基于绿色智能的集中供热系统节能技术分析

基于绿色智能的集中供热系统节能技术分析

王彬

通辽热电有限责任公司 内蒙古 通辽市 028011

摘要：集中供热系统关系到居民的日常生活状况，应引起充分的重视。本文探讨了基于绿色智能的集中供热系统节能技术。

关键词：绿色智能；集中供热系统；节能

集中供热系统是一种以热源为核心，由综合热网和用户等共同构成的一个封闭式系统，对该系统所产生的实际供热质量及能源消耗数量而言，系统设计方案及系统中各种设备的性能等都会对其产生相应的影响。因此，节能环保成为集中供热系统中需考虑的关键问题。

一、集中供热系统概述

集中供热系统由热源、热网、热用户组成。它向许多不同热用户供给热能，供应范围广，热用户所需热媒种类和参数不一，锅炉房或热电厂供给的热媒及其参数，往往不能完全满足与热用户的连接方式。

二、集中供热系统问题

1、锅炉运行效率低，污染物排放量大。作为整个集中供热系统核心要素的锅炉，若出现设计不合理或控制运行不精确，会增加系统运行中的能耗和污染物排放，从而带来严重的能源浪费和环境污染，这也是当前集中供热系统需解决的问题之一。

传统的集中供热大多采用燃煤锅炉，其最大问题是环境污染和运行效率低。目前，随着煤改气、煤改电工程的推进，燃煤锅炉逐渐被燃气锅炉或电锅炉所取代。电锅炉采用电能实现了高效清洁供热，但作为二次能源，把污染源从锅炉房转移到电厂，环保性也只是相对而言；另外，其能源综合利用效率也要根据具体工程分析才能定论。燃气锅炉效率相对于燃煤锅炉有所提高，但从当前情况来看，我国集中供热系统中的大部分锅炉在运行管理中其效率仍未得到完美发挥。①锅炉在运行环节受各种外在因素的综合影响或限制，是其运行效率无法得到提升的关键所在；②不合理的锅炉设计结构，导致燃料在炉膛内的燃烧不充分，从而造成一定程度的能量浪费和环境污染；③排烟温度过高，高温烟气的排放带走大量热量，若不合理回收利用，会降低锅炉热效率。

2、自动化节能效果差。自动化控制设施作为集中供热系统中的重要部件，是整个系统中资金支出最大部分，各种自动化设备的合理引进和应用，不但可准确将信息传递到系统的各个部分，而且可通过远控方式对换热站进行实时调控，从而实现能源的合理分配和充分利用。但从当前的情况来看，我国供热系统自动化设施的使用存在诸多不足之处，主要体现在：

①换热站在日常运行中所产生的热量数据无法与热源产生的数据进行有效对接。

②在传输热量时受供热控制的阻碍，使热量只能到达热力站，无法有效控制用户和建筑物。

③供热系统运行中，最常出现的问题是水力失调，由于该问题涉及供热管路，导致问题的彻底解决存在较大难度，加之供热系统内部所使用的各类调节设备缺乏一定合理性，致使各工作系统无法对室内温度数值做出有效调控，从而带来大量热力资源浪费问题。

3、供热管网有着较严重的热损失。集中供热系统之所以会出现较严重的能耗，其因素即是供热管网损失较严重，最终导致整个供热系统热能运输效果无法达到既定目标，影响到整个供热系统节能性。①供热管网未在城市供热系统中做出合理布置，使部分管道在长时间使用后无法得到有效维护，从而出现破损。②管网安装期间，因工作疏忽引发各种热泄漏事故，直接影响整个管网热传输效率，并由此造成整个供热系统热损失严重。

三、绿色智能集中供热系统的节能减排技术

1、变频技术的使用。在集中供热系统的调节运行中，泵与风机等设备所消耗的电能大，其变频控制技术的使用可带来显著节能效果，还可在很大程度上提高供热质量，满足用户供热需求。尤其是分布式变频循环泵的使用，不仅能提高水力平衡度，满足均衡供热需求，还能提高效率，降低管网输送能耗，有效实现节能减排。

引进变频设施，能有效实现整个集中供热系统的调速节电运行目标，尤其是在风机运行中产生的节电效果最显著。通过相关试验研究证明，使用变频器驱动风机，同时采用变频调速的控制方式，相较于输入端风阀控制方式，当两者都维持在全风量功率下，前者电力能源节省比例达到了45%。

2、智能化技术的引进。随着“互联网+”智慧能源越来越受重视，智慧供热的理念应运而生。智慧供热的核心技术是利用自动化系统采集热源、管网、热用户数据，通过分析作出预判，然后下达执行指令完成系统的联动控制，使供热系统以优化、经济、安全方式运行，满足系统的水力、热力平衡，最终实现能源消耗最小化、用户室温舒适化、安全保障最优化和企业效益最大化，形成一个多方受益的供热体系。

另外，在信息化技术和计算机技术与各行各业深入融合发展中，因计算机监控系统自动化程度较高，能使整个劳动生产率和热效率得到提高，因此在集中供热系统中也得到了重视和广泛应用。在采用质量并调运行模式下，为进一步实现集中供热系统节能运行目标，需设置相应的计算机监控系统，实时监测锅炉房的运行管理。就当前的情况来看，对整个供热系统的计算机监控系统设计，可使用中央集中式监控和集散式监控，后者因其使用较灵活且故障发生率低，使用频率较高。

3、减排技术的开发。国家政策提倡节能环保，供热行业作为民生的保障行业，也应为环保事业贡献一份力，在工艺水平满足要求前提下，改造现有供热设备，合理提升新建工程。采取合理的技术措施降低锅炉烟气排放温度，开发除尘、脱硫、脱硝、降氮等技术，降低烟气污染物含量，从而有效减少能源浪费，降低排放，为节能减排做出最大努力。

四、绿色智能下的集中供热系统调节方法

1、量调节。其是指在供水温度一定时，通过调节供水流量来满足系统需要，这种方式能降低整个集中供热系统电耗。在供热管网确定情况下，系统的阻力保持不变，流量和电机转数成正比，功率和频率立方成正比，而改变电机转速的方式为改变电机转差率、电机极对数、电源频率，对容量大的泵类电机来说，采用前2种调速方式存在一定困难，而改变电源频率是最佳的选择。在改变电机转差率、电机极对数维持恒定情形下，水泵转速和输入电流的实际频率数值呈正比例关系。

在使用变频设施直接调节循环水泵时，根据有关研究数据显示，在流量降低30%情形下，整体电功率可降低65.7%，这对多数地区维持较长时间70%流量运行来说，电耗可降低40%，具备明显的节能效果。

该种调节方式具备更快的用户用热量变化响应，但需注意的是，在使用量调节时，在室外温度逐渐升高情形下，管网中水流量会显著降低，易造成整个集中供热系统在垂直方向上的热力失调问题。出于有效降低系统电耗的考虑，需在集中供热系统中设置两台规格、型号有一定差异的循环泵，以此保障供热系统在室外温度高的情形下仍能维持正常运转，提高整个集中供热系统运行经济性。

2、质调节。它是指在系统流量一定时，通过调节供水温度来满足供热需求的一种调节方式。该方式能有效维护系统内水力工况稳定，且运行管理简便，一般能很好地达成既定调节效果，因此质调节也是目前应用最广泛的供热调节方式，但需注意的是，因循环水量维持不变，导致电耗相对较高。此外，对那些同时具备多类热负荷的供热系统，在室外温度逐渐回暖情形下，这种调节方式无法有效满足其他热负荷实际要求。因此，当系统调节方案选用质调节时，其配泵方式一般采用1用1备或多用多备，同时，组成泵组的流量数值需维持在系统总流量数值的1.05～1.1倍，并且需考虑并联多台水泵情形下带来的流量下降因素，以单一水泵流量数值的90%作为基数合理确定水泵组的实际流量。此外，水泵的实际扬程需达到系统在用户满流量情形下产生的总阻力数值1.05～1.1倍，如此与之相对的水泵功率就会超过实际需求功率，为此，在系统设计时需合理设置水泵台数，并能根据实际需要适度启停调配，以有效降低整个集中供热系统的电耗负荷。

参考文献：

[1]沈秀环.供热管网量调节的节能探讨与应用[J].节能，2015(07).

[2]刘刚.智慧型供热系统初探[J].供热制冷，2019(03).