供热系统动力设备节能浅析

摘要:本文主要围绕着供热系统动力设备展开了分析，讨论了供热系统动力设备节能的必要性，分析了供热系统动力设备应该如何进行有效节能，提出了有效节能的方法和措施。

关键词:供热系统；动力设备；节能。

中图分类号：TU833文献标识码： A

一、前言

供热系统动力设备的节能是供热系统动力设备的重点研究课题，由于供热系统动力设备的耗能较高，因此，设备的节能就成为了需要相关人员予以关注的重点环节。

二、集中供热系统的发展意义

集中供热是一项系统工程,应该由一个整体来统一规划。集中供热是指热量通过多个管道将被集中所产生的热采用传输模式传送到一个城市或区域,满足各个地区的热量要求。作为一个整体的集中供暖系统,它是由一个热的生产设备,热传输渠道和热的物体三个部分共同组成的。很明显,集中供热系统的能耗需要燃料热源产生的热量,但是由于各种原因,水渗漏比较严重,水分补给量很大,所以还要包括能源消耗,水耗。能源消费的比例高于热电水能源消费总量的百分之九十左右,在这个热量消耗里面热能和电能的比例已达到98%以上。热网是供热采暖系统的热传输信道, 负责将热能传到各个用户的家里,它们需要以最快的速度和最高的效率输送到热用户家中,保障用户的热舒适性。网络是一个由复杂的液压系统构成的。如果任何管道的流量发生变化,将影响所有的管道流动的整体情况,即所有管道的流量按每一行的阻力系数需要进行了重新分布。在一个复杂的网络系统, 主要由管道热介质和循环水泵的热介质的组合物提供动力,为用户提供热量。这样集中供热,给居民提供了很大的方便,还能提供资源的利用效率,促进社会的可持续发展。

三、集中供热节能举措的必要性

大力推进市场经济以来，我国各行各业都取得了飞跃发展，电力行业在市场大浪潮中也取得了较大成绩，为国民经济发展起到了很好的推动作用。近年来我国集中供热系统总体发展态势良好，在节约能源降低消耗上日趋完善，但目前部分地区集中供热系统依然存在明显问题。

1.调控能力有待加强。经调查研究发现，国内很多集中供热一级网没有安装报警系统。由于目前大多数热力管道采用的都是不憎水的保温材料，这种材料一旦遇水，其热导率就会迅速上升，加大内部管道热损耗。

2 .锅炉、热力站运行效率低下。据资料显示，西方国家供热锅炉运行效率一般在92%左右，而我国锅炉实际运行效率只能维持在65%上下，由此可见，我国目前锅炉、热力站运行效率与发达国家相差甚远；监控系统配备不够完善，能源消耗浪费严重。

3.单管顺流式供热系统供热质量差。目前我国大部分城市地区集中供热系统采用的都是单管顺流式供热系统。这种系统在工作中存在明显弊端：一部分城市居民由于室温过高，开窗散热造成热能浪费；与之相反，另一部分住户室温却无法达到基本要求，居民生活保温没有保障。单管顺流式系统供热质量差。

四、低真空供热技术在供热系统中的应用

低真空供热又名高背压供热，改造完成后，凝汽器成为热水供热系统的基本加热器， 原来的循环冷却水变成了供暖热媒，在热网系统中进行闭式循环。当需要更高的供热温度时， 则在尖峰热网加热器中利用汽轮机抽汽进行二级加热。

图1给出了电厂低真空供热系统的示意图。热网用户成为发电热力循环的冷端替代了冷却塔， 减少了冷源损失， 因此系统总的热效率会有很大程度的提高。但由于热网回水温度比常规冷却塔出水温度要高，导致凝汽器中真空下降，在相同的进汽量下与纯凝工况相比，发电量会减少，同时汽轮机的相对内效率也有所降低。

低真空运行供热技术的应用主要受到以下几方面的限制：

1、低真空运行机组类似于背压式供热机组，其通过的新汽量决定于用户热负荷的大小， 所以发电功率受用户热负荷的制约，不能分开独立的进行调节，即其运行是“以热定电”，因此只适用于用户热负荷比较稳定的供热系统。

2、由于机组背压限制，供暖水温度较低，一般采用一次网直接至热用户，因此供热范围较小。同时，若由于用户侧换热站效率低等原因使得热网回水温度过高，此时会对机组的运行安全和经济性造成较大影响。

3、 考虑到凝汽压力和排汽容积流量变动的影响， 低真空供热改造技术只适用于中小型机组，一般认为不高于200MW等级。因为现代大型机组，尤其是中间再热式大型汽轮机组， 凝汽压力过高会使机组的末级出口蒸汽温度过高， 且蒸汽的容积流量过小易引起机组的强烈振动，危及运行安全。凝汽式汽轮机进行此类技术改造时，应对机组进行变工况运行计算，尤其应对排汽缸结构、轴向推力的改变、末级叶轮的改造等方面做严格校核。

该项技术应用较早，如华电的十里泉电厂、章丘电厂，华能的临沂电厂、烟台电厂等一批小机组实施了改造并投运，总体运行效果较好，但也有部分电厂由于供热回水温度过高影响了机组的正常运行。

图1 低真空供热系统示意图

五、吸收式热泵供热技术在供热系统中的应用

在部分供热蒸汽的驱动下， 吸收式热泵可以提取机组乏汽或循环冷却水的余热用于加热热网水，增加供热出力，提高能源利用率。通常热泵出口的热网水温度可达70～90℃，如需更高供热温度时，可利用尖峰加热器进行二级加热。

图2给出了电厂吸收式热泵供热系统示意图。根据吸收式热泵的工作特性，为获取较好的供热经济性，实际运行时通常会适当提高凝汽器压力， 但提升幅度会远小于低真空方案， 具体根据回收余热量与发电量损失的综合最优工况分析确定。

吸收式热泵供热方案将原本上冷却塔的余热回收利用，有效提高了能源利用率，且存在运行调节灵活，改造对机组本体的变动和影响均较小等优点。但目前吸收式热泵的初期投资相对较大， 应用于对供热品质要求较高， 且技改资金较为宽裕或热价较高的热电项目居多。

图2 吸收式热泵供热系统示意图

该项技术近年来取得了快速的发展和大量的应用，如华电的东华热电300MW供热机组、北京热电燃气-蒸汽联合循环供热机组等均采用了热泵技术进行供热改造，节能效果显著，各电力集团的多种类型的机组上已有较多应用，目前技术已成熟。大唐集团的长春二热、哈一热等一批项目也正在采用热泵技术进行供热改造实施中。

六、NCB供热技术在供热系统中的应用

NCB供热方案即双转子方案， 其特点是将高中压缸和低压缸分开，采用两根转轴分别带动两台发电机，系统示意图如图3所示。通过调节供热抽汽控制阀和低压缸调节阀的开度， 可使机组在不同运行条件下分别呈现纯凝工况、抽凝工况和背压工况运行状态。在高峰供热期呈背压工况运行时，相当于将低压缸解列，低压缸部分处于低速盘车状态，可随时投运。

采用NCB供热方案可使机组在外界负荷变化时变换相应的运行工况， 具有较好的调节灵活性和运行经济性。但对于单轴汽轮机进行技术改造时，需要解决排汽缸结构、轴向推力改变等因素的影响，同时需要进行汽轮机叶轮的改造等工作，改造工作量及难度都较大，国内类似改造项目较少。

图3 NCB供热系统示意图

七、结束语

综上所述，供热系统动力设备的节能是提高设备使用性能的一个重要的工作，因此，节能效果如何，将会影响供热系统动力设备的使用性能，所以，今后要更加明确节能的设计目标，做好节能的各项措施。

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