（热能工程专业论文）中小型低温热水直连系统的经济节能运行.pdf

哈尔滨丁程大学硕十学位论文 捅芰 在我国能源消耗中 建筑能耗在总能耗中的比例是2 0 2 5 其中供 暖能耗占建筑能耗的一半以上 因此供暖系统的经济节能运行尤为重要 目 前我国的供暖有多种形式 本文研究小型手烧 中小型机烧低温热水直连供 暖系统在整个暖期的经济节能运行 在2 0 0 6 2 0 0 7 年采暖期与哈尔滨市某经 营公司进行了科研合作项目 对供暖系统重点研究的项目有 根据气象参数 科学指导供热运行 不断监测室内温度 取样率大于2 0 以保证供热效果 提高热源的效率 调节热网的水力平衡 供暖系统的调节 加强整个系统的 保温 减少供热系统运行热损失 经过一个采暖期的经济节能运行 获取关于供暖系统的资料 数据 同 时解决了很多供热系统的顽疾 改善了热网运行条件 积累了热网节能运行 的经验 通过对中小型低温热水直连区域供暖系统 庭院式小型手烧低温热 水供暖系统在整个采暖期的数据统计和处理 得到煤耗 水耗 电耗在规范 室温折合 室外标准温度折合 采暖期18 0 天等分别折合的数据 本文针对当前东北地区普遍存在的中小低温热水直连供暖系统经济节能 运行进行了较为深入的研究 得出具有普遍指导意义的数据与结论 所采用 的方法和得出的结论可供东北地区同类供暖系统参考 关键词 供热系统 经济运行 节能 能耗 水力平衡 哈尔滨工程大学硕 学位论文 a b s t r a c t t h ep r o p o r t i o no fa r c h i t e c t u r a le n e r g yc o n s u m p t i o ni nt h et o t a l e n e r g y c o n s u m p t i o no fc h i n a i s2 0 2 5 a n dh a l fo fi ti su s e df o rh e a t i n gs u p p l i e d s o t h ee c o n o m i co fh e a t i n gs u p p l ys y s t e mi sr e a l l yw o r t h yt ob es t u d i e d s e v e r a lk i n d so f h e a t i n gs u p p l ys y s t e me x i s t si nc h i n a a n dw h a ti ss t u d i e d i nt h i sp a p e ri st h ee c o n o m i co p e r a t i o no fs m a l l s i z em a n u a lo p e r a t i o nb o i l e r p l a n t sa n ds m a l la n dm e d i u m s i z em a c h i n i n gb o i l e r sp l a n tw i t hl o wt e m p e r a t u r e h o tw a t e rd i r e c tc o n n e c t e dn e t w o r k a n di tb a s e so nt h es c i e n t i f i cr e s e a r c hw i t ha h e a t i n gc o m p a n yi nh a r b i ni n2 0 0 6 2 0 0 7h e a t i n gp e r i o d t h ek e yp o i n t so ft h i s r e s e a r c ha r e 1 g a v ed i r e c t i o n so nt h eo p e r a t i o na c c o r d i n gt ot h eo u t s i d et e m p e r a t u r e 2 c h e c ka n dc o l l e c t e st h ei n d o o rt e m p e r a t u r e sa saf e e d b a c kf o rt h eo u t p u t o ft h eh e a t i n gs u p p l y 3 t h eh y d r a u l i cb a l a n c eo ft h es y s t e mi sd o n e 4 t h en e t w o r ki sr e g u l a t e d 5 t h ei n s u l a t i o no ft h es y s t e mi si n t e n s i f i e ds ot h ee n e r g yl o s so ft h e n e t w o r ki sr e d u c e d t e c h n i c a lm a t e r i a l sa n dd a t ao ft h eh e a t i n gs y s t e me c o n o m i co p e r a t i o ni s c o l l e c t e di nt h eh e a t i n gp e r i o d m e a n w h i l e h i s t o r i c a ld i s a d v a n t a g e so ft h es y s t e m a b ef i x e da n dt h eo p e r a t i o nc o n d i t i o n si si m p r o v e d a na b u n d a n te x p e r i e n c eo n t h ee c o n o m i co p e r a t i o ni so b t a i n e d am a s so fd a t ao ft h i sk i n do fh e a t i n gs y s t e m i sc o l l e c t e da n dd i s p o s e d e s p e c i a l l yt h ec o n s u m p t i o no ft h ec o a l t h ew a t e rt h e e l e c t r i c i t y a n dt h e s ed a t ai sc o n v e r t e db ys t a n d a r di n s i d ea n do u t s i d et e m p e r a t u r e 18 0d a y sw h i c hi sn o r m a lq u a l i t yo ft h ed a y so ft h eh e a t i n gp e r i o di nh a r b i n t h es m a l l s c a l el o wt e m p e r a t u r ed i r e c th e a t i n gs y s t e m w h i c ha b ec o m m o l l i nn o r t h e a s tc h i n a i ss t u d i e dd e e p l yi nt h i sp a p e r w o r t h ya p p l i c a b l ed a t aa n d c o n c l u s i o n si sa c h i e v e d t h ea d o p t e dm e t h o d sa n dc o n c l u s i o n sc a nb er e f e r r e df o r 哈尔滨 f 程大学硕十学位论文 i t h es i m i l a rh e a t i n gs y s t e m si nn o r t h e a s tc h i n a k e yw o r d s h e a t i n gs y s t e m e c o n o m i co p e r a t i o n e n e r g ys a v i n g e n e r g y c o n s u m p t i o n h y d r a u l i cb a l a n c e 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明 本论文的所有工作 是在导师的指导下 由 作者本人独立完成的 有关观点 方法 数据和文献的引用己在 文中指出 并与参考文献相对应 除文中已注明引用的内容外 本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果 对 本文的研究做出重要贡献的个人和集体 均已在文中以明确方式 标明 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担 贸芤芤 日期 乒诺年 铜 么日 哈尔滨工程大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 课题的来源及研究的目的和意义 近些年来 我国经济社会快速增长 取得巨大成就 然而不能忽视的问 题是巨大的资源和环境代价目益增加 经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐 能源是人类社会 经济发展得以进步的源泉和动力 是发展生产和提高人类 生活水平的重要物质基础 从世界能源的整体形势来看 消费飞速发展 能 源消耗的速度远高于能源生产增长的速度 l 翻 2 0 0 7 年 节能 降耗 和 减排 成为几个关键词 我国 十一五 规划纲要提出单位g d pn 匕耗在五年内要降低2 0 的任务必须完成 但从已过 去一年的状况来看 后面几年的工作更加艰巨 故两会也提出国家会加大力 度执行和监管 国务院前不久又成立节能减排小组 对高耗能 高污染的生 产和经营项目更加严格限制 2 0 0 0 年全国能源消费总量大约为1 3 亿吨标准煤 为此 要求2 0 2 0 年一次能源消费总量控制在2 5 亿吨标准煤左右 节能总量要 达到8 亿吨标准煤 为此提出了 节能优先 结构多元 环境友好 市场推动 的中国可持续能源战略 以便达至i j g d p 翻两番 能源翻一番的目标 基于这 样的形势 把节能从国家层面上提到了前所未有的高度 3 1 1 我国城乡建设发展极为迅速 建筑面积每年以1 6 一2 0 亿m 2 的速度增长 到2 0 0 6 年 全国既有房屋面积4 2 0 亿m 2 其中城市1 1 5 亿m 2 农村3 0 5 亿 m z 在我国能源消耗中 建筑能源占有相当大的比例 其中我国北方城镇共 有供暖建筑6 5 亿m 2 约7 0 采用不同类型的集中供暖 根据目前初步统计 城镇建筑供暖用能折合标准煤1 3 亿讹 占我国总的城镇建筑用能的5 2 因此是建筑用能的最主要部分 与发达国家相比 我国城镇建筑单位面积供 暖能耗是同纬度国家的2 3 倍 而建筑除供暖外的其他用能 照明 空调 家 电 建筑设备等 按照单位面积比较 却仅为发达国家的1 5 1 2 因此供暖 节能应是我国建筑节能工作中潜力最大 最主要的途径 应该作为当前开展 哈尔滨丁程大学硕十学位论文 i i i i 建筑节能工作的重点 1 2 1 据统计 我国历年建筑能耗在总能耗中的比例是2 0 2 5 随着社会 的发展 人们对所居住的环境和生产工作环境的要求越来越高 建筑能耗所 占的比例也越来越大 其中用于暖通空调的能耗约占建筑能耗的8 5 是建 筑能耗的最主要部分 也是浪费最为严重和节能潜力最大的部分 因此降低 暖通空调的能耗 提高能源的利用率是核心问题 而在该领域的节能主要分 为建筑节能和系统运行节能 1 3 1 5 1 2 供热系统的经济运行对建筑能耗的重要意义 集中供热系统是由热源 热网 热用户三部分组成 热源是供热系统热 媒的来源 目前最广泛应用的是 区域锅炉房和热电厂 热网是由热源向热 用户输送和分配供热介质的管道系统 热用户是集中供热系统利用热能的用 户 这三部分也是消耗能量的环节 通过一个采暖期对小型手烧 中小型机烧低温热水直连接区域供暖系统 的经济运行的研究 能够更深入的了解在供热系统的运行中应该注意的问题 在现有的条件下 找到更经济节能 更适合北方严寒地区的供暖运行方式 目前我国供热企业普遍存在的问题有 1 没有科学的运行指导 容易造成浪费 目前我国供热锅炉的平均运行 效率只有6 0 多一点 采用科学的运行方法和熟练的司炉人员 将供暖锅炉 的平均效率运行提高到7 0 2 普遍存在系统水力不平衡现象 对于直连供暖系统 主要是各分支管 网的不平衡 水力不平衡会造成严重的浪费 3 跑冒滴漏现象较为严重 补水量大 主要是由于热网不平衡 末端热 用户放水造成 4 保温效果不好 主要是管道 管件的保温不好 造成热损失 此外 供暖系统的电耗量大 自动化程度不高等需要改进 本文就是依 托我国供热企业的现状 通过发挥人的主观能动性来提高热网运行效率 通 2 哈尔滨1 程大学硕士学佗论文 过科学的运行方式节约煤 水 电 增加企业的经济效益 具有实际意义 l 铊1 1 1 3 国内外对集中供热的经济运行发展的研究动态 1 3 1 国外研究动态 1 9 世纪初期 在欧洲开始出现了以蒸汽或热水作为热媒的集中供热系 统 集中供热方式始于1 8 9 7 年 当时在美国纽约 建成了第一个区域锅炉房 向附近1 4 家用户供热 2 0 世纪初期 一些工业发达的国家 开始利用发电 厂内汽轮机的排气 供给生产和生活用热 其后逐渐成为现代化的热电厂 特别是第二次世界大战以后 城镇集中供热得到较迅速发展 目前 欧洲国 家特别是北欧和西欧各国 城市集中供热发展己处于世界前列 集中供热热 化率己达到6 0 以上 西方国家的集中供热技术已比较成熟 基本实现了温 度的自动调节和控制及热计量管型2 2 2 3 俄罗斯 丹麦 芬兰 瑞典 德国等国是集中供热发展很快的国家 从 设备 技术 管理等诸方面都居世界领先的水平 集中供热技术的发展 各 国因具体情况不同而各具特点 原苏联和东欧国家的集中供热事业 长时期 来是以积极发展热电厂作为主要技术发展政策 原苏联集中供热规模 居世 界首位 1 9 8 0 年原苏联的热电厂总装机容量为9 6 0 0 万k w 全国工业与民用 的年总供热量中 7 0 由集中供热方式 即热电厂和区域锅炉房供热 全国 热电厂的年总供热量约为5 5 亿g j 由于热电联产 单就原苏联能源电力部 所属的热电厂 占全国热电厂总装机容量的8 6 就节约了6 8 0 0 万吨标煤 莫斯科的集中供热系统是世界上规模最大的供热系统 据1 9 8 0 年资料 市区 有1 4 座热电厂 供热机组7 8 台 总容量为5 8 5 万k w 供热能力为4 5 2 0 0 g j l l 在室外温度较低时 投入系统运行的高峰热水锅炉共有7 1 台 供热能力为 4 11 0 0 g j h 热网干线长达3 0 0 0 多k m 向5 0 0 多个工业企业和四万多座建筑 供热 热水网路设计供 回水温度为1 5 0 7 0 热水网路与供暖热用户的 连接大多采用直接连接方式 热电厂供热系统供热量占全市用热量的6 0 其余由区域锅炉房供热 城市的集中供热普及率高达1 0 0 是全世界集中 哈尔滨t 程大学硕十学 论文 i i i i 供热规模最大的城市 地处寒冷气候的北欧国家 如瑞典 丹麦 芬兰等国 家 在第二次世界大战以后 集中供热事业发展迅速 城市的集中供热普及 率都较高 丹麦集中供热占总需求热量的5 0 其中热电联产占3 0 在丹 麦 集中供热作为城市基础设施的组成部分 与电力 通信 燃气 给排水 系统等受到同等的重视和发展 1 9 7 9 年丹麦议会通过了 供热法 该法要 求各城市政府在分析本市能源供应的基础上制定了供热总体规划 积极推进 集中供热 并最大可能地发展热电联产 他们按大 小城市不同规模因地制 宜 大城市建设了世界上大型高效热电联产 集中供热系统 首都哥本哈根 有四座热电厂 装机总容量达7 6 4 m w 总供热能力为3 5 8 2 g j h 在小城市 迅速发展小型热电联产 区域供热系统 这些小型热电厂的燃料为天然气 垃圾 稻草 沼气等 技术方案在燃气发动机 燃气轮机和蒸汽轮机等联合 循环 小型热电联产成为丹麦能源政策的重要组成部分 芬兰集中供热占总 需求热量的4 5 其中热电联产占7 0 芬兰7 0 的燃料能源依赖进口 因 此 对能源的经济使用和运输政策特别重视 集中供热的能源 煤占4 1 天然气占2 5 泥煤2 0 石油9 其他5 首都赫尔辛基集中供热率己 达9 0 以上 瑞典集中供热占全国总需求热量的3 4 集中供热热力网总长 6 5 0 0 k m 1 6 0 0 万栋公寓和11 万小型建筑与集中供热热力网相连 说明集中 供热在瑞典的城市和人口密集区己广泛使用 德国集中供热总热量为1 9 6 万 g j 其中西德地区热电联产占6 7 原东德地区热电联产占4 1 因此 德 国也是集中供热发展较好的国家之一 韩国发展城市集中供热的历史与我国 相当 也是始于上世纪七十年代末 上世纪八十年代中期进入快速发展阶段 令人刮目相看 韩国集中供热的规模 设计 施工 运行 管理全面引进芬 兰供热先进技术 从实际出发 扬长避短 使供热系统更先进 完善 从技术方面来看 国外 特别是在北欧国家 从2 0 世纪7 0 年代能源危 机以来 十分重视供热系统节能工作 并制定了有关政策 法规以及相配套 的技术措施 国外发达国家的集中供热系统均为动态的变流量系统 其调节 与控制技术先进 控制手段完善 设备质量高 通常一次管网所提供的热量 在热力站交换成二次采暖热水和民用生活热水 在热力站的二次水系统中均 4 哈尔滨丁程大学硕士学位论文 安装有变频调速的水泵 压差控制器 电动调节阀 气温补偿器以及回水温 度限制器等设备 己经具备了一整套成熟的供热系统运行模式 集中采暖按 热量计费是世界各国发展的趋势 也是各国家节能环保的一项基本措施 目 前除西方发达国家己采用这一措施外 东欧各国及原苏联地区国家正逐步推 广 与此同时 集中采暖按热量计费的相应技术也进一步发展 采暖系统的 动态调节更加先进 计费技术更加可靠和准确 整个采暖热量计费装置向小 型化 计算机化发展 2 4 1 发达国家在热水系统区域供热方面开展的时间较长 无论在经验上还是 技术上都处于领先位置 在这方面 各国都进行了多方面的分析与研究 北 欧在区域供热方面设备先进 技术成熟 能源利用率高 1 3 2 国内研究动态 我国城市集中供热从上世纪5 0 年代开始起步 近年来 随着改革开放的 深入 国民经济的发展和人们生活水平的提高 人民的居住环境不断改善 我国的集中供热事业得到了迅猛发展 北京 天津 沈阳 大连 长春 西 安等城市每年都改建和新建一些居住小区 使城市建设水平和居民生活水平 得到不断的改善与提高 这些小区从几万m 2 到几十万m 2 不等 大多采用集中 供热 随着供热事业的发展 集中供热己从大城市走向中小城镇 从机关单 位 公建普及到居民采暖 近二十年来 国民经济的迅速发展 节能工作日 益受到重视和开放政策的实施 使我国集中供热事业 无论在规模和供热技 术方面 都有很大发展 我国政府采取了一系列措施 推广集中供热技术的 应用 1 9 8 6 年国务院以国发 1 9 8 6 2 2 号文件转发 关于加强城市集中供热供 冷管理报告 以后 集中供热有了更大的发展 在其后颁布的 节约能源管 理暂行条例 第2 9 条规定 发展集中供热 应当统一规划 对现有的分散供 热系统 必须积极采取措施 逐步淘汰低效锅炉 实行集中供热 2 2 2 3 根据能源部的统计资料 1 9 8 0 年 全国单机容量6 0 0 0 k w 以及以上的供热 机组容量为4 4 3 4 1 万k w 到1 9 9 0 年底已发展至0 9 9 8 9 3 万k w 年供热量为5 6 4 8 1 哈尔滨1 程火学硕十学位论文 万g j 根据建设部统计资料 1 9 8 0 年 三北 东北 西北 华北 地区集 中供热 暖 的建筑面积仅为1 1 2 4 8 万m 2 普及率为2 至u 1 9 9 0 年底 全国己 有1 1 7 个城市建设了集中供热设施 供热 暖 面积达2 1 2 6 3 万m 2 三北 东 北 西北 华北 地区集中供热普及率达到1 2 截止到 八五 末 我国火电装机容量为1 6 2 9 4 0 6 万k w 热电装机为 1 7 2 8 8 3 万k w 占火电装机容量的9 4 2 至1 9 9 8 年底 全国6 4 0 个城市中的 2 4 2 个建有集中供热设施 供蒸汽能力为6 7 6 0 1 万t h 热水3 5 4 9 8 m w h 到上 世纪末全国热电机组的装机容量已达到3 0 0 0 0 m w 占全国火电装机的1 5 近几年来 随着经济的高速发展 集中供热逐渐成为城市供热工程的重要形 式 例如 集中供热发展最快的辽宁省 上世纪8 0 年代术期 已有1 1 个城市 1 7 个县镇发展了集中供热 供暖的建筑面积已达3 0 0 0 万m 2 其中规模最大的 热电厂为吉林热电厂 装机容量为8 5 0 m w 目前代表我国热电机组最高水平 的2 0 0 m w 3 0 0 m w 大型抽汽式冷凝两用机组已在北京 沈阳 太原等中心 城市运行 到1 9 9 9 年底 我国城市集中供热面积为4 2 8 3 2 万m 2 供热管网总长 5 3 0 0 k m 但集中供热普及率仅为8 9 2 我国供热事业最为发达的东北 华 北 西北地区 城市集中供热普及率也比较低 仅为1 8 与供热事业发达 的国家相比还是处于落后状态 如俄罗斯早在1 9 8 0 年城市集中供热普及率就 达到6 0 1 9 9 9 年 北京市集中供热普及率为5 0 而莫斯科市则达到1 0 0 2 0 0 0 年我国集中供热普及率达1 5 东北 华北 西北地区达2 0 3 0 经 济发达的开放城市达到4 5 5 0 根据北京市中长期规划目标 2 0 1 0 年北京 市集中供热普及率上升到7 0 另据初步估算 至l j 2 0 1 0 年 我国需要增加热 电机组容量约5 4 0 0 0 m w 而根据我国2 0 0 5 年底 全国城市蒸汽集中供热能力 1 0 7 万t h 2 0 0 0 年至2 0 0 5 年年平均增长率7 5 6 2 0 0 5 年底全国城市热水集中 供热能力1 9 8 万m w 2 0 0 0 年至2 0 0 5 年年平均增长率1 5 2 4 集中供热面积 2 5 2 0 5 6 万m 2 2 5 1 实际国情 仅能实现新增供热机组1 2 0 0 0 1 8 0 0 0 m w 这表明我国供热 6 哈尔滨工程大学硕十学位论文 事业急待进一步发展 我党的十六大上 中央提出了建立资源节约型 环境 友好型 人与自然和谐共处的新型社会 因而节约能源 提高能源的利用率 式是实现这一伟大目标的重要方面 是我们必须着力改进的地方 这就要求 我们必须从各个能源消耗系统入手 尽最大努力 既满足我国社会经济发展 对能源的需求 又尽量减少对我们赖以生存的环境所造成的危害与破坏 而 在我国的建筑耗能在整个社会的能耗中占有很大的比例 是我们应该重点改 进和提高的领域 虽然近年来 我国的供热工程建设和技术 取得了显著的成就 但是与 发达国家 甚至是一些发展中国家相比 在整个供暖系统的热能利用效率 供暖产品设备品种和质量 供暖系统的运行管理和自控水平等方面 还有很 大差距 亟待提高 目前我国供暖系统正向热电联产 大型区域锅炉房的大型集中供热发展 但大部分城市中仍然存在小型手烧 中小型机烧低温热水直连供暖系统 而 且在将来一段时期不能被取代 这些中小型低温热水直连供暖系统运行中主 要存在以下缺点 1 不能依据科学的室外温度指导生产运行 通常凭借司炉工的经验烧炉 2 中小型锅炉效率有待提高 主要是司炉人员是 技术水平等问题 6 0 提高的7 0 3 供暖系统的水力平衡问题 相对平衡的水力工况可使管网 户损失由 3 0 下降到1 0 4 这类供暖系统多为旧有供暖管道 保温效果不好 针对以上问题本文将详细叙述小型手烧 中小型机烧低温热水直连供暖 系统的经济节能运行 在保证室内温度的前提下进行节能 并给出主要耗能 指标是煤 水 电耗量 本文的只要目的就是依据供热系统的现状 怎样去发挥人的主观能动性 来提高效率 降低供热成本 对于供热系统现状中不合理处提出问题 并给 出解决方案 得出的结论可供东北地区同类供暖系统参考 哈尔滨t 程大学硕士学位论文 1 4 本科研的研究成果 供暖能耗包括三项 煤耗 水耗 电耗 2 0 0 6 2 0 0 7 年采暖期对哈尔滨 市某经营公司进行了供热系统经济运行的研究 对小型手烧 中小型直连低 温热水供暖系统类型在整个采暖期运行的研究 该科研合作项目的重点研究 的项目有 根据气象参数科学指导供热运行 不断监测室内温度 取样率大 于1 5 以核查供热效果 提高热源 锅炉 的效率 调节热网的水力平衡 供暖系统的调节 加强整个系统的保温 减少供热系统运行热损失 经过整个采暖期的不懈努力得到如下的研究成果 1 对所得数据的汇总 处理 不仅对实际的数据进行了处理和分析 还 针对各种因素进行了换算折合分析 是科研结果根据代表性和指导性 如按 规范室温折合 按室外标准温度折合 避免寒冬或暖冬因素的影响 按采暖 期1 8 0 天折合 以及按不同煤质折合等 通过对对小型手烧 中小型直连低温 热水供暖系统的经济运行的研究 得到适合北方气候的供暖方式 并以此次 研究过程中遇到的问题和获得的经验为鉴 更好的解决以后遇到的新问题 2 用实践证明以预测室外气温指导热网的运行是科学 可行的 3 通过整个采暖期的实践证明了变频设备的节电效果 4 为今后同类供暖系统的经济运行提供了很好的依据和经验 1 5 本文研究内容 本文主要研究小型手烧 中小型直连低温热水供暖系统的经济节能运行 工作体现在以下几个方面 1 选择有指导意义的室外预测气温作为供暖系统运行的依据 2 不断监测室内温度 以核查供热效果 3 提高热源 锅炉 的效率 切实为企业增加社会效益和经济效益 4 调节热网的水力平衡 5 供暖系统的调节 6 建立起煤 水 电耗指标体系 今后对同类供暖系统的运行具有指导 哈尔滨 r 程大学硕十学位论文 意义 7 加强整个系统的保温 减少供热系统运行热损失 9 哈尔滨 r 程大学硕 学位论文 2 1 情况简介 第2 章概况 在我国建筑物能耗领域中 哈尔滨市区供暖期建筑物能耗 尤其是东北 采暖期建筑物能耗情况中 比较具有代表性 本科研对哈尔滨市某经营公司 在2 0 0 6 2 0 0 7 年采暖期进行了供热系统经济节能运行科研合作项目 通过对 小型手烧 中小型机烧低温热水直连供暖系统在整个暖期运行状况进行全程 的运行指导 数据采集等 汇总并进行分析 得出具有参考意义的数据与结 论 这类供暖系统在我国北方地区还大量存在 因此其经济节能运行具有普 遍指导意义 2 1 1 气象资料 哈尔滨位于我国东北地区 具体地地理位置为 北纬3 9 0 4 8 东经1 2 6 0 3 7 属于亚寒带大陆性气候 冬季采暖室外计算温度为一2 6 c 采暖期室外平均温 度为 9 5 c 冬季通风室外计算温度 2 0 冬季室外平均风速3 8 m s 冬季 最多风向平均风速4 7 m s 采暖期从每年的1 0 月2 0 号到第二年的4 月2 0 号 共 计1 8 3 天 2 6 1 2 1 2 热源简介 研究对象哈尔滨市某经营公司的动力分公司 动力分公司下属共1 4 个锅 炉房 本文选取林机锅炉房 电教锅炉房和哈平锅炉房为试点锅炉房 其中 林机锅炉房位于林机厂大院内为中型机烧低温热水直连供暖锅炉房 0 6 0 7 采暖期承担的供热面积约为1 4 万m 2 拥有2 台1 0 吨热水锅炉 主循环泵及锅 炉鼓 引风机配有变频调速设备 枝状管网 所承担的是上世纪七八十年代 的老建筑 其中部分是平房 散热器采暖 为非节能墙体 围护结构保温效 果较差 电教锅炉房为中小型机烧低温直连供暖锅炉房 承担的供热面积约 1 0 哈尔滨 科人学砸 学位沧文 为36 万l t l 2 是i 世纪八九十年代的建筑 均为不节能墙体 散热器采暖 拥 自2 台4r l e 热水锅炉 主循环泵未配变频响速设备 枝状管网 所承扭的散热 器采暖 竹 7 锅炉劈忙于 台 r 八路 为小删下烧娃院式低温执水供暖系统 承担的供热面积约为1 万m 2 均为小节能墙体 散热器采暖 拥有i 台2 吨热 水锅炉 袭2 1 锅炉膀牡奉概况 i 稃 利 j 段 nr 供 l 墨 积仃im i 1 4 36 0 瑞体类型非仃能m 1 能1 能 采暖方式 敞热器 做热器敞热器 2 2 供暖运行技术指导 供热系统运行要靠科学的方法去指导 此次经济节能运行的科研合作 主要从以下几个方面进行科学的指导分析 根据气象参数科学指导供热运行 不断惴测室内温度 取样率人于2 0 以保证供热效果 提高热源 锅炉 的效率 调节热网的水力甲衡 供暖系统的调节 加强整个系统的保温 减 少供热系统运行热损失 2 3 本章小结 本章主要介绍了科研合作项日的基本情况 包括哈尔滨地区的气象概况 和是电锅炉房的基本信息 以及提出对供暖系统经济节能运行的技术指导 为采暖期的运行打下基础 哈尔滨t 稗大学硕十学僦论文 第3 章运行指导 只用于采暖期供暖的锅炉不同于大型工业锅炉 其运行负荷随着室外温 度的变化而变化 其运行规律也要随之变化 其运行不能盲目的凭经验烧火 或是根据个别热用户的反应来运行 因个别用户反映家里温度不达标就加大 锅炉负荷 是不科学的 必然会造成能源的大量浪费 因而需要根据实际情况科学的计算出一定时间段内的燃煤量 通常为一 天 然后以此为据指导生产运行 每天燃煤量 除了室外温度这个变量以外 还有很多其他的影响因素 因而针对不同影响因素计算结果也不同 在实际 的操作运行中可以根据实际情况进行适当的调整 主要影响因素 可以分为三类 l 采暖期内基本不变的因素 1 热用户的类型 建筑维护结构类型及建筑年代 2 热用户总建筑面积 期间可能出现新上热和并网等现象 但其在一定 时期基本稳定 3 采暖室外设计温度不变 本科研对象哈尔滨地区室外设计温度 2 6 c 4 锅炉的运行效率 5 管网的运输效率等 前两者主要说明在整个采暖期内用户的总设计负荷的基本不变 2 相对不固定的影响因素 主要是燃煤的发热值和室外气温 在一个采暖期不同锅炉房可能出现多 次进煤 不同批次的燃煤发热值不同 这接关系的烧煤量的多少 当煤的发 热值固定 每天烧煤量与室外温度呈单值函数关系 3 人为因素 人为因素可以说是不稳定因素 司炉工的技术水平和认真程度会直接影 响到锅炉的效率 热网的平衡调节情况 也直接影响日燃煤量 因此要加强 对司炉工及其他技术人员的技术培养 哈尔滨丁程大学硕士学位论文 针对节假日的实际情况 大多数居民在家休息 可以考虑适当加大运行 热负荷 并相应调整运行高峰时间 以提高室内环境舒适性 下面分别对各主要影响因素的科学选取进行论述 3 1 室外温度 掌握各地区气象规律 并对照加以锅炉房调节 哈尔滨冬季 晴天日温 差大 阴天日温差小 但大风天肯定晴天 日温差也小 晴天占冬季2 3 以上 日温差平均9 5 左右 每天9 0 0 左右 2 1 o o 左右正好为日平均温度值 7 0 0 左右达最低温度 1 4 0 0 左右达最高温度 室外气温是供热系统的运行的主要参考依据 气温信息的准确获取是科 学运行的前提 因此必须有准确可靠的气温来源 而锅炉的运行不能随时的 调整 考虑到司炉工的交接班时间通常为上午8 点 早上7 点根据天气预报来 判定当天的室外平均气温 温度来源中央气象台的天气预报或者网站上查询 的气温信息 取未来二十四小时内的最高气温和最低气温的平均值 用得到 的平均值作为未来二十四小时内生产的依据 计算当日的耗热量 耗煤量 预测室外温度和实际室外气温有误差 通过对过去的几个采暖期的哈尔 滨市室外温度数据的历史记录进行了收集和汇总处理 说明了获取的室外气 温的准确度 实际的气温也就是历史记录 因此数据既有科学又准确 然后 与预测值进行对比 这里选取黑龙江农业经济信息网的逐时气温记录 以及 其他气象网站获取室外温度信息 具体网址为 h t t p w w w h l j n w c o m 4 w a w s q x t q i w e n q i w e n p h p h t t p w e a t h e r t q l 2 1 t o m c n d e t a i l p h p c i t y 哈尔滨 h t t p w e a t h e r n e w s q q c o m p r e e n d h t m 下图为哈尔滨市气温信息逐时气温收集页面 这里取用的是室外干球温 度 1 4 哈尔滨t 程大学硕十学何论文 23 0 8 年q 2 点14 日哈尔滨温屋一日 j 次曲线图 7 p 一一 7 1 u 厂 么 r k 一 ol23 567891 01 11 21 31 41 51 61 71 e1 92 02 l2 22 3 时次 黑龙江省气象网络中心制作 图3 1 哈尔滨室外日逐时温度曲线 表3 1 哈尔滨室外日逐时温度 哈尔滨一2 0 0 8 年0 2 月1 4 日2 4 小时气温 0 123456 7 1 6 2 1 6 8 1 8 1 8 4 1 9 6 2 0 5 2 0 6 2 0 5 891 0 1 l 1 21 31 41 5 1 8 8 1 4 6 1 2 9 1 0 8 9 5 9 3 8 5 8 5 1 61 71 81 92 02 l2 22 3 8 8 1 0 2 1 1 2 1 1 8 1 1 9 1 2 4 1 2 3 1 3 4 1 5 温度 哈尔滨旧 人学硕十号 侮论文 i i i i i i 二 2 0 0 62 0 0 7 温度曲线 f 卜 5 p e 图3 20 6 0 7 采暖期哈尔滨室外日适时温度曲线 莱暖期温度对比曲线 一0 4 0 5 采哩期窒外温度曲线 0 2 位0 2i 70 3 0 30 3 0 2 圈3 3 哈尔滨近p 9 个采暖捌室外日迓时温度曲线 哈尔滨工稗人学硕十学位论文 经过对最近四个采暖期室外气温的整理和统计 得出哈尔滨地区室外预 测平均与实际平均温度 其结果可见下表 表3 2 几个采暖期室外预测平均与实际平均温度对比 0 4 一 0 50 5 0 60 6 0 7 0 7 0 8 采暖期采暖期采暖期采暖期 预测室外平均温度 8 0 1 8 2 5 5 7 4 4 9 3 实际室外平均温度 7 9 7 7 9 9 5 5 6 4 9 8 误差率 0 5 0 3 3 0 3 2 0 1 0 0 从表中可以看出 预测温度与实际温度变化趋势一致 误差在3 左右 说明采用预测室外平均温度来指导生产运行是很科学的 建筑是个大的蓄热 体 因此具有一定的热惰性 在一定时间内 向建筑物输送足够热能的前提 下 无论室外温度的波动大小 室内温度变化不大 当误差较大时 在下一 班及时调整 一般预测温度还稍高于实际温度 因此有利于热用户 保证室 内的舒适性 3 2 室内测温 3 2 1 热用户基本情况 试点锅炉房的热用户的类型和特点 林机锅炉房所承担的是上世纪七八 十年代的老建筑 其中包括很多平房 散热器采暖 为非节能墙体 围护结 构保温效果较差 电教锅炉房承担的是上世纪八九十年代的建筑 均为非节 能墙体 散热器采暖 哈平锅炉房承担的是世纪九十年代的建筑 为非节能 墙体 散热器采暖 围护结构保温效果较好 林机锅炉房 电教锅炉房是中 小型低温热水直连系统 外部为支状管 网 户内多为异程的传统采暖方式 管网平衡效果较差 部分末端用户供暖 效果不好 哈平锅炉房为手烧庭院式供暖系统供热半径小 管网损失小 水 力平衡好 围护结构保温效果较好 哈尔滨t 程大学硕士学位论文 供暖效果较差的热用户 除少数先天设计问题 需要特别处理 其它可 以通过热网水力平衡的调节及局部调节 使室温达到标准 林机锅炉房为中型低温热水直供系统 供热半径大 平房用户也很多 其围护结构保温效果较差 虽然向建筑提供了超出设计值的热量 还是难以 达到标准室温 还有少数用户私接建筑 并私自接入散热器 使系统更为复 杂 于是出现了不热一放水一热网失稳一补水一不热一放水这样的恶性循环 当中 对企业和热用户都造成了不小的损失 而且恶化了二者之间的关系 浪费了宝贵的水资源 同时浪费了水带走热能 在整个采暖其林机锅炉房补 水率高 致使煤耗 水耗 电耗各项指标都偏大 3 2 2 户内测温及调节 整个采暖期 对热用户室内温度进行监测 是十分重要的 对于供热企 业 一方面可以取得室内温度数据 这是对供热效果评定的第一手资料 是 非常真实可靠的 对于运行的调整 调节具有指导作用 另外还可以对用户 户内系统进行检查 改善热用户室内系统 及时解决用户的室内供暖问题 热用户室内温度进行监测 在初寒期 高寒期 末寒期分别测温 尤其 是调整运行方式时 一般 按建筑类型抽取2 0 以上的热用户 并且合理分 布的 能代表整个热用户的样户 这样有助于科学的分析 对于测温点的位置选取原则 选取代表性房间 要尽量选取房间的几何 中心 避免其它冷热因素的干扰 减少人为误差 试点锅炉房测室温可以采用以下两种温度计 1 常用的玻璃温度计 应避免与其他物体接触 并且在测点应当停留 l o m i n 以上的示数作为最终的测量值 测量方法快捷 但只是瞬时值 不能 整体全面测量室温 2 温度自记仪 可连续记录室内温度值的变化 其温度记录间隔可以设 定 一般的可以测量一周时间 测试室内外空气温度选用温度自计仪 测量 范围 5 0 5 0 精度等级为l 级 正负偏差 o 2 c 该仪器每1 0 分钟记录 1 8 哈尔滨t 程大学硕 学位论文 一次数据 得到的温度数据采取加权平均的方法处理 对于不同建筑类型 按该房 间或者热用户的建筑面积进行分摊和计算 最后的得出采暖期的总平均温度 表3 3采暖期各锅炉房供热区域室内温度加权平均值 名称林机电教哈平 室内平均温度1 8 3 9 2 1 4 6 2 0 0 3 3 2 3 分户计量 据资料介绍 我国住宅建筑供暖能耗为相近气候条件的发达国家的3 倍 左右 发达国家通常室温保证温度是2 2 我国仅为1 8 而且供热品质差 室内温度冷热不均 供暖系统效率低 用户不能自行设定和调节室温 国内 外的有关资料和调研结果均证明 采用供热计量技术后建筑既能达到供暖节 能的目的 同时也能实现分户控制和分户计量 国家建设部 财政部等8 个部 门发出的通知 要求改革现行面积收费的办法 逐步推行按用热量分户计量 收费 按热量分户计量收费 适应我国社会主义市场经济 会产生很高的经 济效益和社会效益 对供热单位和热用户都是互惠互利的事情 住宅供暖分 户热计量收费已势在必行 实行热量分户计量本质上是通过调节散热器的流量大小来调节散热器供 热量的多少 从而达到控制室温的目的 随着众多用户不断调节各自的流量 整个热网的流量和供热量不断变化 这种变化是热源处无法控制和预知的 热源处只能随着用户的调节而调节 是处于被动的 如何调节热源适应流量 和供热量变化就成为人们关注的一个问题 在哈尔滨市基本没有实行热量分户计量 主要有以下原因 现有供热形 式实现分户计量很困难 需要改造 初投资很大 目前 分户计量的方案 方法并不成熟 多种计量仪表 计量形式 还没有一种能脱颖而出的计量措 施 热用户的分户计量 使热量按照需要分配 减少热量的浪费 以达到节 能效果 2 7 2 9 1 1 9 哈尔滨丁程大学硕士学位论文 热用户是供热系统的终端 供暖系统的最终目的就是达到热用户的合理 需求 良好的供热品质 室内温度均匀舒适 3 3 煤质的分析与化验 通过室外气温计算出当同所需的总热量 但是由于燃煤的热值浮动范围 较大 一般从3 8 0 0 k c a l k g 至u 5 5 0 0 k c a l k g 之间浮动 因而确定燃煤的热值才能 在计算当日的需要烧燃煤的吨数时得出一个较为准确的值 因而对试点锅炉 房的煤质取样分析 采取煤样时应注意几点 1 在不同位置取样 然后混合 2 尽量在煤堆的中部取样 避免表面取样 使煤样的外水分含量可以较 为准确的代表该批煤 3 所取煤样均匀 4 取完样后应当立即密封 防止水分风干损失 5 由于煤质分析所需煤量很少 同批次煤取样混合后再取样 更具代表 性 煤质分析在哈尔滨工程大学建筑环境与设备工程实验室进行实验 主要 仪器为上海昌吉地质仪器有限公司生产的x r y 1 b 型氧弹热量计 先对仪器标 定 再对样煤做燃烧热值的测定 测量原理 让已知重量的煤样在氧气充足的特定条件下完全燃烧 燃烧 放出的热量被一定量的水和量热计通体吸收 待系统热平衡后 测出温度的 升高值 计算出水和量热计通体的热容量以及周围环境温度的影响 即可计 算出煤样的发热值 具体实验步骤如下 1 从所取煤样中 均匀取样 称重 然后对煤样烘干 蒸干时间为四十 分钟到一个小时 称重 计算试样的外水分含量 2 烘干后 用粉碎机粉碎样煤至面粉状 图3 4x r y l b 刑氧弹热鼙计 图3 5x r y 1 b 型氧弹热最计操作界面 实验的到的数据是氧弹发热值 而通常采用的是燃煤的低位发热值 然 后换算成实际生产中较为通用的t 乍数 以便指导锅炉运行 另外 每批煤的热值还应当与该批煤的吨数相瓦对应 以便求的酸采暖 期所烧燃煤热值的算术平均值 为采暖期结束后 成奉和能耗的核算提供准 确可靠的依据 下表为一批次煤质分析的数据处理 哈尔滨下程大学硕士学位论文 表3 4 煤质的分析处理表 林机锅炉房第3 批 该批煤量 1 0 7 0 8 吨 原煤重量 曲 9 1 烘干后重量 g 8 4 试样1试样2试样3 试样重量 g 0 9 9 51 0 0 2 30 9 9 7 氧弹发热量 j g 2 0 9 1 02 1 2 1 22 1 4 0 9 高位发热量 j g 2 0 8 3 02 1 1 3 22 1 3 2 9 低位发热量 j g l9 2 2 6 0 9l9 5 0 4 8 419 6 8 6 6 7 平均发热量 j g l9 4 7 2 5 0 平均发热量 k c a l k g 4 6 4 5 4 9 操作人 费巍巍校核人 陈金相日期 0 7 0 1 1 l 表3 5 采暖期各锅炉房煤质的加权平均值 k c a l k g 名称林机电教哈平 发热值 4 5 9 1 7 94 5 7 8 8 14 6 5 3 0 4 3 4 日燃煤量的计算 3 4 1 供暖热负荷 为了准确的计算出燃煤量 首先要了解锅炉房供暖区域的总负荷 供暖 热负荷的概算 可采用体积热指标法或面积热指标法等进行计算 1 体积热指标法 建筑物的供暖设计热负荷 可按下式进行概算 瓯 q v f 一t x l o 3 1 哈尔滨t 程大学硕十学仲论文 式中 q 建筑物的供暖设计热负荷 k w y 建筑物的外围体积 m 3 t 供暖室内计算温度 f 供暖室外计算温度 g 建筑物的供暖体积热指标 w m 3 它表示各类建筑物 在室内外温差1 时 每l m 3 建筑物外围体积的供暖热负荷 供暖体积热指标g