集中供热报告Word下载.docx

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出于安全运行因素及必须保证供暖质量考虑，目前在采暖设计中，室内的负荷计算偏高。

同时在确定锅炉房的负荷时，往往更为保守，引起供暖系统在设计中储备系数较高。

据调查，在一定数量的设计者心目中，对锅炉的额定负荷还要打一定的折扣，例如对2.8MW的热水采暖锅炉，则要再乘以0.7～0.8的折算系数。

对于以上两项的计算综合其结果可折算出每0.7MW（一吨锅炉）只能为5000～8000m2的住宅面积提供采暖所需的热量，而实际每0.7MW锅炉容量应能为8000～10000m2的住宅面积提供采暖所需的热量，由此导致锅炉房的总容量偏高。

再加上锅炉房的建设过程中，许多用户不能提出较完整的原始资料，设计者按用户所提供的资料设计单台锅炉的选型或数量及锅炉房配置后与实际情况不相符合，使得实际运行过程时锅炉的运行状态及热效率不高。

此外，研究表明：

在具有对称功率分布的双锅炉设备中，随动锅炉仅提供额定热量需求的14％左右，即在一个采暖季中的大部分时间里，主要由锅炉Ⅰ提供热量，而锅炉Ⅱ处于停运状态，如下图所示：

综合以上因素，锅炉房在设计和运行情况下整体储备系数较高，因而在锅炉房采暖期运行时，锅炉长期处于低负荷运行状态。

如此不仅导致锅炉的运行热效率低，造成燃料浪费，而且增大了初投资和运行管理费用。

另外，就集中供热锅护房的锅炉装机容量和用电设备的装机容量而言，在同样类型、同样单机容量锅炉、同等总装机容量的集中供热锅炉房内的用电设备容量相差较大。

燃气锅炉房主要用电设备为循环水泵及补给水泵等。

在集中供热锅炉房的设计过程中，水泵的选型与配套有严格的理论计算。

但设计中存在选定某一辅助设备时，往往不仅仅按推荐值确定储备系数，而且还要有一定幅度的增加。

因而造成了在设计时辅助设备的耗电负荷容量过高，而用户在实际使用中再换更大型号设备（为解决水力失调往往采取大流量、小温差的运行方式），进一步加剧了耗电容量过高问题。

变频器对于泵类的节电效果十分显著，其应用的高节电率，主要源自以下两个方面：

1：

设计余量。

由于水泵在设计选型时一般根据系统运行峰值负荷辅以10%~20%的余量，这一块余量在运行中完全可以节约。

2：

动态节能。

制冷机组根据负荷情况可自动加卸载，如果循环水流量追随负荷变化而变化，将可大幅减少循环水泵能耗。

水泵的流量与转速的一次方成正比（即Q∝n），而转矩则与转速的二次方成正比（即Q∝n2），所以耗用的功率：

PA=Pe（Q/Qe）3

pe——泵在额定工况时水泵的功率；

Qe——泵的额定流量；

Q——泵的实际流量；

若电动机恒速运行，而靠阀门进行节流调节，此时管网阻力上升，系统输入功率并无减少，而是白白损失在节流过程中。

故实耗的功率即为Pe。

采用调速方式节约的电功率为：

△P=Pe-PA=Pe〔1-（Q/Qn）3〕

当所需流量为额定流量的80%时（即Q/Qn=0.8），节电量约50%。

经测算，当机泵的流量由100%降到50%时，若分别采用出口和入口阀门的节流调节方式，则此时电机的输入功率分别为额定功率的84%和60%，而此时机泵的轴功率仅为12.5%，即损失功率分别为71.5%和47.5%，这说明即使机泵的设计效率为100%，在不采用先进的调节措施时，其实际的运行效率可能只有百分之十几或更低。

此外，通过软件设计，调节器可以实现很强的控制功能：

如随着热负荷的变化，完成不同控制决策的流量调节；

也可以执行节假日、夜间不同运行制度的自动转化。

这些控制功能靠手工调节无论如何都是难以实现的。

通过变频控制循环泵和变频补水不仅能达到节电的目的，更有助于系统的稳定运行和全面自动控制优化运行。

2．运行管理中的各种问题

锅炉房的运行、管理不善也是导致燃料消耗量偏高的一个极为重要因素。

目前，我国的集中供热锅炉房运行管理中普遍存在人员素质不高，操作、管理不善；

运行制度混乱等问题。

运行人员素质不高，对锅炉的特性不能全面了解。

在多台锅炉负荷变动的情况下无法有针对性的调整锅炉的运行状态，从而导致锅炉在较差工况下运行，使得锅炉处于较低热效率下工作，造成燃料消耗的增多。

管理不善可使锅炉及锅炉房内设备的各种故障不能及时排除，锅炉及其它设备处于带病工作状态，从而使锅炉运行于低效率、高能耗的工况之下，造成燃料消耗量的增加。

运行制度是目前所面临最重要难题。

由于各部门的认识不同。

现在存在两种运行方式：

（1）连续供热方式（在采暖期绝大多数时间锅炉处于24小时连续工作状态）；

（2）间歇供热方式（在采暖期中，锅炉在每天中启动运行2～3次）。

前者认为锅炉处于连续运行状态，能使锅炉长期处于满负荷、高效率工况下运转，不仅节省初投资，而且节约燃料；

后者则认为锅炉间歇运行供热方式，可以在房间温度要求较低的时间内降低室内温度水平达到节省燃料的目的，同时还可节约电能。

由文献资料表明，间歇供热方式状态运行下的锅炉热效率与连续运行的锅炉热效率相比有一定程度的降低，降低幅度大小则与锅炉每次运行时间长短及运行时的负荷率（锅炉实际负荷与锅炉额定负荷之比）有关。

可以说绝大多数情况下间歇运行亦会导致燃料消耗增加。

我们看到，那些节能降耗较好的单位，都具有这样一个共同特点，即科技意识较强，注意依靠科技，积极采用节能新技术、新产品，重视提高队伍素质，具有较高的运行管理水平。

也就是说，通过加强运行管理来实现节能，潜力是很大的，这一点十分重要。

3．锅炉的排烟温度与烟气冷凝

此外，在燃气锅炉运行过程中，当温度低于水蒸气－露点温度时，会有冷凝水生成，一方面这一过程有益于节能，另一方面冷凝水有可能造成故障和损害，所以要采取措施来避免或减少冷凝水的形成。

与固体燃料煤不同，燃气以C和H为主要可燃成分（煤以c为主），由于含有相当多氢元素，燃烧产生水蒸气量较大，吸收大量热量，因而天然气的高位发热量比低位发热量高10％左右，大约10％的热量由水蒸气带走。

为避免锅炉尾部的酸腐蚀，常规供热锅炉排烟温度约160～200℃，烟气中水蒸气不可能凝结放热，锅炉热效率计算以燃料低位发热量计，很少有明显超过90%的。

在燃气锅炉房运行中普遍存在排烟温度较高的问题，同时烟气中含有相当比例水蒸汽，携带大量汽化潜热，与燃煤锅炉烟气明显不同，提供了更大的余热利用空间。

采用烟气冷凝热能回收装置可以提高锅炉热效率5％以上，节约大量天然气，同时吸收烟气中部分NOx，起到一定净化作用，并且不影响锅炉的运行，投资回收期短。

（烟气冷凝换热是复杂的传热传质过程，需要根据混合气体冷凝规律设计换热装置，需用耐腐蚀材料，强化传热的同时，烟气侧阻力增加较小）

另一方面，某些锅炉房又存在烟气冷凝腐蚀的问题，为避免腐蚀问题，在运行中又提高排烟温度，加大热损耗。

实际上，烟气中水蒸气的冷凝温度取决于燃料的化学成分、烟气中CO2的含量和燃烧时的过量空气系数等因素。

一般认为蒸汽露点约在55～58℃，烟气中水蒸气的凝结过程，与燃料种类（化学成分）和排烟温度（取决于供热系统回水温度）有关。

当回水温度高于露点时，无冷凝现象。

因此，可通过在锅炉供回水管线上增设再循环管，保证锅炉运行期间回水温度高于60℃，就可有效改善烟气冷凝问题；

同时应注意到燃烧过程中过量空气系数及CO2的含量的影响，控制良好的燃烧过程，尽量减少过剩空气以提高经济性。

从外网因素考虑：

1．大流量、小温差的运行方式

对于热水散热器采暖，《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19—87规定：

高级居住建筑、办公建筑和医疗卫生及托幼建筑等，热水温度宜采用95℃，…”这个温度是综合考虑节能、人体舒适感及保证热水在常压下不汽化等因素而确定的。

在这个温度下，对设计回水温度进行经济分析，确定回水温度为70℃。

但在实际运行的采暖系统中，却少有按此参数运行的，而多以80／60℃，甚至更低的状态下运行，且系统的流量大于设计流量，也就是业内人士常说的大流量、小温差状态。

造成这种情况的原因一在于投资者和管理者不统一：

投资方一般只考虑一次投资，而不考虑运行中节能。

为降低投资，不允许设计人员选用价格稍高的调节设备及水力平衡元件，或在施工时修改设计，致使管网分支及单体入口等处无水力调节设施，而只用无调节能力的截止阀或闸阀。

原因二在于设计因素：

在室内管网设计时设计人员为“保险”而故意人为加大散热器面积和管径；

在室外管网设计时，由于管径范围限制，选管径取大不取小，使管网阻力下降；

锅炉房内循环泵选择时，一般没有室外管网及室内单体的阻力数据，以及考虑日后扩建等因素，为“保险”起见，泵扬程选择偏大；

原因三在于管理因素：

当管网出现不平衡时，由于管网本身在设计上的限制，没有有效的调控措施，管理者往往采取投入大泵运行或备用泵也运行，加大流量来减轻管网的失调度；

在管网改造时，管理者也每每用加大热网管径、加大散热器面积的办法来解决用户室温偏低的问题。

因此目前我国供热系统普通存在“大流量、小温差”的运行方式，即靠换大泵、增加水泵并联台数或增设加压泵等方式提高循环流量。

这种运行方式是我国供热系统运行人员从多年的运行实践中总结出来的，它在一定程度上能够缓解热力工况失调现象，因此得到了广泛应用。

但这种大流量运行方式的实质，是靠提高末端用户散热器的散热能力，抑制近端用户散热器散热能力的办法来达到消除系统热力工况水平失调的目的，但是，它并没有从根本上消除系统的水力失调。

即各热用户流量分配不均的问题仍未解决。

在这种情况下，系统运行必然存在以下一些弊端：

散热器面积选取超过理论值，管径选取也偏大，使初投资增加；

管网阻力小，使泵流量增大，而管路循环水泵的电功率与流量的立方成比例，使水泵电耗增大，运行费提高；

由于流量大，导致锅炉出水温度下降，效率降低，这又导致设计人员不得不选用大容量的锅炉及配套的设施，使初投资、运行费进一步加大。

要克服采用“大流量、小温差”不经济运行的方式解决因外网水平失调而造成的远近用户冷热不均的问题。

可以采用调节阀配合超声波流量计、平衡阀及其智能仪表、调配阀及其智能仪表，作好外网的初调节，并在外网调节平衡的基础上，减少循环水泵流量，改变“大流量，小温差”不经济运行。

2．强化系统保温与管理

供热管网的保温性能决定着无效散热的多少和供水的温降。

管道的保温厚度是按经济厚度选用的，即在规定的年限内．保温投资费用与无效散热损失费用之和最小的厚度。

在确定经济厚度时，并没有考虑因管道温降对热力失调影响而带来的间接能耗，另外，随着保温材料的开发，成本降低，原来确定的经济厚度不经济。

从能耗的不可逆性，环境保护等方面考虑，适当增加保温厚度也是有益的。

从管理方面考虑，无论是架空管道，还是直埋敷设的管道，保温结构在施工、运行时可能遭受破坏，如保温材料进水、脱落等。

这些因素都会大大降低保温性能，无效热损和温降都会增大。

因此，必须提高认识，强化管理．将无效散热降到最低。

3．管网失水控制

采暖管网系统失水不但严重威胁锅炉的安全运行，而且造成能源的极大的浪费。

采暖系统是封闭式循环体系，锅炉供出的高温热水通过散热器后，回水温度一般在50℃左右，经锅炉再加热能很快达到锅炉出口温度。

如失水严重，为确保锅炉正常运行，保证锅炉出口流量，需补充与失水量等量的低温水，对二级系统，1％的补水率相当于减少了3％的供热量，这不仅是水耗问题，更是热耗问题；

水是不可压缩的液体，如果失水严重，将造成管网系统压力降低，引起锅炉内的被加热水汽化，很可能引起锅炉爆炸事故，给锅炉的安全运行构成威胁；

用户私自放水，将造成管网系统水流不平衡，水分布不均、直接影响区域采暖效果。

而管网失水的主要原因为：

用户在散热器堵头上私接水龙头，用于洗澡、洗衣服等；

用户为了提高自家室内温度，直接将散热器出口水排入下水道；

管网运行时间长，腐蚀穿孔，阀门渗漏等原因造成失水，其中主要原因在前两项。

控制第三项失水，可以通过加强管网巡视，及时更换阀门，改造管网来解决，而对前两项失水的控制，一方面靠宣传教育辅以惩罚措施进行管理，另一方面可在管网中加入腐植酸盐等物质，使网水产生异味，但对水质并无影响，同时起到除垢的功能。

从热用户因素考虑：

1．按面积收费与分户计量

我国长期以来实行福利制供暖，耗能多少与用户利益无关，这是供热系统节能工作的一个最大障碍。

目前，节能和环保已成为人们的共识，随着住房体制深化改革，住房商品化，人们已意识到供热系统按用户实际用热量来收取费用是供热发展的方向。

按实际能耗收费与人们的经济利益紧密相关，而利益是行动的原动力，因此，实现按户计量收费体制是供热系统节能的最有力的措施。

室温控制和按实际耗热量计费成为实际供热需求和节约能源必不可少的重要组成部分。

代表当今世界集中供热先进水平的丹麦、瑞典、芬兰等国家对热用户的室温控制技术、设备、及热能消耗计量等问题十分重视。

发达国家的经验表明，采取供热计量收费措施，可节能20％一30％，我们也只有遵循经济规律，把热作为商品，由用户自行调控使用，并按实用热量合理收费，才能调动用热和供热双方的积极性，进而促进节能。

我国对集中供热按户计量的研究刚刚起步，对具体计量方式处于摸索阶段。

目前，已建立了一些试点小区，通过对旧有系统形式的改造，结果表明采用单管系统加室温控制设备也可以达到节能10％～15％的效果。

对新建筑供热系统形式的探讨，也取得了较好的节能效果，为我国的热计量收费技术的发展和实施提供了宝贵的经验。

实际上，“热表到户，计量收费”必将引发出三个问题：

①户用热量计（热表）的引进和研制；

②室内供暖系统要因安装热表和温控阀等调控装置而需作根本性的变动（如将采用双管系统等）；

③供暖收费制度的改革。

2．住户内部装修

考虑到装饰性，大多数住户对暖气片加装了暖气罩，暖气罩本身造成8～30％的热量散不出来，从而导致住户室内温度偏低，而住户要求保证室内舒适度，因而加装暖气罩住户将多消费热量，继而造成热源部分加大能量输出，由于是福利供暖，多数住户室内温度偏高，造成了能量的浪费。

东欧国家在实行供暖按表计费的初期也遇到这个问题，装暖气罩的现象比较普遍，后来通过运用法律手段将这一浪费能源的不良现象消除。

目前东欧装暖气罩的情况已不多见。

以科学的方法指导运行中的调节

一方面把握上述三方面因素，采取相应的改进措施，可有效降低供暖系统的运行费用。

同时需要注意的是，大量实践证明，同样是非节能建筑，但供暖运行管理水平的高低，供暖运行节能技术措施采用的多少，都会极大地影响节能降耗的最终效果。

这就是说，在供热系统节能中，尽管存在四个主要环节——设计、施工、运行管理和设备质量，但其中最能有效制约保暖节能效果的，应该说是运行管理这一个环节。

因为供热系统在设计、施工及设备质量方面的所有缺陷，皆会在运行中全面暴露出来．而且也只有通过排除设计、施工和设备质量各个环节中的全部缺陷，并提高运行管理水平，才能保证供暖质量，同时，也才可能实现在保暖基础上的节能。

当然，设计是搞好运行节能的前提，好的节能设计，可以免去运行后对不合理设备的改造，既可节省初投资，又有利于长远的运行节能。

同时，良好的运行管理离不开完备的控制手段，为了进一步改善供热效果，提高供热能效，实现计算机自动控制无疑是必然的发展趋势。

1．室外温度补偿的质调节

对热水供热系统，采用质调节即随室外气温变化改变供回水温度的控制策略已为多数运行管理者采纳。

但目前除大型集中供热系统外，真正严格按室外气温和供、回水温度调节曲线进行调节的为数甚少，基本上是由司炉人员根据以往经验手动调节，仍然是“看天烧火”的初级调节模式，人为因素为主。

而采用自动调节可将运行管理中人的影响因素降到最低。

根据室外环境温度实现燃气热水锅炉的供热量及燃烧状况的自动调节，可达到最经济的效果，将燃料的浪费量降至最低．同时将室温始终控制为恒温，使室内人员感觉舒适．这是目前燃气锅炉的一种最理想的智能型控制方式，可根据环境温度的变化随时调整锅炉负荷，预计比常规方式可节约能源30％；

由于其所用燃料为极易计量且价格昂贵的清洁燃料，所以节能效果是非常显著的．

以下以实例说明采用在自控系统中运用室外温度自动补偿策略，配合锅炉群控进行运行调节的节能效果：

此系统已在西安市商检局锅炉房运行，客户反映系统运行良好，节能效果显著。

首先介绍一下本系统采用的控制方式：

介质出口温度的单参数调节。

控制原理：

对于介质出口温度的控制，我们将人工调节的经验输人计算机，根据现场情况，计算机自动整定PID参数．将PID与专家智能系统相结合，实现系统最佳控制。

运用模糊数学的基本理论和方法，把规则的条件、操作用模糊集表示。

根据操作者经验或其他方法得到一组PID初始参数，然后对控制系统响应波形进行监视、评价，再根据评估指标达到与否进行模糊推理．实现PID参数调整。

PID控制系统框图见图。

工程应用：

实际系统运行中，将锅炉房运行管理人员在多年运行的经验数据输入相应表格，设定相应室外温度范围下的供水温度值，系统根据所输入的数据自动生成供水温度曲线，并根据内部存储的基本供水曲线，考虑多种系统设计的因素自动拟合出符合本工程的供水曲线，并依此运行，同时指导多台锅炉的运行方式。

附图片：

说明文字：

数据对比：

采用本系统优点是克服了人工控制出水温度控制不及时，温度波动范围大的不足，根据室外温度变化情况及时调整供水温度，控制锅炉输出热量追随用户需热量，将无效热量减到最低。

对热用户在保证室内温度达标的基础上减少温度波动的影响，提高供暖的热舒适性。

基础供暖曲线：

室外温度计算供暖曲线

随着室外温度变冷，管道散热量增加和用户需要更多的防止室内空气温度变冷，系统需自动根据负荷要求自动调定供水温度。

供暖曲线如下：

供暖曲线作用举例，如：

——用2.4曲线，室外温度每降低一度，供水温度要提高2.4度。

如果温暖天气关闭点=21度，而且室外温度=—1度，则，供水温度=74度。

——用0.6曲线，室外温度每降低一度，供水温度要提高0.6度。

如果温暖天气关闭点=21度，而且室外温度=—1度，则，供水温度=34度。

如果供暖曲线选定的太低，供暖系统就不会在较冷天气供应足够热的水来保持室温暖和

室内温度前馈修正出水温度

室内温度低，系统的负荷重，系统应提高供暖出水温度，达到系统热量平衡。

反之，室内温度高，系统将自动降低出水温度，以降低不必要的能量浪费。

系统将根据回水温度平行移动供暖曲线，示图如下：

因为各工程是各有特点，作为热量最终使用者的热用户各自不同，因此在采暖曲线中需考虑各项修正：

例如建筑物本身的性质影响需考虑合理地控制和利用日照得热量：

自然室温的变化与室外温度变化不一定是同步的。

图1表示夏季建筑外围护结构不同的构造（木造、钢筋混凝土）室内温度随室外温度的变化曲线（此处的室外温度是指室外当量温度）。

由图1可知，外围护结构构造不同，其热容量不同、热容量大的物体热的慢，冷的也慢。

因此，外墙越厚和材质重的建筑物，室温变化缓慢，变化波幅也小。

即在供暖曲线选择中还需考虑用户建筑结构对室内温度的影响，相应改变供暖曲线的斜率和截距，使供暖曲线更符合系统本身的特点。

在已经采用多位工控机实行运行状况监控的锅炉房，要实现根据环境温度进行供热量自动调整的目标很容易，投资预计不会超过5万元．而它所带来的经济效益将是巨大的．

2．锅炉群控系统优化运行

对于供暖系统而言，锅炉部分是热量的产生者，锅炉运行情况的好坏直接影响用户，所以需做好关键部位监测，计量分析，确保系统设备安全可靠高效运行。

实践证明，通过对锅炉水泵、交换器，出回水等各关键部位的压力、温度等的即时监测和控制维护，及时调整运行状态，以适应环境系统的变化是确保系统安全，高效节能运行的重要保证。

目前运行的大多数锅炉房均未设锅炉群控系统，即使有少数锅炉房设计了多台锅炉群控装置，但在运行中也多被束之高阁，究其原因，主要是群控系统模式实用化研究还不够成熟，用户对群控系统的优越性不完全了解，对此种自动控制没有信心。

实际上，锅炉的群控系统是对锅炉房或整个供暖系统的优化运行控制。

它包括对几台锅炉及辅助设备的综合管理，同时根据内部专家系统的指令调整各台锅炉的运行方式，作到整体效率最优。

对于一个锅炉房有二台（含）以上的锅炉，采用锅炉集中控制系统，能有效提高锅炉的季节效率及减小能源的损耗，达到节能的目的。

以下仅以群控系统提高锅炉季节效率的控制原理为例简单介绍：

在目前国内的锅炉的额定效率普遍都在85%以上，而研究发现，实际在现场锅炉运行中，锅炉运行负荷在80%以上的时间仅占整个供暖季的5%左右时间，锅炉大部分都工作在低负荷状态下（如前文所述），在常规控制下，锅炉由司炉人员手动控制锅炉的起停，随用热量的增大依次开启锅炉，随热负荷的降低依次停炉，这样锅炉在整个供暖季中启停及负荷转换必然比较频繁，尤其是在热负荷的分界点更是如此。

在锅炉启停顺序控制中，为保证锅炉的安全性，点火程序要经过长时间的吹扫及程序点火时间，在这段时间里锅炉是无效率可言的，同时应注意到燃气不完全燃烧时容易造成结炭，而在锅炉的启停和负荷转换时容易造成燃气不完全燃烧，而炭是一种隔热性能良好的材料，这将导致锅炉的实际运行效率大幅度降低。

采用锅炉群控技术可以有效降低锅炉启停的次数，提高锅炉的季节效率。

具体下面就以一个锅炉房3台10吨的热水锅炉房为例，介绍群控系统避免锅炉的频繁启停的基本算法：

对于3台10吨锅炉房，如果只需24吨的出力时，控制柜将3台锅炉的负荷均降到80%（3*10*80%=24），使3台锅炉均衡燃烧（前提条件是锅炉必须配置比例式燃烧器，从得到的经验数据来看，比例式燃烧器在负荷30%—100%之间变化时，锅炉的效率下降不大，当锅锅炉负荷在30%—80%之间变化时，锅炉的热效率一般不低于80%，一般燃烧器以30%的负荷为最低限。

）当室外温度升高时，锅炉负荷降低，只需要19.5吨的出力时，此时控制系统不是将一台锅炉关掉，开两台锅炉运行，而是同时将3台锅炉的负荷均将到65%（3*10*65%=19.5），大家可以想象如果这时关掉一台锅炉，当外界需求稍微增大点，又得重新启动一台锅炉，会造成锅炉在20T负荷处的启停；

当外界的负荷需求小于8吨时，因为3台锅炉的最小输出功率为9吨（3*10*30%=9），这时将关闭一台锅炉，二台锅炉工作在40%的负荷状态下（2*10*40%），这样随负荷变化，使锅炉需要开启另一台锅炉时中间有11吨的回差，避免了锅炉的频繁启停问题。

另外，锅炉群控系统功能内含的专家智能系统可在运行中依据不同性质的供暖供热支路，区段和时间的不同要求，在供热范围内，依据热用户如宾馆、家属区、办公室、试验间等不同性质和需要，在安全压力的运行条件下，通过采暖