采暖是我国北方地区冬季居民的基本生活需求,每年采暖期少则四个月,多的达六个月,保障城镇居民冬季采暖是事关城镇经济社会发展与稳定的大事,为此当地政府和职能主管部门十分重视,《张家口市城镇供热体制改革工作实施方案》目前正式出台,并作为构建和谐社会重要工作来抓。
十一五期间,中央将加快城镇化进程,城市建设规模日益扩大,房屋结构、房产所有制形式、供热系统运营管理模式、用户采暖品质都将呈现多元化,传统的供热体制已经难以应对社会的飞速变化,矛盾日益突出。同时,世界范围内能源形势紧张,中央政府审时度势,提出了建设节能型社会的构想,如何在新形势下,建立一套满足人们供热需求的节能、环保、高效、可行、多方共赢的模式,这是摆在供热行业的行政管理、科研、工程、运营等方方面面人士面前的大课题,这个课题对我们目前传统的供热体制、供热科技、运营方法等等都提出了严峻的挑战。
一、 矛盾重重的城市供热现状
目前城镇供热服务有三种形式:一是市政热力系统提供的区域集中供热模式,二是业主单位或房地产开发商自置自管自行供热的小区独立供热模式,三是分户独立供热。张市主要以第二种模式为主,这种模式下的收费制度也不尽相同,有的实现了商品化,供热温度控制在16℃-18℃,有的还是单位补贴采暖,根据单位效益不同,供热温度高低不一,有的单位供热不计成本,能效指标(锅炉单位出力的供热面积)高于规定标准, 有的单位温度较低,勉强度日。总的来看,供热矛盾主要体现在下面几个方面:
1、 制度缺陷,导致供热部门管理低效,暖通专业技术人员匮乏
因为单位(包括房地产企业)的主业并非供热服务,供热部门只是其中一个后勤部门,这种“大而全”制度建设模式,必然导致单位在供热方面往往缺乏管理经验和技术储备,缺乏专业管理技术人员和相关的节能激励机制。大部分供热部门只需对供热系统设备进行管理,保证系统安全运行即可,至于如何减少初期投资、运行过程中如何节能、如何环保等问题都不关心。即便进行系统改造,因为本单位缺乏专业技术人员,往往都以工程形式外包,导致监管成本高。
2、供热系统落后,投资严重不足
一般单位主要关心主业的经营,对供热系统的节能意识不强,导致对供热系统的投入严重不足,老化的系统能效较低,供热成本居高不下,资金浪费越严重,越没有资金投入节能改造,形成恶性循环。
部分单位为了降低一次投资,选择价低的高耗能锅炉,热效率低于国家标准,经检测低于40%,经过我们一段时间运行考核,其每公斤煤(发热量平均5700大卡)每天仅供2.4平米采暖面积,就燃料费一项每天0.175元,一个采暖期按150天计,每平米仅燃料费就高达26.25元,再加水电费年平米2.00元,人工费2.00元,每平米直接成本就是30.25元,(月6.05元/平米)(块煤吨价平均是415-420元)高出政府核定热费的(月4.73元/平米)27%。
3、供热服务体系没有标准化,导致用户心里没数,引发供需矛盾
人们长期以来接受福利化供热服务,还不习惯新的用热商品化模式。目前政府出台了供暖体制改革实施方案:企事业单位交费采暖,实行用热商品化、货币化。新模式要求专业化供热企业尽快形成自己的经营服务标准,包括服务模式、收费模式、监督模式、补偿模式等等,都要让用户心中有数。目前,我市绝大部分供热队伍还不专业,没有承担价格风险和技术改造风险的能力,用户采暖需求不能得到充分保障。
4、供热质量低,欠费严重
在系统老化、缺乏节能措施,能效低的情况下,供热企业运营成本高,利润难以保障,企业必然降低供热质量,从而引发用户投诉,欠费就顺利成章了。最后导致供热企业举步维艰,用户采暖苦不堪言。
二、 张家口地区的供热系统存在的技术问题
1、我市目前尚没有集中供热系统,大部分都是独立区域供热,小的几千平米,大的几万平米,都采用小吨位燃煤锅炉,型号五花八门,有带压链条炉,也有手烧常压炉,这些4t/h以下的燃煤锅炉热效率平均在40%左右,有的更低,锅炉燃烧不充分,燃烧后的热量交换效率低,排烟温度高达300℃。手烧炉只考虑减少一台引风机减少了用电量,可付出煤耗费远远高于电费。
2、系统运行不合理办公、住宅、商务、铸铁散热器、地板辐射采暖混在一起,无法“按需供热”。
3、部分管网设计采用单管串联供热模式,上热下冷,造成热力工况的垂直失调。
4、边户建筑屋围护结构保温差,造成各用户冷热不均。
5、司炉工还是传统供热办法一天烧几火,造成烧炉时温度高,停炉时温度低,室内温度不均衡。
6、选择大泵加大供水流量造成电力浪费。
7、管网保温差甚至有的还不做保温,大多数锅炉房内锅炉及管网不做保温,热量损失严重。
8、水质处理不好,锅炉体结垢,影响吸热效率。
9、系统丢水严重,用户私自装设换热器供生活洗浴,晚上热量供不上,还有的直接用热水墩地、洗衣服。人工补水不及时,系统内有空气,造成水力失调,管网腐蚀。
10、除污器不经常清理,加大水系统阻力。
三、 宝热尔公司的供热整体解决方案
公司原来是一个电锅炉生产企业,在北京市做电蓄热供热系统多年,积累了一些供热系统运行经验,今天来与大家共同研究共同学习,就“燃煤锅炉供暖系统怎样提高供热效率”这一课题与大家共同讨论共同提高。
在座各位都知道,供热系统是一个多科学、多专业、较复杂的系统工程(包括:热力学、流体力学、计算学、热能工程学、电工学),它需要多项专业技术的支持,任何一个方面欠缺或做的不好,都会造成系统运行不好。
我们现有的供热设计规范多数还是采用前苏联标准,总的来讲,系统设计参数的选择趋于保守,我们在多年实际供暖系统设计运行的基础上,总结了诸多切实可行的经验。比如:选择高效率节能锅炉;变风量自动调节;排烟余热回收系统;闭式运行;变频自动定压系统;智能自动控制根据环境温度确定供热量;针对不同功能的系统,采用集中管理分散控制;等等。
四、我们的具体措施:
1、提高锅炉热效率
选择高效节能锅炉是节能运行基础,锅炉市场的竞争、价格战越演越烈,近几年原材料的涨价,而锅炉产品的卖价又上不去,所以高效节能创新锅炉难以开发,更难于推向市场,老厂生产成本高低端产品又难与小厂竞争。2004年国家对小型常压锅炉的特种许可放开,一些常压锅炉象雨后春笋大量涌向市场,他们的产品结构简单、燃烧室量小、吸热面积小热量直接通过大烟囱排至室外排烟温度高达300多度,设备设计简单价格低其结果是购买价低运行高耗效率低,用户以后耗煤带来更大的浪费,所以选择锅炉是一个十分重要的过程。
对于不合格锅炉,我公司将进行综合技术改造,提高锅炉燃烧效率的各种措施有合理配置炉排几何尺寸、炉膛的燃烧空间、与燃料的配比,都与燃烧效率有关。为此如何控制对引风机的引风量和通风机的通风量的匹配、炉排速度的匹配。这些的功能实现靠人工是难以实现的,那么新技术的应用就更为重要,用现代化的电子计算机技术控制改造传统设备,我们公司完善了这一功能,采用电子变频技术的应用对引风机、通风机、炉排机的控制,经试运行效果良好。改造后的设备系统热效率提高到60%,选择我公司的设备和设计理念系统效率可达80%以上,每公斤5700大卡煤供热不低于采暖面积4平米,水电费年每平米控制在1.60元/期,人工费2.00元/期,每平米直接成本也是19.35元/期,(块煤吨价平均是415-420元)与政府核定的(月4.73元/平米)也是基本持平或略有一点微利。新上工程要严格选择高效节能锅炉,优化系统设计引进智能自动控制先进技术。
2、正确选择方案是节能节电的有效途径
选择高层系统闭环运行,开口运行靠普通启闭阀控制系统静压力因启闭阀质量没有保证,经常出现关不严锅炉房回灌溢水,使运行不可靠。改变采用单管串联给系统带来垂直失调上热下凉诸多不利,减少施工安装对设计系统随意改变。重视系统定压是十分重要不能忽视,现在系统定压常用的几种形式,一是传统的高位水箱定压,二是看系统压力表确定手工补水泵定压,三是电子变频自动定压,前两种系统运行不够可靠,经常出现补水不及时使空气进入系统造成水力失调,影象用户高端和低端远端和近端冷热的不均恒,如问题的出现必须人工及时到系统最高点排气。科学选择循环泵也不可忽视,避免习惯做法存在着“宁大勿小”的心理,选大马拉小车,把循环泵用电设备选得很大,不考虑满足运行的需要而只会造成电能浪费。(如多台泵并联或提高水泵扬程)改变一些人对一些基本理论认识不清,研究不够,造成了错误设计和错误选型,使供热系统白白浪费了宝贵电能(如用楼房的高度选择循环水泵扬程等问题)。对供热职工加强基本岗位培训提高专业水平,运行工满足解决在供热系统运行过程中出现技术问题,对影响供热质量出现问题时,能作认真的分析、研究,找出问题的主要原因,抓住主要矛盾,改变过去简单采取更换大锅炉增大循环泵的思路,这样不但解决不了存在的问题(有的加大了问题的严重性),却更进一步浪费了大量的燃料和电能(如热网水力失调,不调热网,却增大泵)。对供热设备的使用条件认识要清楚,运行管理要到位。设法减小系统循环阻力,管网少走垂直角,适当加大主管网管径,除污器进出口要加装压力表观察压差及时清理…….以上问题的出现都造成了能源电能的浪费,避免错误认识供热系统用电是个小数,“是而不见”或“听之任之”现象要改变。认识到供热系统的节电潜力非常大,必须要十分重视。要全方位从供热系统的设备、耗煤、耗电管理各个环节出发,在设计、选设备、施工、改造、运行、管理技术综合分析问题,找出问题,优化系统设计安装,从而采取综合优化措施,达到最大程度的节煤、节电。
3、根除系统水力失调是供热节能运行的条件。
何为水力失调,就是管网各处实际流量与所需不一致。任何一个供热系统都不能通过对管网热力用户系统的设计、管网布置、水力计算、管径、管件及设备的造型等,彻底解决运行时的水力平衡问题,任何一个系统都必须在运行时认真的调节,才有可能逐步接近水力平衡。如果调节水力平衡的设备选择不当,调节的手段不先进、不合格,甚至不进行调节,供热系统一定会存在不同程度的水力失调问题,从而造成部分热用户室温过高而浪费了热能;部分热用户室温不达标,影响了供热质量。而此时许多供热部门往往是错误的采用更换循环泵,加大循环泵流量解决,虽然使水力工况在一定程度上有所改善,水力失调状况有所减少,但由此带来的电能的浪费大大提高。
应该从根本上解决热网水力失调,才能确保用户的供热质量。旧的办法只能人工调节关断阀、调节阀或平衡阀的办法,给调节工人带来相当大的工作量,而且还无法彻底改善水力失调。采用新技术选择自动控制的方法可能提高了热网建设的初投资。那么选择近几年比较普及的,在每个热用户的入口安装恒流量调节阀或自力式流量控制阀的方法。只按每个热用户需要的流量,一次性调节好就可保证全网的水力平衡。它不但可以保证每个用户的流入循环水量与设计时实际一致,而且还会自动消除热网的剩余压头,保证热网有良好的水力工况,如选择带电动机的“恒流量调节阀”,可实现远程自动控制。
4、解决好供回水温差
供回水温差提高到原来的两倍,循环水量降至原来的二分之一,而管网的沿程阻力降至原来的四分之一,水泵的功率要降至原来的八分之一,Δt2=2Δt1,则G2=2G1, =1/22 G1,n2=1/23 N1
5、正确选择和安装循环水泵是节电的有效切入点
在泵的选型与安装上普遍存在着一些不合理的地方。不依照水力计算,而是死套所谓的“规定”并层层加码或参照别人的设计,甚至在错误的理论指导下选择泵的型号。而运行管理人员又都习以为常,浑然不觉,因此在水泵的问题上存在大量的电能浪费。
主要问题有:
1、泵扬程偏高,与实际需要相差太大,循环泵水泵扬程过高,有时使泵在超流量工况下工作,使电机过载,耗电超过实际需要的三倍以上,造成电能的浪费。对选择水泵扬程偏高的原因一般有两种:一是错误认识造成的,把采暖系统的楼房高度,作为选择循环泵扬程的依据。把循环泵的作用和补水定压泵的作用混淆一起。不知道循环泵的扬程只是用来克服采暖系统网路的循环阻力所需的动力。循环水泵的扬程不应负担楼房的高度,这种错误在某些工程还存在。这是供热理论和供热常识普及不够的结果。另一种是设计人员不良习惯造成的存在“宁大勿小”的心理,认为选的大点保险,对运行后的费用考虑较小。一般情况下在闭式系统中循环水泵扬程在8M-13M之间,供热半径大的也不要超过18M,最小的可选6-8M即可。
2、循环水泵出口装设弹簧止回阀,在北欧地区的供热系统中,循环水泵出口就不装止回阀。我国有的地方安装时也有不装止回阀的先例。因为在开式系统运行是把水有低处往高处送,停泵时如果没有止回阀,则水会回灌。而在闭式供热系统中,循环水泵的作用是克服网路的循环阻力,使水在网路中循环,当水泵停止工作时水泵两侧的压强相等,不会作反向流动。因此安装止回阀只会增加网路的阻力。在多台水泵并联安装的情况,在不工作的水泵应关闭出口阀门,不需要由止回阀起隔离作用。恒流量调节阀或自力式流量控制阀调节水力平衡的阶段,不需要分层次调节各分支点的调节阀,只是在用户终端一次性调节恒流量调节阀的流量,就可以使全管网达到水力平衡,取缔分、集水器。区域供热系统的节能运行由智能控制系统完成。如用人工操作是很难达到系统节能运行。
6、分类供热不同的用户要不同的系统独立供热
住宅与办公、商务、铸铁散热器与地板辐射采暖要分开系统供热,这样有利于分功能控制实现“按需供热”。
7、智能控制是区域供热自动运行的核心部件
为使系统安全、可靠、节能地运行,我们在硬件上选择西门子公司生产的可编程控制器(PLC)并选择了带有通讯接口的CPU控制单元及模拟量输入、输出模块和具有键盘输入接口的汉字液晶显示屏,在软件上,我们不仅采用常规的PDI调节控制,还创新建立几种控制数学模型,并引入仿人工智能的控制理论以及智能专家系统,解决了办公热耗难以预测、控制响应时间慢、惯性大、影响因素多等几方面难题。同时又解决了住宅供热的地板辐射采暖供水温度不稳定的特点。在控制中考虑了地板采暖存在的缺点,地面浮尘的上飘对人呼吸带来的不健康,采取自动控制低温长供的运行方式使地面表面温度不超过25℃。在国内率先提出燃煤锅炉量化管理节能运行的新概念,实施了“按需供热”,量化运行,节约费用,科学管理的新技术,获得了很好的社会效益。
8、做好供热采暖系统水处理
如何做好防垢工作:具专家讲述当锅炉结生1mm水垢时,增加燃料消耗10% ,当水垢达到3mm时,增加燃料消耗25%左右,当锅炉结生1mm碳酸盐水垢时,壁温就会升到450℃,水垢厚度为2mm时,锅炉壁温就会升到600℃。也就是说,当锅炉结垢时,不但增加能耗,而且使壁温增高,导致锅炉钢板及炉管强度大幅度下降,势必造成炉管等处鼓包,甚至爆管。凡结生水垢的地方,在炉膛相应部位也最易结生灰垢,而灰垢又阻碍了热的传导,降低了能源的利用率,进一步增加了能耗。
我公司从上海昱真公司引进YZ-101防腐阻垢剂对热力系统进行水处理。YZ-101防腐阻垢剂拥有优异的防人为失水功能,因采暖系统人为失水十分严重。其一给系统带来水力失调,二又损失大量热能,做好供热采暖系统水处理是十分重要的。
以上谈到的只是在几年来供热 工程运行中积累的一点经验,在供热工程有许多没有掌握的知识,需要以后更进一步学习理论基础知识和实践。不对地方望请专家和同志们指出供我们学习与提高!