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常用采暖系统性能分析

类型:水利论文 时间:2017年11月15日

近年来,我国大气污染日益严重,人们要求保护环境、净化天空的呼声日益增高,而北方冬季城市空气污染的重要来源是采暖燃煤锅炉所排放的粉尘和有害气体。因此,在环保要求高的城市采暖供热中,燃煤锅炉房或燃煤炉灶将严格限制使用,取而代之的几种可能的采暖形式主要有集中供热的电锅炉、大型电动热泵和燃气锅炉房以及分散在用户房间内的家用燃气炉、电暖器等。为此,本文将对上述采暖系统形式的应用作初步的分析与探讨。

一、采暖供热系统能耗和经济

(一)能耗

传统采暖系统消耗的能量是燃料,而电动采暖系统所消耗的能量是电能。因此,为更全面分析各采暖系统效率,采用一次能耗率作为所耗能评价指标。一次能耗率即单位供热量所消耗的一次能源量。

(二)经济性

采暖供热系统的经济性可从单位供热容量年运行成本加以评价,年运行成本C由初投资的折旧和运行费组成。为使问题更加简明,在运行费中仅考虑能耗费。

在经济分析中,采暖系统消费和产生单位电量的价值在不同时刻是不同的。电炉采暖的年运行费远高于其它系统,而热电联产的经济性则是所有采暖系统中最好的。

二、各采暖系统应用分析

(一)传统采暖供热系统

传统的采暖供热系统主要有锅炉采暖系统和热电联产集中供热系统。

1、锅炉采暖。包括以锅炉房为热源的集中供热系统和分散在各用户房间的家用炉灶。按燃料分又有燃煤锅炉和燃油、气锅炉(燃油、气锅炉房和家用壁挂气炉)等。燃煤锅炉包括燃煤锅炉房和家用小煤炉。家用小煤炉由于投资小、燃料价低而在小城镇的分散住宅使用较多,燃煤锅炉房则主要应用于一个小区的独立供热或承担大型区域供热系统的尖峰负荷。燃煤锅炉运行成本低,在我国城镇采暖中使用最为普遍。但是,由于能源转换效率很低,对大气的污染在所有采暖系统中是严重的,因此这种采暖形式在环保要求高的城市,尤其是北京的使用,应严格加以控制。燃油、气锅炉包括应用于小区或单个楼宇采暖的集中式燃油、气锅炉供热系统和以壁挂气炉等形式设置在房间内的家用燃气炉等。由于天然气等是清洁燃料,这种采暖系统的环境污染远小于燃煤系统。目前,天然气的进京,环保意识的加强,使得燃气锅炉在北京的应用和推广成为可能。另外,燃油、气锅炉运行调节灵活,尤其家用壁挂气炉,可根据人们的作息情况随时做启停和供热量调整,从而减少了系统运行的最大采暖负荷小时数,节省了燃料量和运行费。但是,当考虑到天然气管网的追加投资,燃气锅炉采暖系统的初投资会明显增高。在运行费方面,由于油、气等燃料价格昂贵,系统的一次能耗也较高,使得燃油、气锅炉的运行费昂贵。因此,燃油、气锅炉采暖系统,尤其是集中式燃油、气锅炉供热的推广和应用,应在深入的技术经济分析基础上慎重进行。

2、热电联产供热系统。以热电厂为热源的区域供热系统,常见形式是热电厂中汽轮机的抽汽或背压排汽通过热交换器将热量传递给热水,并通过热网输送到各采暖用户。热电厂将高品位的热能用于发电,低品位的热能用于供热,因而能源转换效率高。对于相同的最大采暖负荷小时数,在所有采暖形式中,热电联产一次能耗是最低的。这使得热电联产系统的环境污染也很小。同时,在电力短缺时,热电厂在供热的同时发电上网,相当于减少了电力系统相应投资。从整体上看,热电联产具有很好的经济性。因此,在保证全年充足热负荷的前提下,应鼓励热电联产的建设和现有热电厂的运行。

(二)建议

对于环境保护要求高的城市,不同采暖形式的选择,应根据具体的用户特点,以实现最优的社会效益和经济效益。对于城市中建筑密度高的大面积采暖地区,应首先考虑热电联产区域供热系统的采暖方式。热电联产系统能耗低,经济性好。同时,由于能源转换效率高,烟尘集中处理,对大气污染也很小。但是,热电厂的建设应当充分考过度季和夏季的热负荷情况。

商业建筑、高档住宅等全年需要冷热负荷的用户,若无运行限制条件,应首先考虑使用热泵系统。在城市燃气供应管道较为完善而又不建设热电联产供热管道的地方,可以考虑采用燃气锅炉可以作为一种采暖途径以解决环境污染问题。如果是在已有燃煤锅炉房基础上的改造,则可考虑采用燃气锅炉房采暖,否则可考虑家用燃气炉的采暖方式。

电力峰谷差问题突出的地区,应推出相应政策,鼓励采暖系统增设蓄热装置,例如相变蓄能电暖器,以达到电力削峰添谷的目的。

三、结论

在所有采暖供热形式中,传统的燃煤锅炉采暖虽然运行成本低,但会造成大量粉尘和有害气体的排放,对大气的污染最为严重,因而应严格限制在市区的使用。

电炉采暖能源转换效率低,耗电量大,经济性最差。所以应严格控制使用。但是电暖器启停调节灵活,可减少最大采暖负荷小时数,在使用区对环境不产生污染,因而对于采暖需求时间短的用户,可以考虑选择采用电暖器。电锅炉系统能耗和经济性等方面都明显不如其他采暖系统,不宜鼓励使用。

以热电厂为热源的区域供热系统有明显的经济优势。当充分保证热电厂全年拥有足够热负荷的前提下,应优先考虑热电联产供热系统的使用。

燃气锅炉虽然是解决环境污染问题的一种采暖途径,但运行成本高,燃气管道的建设会增加系统初投资。因此,燃气锅炉的使用应慎重进行。

热泵应作为解决环境污染问题的有效途径,鼓励在气候条件或水源条件允许的地区加以使用。热泵的使用在多数地区刚刚起步,应在试点工程积累运行经验后再加以推广应用。

电动采暖装置增加蓄热装置后,可对电网起到削峰添谷的作用,但会导致采暖系统的初投资、能耗和占地面积增加等问题。在电力峰谷差不断拉大的今天,蓄热在电动采暖中的应用应该引起充分重视。

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