集中供热系统节能潜力分析
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摘要
本文从提高能源利用率出发，论述系统能耗环节和评估；已运行系统能源浪费的表现和程度；分析能耗悬殊的原因；提出依靠科学技术、改造和完善系统挖掘节能潜力。
一、供热系统消耗能量的环节和评估
1．供热系统消耗能量的环节
供热系统由热源反热能送达热用户，一般都要经过热制备、转换、输送和用热这几个环节。
我国城市集中供热热制备主要 燃烧化石燃料（煤、油、气）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、水制备和输配系统的水泵（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；通常可以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（包括恶化真空）供热机组排（抽）汽通过热能转换装置（通常称为首站热交换器）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。它们的能量消耗是沿途散热的热损失和泄漏的水、热损失。一般可用热网热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间加压泵，以降低和改善系统水力工况（设置在非空载干线上，还能节省输送电耗），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。
能量转换是通过热力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。热力站是二级网的热源，主要耗能设备是热交换器、二级网系统循环水泵和补水泵。它们耗用的能源是一级网高温水/蒸汽、电力、水和热；通常可以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（为简化分析只谈最大热用户）。一般都是通过采暖散热器把热传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。
2．系统热耗的估计
供热系统从热制备→转换→输送→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。热力站、二级网和终端组成二级网子系统，热力站热交换器成为该子系统的能量转换点，一级网水则为它的热源。锅炉房（或热电厂首站），一级网和热力站组成一级网子系统，热力站是该子系统的热用户，锅炉受热面（或首站热交换器）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。若设采暖散热器耗为NO，二级网管路热损失为E1，泄露漏热损失E2，热力站内热损失E3，二级网管路热损失为E4，泄漏热损失E5，锅炉房（首站）内热损失E6。输入能量是燃料热N3，能量损失包括化学不完全燃烧损失E7、固体不完全燃烧损失E7、飞灰热损失E8、灰渣热损失E9，排烟热损失E10、（热电厂还应增加一项；供热分担的厂内热损失E11），输出则是二级网子系统的输入能量N2。
则：一级网子系统的输入热量N1=NO+E1+E2+E3
一级网子系统热能利用率B1=100×NO/N1（%）
二级网子系统的输入热量 N2=N1+E4+E5+E6
二级网子系统热能利用率B2=100×N1/N3（%）
热源子系统的输入热量N3=N2+E7+E8+E9+E10（+En）
热源子系统热能利用率B3=100×N2/N3即锅炉热效率（热电厂热效率）（%）
供热系统热能利用率B=B1×B2×B3
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水泵、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
式中，G……水泵运行流量 m3/h；ΔH……水泵运行扬程 m；η……水泵运行效率%；∑NO……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
式中，G……风机运行风量 h；ΔH……风机运行风压 m；η……风机运行效率（对皮带传动应包括机械传动效率）%；∑NO……系统供热量
4．系统泄漏损失的估计
系统泄漏损失导致水资源和热能两方面损失。
(1) 水资源损失量可认为等于系统补水量BS。若系统运行循环水量为G，则
系统补水率P=100×BS/G （%）
(2) 系统泄漏热损失由下式计算：
单位供热量的泄漏热损失BR=（P×G×ρ×c（t1-t0）/∑NO）式中ρ……水的密度，C……水的比热，t1……供水温度，t0……水源温度
二、从供热系统供热现状看节能潜力
下面列举一些实例，一是说明供热系统供热现状能耗存在着很大的差别，节能潜力巨大。二是说明经应用科学技术来改进和完善的系统，节能效果显著。
1．1993年北京对住宅供暖煤耗进行抽查，结果是煤耗差别很大；数据如表2-1；
1993年北京住宅供暖煤耗情况统计 表2-1
集中供热系统节能潜力分析 : 4．山东省烟台经济技术开发区热力公司发现架空和地沟敷设管道的热损失很大：该公司于去年冬天对热力管道保温状况进行测定。发现热网效率低于90%，其中架空和地沟热损失占85.5%，其保温效果远不如直埋敷设。经初步整理的结果如表2-2。
三种敷设方式管道保温状况实测数据表 2-2
敷设方式
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