目前,能源紧缺已经成为不争的事实,面对这一严峻形势,城市集中供暖开始逐步向节能化方向发展,尤其对于我国的北方地区来说,供暖时间长,热量需求大,如果始终沿用过去的供暖方式,将损耗大量的能源。而随着供暖节能技术的日渐成熟,一些新型技术在城市集中供暖领域被普遍推广和使用,并收到显著的节能效果。
1.城市集中供暖存在的主要问题
1.1 设备年久失修
目前,集中供暖已经成为城市居民冬季室内最为主要的采暖方式,随着节能降耗理念的提出,热力企业也不断对供暖设备更新换代,或者采用一些先进的节能技术,来达到节能环保降本的目的。但是,由于城市当中的老旧社区较多,这些社区的集中供暖设备使用年限过长,有的设备甚至超过了三十年以上,在这种情况下,不仅会严重影响终端用户的供暖效果,同时,也造成了大量能源的浪费。另外,一些供暖企业为了获取更多的经济效益,往往忽略了自身的热能产出量,盲目的扩大供暖区域与范围,而有限的热能在经过层层分解以后,到达终端用户的热能量少之又少,以至于能源利用率大幅下降,部分住宅的供暖效果也大打折扣。
1.2 供暖水源流通过程不均衡
城市集中供暖系统主要由换热站、一次管网及二次管网等设施构成,而供暖水源往往是双向流通模式,即从总线流通至支线,然后经过循环以后,再返回总线,这种流通方式极易造成热量的大量散失,以至于经常出现终端用户供热不均的情况,如果不及时予以解决,用户室内的供暖温度将始终处于达标线以下。另外,由于目前城市住宅多采用地热供暖方式,供暖管网常常铺设在地面以下的位置,一旦供暖管线出现故障,将给维修人员增加维修难度,比如供暖管网堵塞,在这种情况下,供暖水源无法到达指定的供暖区域,这时,室内的供热温度将受到严重影响,并且也使热能的利用率大幅降低[1]。
1.3 供暖管网热量输送率低
根据我国供暖管网传输效率的相关规定,城市集中供暖系统的热量输送效率应当达到90%以上,而就当前的实际情况看,部分城市集中供暖管网的热量输送效率仅为65%左右,这其有将近30%的热量在输送过程中流失。究其原因主要是由于热量输送路线过长,造成大量的热量损失,或者受到热量输送管网材质及质量等因素的影响,使得部分热量泄漏,一旦出现这种情况,终端用户的采暖效果将大受影响,室内温度不达标的情况也越来越多。
2.城市集中供暖节能技术
2.1 气候补偿技术
气候补偿技术的工作原理主要是利用室外温度对热源出力进行调节,进而使集中供暖管网中的供水温度始终处在一个标准的范围之内,这样可以有效避免供热不均现象的发生。通过试验验证得出结论,室外温度的高低是影响供暖效果的一个重要因素,在供暖管网始终处于一种恒温供暖的情况下,如果室外温度偏低,那么室内的供暖温度将出现较大波动,如果室外温度偏高,室内的供暖温度也将大幅上升。基于对这一特点的考虑,设计人员可以采取气候补偿的方法,通过一个合理的控制参数对热源出力进行调节。目前,较为常见的气候补偿系统主要由控制器、电动调节阀、室外温度传感器、供回水温度传感器等装置组成,技术人员通过计算机软件对各个装置进行有效控制和调节,能够达到节能降耗的目的,据试验数据表明,利用气候补偿技术,节能率能够达到10%以上。
2.2 混水直供供热节能技术
传统的低温循环水入户供暖方式,对热力外网与用户供热系统的温差提出了严格要求,需要保证温差始终介于10-15℃之间,一旦超出温差范围,供热效果将受到严重影响。而混水直供的供热技术,其温差值一般在25-40℃之间,在这种情况下,二级供热管网的循环流量完全在混水的模式下进行,而在流量循环过程中,不需要中间转换过程,使得热量输送效率显著提升,无形当中,终端供热所辐射的范围也将增大。混水直供供热技术的工作原理是在低温循环水系统供热能力不足的情况下,通过增设汽-水换热器,来提高一次管网的供水温度,然后经由二次管网直接将热量输送给终端用户。由于这种供热方式能够增加用户侧的循环水量,使供热效果得到明显改善[2]。
混水直供系统包括三种运行方式,即混水泵回水加压、混水泵旁通加压以及混水泵供水加压。混水泵回水加压的运行方式,主要是将混水泵安装在二次网回水总管上面,这样可以直接通过二次网的回水进行加压,其中一部分回水在调节阀的调节作用下与一次网供水混合到一起,另一部分回水则直接返回总管,而这一循环过程完全运用变频技术予以控制。混水泵旁通加压这种供热方式,其混水泵的安装位置主要在混水旁路的管道上面,在水泵的驱动作用下,二次网的部分回水与一次网的供水混合在一起,这样能够完成二次网供水,这种混水方式也需要在一次网供回水端设置调节阀门。而混水泵供水加压的供热方式与前两种方式存在较大区别,混水泵的安装位置一般在二次网的供水总管上,在水泵的驱动作用下,二次网部分回水与一次网供水将同时被吸入混水器,然后在混水器中完成加热过程,进而形成二次供水,并通过变频技术对调节阀进行有效控制。这种混水直供的供热方式不仅供热效果好,而且能够节省大量的能源。
2.3 烟气余热回收技术
城市集中供暖所提供的热量大多来自于加热锅炉,而锅炉在运行过程中,排出的烟气温度相对较高,一般介于150-210℃之间,如果采用传统的排烟方法,那么烟气余热的损耗值将显著提升,这不仅影响锅炉的加热效率,同时,也给终端用户的采暖质量造成严重影响,而利用烟气余热回收技术则可以有效解决这一问题。以冷凝锅炉为例,由于锅炉排放出的烟气不仅包含显热,并且还有大量的潜热,如果这两种热量得不到有效利用,势必会影响锅炉的加热效果。而冷凝锅炉可以对烟气中的热能进行二次利用,回收后的烟气余热可用于回水预热或者生活热水加热等,这就使烟气的利用率得到大幅提升。并且在回收过程中,还能够吸收烟气当中大量的氮氧有害化合物,进而减少了对自然环境造成的污染。
2.4 高温纳米涂料节能技术
高温纳米涂料作为一种新型的高效节能产品,目前,在供热锅炉当中得到广泛应用。这种涂料一般被涂在炉膛内壁的位置,当涂料固化以后,将形成一道坚固的防护层,该防护层能够有效防止热量散失,进而提升锅炉的热效率。以纳米陶瓷材料为例,这种材料的熔点大多在2000℃以上,比如1023陶瓷涂料,最高熔点达到3000℃以上,利用这种耐高温涂料,不仅可以大幅缩短锅炉内部的升温时间,并且锅炉的热循环性能也得到明显改善。
结束语:
除了文中提到的供暖节能技术外,在供热节能领域,还出现了太阳能辅助加热技术、分时分温分区供热技术等,这些新型技术在城市集中供暖领域的应用,不仅缓解了能源紧张的问题,也改善了终端用户的供暖效果。因此,热力企业在秉持节能降耗理念的同时,应当大力推广和使用新型的节能技术,并积极借鉴和汲取先进的技术经验与成功应用案例,以达到节能降耗、节本增效的目的。
参考文献:
[1]孙德森.城市集中供暖的节能技术途径分析与研究[J].居舍,2020(02):44.
[2]黄世伟.试论锅炉的供暖调节及节能技术[J].河南建材,2019(06):210-211.