方式。為保證採暖效果能調到一致，原系統是順序單管式的最好改為帶跨越管單管式。缺點是使用者無法主動調節，對舊住宅建築來說它是一種改造費用較少而收費相對比較合理的方式。
⑦一組使用者（例如一個門棟）引入口安裝熱量計：使用者根據建築面積（或使用面積）分攤用熱量交付熱費，系統在統一調整合格後鎖定，也是一種在保證供暖效果前提下按熱量收費方式。其缺點是使用者無法主動節能，且按面積分攤不如按透過水量或分配器分攤合理。採暖系統可用帶跨越管單管式，也可不作如何改動而保留現狀（目前採用較多順序單管式），對舊住宅建築來說它是一種改造方便、改造費用少且比純按面積收費合理，即簡單又可行的方式。
⑧一群使用者（例如一個熱力站或一棟樓）引入口安裝熱量計，一組使用者（例如一個門棟）引入口安裝水錶：一組使用者先根據透過的水量分攤交付熱費。系統在統一調整合格後鎖定。也是一種在保證供暖效果前提下按熱量收費方式。其優點是採暖系統可不做任何改動，缺點是使用者無法主動節能，透過二次分攤不如一次分攤合理。這種方案簡單，改造費用最少，但收費的合理性差，僅可作為舊建築收費改革的過渡方式。
以上幾種方案設想將透過試驗比較後再行從優選擇，據瞭解，在國外計量收費的方案也不是統一；或計量到戶、或計量引入口並採用適當方法（包括分配器記錄，水量記錄和麵積計量等）分攤。至今仍有一些供熱先進的國家還採用一定範圍的面積分攤收費。因此，計量收費方案必須根據國家和地方的財力，體制改革程度，使用者的承受力，改造條件和節能潛力等多種因素綜合擇優選擇。有必要透過試點研究。
2．建立試驗點：
去年，根據《中美能源效率合作行動計劃》，在建設部城建司的指導下，美國霍尼韋爾與煙臺市合作已在煙臺市民生小區建立示範點進行計量收費的實驗研究；
單管式系統試驗：選擇八棟樓（每樓一個門棟，六層，建築面積共9720平方米）。其中，六棟改造為上述的第5方案，並在改善系統工況上選擇二這不同設定；
①引入口設定壓差調節器，在立管上、下設定垂直平衡閥；
②在引入口設定壓差調節器，而立管不設定垂直平衡閥；
③在引入口不設定壓差調節器，而僅在立管上、下設定垂直平衡閥，二棟中人引入口加裝熱量計作對比試驗。
雙管式系統試驗：選擇四棟樓（每樓一個門棟，七層，建築面積共9120平方米），其中，二棟改為上述的第3方案，為改善採暖系統工況，還在引入口設定壓差調節器，在立管上、下設定垂直平衡閥；二棟只在引入口加裝熱量計作對比試驗。
系統中所用的裝置廠家是：
數字式熱量表， 熱分配器德國Techem公司產品
溫控閥，立管平衡閥，壓差調節閥 德國MNG公司產品
試驗正在進行中，執行至今已表明正常平衡閥對解決系統垂直失調，壓差調節閥對解決系統水平失調很有效，供熱質量高、使用者很滿意。其不同方案的節能效果，有待停暖後進一步分析和總結。
三、改善系統水力工況，節約能源，提高供熱質量：
1．系統水平失調原因：
供熱系統水平失調是普遍存在的問題，由於工況失調造成的熱量浪費也是嚴重的，因此必須引起重視並設法消除，水平失調的原因大致可歸納為：
①熱網設計一般只注意最不利點（通常在系統的末端）的必需的資用壓頭，而其它點的資用壓頭總是大於需要值，越近熱源的位置資用壓頭的餘量就越大。在熱網投入執行時基沒有經過認真和科學的調整，必然要出現流量分配偏離設計狀態，導致使用者冷熱不均的（通常是近端過熱，遠端不熱）水平失調現象。
②供熱面積擴大，熱網的某些管段流通能力不夠，沒有及時改造管網，而只更換水泵（加大水泵的流量和揚程），也會導致熱網水平失調。
③在熱網設計合理的情況下，水泵選型過大，執行流量偏離設計狀態（大流量小溫差），也會導致熱網水平失調。
2．解決水平失調的對策
解決熱網水平失調的對策一般有：
①在每個引入口安裝調節效能好的調節閥，在正式投入執行前進行初調節，但系統調節、特別是大系統的調節是很麻煩且化時間，這是由於調了前面影響後面，調了後面影響前面，並且要有一臺行動式超聲波流量計，清華大學熱能第在八十年代研究出一種科學的初調節軟體和實施方法，即先反系統輸入計算機進行計算和調節，然後到現場一次完成，曾在北京和其它地區為一些失調的系統進行調整並取得良好效果。
②對系統進行詳細計算，在引入口的管段上安裝"阻力閥"消除剩餘壓頭，這一對策的缺點是當熱負荷變化時就得重新計算和更換；阻力圈的孔口太小，容易堵塞，過去的蘇聯在供熱小區使用較多。
③安裝監控系統，在引入口管段上安裝電動調節閥，對其壓差進行有效調整和控制，這種方法對一級網應用較多，對二級網投資較大，較少採用。
④在引入口管段上安裝自力式壓差（流量）調節器或自力式流量控制器或平衡閥。在執行初期進行調整並鎖定。這種方法在國外用得較多，國內近幾年有所使用，效果良好。
3．自力式流量控制閥的應用：
自力式流量控制器是我國自行研製的裝置。它的作用原理與自力式流量調節閥基本相同，利用流體本身反饋作用來保持閥後流量基本恆定。它的結構比流量調節簡化，經對比試驗表明整體效能不如流量廉價量在流通量範圍的中間部分其調節效能與流量調節閥接近。但它的價格比自力式流量調節閥低得多，使用者承擔得起，值得推廣。根據該裝置效能特點，最好在其調節範圍的30%～80%的範圍內選用，去年，煙臺民生小區供熱系統和榮成供熱公司的文化站和東城區供熱廠二個供熱系統安裝河北文安縣暖通節能裝置廠生產的自力式流量控制閥，經一個採暖季執行不但提高了供熱質量而取得良好的節能效果和經濟效益。下面僅以榮成文化站為例說明：
文化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、西北三和支線，連線91個熱使用者，除末端和壓差較小的引入口不設定外，在供水或回水管上共安裝73臺自力式流量控制器，佔全部熱使用者的80%。對系統改善的情況對比如下：
①三條支線實現了平衡：原來三條支線的供回水溫差分別為東區5.5℃、南區9.1℃、西北區15.2℃，說明它們之間的流量分配極不平衡，即東區流量過大，西北區流量過小，經過調整後，現在的供回水，都是13％。各區調整前，後的流量變化如下表： 區域建築面積（萬平方米）調節前流量（t/h）調節後流量（t/h）東區1.68040南區8.0410320西北區2.64060合計12.2530420
實測儀器是行動式超聲波流量計：
②使用者迴圈水量基本達到設定值，供暖效果大大改善，解決不熱使用者1.5萬平方米，合格率達到98％。現在除少數建築物因室內系統設計存在問題達不到室溫要求而有待進一步解決外。絕大多數都達到標準要求、群眾滿意，經調整後近端使用者明顯減小，下面是抽測的例子： 建築物名稱建築物所在位置供熱建築面積調節前流量調節後流量一個食堂南幹線1支線第1使用者1535平方米10.2t/h4.0 t/h工會宿舍南幹線3支線第1使用者1096平方米7.8 t/h3.0 t/h保險公司南幹線第2使用者1600平方米6.0 t/h3.2 t/h
經調整後的單位供熱面積迴圈水量在 2～3 公斤／小時，大多數在 2.5公斤／小時，個別要求較高的使用者（如老幹部宿舍）達3．5公斤／小時。
經行動式超聲波流量計抽測檢查，所用的流量控制器的設定值與實測值誤差範圍為-7％～+8％。
③經濟效益顯著：透過今年冬季與去年冬季執行的比較，不但提高了供熱質量而且還取得如下經濟效益。
節約迴圈水泵電費約7.0萬元：去年執行二臺30W的水泵，今年只運行臺45KW
的水泵．
增收使用者熱費達18．8萬元：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，
僅這二項的增收節支共計就達25.8萬元．而安裝流量調節器的投資是12．6萬元，當年不僅可以回收投資，而且還能增加收入。
四．改造和更新系統裝置，降低執行能耗，提高效益： 供熱系統建成後，供熱企業提高經濟效益的重要方面是降低執行成本，執行成本主要由熱製備（如鍋爐煤耗，鼓、引風機電耗，水耗）費用，熱能輸送（如迴圈水泵和補水泵的電耗）費用以及管理和操作人頁費用等項組成。前二項佔主要部分。因而改造並提高鍋爐熱效率和更新效率低的風機、水泵是非常重要的。
1．鏈條爐加裝分層燃燒裝上節能效果顯著：
①鏈條爐的應用和問題：
鏈條爐由於它的加煤、清渣、除灰等項主要操作都能實現自動化，是一種結構比較完善的層燃爐。是中小型供熱鍋爐房選用最多的一種爐型．由於它是一種"單面引火" "分段燃燒"、"燃料自身無自行擾動作用" 的爐子，對煤種的適應性較窄。多數選用按11類煙煤設計的爐型．執行中共同的體會是：由於供熱煤源複雜，經常來的是未經篩分的統煤，於是導致執行中出現諸如：由於煤粒度大小懸殊，在煤鬥中產生機械分離，致使塊煤二側跑，細末在當中；二側塊煤多，漏風並出現火孔；中間粉煤多，煤層過實，密度大，通風阻力大，爐排片時有破壞；且煤倉中煤搭橋現象非常嚴重等問題。影響煤的完全燃燒，降低鍋爐效率；需要加大鼓、弓I風機的風量和壓頭，執行電耗較高；時有結焦，增大司爐人員拔煤的勞動量。
②加裝分層燃燒裝置的優點：
分層燃燒裝置由播煤輥和篩分器組成，材料為厚鋼板，無縫鋼管和型鋼，裝有安全 離合器、卡塞故障報警機構、自動括煤器、自動封閉漏煤器裝置等。煤從煤倉下來進到播煤輥上，經輥轉動將煤播到篩分器上，將按大、中、小將煤均勻分佈於爐排上（大的在下面，小的在上面）、煤層厚薄均勻，底部是塊煤、上部是粉煤，在爐排上分層排列、透氣性好、通風阻力小、煤能得到充分燃燒，從而提高了鍋爐熱效率和降低電耗。
據瞭解，我國已有幾百臺鏈條爐應用這一技術。煙臺市新型房地產開放總公司熱力分公司和榮成市供熱公司也都在應用中得到好處。
③應用例項：
煙臺市新型房地產開發總公司於1996年在二臺10.5MW（15t／h）鏈條爐上採用青島市節能技術服務中心研製的 ZLJ-15型正轉鏈條鍋爐節能裝置，經過一個採暖期的執行效益是：節煤：500.36噸，佔全牟煤耗量的 9.98％，價值14.51萬元；節電：2.9萬度，佔全年用電量的5.22％，價值2.03萬元；節水：0.17萬噸，價值0.29 萬元。爐渣含量由 17％下降到 8.94％。
榮成市供熱公司東城區供熱廠於去年也在一臺10.5MW（15t/h）鏈條爐上安裝同樣的裝置。經過今年採暖季的執行效果良好：煤層均勻、爐溫保持較高、煤燃燒完全、爐排很少損壞、基本上不要撥火、承擔22萬供熱面積的熱負荷，去年多數時間執行二臺鍋爐才能滿足要求，今年只執行一臺鍋爐就夠了。估計可節煤500噸，即節省15萬元左右。改造後出現的問題是，由於煤層通風阻力小，鼓、引風機顯得風量和壓頭度太大，風閥度得關得很小，造成電耗的浪費。為收回這一部分的浪費，準備今年應用變頻器進行變速執行，進一步挖掘節能潛力．
上述二例足以說明，利用分層燃燒技術可以有效地提高鍋爐效率、節約能源、降低執行成本。所用投資不但可以當年回收，而且還有盈餘。
2．選擇適合供熱系統的迴圈水泵，電耗減少明顯：
供熱系統的熱能的輸配靠迴圈水泵。它的流量由熱負荷和供、回水溫差決定；揚程用來克服系統的阻力（包括熱源內部、管路和使用者內部系統的阻力），並不包括輸送的高度。前者都比較清楚，後者常有糊塗的。根據這一特點，迴圈水泵一般是大流量、小揚程。但是，現在廠家生產的一般清水泵並不是根據我們行業的需要來設計和生產的．選擇出來的水泵往往是揚程偏高，執行時就會出現超設計流量，偏離水泵的最佳工作點，效率降低，電耗增大，也會導致系統失調。因此，正確選擇適合的迴圈水泵是重要的。
國外有專門生產採暖、供熱、空調迴圈水泵的廠家，如丹麥的格蘭富水泵廠。國內生產的管道泵和遮蔽泵有些也比較適應。近幾年來，哈爾濱第二水泵廠專門研究和生產供熱用的迴圈水泵經，使用後證明是不錯的。
去年，榮成供熱公司在南山站選用二臺哈水泵廠生產的水泵代替原來博山水泵廠生產的四臺水泵。型號規格、執行電耗、其它的比較見下面各表：
① 型號、規格比較表 廠家規格數量流量揚程轉數功率效率哈二泵廠250RXL-302臺450 t/h30m1480 r/min45KW80%博山泵廠IS150-125-4004臺200 t/h50m 1450r/min45KW75%
② 執行電費比較表（元） 12月1月2月合計96～97年度39458.1869781.4890271.41199511.0797～98年度22637.3240819.4739995.07103452.24節省金額16820.8628962.0150276.3496058.83
③ 其它專案比較表
廠家 噪音洩漏哈二泵廠
投資（元） 2×21000=420000.5
佔地 小無洩漏
廠家 博山泵廠
投資（元）4×11650=466001.0
佔地 較大填料處漏水。
可見，選擇合適水泵能為我們節省不少的電費，即降低了成本，提高了企業效益。
五．結束語：
本文所述的內容並不新鮮，但所涉及的技術和裝置節能潛力很大，許多供熱公司和同行們都在用新裝置和技術完善供熱系統。我們認為在新的形勢下，有必要更積極地交流和宣傳，讓大家一起推廣和應用好技術、好裝置，使供熱系統更先進、更完善、更節能，使企業的供熱成本降低、經濟效益提高、自我發展加強。