供热系统节能PPT课件

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1、公共机构节能重点领域 技术运用实务供热,李先瑞,目 录,1.供热系统的能耗 2.供热系统的节能技术 3.清洁能源和可再生能源在供热系统中的应用 4.供热系统的能源审计 5.供热系统经济运行的评价指标 6.供热系统节能的新技术 7.案例,供热系统的能耗,(1)供热系统能耗现状 供热系统图,供热系统供热量和能耗,公共机构的供热能耗较大,从表中可知，机关供热能耗较高。,供热系统的能效较低 从上表可见，中小型燃煤锅炉房与煤炉的效率极低，而其它供热系统运行则处于比较合理的水平。北京供热系统平均起来要比国内其它地方好一些。 中欧、东欧例子显示传统锅炉的一般效率仍然有效，对于现代锅炉而言，则利用固体燃料、油

2、料与天然气。,燃煤锅炉的热效率较低 上面的例子显示老式锅炉技术条件比较糟糕，没有自动控制，效率低下，烟气损失高。造成这种情况的原因是流量太高以及烟气温度太高。锅炉运行与锅炉房技术陈旧也会造成额外损失。燃煤锅炉改造或“煤改气、煤改油”能够大大提高热能生产效率。,水泵的运行效率较低 以上6座政府机构办公建筑循环不泵的效率,从表上可知水泵的效率一般低于50%.,水力失调度高，失水率较多 老管网漏水比较大，占水量的28，很难保证能够按照补水的水质标准对漏水进行补充。 根据老标准，补水只占循环水量的12。这相当于集中供热管网在一年中替换12次水。目前，欧洲集中供热公司发展趋势是年换水量等于管网中的水容量

3、，也就是一年只换水一次。 水力失调度，近端远远大于1，远端远小于1。 管网处于大流量、小温差运行方式。,公共机构平均单位热耗、电耗指标较高,(2)经济运行对供热系统能耗的要求 a.单位供热量燃料消耗量 锅炉房单位供热量燃料消耗量 b.单位供暖面积燃料消耗量 供暖建筑单位面积燃料消耗量,c.单位供暖面积耗电量 d.单位供暖面积耗热量 e.补水比、供暖建筑单位面积补水量,供热系统的节能技术,（1）烟气冷凝回收装置 a.技术介绍 本技术适用于燃气锅炉房的烟气冷凝回收，提高锅炉热效率。 目前，大多数燃气锅炉的排烟温度大约为150。所以，把高温烟气直接排放到大气，不但造成环境热污染，而且还造成了能源浪费

4、。如果在锅炉排烟管道上增加一套冷凝型烟气换热器，回收烟气中的余热，无疑可以解决上述两个问题。 安装冷凝型烟气换热器，目的是利用烟气的余热，尤其是烟气中以蒸汽形式存在的能量（潜热）。烟气冷却到露点以下，开始冷凝，蒸汽相变所释放的热量把冷却介质（如供热系统的回水）加热，即可回收烟气的余热。,b.热回收效率 一般来说，环境条件适当时，冷凝型烟气换热器可将锅炉房的效率提高10 %左右。 安装冷凝型烟气换热器的最 佳条件是冷却介质温度相对较低， 即区域供热系统的回水温度要尽 可能低。随着冷却介质温度的降 低，锅炉排烟温度也降低，冷凝 型烟气换热器的热回收效率进一 步提高。图1显示了效率与烟气 温度及含氧

5、量之间的关系。 提高效率与烟气温度及含氧量之间的关系,冷凝型烟气换热器 冷凝型烟气换热器有多种 形式，根据烟气与水接触与 否，可分为直接接触型和间 接接触型。直接接触型的换 热器通过喷水与烟气接触， 水带走大部分的热量，使得 烟气发生冷凝，见图2。 图2 冷凝式烟气换热器(水/烟气直接接触),间接接触系统的例子 将排烟烟气导入该装置底 部的接收器，然后向上流过一 系列专门设计的翅片管，需预 热的水则在翅片管的内部流过。 烟气与水逆向流动，且管子上 装有很多翅片，可增加换热面 积和换热效果。 图 翅片管换热器,c.初投资 一台7 MW锅炉的烟气冷凝器的国外产品价格大约为50万元人民币，安装费用包

6、含在内，即约7万元人民币/MW。 目前，中国有几家生产燃气锅炉用烟气冷凝器的厂家，价格估计为3万元人民币/MW，安装费用包含在内。 根据以上的数据粗略估算， 本技术措施的初投资为10万 元人民币/MW，包括烟气管 道和烟囱等的整改费用在内。 冷凝器的价格 (1-10MW),d.技术可行性 从技术角度来看，所有的燃气锅炉都适合使用烟气冷凝器。但是，在中国还没有广泛使用烟气冷凝器技术。 e.经济可行性 如果锅炉效率提高5%，则简单投资回收期为3年左右。 锅炉效率的实际改善幅度取决于锅炉的进水温度或系统的回水温度，也取决于烟气中水蒸汽的冷凝潜力。,f.优化 烟气冷凝回收装置应由换热器主体、烟气系统、

7、被加热水系统（或其他介质）、排气与泄水装置、调节阀、温度和压力传感器等组成。 烟气冷凝回收装置的设置应符合下列规定： . 应设计安装在靠近锅炉尾部出烟口处，并应设置独立支撑结构； . 宜设置旁通烟道，当不具备设置旁通烟道时，应采取防止被加热水干烧的措施； . 应设烟气冷凝水排放口，并应对冷凝水收集处理；, 装置最高点应设置自动排气阀，最低点应设置泄水阀； . 宜设置安全阀。 烟气冷凝回收装置的选型应符合下列规定： . 应选用耐腐蚀材料，并应满足锅炉设备使用寿命和承压要求； . 装置的烟气阻力应小于100Pa，不得影响锅炉的正常燃烧和原有出力。 . 装置的承压能力应满足热水系统的压力要求； .

8、装置应使锅炉热效率提高5%以上。,（2）气候补偿技术 a.技术介绍 气候补偿技术是一项在传统锅炉房供暖系统中加装一套气候补偿系统，该系统根据监测的室外温度变化及时调节系统供热量，实现按需供热的一项节能技术。该项节能技术应用的节能设备为一套气候补偿系统，该系统主要由气候补偿器、电动调节阀、室外温度传感器、供水温度传感器等几部分组成。,通过在气候补偿器中预设定锅炉供暖运行曲线，并根据室外温度传感器实时监测并输送给气候补偿器的室外温度（变化），气候补偿器可依据锅炉供暖运行曲线时时计算出合理、节能的总供水温度值作为新的供水温度设定值，并将该温度值与系统实际供水温度值对比，依据该对比值，气候补偿器系统输

9、出信号控制调节电动调节阀的开度（即调节供暖系统回水量与锅炉供水量的混合比例），通过对总供水温度调节，使系统的实际供水温度与新的供水温度设定值相一致，从而实现锅炉房供暖系统根据室外温度的时时变化及时调节系统供热量，达到按需供热的节能运行方式。,b.气候补偿器 在集中采暖系统中，我们不能使用室内温度控制器控制采暖系统。因为一个房间的温度并不能代表整座建筑物对采暖系统的功率需求。 所以，人们一般采用根据室外温度，确定采暖系统出水温度，调节采暖系统的输出功率。 天气很冷时，调节器给定一个较高的出水温度，随外界温度的升高，出水温度逐渐降低。这一温度变化规律我们称供热曲线。这种调节方式可以保证整个建筑的供

10、暖需求。 这种调节器一般在满足基本调节功能 ，还具有很多其他附加功能，如：,对一天中的不同时间段进行不同供暖模式的设置。 对一周中的不同时间段进行不同供暖模式的设置。 对供暖曲线的设置可以更方便、直观。 对循环水泵提供控制功能，并可以在供暖系统停止运行期间， 定期开启水泵一段时间，防止水泵长期停运抱死。 对供暖系统提供控制的同时，还可以对生活热水的生产提供控制。,c.流程 图 锅炉房气候补偿应用流程图,图 水-水换热系统（电动三通分流阀）气候补偿应用流程图,图 水-水换热（电动两通阀）气候补偿应用流程图,图 水-水换热（一次侧分布式变频控制）气候补偿应用流程图,图 汽-水换热气候补偿应用流程图

11、,d.功能 人机对话、图文显示； 室外温度、供水温度、回水温度等数据采集； 手动和自动切换； 参数设置； 故障报警、故障查询； PID或模糊控制等运算调节； 根据室外气候条件及用户的负荷需求的供热曲线自动调节； 数据存储； 控制器自检。,(3)分时分区控制技术 a.技术介绍 这是一种在供热系统中对供热要求不同的各区域采取分别控制的运行方式。各种类型建筑物由于自身使用功能的不同，在一昼夜内每一个时间段所需供热量是不同的。采用本技术后，可对集中供热区域中不同的建筑物进行供热分区，并对一天中的时间段做出合理划分，并计算出每个时间段的供热负荷。,在使用功能不同（如夜间无需供热）的建筑物供热支路加装电动

12、阀，选取其典型房间放置室内温度传感器，并在热源设置分时分区控制器。根据具体使用时间及要求，通过分时分区控制器来控制阀门的启闭，使这些建筑物在使用期间室内温度保持在规定室温以上；在非使用期间使室内温度保持在防冻温度。,b.技术可行性 对供热系统中供热要求不同的区域进行分时分区控制，这种运行方式对于供热系统来说是最具有节能潜力的地方。在需要分时分区控制的区域分别选取典型房间放置室内温度传感器，分时分区控制器通过测试室外温度和典型房间室内温度来控制电动阀的开闭，达到对这些对供热要求不同的区域的分时分区控制。该技术已成熟应用，技术实施上不存在难点。,c.经济可行性 基本数据 简单计算表明，分时供暖夜间

13、设定温度可以节能。我们以一个没有热惰性的建筑物为例。它的房间温度可以在瞬间由20下降到8或由8上升到20。假设该建筑的夜间室内温度设低周期8小时，则24小时的平均温度为： (2016+88)24=16 24小时的室内平均温度比不使用分时分区控制技术时下降了4，每下降1计算可节能5%，则共节能5420%。 分区控制可应用于不同供暖 需求、不同用热规律的建筑物。 经济性分析见右表.,e.环境效益 应用分时分区控制技术后，可降低二氧化碳排量为：CO2减排量： CO2gas=QsavingsHgasCOgas =28086.90.0350.055 =55.6 tons/年.,f.流程图,（4）管网水力

14、平衡技术 a.技术介绍 本技术适用于热力输配管网，目的是通过技术手段实现各终端热用户（建筑物）之间管网水力工况平衡，提高管网水力工况的稳定性，使供热系统正常运行，可以节约无效的热能和电能消耗。 目前，北京地区以及国内其他采暖城市供热管网绝大多数为定流量系统。在实际运行中，这种系统的典型问题之一就是水力工况不平衡，近端用户过热、远端用户供热不足，系统供热质量不高。管网水力工况不平衡直接与管网运行模式有关：在变流量系统中一般不会出现水力工况不平衡问题，管网水力工况失衡只出现在定流量系统、或出现在从定流量系统向变流量系统转换过程中。,可能导致系统水力工况失调的原因有： 系统在大流量、小温差工况下运行

15、，与设计工况偏离； 热用户热力入口设备工况改变（阀门开度改变、私自拆装设备等），造成系统水利工况改变。 特别需要指出的事，在系统水力工况失调，近端用户过热、远端用户供热不足时，不能采取加大循环泵扬程和循环流量的办法，这种办法没有解决系统失衡问题，只是掩盖了问题，只会造成系统热能、电能的更大浪费。,b.技术措施 解决管网水利工况失调，提高水力稳定性，可以选择以下几种技术措施： 在管网中安装压差控制阀； 在管网中某些点限制流量（定流量）； 建筑物热力入口安装静态平衡阀； 建筑物热力入口安装动态平衡阀； 建筑物热力入口加装混合回路，对建筑物独立进行温度控制； 为供热建筑物设立独立热力站，将建筑物与管网进行水力分离。 上述技术措施 - 是调节管网水力平衡的方法， - 着眼于对单栋建筑供热进行控制。改善管网水力工况，需要对管网以及热用户的情况具体分析选择合适的技术措施。,技术措施作用原理介绍 差压控制 差压控制阀用于把系统的差压稳定在一定范围内。当系统的差压增加时，阀门减少开度消耗额外的压力。与此相反，阀门一旦增大，即意味着阀门的压降减少，系统的差压也逐步到达预设值。,流量控制 同时使用静态平衡阀和动态平衡阀调节流量