（工商管理专业论文）潍坊热力公司供热综合节能技术应用案例研究.pdf

大连理工大学专业学位硕士学位论文 摘要 能源在我国经济迅速发展的过程中，越来越显示出它的突出的重要地位。我国人均 能源占有量不足世界平均水平的4 0 ，能源效率低，仅达到3 2 ，我国采暖能耗为同纬 度发达国家采暖能耗的3 倍左右，能耗浪费是巨大的。按照国家提出的“建立节约型社 会 及“十一五 提出的在2 0 1 0 年实现能源降低2 0 的目标，作为占全国总能耗3 0 的建筑能耗，尤其是北方采暖地区占建筑能耗6 5 的采暖能耗，必须在集中供热系统多 个环节实行综合节能管理。 本论文采用了规范分析和实证分析相结合以及对比的研究方法。从供热理论、细节 管理及优化管理入手，针对潍坊热力公司原来的供热能耗情况进行研究，认为影响供热 系统能源消耗的主要原因有以下四个方面，一是供热设备( 包括热源厂和换热站的各类 设备) 效率偏低；二是输送过程中，散热量和漏水率较高，输送效率不高；三是运行技 术水平不高；四是公司管理体制、管理水平的原因。 针对潍坊热力公司的情况，提出了进行综合供热节能技术应用的方案，包括在改造 供热锅炉、工业汽轮机拖动风机水泵等方面改进供热设备、安装自力式平衡阀和对蒸汽 凝结水进行回收等技术改进输送条件、利用变频调速技术和微机自动监控提高运行技 术、加强供热管理四个方面的节能方案，并对预期效果进行了分析和研究。认为该项综 合节能方案非常得力，节能效果显著，有利于设备的平稳运行，可以取得良好的经济效 益和社会效益。 关键词：供热；综合节能；分析研究 潍坊热力公司供热综合节能技术应用案例研究 t h ec a s es t u d yo nt h ep r o m o t i o no fh e a t i n gi n t e g r a t e de n e r g y s a v i n g t e c h n o l o g yi nw e i f a n gt h e 姗a lc o m p a n y a b s tr a c t a s r a p i d l ye c o n o m i cd e v e l o p m e n ti nc h i n e s e ，e n e r g yh a s b e e nd i s p l a y i n go fi t s i m p o r t a n tp o s i t i o nm o r ea n dm o r ep r o m i n e n t l y c h i n e s ep e rc a p i t aa m o u n to fe n e r g yi sl e s s t h a nt h ew o r l da v e r a g eo f4 0 ，w i t ha l li n e f f i c i e n tc o n s u m p t i o no fo n l y3 2 c o n t r a s t e dw i t h d e v e l o p e dc o u n t r i e sw i t ht h es a m el a t i t u d e ，c h i n e s ee n e r g yc o n s u m p t i o nf o rh e a t i n gi sa b o u t 3t i m e sw i t hah u g ew a s t e t om e e tt h et a r g e tr a i s e db yt h e ”e s t a b l i s h m e n to fa c o n s e r v a t i o n m i n d e ds o c i e t y ”a n d ”p r o j e c to fe l e v e n t hf i v e y e a r ”，w h i c ht or e d u c ee n e r g y c o n s u m p t i o nw i t h2 0 b y2 0 1 0 ，c e n t r a lh e a t i n gs y s t e mm u s tb ean u m b e ro fa s p e c t so ft h e i m p l e m e n t a t i o no fe n e r g ym a n a g e m e n t a tp r e s e n t ，t h ec o u n t r y st o t a le n e r g yc o n s u m p t i o n a c c o u n t sf o r3 0 o fb u i l d i n ge n e r g yc o n s u m p t i o n ，e s p e c i a l l yi nt h en o r t hb u i l d i n gh e a t i n g r e g i o nc a n b ea c c o u n t e df o rc o n s u m p t i o no fh e a t i n ge n e r g yc o n s u m p t i o n6 5 i nt h i ss t u d y ，ac o m b i n a t i o na n dc o m p a r i s o no fn o r m a t i v ea n a l y s i sa n de m p i r i c a l a n a l y s i sw a sa p p l i e d f r o mt h eh e a t i n gt h e o r y ，t h ed e t a i l so f t h em a n a g e m e n ta n do p t i m i z et h e m a n a g e m e n t ，t h ee n e r g yc o n s u m i n gp a t t e r no fw e i f a n gh e a t i n gc o m p a n yw a si n v e s t i g a t e d t h ef o l l o w i n gf o u ra s p e c t st h a ti m p a c t i n go fe n e r g yc o n s u m p t i o ni nh e a t i n gs y s t e m sh a v e b e e nf o u n d t h ef i r s t ，h e a t i n ge q u i p m e n t ( i n c l u d i n gh e a tp l a n ta n dt h ev a r i o u st y p e so fh e a t e x c h a n g e rs t a t i o ne q u i p m e n t ) r u n sl o we f f i c i e n t l y ；t h es e c o n d ，t h el e a k a g er a t eo fh e a t d i s s i p a t i o ni sc o m p a r a t i v e l yh i g hw i t hal o wt r a n s m i s s i o ne f f i c i e n c yd u r i n gd e l i v e r yp r o c e s s ； t h et h i r d ，r u nal o wt e c h n o l o g i c a ll e v e l ；t h el a s ti sa b o u tc o r p o r a t eg o v e r n a n c es y s t e ma n d m a n a g e m e n t as e r i e so fc o m p r e h e n s i v ee n e r g y - s a v i n gt e c h n o l o g i e sw a sw o r k e do u tb ya na n a l y s i s a n dr e s e a r c hf o rw e i f a n gh e a tc o m p a n y ，i n c l u d i n gt h ef o l l o w i n gf o u ra s p e c t s ，a st h e t r a n s f o r m a t i o no fh e a t i n gb o i l e r s ，i n d u s t r i a ls t e a mt u r b i n ef a nd r a gp u m p s ，w a t e rp u m p s ，t o i m p r o v et h ei n s t a l l a t i o no fi n v e r t e ra n di n s t a l l a t i o no fh e a t i n ge q u i p m e n t ，s e l f - b a l a n c ev a l v e t oi m p r o v et h et r a n s p o r tc o n d i t i o n s ，t h eu s eo fa u t o m a t i cm o n i t o r i n gi m p r o v et h eo p e r a t i o n o ft e c h n o l o g y ，t os t r e n g t h e nt h em a n a g e m e n t b yf u r t h e rs t u d y i n gp o t e n t i a li m p a c t so ft h e f o r m e rf o u rm e a s u r e s ，i tw a sr e a c h e dt h ec o m p a n y sc o m p r e h e n s i v ee n e r g y s a v i n gm e a s u r e s a r ev e r ye f f e c t i v e ，e n e r g y - s a v i n ge f f e c t so fs i g n i f i c a n ti nf a v o ro ft h es m o o t ho p e r a t i o no f e q u i p m e n t ，a n dg o o de c o n o m i ca n ds o c i a lb e n e f i t s k e yw o r d s ：h e a t i n g ；i n t e g r a t e de n e r g y s a v i n g ；a n a l y s i s 一一 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明。：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 储擀：彩牛日期：) 碰年上月上厶日 大连理工大学专业学位硕士学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间 论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有 权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 作者签名：盈! 之兰蜜 导师签名：錾碰名：海一 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1引言 1 1 研究的意义和目的 能源短缺与环境破坏是当今社会面临的两大难题，任何国家经济的发展都离不开能 源的支持。伴随着全球经济大发展，能源消耗量与日俱增。能源在我国经济迅速发展的 过程中，越来越显示出它的突出的重要地位。我国人均能源占有量不足世界平均水平的 4 0 ，能源效率低，仅达到3 2 。节能降耗从企业的角度来说，就是在生产过程中如何有 节约资源，效节水，节电，提高单位资源的综合利用率，进而用最少的资源产生更高的利 润。社会经济的发展离不开资源的供给，然而资源总是有限的。随着工业经济的发展，对 资源的需求越来越大，传统资源的利用一方面对环境造成了极大的破坏，另一方面资源 的乱开乱采，破坏了经济的可持续发展。虽然中国的经济获得了9 5 的增长速度，但同时 也有隐患、令人担忧，发展中消耗了太多原材料，对环境也造成了极大的破坏。因此，实 施节能降耗势在必行。 建筑能耗在一个国家总能耗中占有重要组成部分，与工业能耗、农业能耗、交通运 输能耗组成总能耗。建筑能耗一般指建筑的使用能耗，其中包括采暖、空调、生活热水、 炊事、照明、家用电器等方面的能耗。 建筑节能在支持社会经济可持续发展、减轻大气污染、改善建筑热环境等方面都有 举足轻重的作用。西方发达国家建筑能耗一般占到总能耗的3 0 4 5 ，我国建筑能耗也 占总能耗的2 0 - - 2 5 ，正逐步上升到3 0 。据相关资料显示，我国采暖能耗为同纬度 发达国家采暖能耗的3 倍左右，能耗浪费是巨大的。因此建筑能耗是总能耗的一个重要 组成部分，也是牵动国家全局的大事情，是目前节能领域的当务之急。 所谓建筑节能是指在建筑中合理使用和有效利用能源，不断提高能源利用率、减少 能源消耗。按照国家提出的“建立节约型社会及“十一五提出的在2 0 1 0 年实现能 源降低2 0 的目标，作为占全国总能耗3 0 的建筑能耗，尤其是北方采暖地区占建筑能 耗6 5 的采暖能耗，必须在集中供热系统多个环节实行节能管理。 潍坊市的集中供热事业起步较晚，存在技术落后，管理粗放等一系列问题，供热的 效率低下，供热成本居高不下，成为困扰企业发展的瓶径。据该公司的实际测试，锅炉 效率在5 0 - 7 0 ，热网输送效率6 8 - 8 2 ，平均漏水热损失率达6 - 1 0 ，不均匀热损失 1 0 2 0 ，总体供热效率只有3 5 - 5 8 。 能源形势日益严峻严峻，而城市集中供热工作节能大有潜力，节能工作势在必行。 潍坊热力公司供热综合节能技术应用案例研究 1 2 论文研究的内容 总结介绍潍坊热力公司在供热耗能的基本情况，对供热能耗的几个环节进行介绍， 对影响供热系统能耗居高不下的主要原因进行分析，最后是对潍坊市热力公司在供热节 能技术应用的方案进行研究。包括：( 1 ) 案例描述：供热节能技术推广情况和主要技术； ( 2 ) 案例分析：影响应用效果的主要原因和问题分析、识别；( 3 ) 改进措施、技术应用的 措施和效果评估。 1 3 论文的研究方法 论文按照提出问题一分析问题一解决问题的思路进行写作。文章首先介绍北方地区供 热能源消耗的基本情况、节能措施和潍坊热力公司供热能源消耗的具体情况，提出供热 节能的重要性和紧迫性；然后对供热中能源消耗过高的现象进行系统的分析，找出原因； 最后，得出供热综合节能技术应用方案，从改进设备、改善输送条件、提高运行水平、 提高管理水平四个方面提出改进的的方案，并对方案的预期效果进行分析。论文的技术 路线如图1 1 所示。 图1 1 技术线路图 f i g 1 1 t e c h n i c a lc i r c u i td i a g r a m 一2 一 大连理工大学专业学位硕士学位论文 2问题描述 2 1我国北方地区供热能源消耗及节能技术应用情况 2 1 1北方地区供热能源消耗情况 在我国的北方地区，建筑的能耗( 包括建造能耗、生活能耗、采暖空调等) 约占全社 会总能耗的3 0 ，其中最主要的是采暖和空调耗能，占到2 0 。“3 0 还仅仅是建筑物 在建造和使用过程中消耗的能源比例，如果再加上建材生产过程中耗掉的能源( 占全社 会总能耗的1 6 7 ) ，和建筑相关的能耗将占到社会总能耗的4 6 7 。 由清华大学建筑节能研究中心发布的中国建筑节能年度发展研究报告2 0 0 7 ) ) 中称， 我国北方城镇采暖能耗占全国城镇建筑总能耗的4 0 ，为建筑能源消耗的最大组成部分。 根据建设部2 0 0 6 年的统计显示，目前全国供热采暖耗能全年约为1 3 亿吨标准煤，占 全社会总能耗的1 0 。其中一个很重要的原因就是北方冬季供热采暖消耗了大量能源。 现在我国每年新建房屋2 0 亿平方米中，9 9 以上是高能耗建筑；而既有的约4 3 0 亿平方 米建筑中，只有4 采取了能源效率措施，单位建筑面积采暖能耗为发达国家新建建筑的 3 倍以上。根据测算，如果不采取有力措施，到2 0 2 0 年中国建筑能耗将是现在3 倍以上。 2 1 2 主要节能技术简介 针对供热耗能过高的情况，各地分别采取了各种不同的措施，主要节能技术如表2 1 表述。 表2 1 节能措施表 t a b 2 1 e n e r g yc o n s e r v a t i o nm e a s u r et a b l e 序号技术名称主要技术性能及特点适用范围 以自动化控制和网络通讯技术为基础，以热源( 锅 炉) 、管网和用户作为整体控制对象，建立供热系 l 供热系统集中控制 统控制与管理平台，从而实现对供热系统的优化控 供热系统 制与管理，达到“按需供热”目的。可以保证系统运行 的稳定性和安全性，显著地提高系统供热效率。 2 气候补偿技术具有多种形式，能够随室内外温度变 气候补偿技术化自动调节用户侧系统供热量，避免供热过度或不供热系统 足，实现稳定供热。 一3 一 潍坊热力公司供热综合节能技术应用案例研究 序号技术名称 3 主要技术性能及特点 适用范围 根据不同功能建筑物用热需求与时间的规律，调控 分时分区控制不同时段、不同区域的供热量，实现按需供热、降供热系统 低能耗。 动态跟踪锅炉系统中的相关参数变化量，对送、引 4 变频控制技术风机，炉排电机等用电负荷实时调控，实现节能优供热系统 化运行。 5 烟气冷繁回收技嘉象篡霎器挖萋羹了羹譬鉴蓑羹各蒙竖霎，显热 锅炉系统 。 术和水蒸汽的汽化潜热，提高锅炉综合热效率。 利那矾 6 水泵调速技术 磊嘉釜了主蛋磊毛? 羹譬案蠢嚣蓑薷誓蔷爹水系统 供热系统 采用符合高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预 制直埋保温管( c j t l1 4 ) 、玻璃纤维增强塑料 外护层聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管( c j 厂r 1 2 9 ) 、 高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保 7 无补偿冷安装直埋温管件( c j t 1 5 5 ) 等标准的预制直埋保温管及管 供执管网 技术件，按照城镇直埋供热管道工程技术规程 历鬲。剐 ( c j j 厂r 8 1 ) 标准设计，可最大限度地减少补偿器和 固定支架，具有投资低、施工周期短、防水保温性 能好，运行期间热损失小、事故隐患少、使用寿命 长、节约能源并提高供热系统可靠性等特点。 8 整体式保温结构垂荔薰霆彗蓁薹吉番星蔫雯露爨毫篙i 蓦毒吾宅嚣袅既喜篙鎏釜热 整体式保温结构预制整体式保温防腐结构，对供热管网进行改造，提 帆显= = 霪环。 高节能保温效果。 日”3 ” 9 蓄热技术 1 0 斋警藁着暑蠢薹棠军蓑蠢簧筹藉着柰蠢? 署紧于 大型萎褰供热 时，采用蓄热技术平衡热负荷、利用余热，有利于 八土厶“而 供热系统安全稳定运行。 小“ 分布式主柔泵供热褰蒙霜篱兰曩囊? 簇馨磊豢芋妥董事纛窆薯# 置一 供热系统 技术次水侧的二级泵，联合调节，实现节能运行。 ”“1 一“ 在供热管网安装具有调节功能的阀门，进行水力平 1 1 水力平衡调节技术衡调节，使流量合理分配，解决热源近远端用户供 供热系统 热不均衡的问题，实现节能运行。 一4 一 大连理工大学专业学位硕士学位论文 序号技术名称主要技术性能及特点适用范围 1 2 热计量装置 选用符合热量表( c j l 2 8 ) 要求的热计量装置， 蠢藿蠢蓍莩：鍪翥薯譬蔫篓篌薯爰磊彖嚣驾荐鍪蠢 供热系统 统能源审计、控制和监测提供有效的数据，利于供热 ”“”一 节能及计量收费。 13 一风燃烧赫瓣糌鬃黥搿燃翥獬嚣燃气嚣工 分段配风燃烧技术效地控制空气系数、烟气在炉膛里的流速和排烟温4 “：f 善。? 一 度，提高热效率，降低污染物排放。 一。” 1 4 利用换向阀和蜂窝陶瓷蓄热体，实现燃料在低过剩 燃气蓄热式高温空空气状态下燃烧。换向阀以一定的频率进行切换，燃气锅炉及工 气燃烧技术使两个蓄热体处于蓄热与放热交替工作状态，从而达 业窑炉 到节能和降低n o x 排放量等目的。 将石灰石均匀放置于链条锅炉的煤层上部，在炉内 - 5 燃嚣双瓣燃鬻瓣糕器磊裂纛 的脱硫效果。 将原煤( 高硫煤、劣质煤、煤矸石) 、秸秆和有机 ，6 燃料成型燃烧技术耋? 爨磊过霾辈型龛霉雾嚣2 嚣瓣黼“器小型燃煤锅炉 而减少s 0 2 的排放量。 根据最优反馈信号管径及信号拾取点设计阀口结 1 7 燃气锅炉调压器构、膜片、呼吸孔，具有反应快，既满足静态特性 燃气锅炉 要求，又满足快速动态特性要求等特点。 通过采用包括环境调查、压力测试比较、余氯检测、 1 8 供热管网检漏技术 音听检漏、阀栓听音、钻探定位或区域泄漏噪声自供热管网 动监测等自动监测技术，对供热管网泄漏进行检测。 2 2 公司简介 潍坊市位于山东半岛中部，是世界风筝都和中国优秀旅游城市，总面积1 5 8 万平 方公里，人口8 5 2 2 万。潍坊市是山东半岛的交通枢纽，境内有济青、潍莱、东青、荣 乌四条高速公路和胶济、胶新、大莱龙、益羊、青临五条铁路。 一5 潍坊热力公司供热综合节能技术应用案例研究 潍坊市热力有限公司组建于2 0 0 4 年，其前身是潍坊市热力总公司，是集供热设计、 安装、供热经营于一体的具有供热经营资质和安装资质的股份制中型企业。目前公司负 责着潍坊市城区近1 0 0 平方公里区域的集中供热职能，主要业务是生产并外购热电厂的 蒸汽，输送到供热用户进行汽一水换热，利用被加热的热水对居民楼和其他楼房进行供 热。运行供热面积6 8 0 万平方米，供热用户4 6 万户。供热时间为每年的1 1 月1 5 日到 次年的3 月1 5 。 公司现有职工3 9 6 名，下设企业管理部、生产技术部和财务部三个管理部门以及昌 能热源厂、蒸汽经营公司、捷能供热公司、设计院、工程公司、居能置业发展公司、物 资公司、物业公司八个分公司。 目前公司拥有大型供热锅炉房一座，1 5 8 个热力站，d n l 0 0 以上的蒸汽管网9 6 公里， 热水管网4 3 公里。 公司总蒸汽供应能力达到近5 0 0 吨d , 时，年供应蒸汽为8 3 万吨。向公司供热区域 内的供热热源两处，一是公司下属的昌能热源厂，一是万潍热电厂有限公司。昌能热源 公司现有7 5 吨流化床锅炉2 台、3 5 吨流化床锅炉4 台、2 0 吨链条锅炉1 台；万潍热电 厂现有7 5 吨流化床锅炉3 台、3 5 吨流化床锅炉2 台。 2 3 潍坊热力公司供热现状 目前集中供热的模式为：热电厂或热源厂( 大型区域锅炉房) 生产蒸汽一至换热站 产生常规热水一供暖热水管网到用户。 公司的各项生产指标都很高，总体供热效率偏低。实际测试，锅炉效率在6 5 左右， 蒸汽热网输送效率8 8 ，再考虑的换热效率和热水输送效率，公司的总体供热效率只有 3 5 - 5 8 。 2 3 1热源厂锅炉情况及存在的问题 该热源厂始建于2 0 0 3 年初，并与当年投产，2 0 0 5 年再次扩建。厂内的卜6 号锅炉 采用循环流化床锅炉，并采用d c s 控制，7 号为链条炉。锅炉水处理采用双室浮动床系 统，除盐水经过除氧器进入锅炉。1 - 4 朝t 锅炉除尘方式采用两级除尘，一级为多管旋风除 尘二级为水浴除尘的，5 6 # 锅炉采用三级静电除尘。燃煤以山西的西山煤为主，发热量 5 0 0 0 - 5 5 0 0 大卡。 该厂的锅炉为中温中压锅炉，是按照热电厂的标准设计和安装的，考虑到上网电价 偏低( 0 3 6 元k w h ) ，成本倒挂，所以没有进一步投资发电，只是作为热源生产厂对 外供应蒸汽。锅炉产生的过热蒸汽通过减温减压器后对外供应，外供蒸汽压力为1 o m p a 、 温度为2 6 0 左右。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 目前，该公司的锅炉运行中利用电机改变送风机调节挡板开度来调节风量大小，采 用喷水减温减压器来调节过热蒸汽的温度和压力。 热源厂的锅炉主要节能技术如表2 2 表述。 表2 2 锅炉型号表 t a b 2 2b o i l e rm o d e lt a b l e 该公司的锅炉主要存在以下问题： ( 1 ) 炉内燃烧温度未达到设计要求，煤耗高 原设计锅炉沸腾层温度为9 2 7 时，悬浮段温度8 4 3 ，锅炉出口温度8 8 2 ，排烟 温度1 5 5 。但在实际运行中，当沸腾温度9 5 0 时，锅炉出口温度仅为7 3 0 左右， 排烟温度为1 2 6 。很显然，锅炉上部的温度低于设计值1 5 0 以上，使炭粒不能完全 燃烧。由于上部温度偏低，燃煤入炉后在沸腾层经过短暂的燃烧即进入温度低的悬浮 段而不能继续燃烧，随气流带入温度更低的尾部，导致燃烧效率低，煤耗高。 ( 2 ) 锅炉点火启动成功率低，不能压火备用 锅炉采用床内木炭点火方式，不易控制，点火成功率低，这主要是在点火过程中， 很难掌握煤在不同温度下的燃烧速率。在低温时，煤燃烧很慢，随着床内温度的上升， 其燃烧速率逐渐增加。当温度升高到一定程度时，点火时投入的煤迅速燃烧，放出大 量热量，如不及时加大风量，就很容易产生超温结渣，反之，就可能熄火。由于不能压 火备用，增加了点火频率，频繁的启停也给锅炉本体的安全带来隐患。 ( 3 ) 飞灰循环未正常建立，运行不稳定，燃烧效率低，飞灰含炭量高 锅炉原设计采用卧式旋风筒分离器，分离下来的细灰下落到一狭长形 ( 3 7 1 m 0 3 2 m ) 储灰槽中，由6 根巾5 7 r a m 管子供给送灰风将细灰经返料口送入炉内。 由于返料口位于浓相区，且处在埋管与炉墙之间的斜坡上，该处流化特性差，经常有 渣块堆积，致使下灰口堵塞或流动不畅，有时细灰送不进去，有时又大量涌入炉内， 使整个飞灰循环系统不能正常运行，导致锅炉燃烧效率低，煤耗高。 潍坊热力公司供热综合节能技术应用案例研究 ( 4 ) 负荷调节性能差，8 0 9 6 以下负荷不能稳定运行 循环流化床锅炉的负荷靠改变给煤量、送风量和飞灰循环量来调节，循环灰量的改 变可改变炉内的细粒浓度和上部的温度水平，促使换热系数能在较大范围内变化，较 好地调节锅炉负荷。由于飞灰循环未能正常建立，致使锅炉负荷调节性能不好。 ( 5 ) 炉墙磨损严重 在二次风口高度部位的炉墙磨损严重。主要原因是二次风来源于一次风机，致使二 次风速偏高，且集中布置于后墙，将大量颗粒吹向前墙，碰撞冲击，导致炉墙磨损严 重。 2 3 2 换热站设备情况 目前公司供热范围内共有汽一水换热站1 6 8 个，以热源厂供应的蒸汽作为热源进行换 热后向用户供应热水，用于冬季采暖。部分换热站的主要换热设备及生产运行指标如表 2 3 表述。 表2 3 换热站设备及生产指标表 t a b 2 3h e a tt r a n s f e rs t a t i o ne q u i p m e n ta n dp r o d u c t i o nt a r g e tt a b l e 一8 一 大连理工大学专业学位硕士学位论文 该公司以上各站的万平方米供热面积平均用汽量为1 5 5 2 吨，万平方米供热面积平 均用电量为4 1 0 0 0 度。 2 4 供热节能存在的主要问题 2 4 1 能源消耗高，供热效率低 该公司的锅炉热效率低下：1 - 4 j 6 锅炉设计热效率为8 3 ，实际热效率为6 0 左右其 中；5 撑炉设计热效率为8 8 ，最大出汽量6 5 吨d , 时左右，实际热效率为6 5 左右；7 群 炉为链条锅炉，效率只有4 5 ，锅炉效率低下直接影响供热的节能效果。 该公司的一次网为蒸汽管网，9 5 以上采用了直埋敷设，但是0 3 年以前的直埋蒸 汽管网多采用岩棉和聚氨酯复合保温，保温效果差，有的地方甚至出现了裸管，甚至浸 泡到了污水中，热损失达到了1 5 以上，有的地方甚至达到了2 0 。并且蒸汽的凝结水 没有进行回收，从常温的自来水处理成为一吨合格的软化水再经过加热输送到管网中的 成本为1 6 元左右，按照年供应蒸汽7 5 万吨计算，仅此一项该公司损失约1 2 0 0 万。 二级网系统中的水力失调现象也很明显，“近热远冷的现象较为严重。随着供热 市场的不断发展，大量的热用户陆续接到了原有的供热管网上，严重破坏了原来设计的 水力平衡，影响了供热的效果，和供热的能源消耗。为照顾远的用户致使近端用户家中 温度过高，甚至出现了开窗散热的现象，同时采用大流量小温差的运行方式，实际运行 的供水温度比设计供水温度低2 0 - - 3 0 ，循环水量增加3 0 - 5 0 。此种运行状态使循 环水泵电耗急剧增加( 5 0 以上) 、管网输送能力严重下降、热力站内热交换设备数量增 加。其原因除受热源的限制不能提高供水温度外，主要是因为管网缺乏必要的控制设备， 系统存在水力工况失调的问题，为保证不利用户供热而采取的措旌。失调严重的换热站 比正常的站多耗热能1 5 卿o ，多耗电5 0 以上。 该公司系统失水情况也很严重，有的换热站补水率高达循环水量的1 0 以上。失水 主要是用户放水和二次系统以及用户内部系统管网陈旧漏水所致。系统大量失水和热量 丢失、影响供热能力，而且一个别换热站还因水处理能力不足，不得不用生水作为热网 补水，而造成管网阻塞和腐蚀。 综上因素，该公司的供热能耗居高不下，每平方米的供热耗煤达到了3 0 千克( 标 煤) 2 4 2 供热成本问题，影响供热的效果 随着我国能源供应紧张，两年来本地煤炭价格持续上涨，去年潍坊的供热用煤 ( 5 5 0 0 大卡山西优混) 折算成标煤价格为8 6 0 元吨左右。以此价格计算供热燃煤成本为 潍坊热力公司供热综合节能技术应用案例研究 为2 6 元平方米，综合供热成本达到了3 2 元平方米。居民住宅供热价格2 5 6 元平方 米，低于成本6 4 元平方米。供热市场出现了严重的成本倒挂，企业运营负担日趋沉 重。 为节约费用，该公司不得己采用了缩短供暖时间，降低供水温度等一系列办法，用 户家中的室内温度很少达到国家规定的1 8 度( 上下浮动2 度) ，直接影响了供热的效 果质量，影响了集中供热的社会效益。 大连理工太学专业学位硕士学位论文 3 案例分析 3 1 供热系统消耗能量的环节及估计方法 3 1 1 供热系统消耗畿量的环节 供热系统由热源厂，将热能送达热用户，一般都要经过热制备、输送、转换和用热 这几个环节，供热系统消耗能量的主要也在这几个环节上如图3 1 所示。 i ；| 。| pj _ l 贼隆j | 肿| 圈3 1供熟环节圈 f 嘻3lh e r i g l i i l kc “ 和我国其他北方城市一样，潍坊城区的集中供热的热源主要来自燃烧煤的区域锅炉 房和城市热电厂。 区域锅炉房的主要耗能设备是锅炉、燃料输送及灰渣清除机械、鼓风机和引风机、 水制各和输配系统水泵( 循环水泵、补水泵和加压泵) ；它们耗用的能源是燃料、电力、 水和热，通常用单位供热量的消耗量来评定耗能水平。 热电厂是由抽凝式或背压式供热机组排( 抽) 汽通过热能转换装置传递给热网系统； 首站是供热系统的热源，主要耗能设备是热交换器、输配系统的水泵。它们耗用的能源 是蒸汽、电力、水和热；通常可能用单位供热量的消耗量来评定耗能水平。 热能输送由热网承担，供热管道由钢管、保温层和保护层组成，其结构依敷设而异。 管道敷设有架空、管沟和直埋三种方式，近年来，随着城市的不断发展，管道敷设主要 以直埋为主。它们的能量消耗是沿途散热的热损失和泄漏的水、热损失。 一般可用热网效率来表示其保温效果和保热程度，热网补水率来表示热网水泄漏的 程度。在热网管线上有时还设置中问加压泵，以降低和改善系统水力工况，它的能量消 耗设备是水泵。可用单位供热量的耗电量来评定耗能水平。 能量转换是通过换热站交换器把一级网的热能传递给二级网，并由它输送到热用 户。换热站是二级网的热源，主要耗能设备是热交换器、二级网系统循环消耗和补水泵。 潍坊热力公司供热综合节能技术应用案例研究 它们耗用的能源是一级网高温水蒸汽、电力、水和热；通常用单位供热量的消耗量来 评定耗能水平。 用热环节即终端系统用热设备。城市集中供热主要是建筑物内的采暖，一般都是通 过采暖散热器把热付给房间以保持舒适的室内温度。它的耗能设备是采暖散热器。其能 耗量取决于建筑维护结构保温性能、保持的室内温度和外界环境的温度；其耗热量可通 过计量进入的循环水量和供、回水温差积分获得，通常以单位供暖面积的耗热量来评定 耗能水平。 3 1 2 系统热耗的估计 供热系统从热制备一转换一输送一用热环节的能量进入和输出必须相等，即： 输入能量= 可用能量+ 能量损失 能源利用率= 可用能量输入能量 可以这样认为：供热系统是由多个子系统组成。热用户是终端，采暖散热器是终端 用热设备。换热站、二级网和终端组成二级网子系统，换热站热交换器成为该子系统的 能量转换点，一级网水或汽则为它的热源。区域锅炉房( 或热电厂首站) ，一级网和换 热站组成一级网子系统，换热站是该子系统的热用户，锅炉受热面( 或热电厂首站的热 交换器) 成为能量转换设备，锅炉( 或热电厂流经汽机制蒸汽) 是热源。锅炉本体( 或 热电厂) 自成一个子系统，称为热源子系统。若设采暖散热器能耗为n o ，二级网管路热 损失为e 1 ，泄露漏热损失e 2 ，热力站内热损失e 3 ，一级网管路热损失为e 4 ，泄漏热损 失e 5 ，锅炉房( 热电厂首站) 内热损失e 6 。输入能量是燃料热n 3 ，能量损失包括化学不 完全燃烧损失e 7 、固体不完全燃烧损失e 7 、飞灰热损失e 8 、灰渣热损失e 9 ，排烟热损 失e i o 、( 热电厂还应增加一项：供热分担的厂内热损失e 1 1 ) ，输出则是二级网子系统 的输入能量n 2 。 具体公式如下： 二级网子系统的输入热量n 1 = n o + e l + e 2 + e 3 二级网子系统热能利用率b i = i o o * n o n 1 ( ) 一级网子系统的输入热量n 2 = n 1 + e 4 + e 5 + e 6 一级网子系统热能利用率b 2 = i o o * n 1 n 2 ( ) 热源子系统的输入热量n 3 = n 2 + e 7 + e 8 + e 9 + e 1 0 ( e n ) 热源子系统热能利用率，即锅炉热效率( 热电厂热效率) b 3 = l o o , n 2 n 3 ) ( ) 供热系统热能利用率b = b i , b 2 , b 3 ( 3 1 ) ( 3 6 ) ( 3 7 ) 大连理工大学专业学位硕士学位论文 经以上的分析，从细节管理和精准生产管理入手，分析可以节能的因素，从而达到 节能的目的。 3 1 3 系统电耗的估计 系统电耗评估与热能评估一样可以子系统计算后叠加。系统主要耗电设备有循环消 耗、补水泵、鼓风机和引风机等，它们单位供热量的电耗由下式计算： ( 1 ) 水泵耗电量 厂量、 s = i ( g ) ，( 3 6 7 3 x ，7 ) i 肿i o ( 3 8 ) 其中，卜水泵运行流量一h ； 卜水泵运行扬程m ； h 一水泵运行效率； n 卜系统供热量； h 有效小时数。 ( 2 ) 风机耗电量可用同一个计算公式，此时 其中，卜风机运行风量一h ； 卜风机运行风压m ； h 一风机运行效率( 对皮带传动应包括机械传动效率) ； n 卜系统供热量； 从设备电耗特点出发，分析了可从提高设备效率适应供热运行、减少泄露损失等 的管理入手进行降耗增效。 3 2 影响供热系统能耗的主要原因及分析 3 2 1主要原因识别 影响供热系统能源消耗的主要原因有以下几个方面，一是供热设备( 包括热源厂和 换热站的各类设备) 效率偏低；二是输送过程中，散热量和漏水率较高，输送效率不高； 三是运行技术水平不高；四是公司管理体制、管理水平的原因。影响供热系统能源消耗 的主要原因如表3 1 所述。 潍坊热力公司供热综合节能技术应用案例研究 3 2 2 设备效率问题分析 集中供热系统运行的设备主要包括锅炉、换热器、风机、水泵等。 ( 1 ) 锅炉效率问题分析 锅炉热效率是衡量热源子系统热能利用率的指标。体现燃料热被有效利用的程度。 目前，燃煤供热锅炉的设计热效率( 7 m 1 i ) 一般在7 5 - 8 5 ( 燃油、气供热锅炉热效率 在9 0 左右) 。但在使用时，由于锅炉结构、燃料供应、技术水平、管理水平、人员素 质等方面不同的原因，使锅炉的运行效率差别很大。好的，能达到设计热效率，保证锅 炉出力。差的，燃烧不完全、排烟温度高、各项热损失大，热效率不及5 0 ，锅炉出力 大幅降低；导致能源浪费，大气环境污染增加，所以提高锅炉热效率是热源管理上的重 点。 燃煤锅炉供热现存运行效率低的问题。 目前，我国2 0 吨时以下小容量燃煤锅炉运行效率约为6 0 ，2 0 吨时以上的大容 量锅炉运行效率燃煤约为6 5 。与国外的锅炉运行效率8 0 - 8 5 相差1 5 - 2 0 个百分点，这 个差距是相当大的，这正是我国燃煤锅炉节能潜力之所在。 分析燃煤锅炉运行效率低的原因，主要是因为目前我国链条炉排锅炉燃用的是未经 洗选、筛分的原煤，当用原煤散烧时，因粒度过大、不均，细末又过多，造成机械不完 大连理工大学专业学位硕士学位论文 全燃烧损失增加。因燃煤达不到锅炉设计要求的技术条件。其次加上送风不均匀，导致 过量空气系数偏大，增加排烟热损失。而当煤中灰分和细末过多时，还会直接影响锅炉 烟尘的初始排放浓度( 国外为1 0 0 0 m g m 3 ，国内为1 8 0 0m g m 3 ) ，即增加了烟尘污染， 也加大锅炉尾部除尘装置的负担。 原煤如能经过洗选和初步的筛分的加工，即可除去原煤中6 0 的灰分以及近一半的 硫分，能使煤炭成为粒度均匀的筛选块煤，才最适合链条炉排锅炉，可提高运行锅炉效 率。国外都是这样做的，燃用的是市场供应的专用“链条炉煤”。而我国多年来只是在 锅炉内加装“分层给煤装置的办法，做一些改善。 我国早在2 0 0 1 年就发布了链条炉排锅炉燃煤技术条件的国家标准，只是没能 得到贯彻执行。建议应尽快将此项工作提到议事日程上来，我国燃煤供热锅炉的运行效 率几十年没有太大的突破性进展，此项工作即为症结所在。此外，燃煤锅炉的运行人员 水平不够高，也是造成锅炉运行效率低的重要原因，必须改进。 潍坊热力公司的几台锅炉由于锅炉旋风分离器没有设计水冷套，致使返料器温度过 高，负荷提不上去，最大出汽量6 5 吨4 , 时左右。各锅炉飞灰可燃物偏高：1 # - 4 # 炉为 4 5 - 5 0 ，锅炉的平均热效率在6 5 左右，标煤产汽量只有6 5 吨。 ( 2 ) 换热器效率问题分析 换热器是是一次系统的能量转换设备，也是二次系统的热源生产设备。影响换热器 效率的原因一是换热器选型不合理或者是在制造过程中偷工减料导致换热面积不够，二 是换热器经多年运行后，水侧结垢，影响了换热的系数。凝结水温度过高，带走了大量 的热量。 ( 3 ) 风机、水泵效率问题分析 风机、水泵效率是电能转化为有用功的份额，体现电能被有效利用的程度。目前， 风机、水泵效率一般在5 5 - 7 5 。它们的流( 风) 量和扬和( 压头) 的选择与配置是十分 重要的。 选择与配置得当，装机电功率合适，运行工作点处于设备高效率区域，电耗少。选 择与配置不当( 一般是偏大) ，装机电功率偏大，运行工作点偏离设备高效率区域，则 电耗多，两者的相差可达1 0 - 3 0 。不仅如此，锅炉的鼓、引风机配置不当，还会导致锅 炉热效率下降。循环水泵配置不当，还会影响系统水力工况。 对补给水泵的控制，在电气设计中一般采用以下几种控制方式： 手动控制。这种控制方式的优点是：使用的电气元件少、接线简单、设备的故障率 低、一次性投资少、便于维护。缺点是：需要运行人员不断地观察管网的压力情况，当 管网的压力变化时，需人工频繁操作补给水泵的起、停。长期使用这种控制方式，不但 潍坊热力公司供热综合节能技术应用案例研究 会给运行人员造成极大压力和心理负担，而且一旦运行人员顾及不到，还会影响供热系 统的正常运行。鉴于上述原因，这种控制方案在集中供热系统中很少单独使用，一般仅 作为自动控制方案失灵时的应急措施。 采用电接点压力表进行自动控制。这种控制方式的特点是：利用电接点压力表监测 热水管网的压力值，根据管网压力上下限的设定值自动控制补给水泵的停、起。该控制 方式不但使用的电气元件较小、控制箱价格较低，而且当工作水泵出现故障后，能及时 发出故障报警，并自动( 或手动) 转换到备用泵，缺点是：这种控制方式不仅使补给水 泵起、停频繁，而且在其起动的瞬间，会造成管网局部压力的突然升高，引起电接点压 力表指针的抖动幅度加大，致使指针与上限接点相碰( 尤其是在管网要求允许压差范围 较小的情况下) ，从而造成给水泵误停车；而此时管网压力还仍处于下限状态，因此补 给水泵将再次起动、停车形成恶性循环。由于电动机起动电流一般为其工作电流的7 倍 左右，频繁起动极易造成电气元件和设备的损坏。 采用定压罐进行定压。为了减小管网压力的波动、保持管网压力的稳定，许多供热 站、换热站改选用定压罐来进行管网定压。定压罐的优点是：定压时间较长、管网压力 稳定。缺点是：定压罐不但体积庞大、价格高，而且还会由于该设备的使用导致建筑面积 增大，建设费用增高。 风机是热源子系统的主要附属设备，循环水泵是热网( 一级和二级) 网子系统的主 要设备。其电耗大小，不但对电资源有影响，也对供热运行成本有显著影响。由于城市 集中供热热负荷有随气候及用热规律变化的特点，变速风机和水泵被证明可以进行节能 管理运行。 3 2 3 输送条件分析 ( 1 ) 一次网保温效果欠佳。集