熱源以燃煤、燃氣、燃油鍋爐或電鍋爐為主,也可采用地熱、水、地源熱泵。中央燃煤鍋爐仍是中國北方的主要供熱來源。由於環保要求的提高,北京等地正在逐步改變以燃煤為主的局面,取而代之的是燃氣、電力等清潔能源,地熱、熱泵技術也在逐步發展。
鍋爐房熱源節能主要是提高能量轉換效率,包括提高鍋爐和換熱站換熱器的效率,降低輸送系統的能耗,包括風機和水泵,降低輔助系統的能耗,包括輸煤、排灰和排汙系統。
在建築室內采暖設計中,有許多不規範的人為添加,熱負荷的計算值往往遠遠高於實際需要。最直接的表現就是供暖系統的運行參數偏離了設計參數。常見的人為添加如下:
(1)圍護結構傳熱系數過大。按《民用建築熱工設計規範》計算的圍護結構傳熱系數應直接作為建築熱負荷計算的依據,但由於擔心施工問題影響保溫效果,在此基礎上又增加了20% ~ 30%。
(2)管徑過大。選擇管徑時,不進行水力計算,僅根據比摩阻選擇管徑,每段管徑有大有小,有時還有意放大壹個。
(3)散熱器面積過大。選擇散熱器面積或數量時,計算負荷增加30% ~ 50%。
(4)鍋爐選擇過大。設計中不進行水力計算,甚至不進行熱負荷計算,而是根據面積指標估算鍋爐富余量,使鍋爐富余量增加壹倍左右。
在企業中,大鍋爐、大水泵、粗管道、大散熱器非常普遍,鍋爐容量過大,使鍋爐經常停機或低負荷運行,影響鍋爐熱效率。管徑過大,單體內阻過小,不利於整個熱網的水力平衡,會導致整個供熱區域冷熱不均。散熱面積過大會造成建築內供暖系統的豎向溫度不平衡,高層建築過熱,底層地板冷,達不到舒適要求,造成能源浪費。管徑大,散熱面積大,也為“大流量、小溫差”的供熱系統不合理運行創造了條件,增加了循環水泵的耗電量,增加了系統的運行成本。這些附加也掩蓋了建築圍護結構施工和設備安裝中存在的問題,嚴重阻礙了供熱設計水平的提高,增加了工程投資,浪費了能源。
為了改進舊的供熱系統,應對鍋爐、換熱器、循環泵等設備進行全面檢查,並分析所有設備匹配的合理性。然後結合實際情況制定嚴寒期和寒冷初期的最佳允許方案,提高壹次水溫,減少鍋爐、換熱器和泵的數量,以節約能源。對於新建的供熱系統,要根據節能設計標準確定熱負荷、選擇設備和采用變頻調速技術,運行時盡量提高壹次水溫,避免能源浪費。
鍋爐改造的實施方法
工業鍋爐的技術改造是壹項系統工程,需要兼顧節能、安全、環保等各種法規和要求。而且鍋爐機組是動力設備,可靠性要求高。如果改造不當造成的影響和損失遠遠超過單位本身的範圍和價值,就必須遵循壹定的工作程序。
(1)改造前熱工測試(結論性測試)。通過測試,充分了解了鍋爐的實際情況,獲得了熱效率和各種熱損失的數據。
(2)分析主要問題。根據試驗數據,輔以對鍋爐和輔機的現場檢查,在聽取運行人員和檢修人員的意見或建議後,進行綜合分析研究,找出鍋爐效率或可靠性低、可用率低的主要問題和關鍵部位。
(3)制定改造方案,提出可行性研究報告。根據發現的主要問題,分析節能潛力,按照技術可靠的原則選擇現實可行的改造方案,並對初步方案進行詳細的技術經濟分析,確認其經濟可行性,提出可行性研究報告。
可行性研究報告至少應包括以下內容:
鍋爐機組的現狀,包括熱負荷、煤耗、熱效率、存在問題等。
轉型的必要性;
改造方案的選擇(包括方案比較);
推薦方案的投資估算;
資金來源;
節能效益;
環境效益;
經濟效益分析;
敏感性分析;
結論。
(4)項目融資。根據可行性研究報告,提出投資估算,確定自籌資金和貸款申請補助金額,進行融資。
(5)選擇實施者。方案選定後,從技術擁有者中選擇信譽好、業績好、價格合理的單位作為實施者。
(6)辦理鍋爐改造審批手續。改造工作壹般應向下列單位報批:上級主管部門、節能環保主管部門、勞動安全主管部門。
(7)完成施工設計並組織施工。施工過程應接受特種設備檢測中心的監督。
(8)確認性熱平衡試驗。鍋爐改造完成後,熱平衡試驗應在正常調試條件下進行。壹般情況下,正負平衡試驗都要進行。對於大型工業鍋爐,只有無條件進行負平衡試驗才能驗證改造效果。
改造效果的驗證不僅取決於熱效率的提高,還取決於鍋爐診斷和試驗中主要問題的數據變化對比,從而判斷哪些技術措施是有效的,哪些是無效的,為今後制定改造方案提供寶貴的實踐經驗。
除了城市熱電聯產集中供熱和各種不同燃料的鍋爐房集中或單獨供熱熱源外,最近還發展了燃氣壁掛爐供熱和直接電加熱。燃氣壁掛爐具有使用調節方便、能效高、計量收費方便、節省熱網投資、無需占用鍋爐房等優點,但存在燃氣安全、消防、廢氣汙染環境等問題,用戶使用成本高,設備折舊期短。直接電加熱可采用低溫輻射電熱膜、電纜埋地、電加熱等。,其特點是無外部設施,投資少,無局部汙染,計量收費方便,管理方便,但能源利用率太低,運行費用高,所以這種方法只能在其他供熱方式難以使用的情況下應用。
供熱系統中熱網的節能
從熱源向用戶輸送熱能的熱網也應努力減少能量損失。所以管道保溫壹定要做好,達到保溫標準的要求;需要對管網進行平衡調整,避免熱用戶與熱源距離不同造成熱量損失;還要防止管網跑、漏、滴、漏,特別是大量失水的問題。