金泰供热中心节能降耗分析.doc

金泰供热中心节能降耗分析 邓雪荣 刘志明 李英杰 落实科学发展观，建设节约型社会，对于我们供热行业来讲，就是要用科学的方法降低生产成本，在节能降耗上狠下功夫。当前热水锅炉作为热源的集中供热方式，是我市解决人民冬季采暖问题的主要方式。为此，对热水锅炉集中供热系统节能措施的研究已经成为了我们工作中的重中之重。抓好了供热站的节能工作，不仅能够降低生产成本，更是减少环境污染的重要途径。金泰供热中心是河北区供热面积最大的供热站，同时也是换热站数量最多、供热体系最复杂、最有代表性的供热站。对其进行节能降耗分析，目的在于找出供热站节能降耗的共性。从理论到实践，再从实践到理论，既要解决金泰的问题，更是要探寻出一条供热系统的节能降耗之路。 在调研期间，我们从金泰供热中心的运行记录中随机抽取了2005年11月17日、22日、12月15日、2006年1月5日、6日、7日、16日、27日、28日等九天的锅炉运行日誌及其相对应的换热站运行记录，并对其进行了统计汇总。通过下站调研，我们还获得了锅炉房锅炉参数及供热站的入户测温记录统计等数据。此外，我们根据调研情况绘制了金泰供热中心及各换热站的分布图。根据运行记录对锅炉以及换热站的一次管网、二次管网的供、回水温度，按照一般散热器和地板采暖的不同分类，分别进行了统计分析。为排除天气因素对煤耗分析的影响，我们到嘉海供热站收集了2004-2005年度和2005-2006年度供热期的室外温度记录，并分别进行了汇总分析。另外，我们还对金泰供热中心的一次管网失水量以及2004-2005年度和2005-2006年度的进煤情况分别进行了统计分析，其目的在于排除煤质因素对煤耗分析的影响。 一、原始数据及调研情况 （一）原始数据 1、9天锅炉运行记录 2、9天换热站温度计录汇总 （二）调研情况及数据分析 1、锅炉房锅炉参数 锅炉型号  台数（台）  额定热功率（MW)  额定出水压力（MPa)  额定出口水温(℃)  额定进口水温(℃)  受热面积锅炉本体(M2)  适用燃料  燃烧方式  炉排有效面积(M2)   DZL29-1.25/130/70-AⅡ3  2  29  1.25  130.00  70  904.68  AⅡ  链条炉排  34.2   DZL58-1.25/130/70-AⅡ3  3  58  1.25  130.00  70  1817  AⅡ  链条炉排  68.54   2、换热站布置示意图 3、锅炉房及换热站运行记录缺陷统计 4、测温情况 5、金泰供热中心各换热站负荷统计 6、一、二次网供、回水温差统计 7、地板采暖一、二次网供、回水温差统计 8、一次网供回水温度统计 9、二次网回水温度统计 10、地板采暖二次网回水温度统计 11、2004-2005年度金泰进煤情况汇总 12、2005-2006年度金泰进煤情况汇总 13、2004-2005年度采暖期室外温度记录 14、2005-2006年度采暖期室外温度记录 15、换热站日补水量统计 二、煤耗情况历史对比 为便于我们更客观地对比分析金泰供热中心的2004-2005年度和2005-2006年度的煤耗情况，我们分别调研了两个年度的进煤情况以及天气情况，对金泰进煤的煤质我们汇总出了及2004-2005年度金泰进煤报告汇总和2005-2006年度金泰进煤报告汇总。对天气情况的分析，由于管理科获得相关资料的手段有限，我们调研了嘉海供热站两个年度的室外测温记录。根据上述调查资料，我们做了以下分析： 供热年度  供热天数  供热 面积 （万M2）  煤耗（KG/M2）  平均发热量（Kcal/Kg)  用煤总量（吨）  折合标煤煤耗（KG/M2）  平均 气温（℃）  需用 煤耗（KG/M2）   2004-2005  128  234  32.92  5570.83  76636  26.1  1.2  26.1   2005-2006  128  262  28.84  5945.33  75708  24.5  1.8  25.2   表中平均发热量数据来源于2004-2005年度及2005-2006年度金泰进煤情况汇总。 1、2004---2005与2005—2006年度燃煤发热量情况的分析 从燃煤情况的分析对比来看，2005—2006年度较2004---2005年度燃煤情况有所节煤，每平方米供热面积节煤1.6kg（折合标煤）。 2、 2004---2005与2005—2006年度天气情况的分析 2004-2005年度热负荷的平均系数为：（18-1.2）/（18+9）=0.62 2005-2006年度热负荷的平均系数为：（18-1.8）/（18+9）=0.6 （式中1.2，1.8数字来源于2004-2005和2005-2006年度采暖期室外温度记录） 若考虑天气因素，2005—2006年燃煤为26.1*0.6/0.62=25.2 KG/M2 从以上数据分析结果可以看出，考虑了天气和用煤的客观因素后，燃煤较2004-2005年度节煤为0.9 KG/M2（折合标煤）。从以上分析可以看出，金泰供热中心在2005-2006年度供热期中较上一年度实现了节煤的目的。这个成绩的取得与金泰供热中心的管理人员及工作人员的努力是密不可分的。 三、现状（2005—2006年度）数据分析 （一）通过对比各项纪录，结合供热实际情况，从9天的运行记录中，我们汇总出了锅炉及换热站记录不全统计：1、锅炉房内的锅炉运行日志：通过对运行记录的统计不合理的温度记录约有6处；2、换热站的运行日志：对于换热站内一次网供水高于锅炉房内记录的供水总管供热温度点大约有43处；运行记录的统计中不合理的温度记录大约50处。另外，还有部分换热站或机组没有记录或记录不全。从这些统计数据看，我们认为运行日志记录数据中部分不太准确，其原因有可能是记录误差或者仪表显示不准确造成的。 （二）对各换热站补水量记录进行了统计分析：失水量大的换热站为动力机厂换热站、福嘉园换热站、船舶换热站及俞峰园换热站。平均日失水量分别达到了1.3、0.53、0.39、0.37kg/m2。 （三）通过对锅炉一次供水总管温度与换热站一次供水温度的分析对比，存在着以下两种情况：一是有部分换热站的记录数据超出了供热总管供水温度，说明记录数据不准确或者仪表显示可能存在问题；二是DN800、 DN700、 DN400管的供水温差有的部分在5℃以上，说明供热管网可能存在水力失调现象。 （四）对各换热站一次供回水温差及其二次供回水温差的对比分析：从二次网回水温度的统计分析结果可以看出，在平均温度±1℃区间内的占总统计数据的27%左右，而平均温度在±2℃区间的占统计数据的45%，平均温度在±4℃区间以外的占总统计数据的32%。地板采暖二次回水温度也存在4.3℃之差。由以上数据可以看出，在供热期间有部分供热用户供热温度超温，且这一统计分析结果也于金泰供热中心的测温统计结果基本相符合。 四、理论分析： 要想比较透彻地分析清楚金泰供热中心的节能降耗工作，首先要从理论上分析清楚几个重要的控制环节，下面就热水锅炉供热系统的相关节能理论进行论述分析。 根据以上热运动图对热水锅炉供热系统的节能问题作具体分析。 （一）煤炭控制 根据我们的调查情况，一是在煤量控制方面，金泰供热中心站内设有独立地秤能够对每批每车进煤煤量随时监控，可以说煤量得到了有效控制；二是在煤质控制方面，金泰供热中心设有独立的化验室，对每批进煤均进行煤质化验。从2005-2006年度该站进煤煤质化验统计来看，平均低位发热量为5945kcal/kg，符合煤质要求，且煤质较优。 （二）锅炉运行控制 热水锅炉热效率对供热系统节能的影响。 锅炉热平衡公式：Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 KJ/kg Qr—每公斤燃料带入锅炉的热量，KJ/kg； Q1—锅炉有效利用热量，KJ/kg； Q2—排出烟气所带走的热量，称为锅炉排烟热损失，KJ/kg； Q3—未燃烧可燃气体所带走的热量，称为气体不完全燃烧热损失（化学不完全燃烧热损失），KJ/kg； Q4—未燃烧的固体燃料所带走的热量，称为固体不完全燃烧热损失（机械不完全燃烧热损失），KJ/kg； Q5—锅炉散热损失，KJ/kg； Q6—其它热损失，KJ/kg。 由上式可推导出锅炉热效率： ηgl=q1=100-(q2-q3-q4-q5-q6)% 其中：q分别代表有效利用热量和各项热损失，即： qn=Qn/Qr×100% 根据锅炉热效率公式，要提高热效率，就要减小q2,q3,q4,q5,q6 。下面就如何实现这一目的做具体分析： 1、降低排烟温度，减少排烟热损失。及时清除积灰和结渣，提高锅炉受热面的有效传热量。加强烟道及炉体的巡回检查，减少漏风量。在给煤浇水时，注意不要打水过多，从而导致排烟容积加大，增加排烟热损失。另外，为了避免锅炉尾部受热面腐蚀，排烟温度也不宜过低，一般应控制在130℃-180℃之间。金泰供热中心在供热期的排烟温度符合要求。 2、减少气体不完全燃烧热损失。合理控制煤层厚度并通过调节鼓、引风量来调整过量空气系数，使锅炉经济运行。通过炉拱改造,适当加长烟气流程，以便提高烟气在炉体中的有效燃烧时间，从而减少气体不完全燃烧热损失和排烟热损失。 3、减少固体不完全燃烧热损失。固体不完全燃烧热损失由三个部分组成，即：灰渣损失、漏煤损失和飞灰损失。供热站在选择燃煤时应尽量选择灰分含量小，焦结性适中的燃煤。对漏出炉排的细煤粉应统一回收并进行二次燃烧以此来减少漏煤损失。通过合理控制煤层厚度及调节鼓、引风量使燃煤尽量充分燃烧，以此来减少灰渣热损失。另外，选用分层给煤技术使得煤层合理分布，也是促进燃煤充分燃烧的方法。从金泰供热中心的情况来看，每台锅炉均配置了分层给煤装置，并且在运行期间，我们对中心的炉灰进行了化验分析，其灰中可燃物为6.37%和5.95%（两次），可以说在这方面，中心的工作做得不错，不是煤耗高的主要原因。 4、减少散热损失。在选择锅炉时应尽量选择单台容量大的锅炉，并做好炉墙的保温。对于大型锅炉应配装空气预热器以此来回收烟气中所包含的热量，并尽量缩短烟道长度减少散热损失。这一方面，由于金泰的锅炉单台容量较大，可以说是有利于节能工作的。 5、其它措施。对于热水锅炉在日常管理过程中还要注意炉管和其他受热面的氧腐蚀和结垢问题。只有做好了水处理的工作才能减少结垢和抑制氧腐蚀，这样做不仅能够保证锅炉安全稳定运行，更能够提高锅炉受热面传热效率，从而提高锅炉出力，达到节能的目的。对于金泰供热中心来讲，由于是二级换热供热，且中心的水质处理工作管理得当，并且连续几年使用水质处理药剂，基本上保证了受热面的完好。 （三）供热外管网的水力平衡控制 供热外管网的水力平衡对供热系统的节能有很大影响，如果供热管网水力失调，就会造成热用户的冷热不均，而供热站为保证最低温度用户的采暖温度要求，就要提高供热系统整体的供热质量，包括加大系统流量和全面提高供、回水温度，从而导致高温用户和大流量用户的产生，这样势必就会造成燃煤的浪费和电耗的加大。为此，解决耗管网水力平衡问题显得尤为重要。 1、外管网水力平衡的目的就是要使供热系统中的每一个热用户的采暖温度基本达到一致。实现这一目的，首先要从供热管网系统的整体设计布局出发，从宏观上基本达到初平衡，也就是说，要使管网系统规划合理。具体来讲可以采取如下措施：①减少管网干管的压力损失，在计算时宜选取较小的比压降，适当加大管径；②增大热用户系统压力损失，一般在热用户处安装手动调节阀（温控阀），控制和调节入口压力；③在热源内部应留有一定的富裕压头，在正常情况下，富裕压头消耗在循环水泵的出口阀门上，当管网流量发生变化引起热源出口的压力变化时，可调整循环水泵出口阀门的开度或调解水泵变频器来保持出口压力稳定；④在规划供热管网系统时，应充分考虑今后几年新增热用户的所用水量；⑤尽量避免管网过长，减少管道附件的数量。 2、管网系统布局基本合理之后，就要通过系统调节来进一步解决水力平衡问题。在一般的供热管网中，由于多种原因，每个用户的实际流量很难与设计流量相符。据多年实测资料表明：当前供热系统流量失调的大致规律是：距热源近端用户实际流量大于设计流量（一般可达设计流量的2-3倍），距热源远端的流量小于设计流量（一般是设计流量的0.2-0.5倍），中端用户的实际流量大体接近设计流量。如何解决上述的水平失调问题呢？在这里，我们建议使用目前已经基本成熟的自力式定流量平衡阀。这种平衡阀不会因为距离热源远近而造成的压力不同而改变流量，也就是如果把这种平衡阀设定在一个流量值的情况下，就不会发生大的流量变化（必须保证楼门进出口有压差），从而实现实际流量调得与设计流量基本相符。金泰供热中心在一次、二次管网的水量调节过程中存在的问题较多，在本文后面还要重点说明。 目前多数人喜欢利用大流量运行方式来解决水力失调，即更换大功率泵或增加水泵运行台数、提高系统循环水量，这样的供热模式运行的供水温度比正常供水温度低10-20℃，循环水量增加20-50%，循环水泵电耗增加50%以上，管网输送能力下降，并增加了换热站内换热器的数量。这样做可以说弊大于利。当系统流增加时，可以缓解运行热用户之间冷热不均的现象。这是因为，当系统循环水量增加时，远端用户流量接近设计流量，散热器散热量增加，而近端用户流量虽大大超过设计流量，但散热器散热能力已接近极限，可见大流量、小温差运行方式是靠提高远端用户散热器散热能力，抑制近端用户散热器的散热能力来达到消除用户水平热力失调现象的。而实际上，大流量运行方式并没有从根本上消除供热系统的水平热力失调，各用户之间的流量分配不均问题并没有得到解决，并存在以下缺点：①增加水泵流量G，电动机功率P将增加，因为功率随流量的三次方变化。若流量增到原流量的两倍时，则功率为原功率的八倍；②导致供热系统调节性能变坏；③需加大热网主干线的管径。由此可见，大流量、小温差运行方式不宜广泛采用。对于金泰供热中心来讲更应注意避免这个问题的发生。 （四）供热管网的散热损失控制 ⑴减少供热管网散热损失，首先要做好外管网管道的保温和防水。选用绝热性能好的材料做保温材料的同时还要注意管道外皮的防水。因为无论是架空管道还是地埋管道，如果防水做不好不仅会损坏钢管还会直接破坏保温层，导致热量的大量损失。其次在日常的管网维修和维护的过程中，要经常巡查外管网的破损情况并及时修补。 ⑵区域供热管网的热损失还与管网内的热水温度和环境温度的温差有直接关系。其计算热损失关系式如下： Q=C[（t供 + t回）/2- t环境]L 式中：Q—给定管线的热损失（双管） C—常数，不同的管径和保温层为不同的常数，与上述⑴中论述问题有直接关系。 t供—供热管中的水温 t回—回水管中的水温 t环境—室外环境温度 L—管线长度