摘 要

摘要：采用調(diào)研方法，對天津市各區(qū)縣內(nèi)472座熱源2009-2010年供暖期的各項能耗進(jìn)行調(diào)研。篩選出27座區(qū)域燃煤供熱鍋爐房作為樣本，計算單位供熱量總能耗、單位供熱量耗煤量、鍋爐運

摘要：采用調(diào)研方法，對天津市各區(qū)縣內(nèi)472座熱源2009-2010年供暖期的各項能耗進(jìn)行調(diào)研。篩選出27座區(qū)域燃煤供熱鍋爐房作為樣本，計算單位供熱量總能耗、單位供熱量耗煤量、鍋爐運行效率。天津地區(qū)區(qū)域燃煤供熱鍋爐房的單位供熱量總能耗為40.9～69.9 kg/GJ，平均值為55 kg/GJ。單位供熱量耗煤量為39.5～68.2 kg/GJ，其平均值為52.3 kg/GJ。鍋爐運行效率為50.1%～86.3%，平均值為65.2%。能效和鍋爐運行效率普遍偏低，節(jié)能空間大。

關(guān)鍵詞：區(qū)域燃煤供熱鍋爐房；  能效；  鍋爐運行效率

Investigation and Analysis on Energy Efficiency of Coal-fired District Heating Boiler Rooms in Tianjin Region

Abstract: The energy consumption of 472 heat sources in different districts and counties in Tianjin Region during the heating period from 2009 to 2010 was investigated. The 27 coal-fired district heating boiler rooms have been selected as samples to calculate the total energy consumption per unit heat-supply quantity，the coal consumption per unit heat-supply quantity and the boiler operation efficiency. The total energy consumption per unit heat-supply quantity of coal-fired district heating boiler rooms in Tianjin Region is 40.9 to 69.9 kg/GJ with an average of 55 kg/GJ. The coal consumption per unit heat-supply quantity is 39.5 to 68.2 kg/GJ with an average of 52.3 kg/GJ. The boiler operation efficiency is 50.1% to 86.3% with an average of 65.2%. The energy efficiency and the boiler operation efficiency are commonly low，thus there is a high energy saving potential.

Key words: coal-fired district heating boiler room；energy efficiency；boiler operation efficiency

1 概述

天津市的供熱熱源以區(qū)域燃煤供熱鍋爐房(以下簡稱鍋爐房)、熱電廠為主，鍋爐房的供熱面積占全市總供熱面積的78%^[1]。全市供熱能耗大，其中年耗煤量(折合成標(biāo)準(zhǔn)煤)約300×10⁴ t/a，年耗電量約5×10⁸ kW·h/a，年耗水量約l 000×10⁴ t/a^[2]。

在計算供熱耗煤量指標(biāo)時，鍋爐運行效率(以長期監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，統(tǒng)計時間內(nèi)鍋爐瞬時熱效率的平均值)是關(guān)鍵。JGJ 26-2010《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》條文說明的第5.2.4條指出：“在JGJ 26-95《民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定鍋爐運行效率為68%，實際上在20世紀(jì)90年代我國有些鍋爐房的鍋爐運行效率就已經(jīng)超過了73%。本標(biāo)準(zhǔn)在分析鍋爐設(shè)計效率時，將運行效率取為70%。”DB 29-1-2010《天津市居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》也有相近的條文說明。但天津市部分既有鍋爐房的鍋爐運行效率為60%～65%^[1,3]，因此結(jié)合實際情況確定某一區(qū)域的鍋爐運行效率，進(jìn)而確定合理的供熱耗煤量指標(biāo)，是制定節(jié)能降耗措施的前提。筆者對天津市各區(qū)縣鍋爐房能耗現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研，對鍋爐房的平均能效水平及鍋爐運行效率進(jìn)行計算分析。

2 調(diào)研內(nèi)容及結(jié)果

針對2009-2010年供暖期，對天津市各區(qū)縣的472座熱源進(jìn)行了調(diào)研，調(diào)研內(nèi)容見表1。由調(diào)研結(jié)果可知，能耗數(shù)據(jù)比較完整的鍋爐房數(shù)量為90座，占被調(diào)研總數(shù)的19%。這90座鍋爐房燃用的煤種有大同原煤、蒙煤、煙煤等，燃煤的低位發(fā)熱量為19.27～37.95 MJ/kg，平均低位發(fā)熱量為22.71 MJ/kg。在其他382座熱源中，由于部分采用地?zé)帷⑷細(xì)忮仩t，或部分鍋爐房沒有計量供熱量，將這382座熱源從樣本庫中剔除。

 

3能效計算及結(jié)果分析

3.1 計算方法

①能耗設(shè)備及能耗形式

鍋爐房的主要能耗設(shè)備為鍋爐、燃料輸送設(shè)備、除灰渣設(shè)備、送引風(fēng)機、軟化水設(shè)備、水泵(循環(huán)泵、補水泵、加壓泵)等^[3]，能耗形式為煤炭、電力。

②能效評價指標(biāo)的確定

在評價鍋爐房能效水平時，通常以單位供熱面積能耗、單位供熱量能耗^[4-5]作為評價指標(biāo)，兩項指標(biāo)越低，鍋爐房能效越高。單位供熱面積能耗主要用于評價當(dāng)供熱建筑特性相同時，不同熱源的能效水平。當(dāng)供熱建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)絕熱性能、功能、建造年代等不同時，不同鍋爐房的單位面積能耗差別較大^[5]。若采用單位供熱面積能耗作為評價指標(biāo)，采用先進(jìn)節(jié)能技術(shù)的鍋爐房可能會因供熱建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)絕熱性能差等原因被判定為能效水平較低。

單位供熱量能耗主要考慮了鍋爐房自身的能效水平，不受供熱建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)絕熱性能、功能、建造年代等影響，能準(zhǔn)確反映鍋爐房的能效水平。因此，本文采用單位供熱量能耗作為能效評價指標(biāo)，并細(xì)分為單位供熱量總能耗、單位供熱量耗煤量，總能耗包括鍋爐房耗煤量、耗電量。為便于比較，將耗煤量、耗電量統(tǒng)一折算成標(biāo)準(zhǔn)煤耗量。

③評價指標(biāo)的計算方法

鍋爐房耗煤量折算的標(biāo)準(zhǔn)煤耗量m_h的計算式為：

 

式中 m_h——鍋爐房耗煤量折算的標(biāo)準(zhǔn)煤耗量，kg

     Q_L，f——鍋爐房在用燃煤的低位發(fā)熱量，kJ/kg

     m——鍋爐房在用燃煤的耗煤量，kg

     Q_L,a——標(biāo)準(zhǔn)煤的低位發(fā)熱量，kJ/kg，取29 308 kJ/kg

鍋爐房耗電量折算的標(biāo)準(zhǔn)煤耗量m_e的計算式為：

 

式中 m_e——鍋爐房耗電量折算的標(biāo)準(zhǔn)煤耗量，kg

     a——電量與標(biāo)準(zhǔn)煤的折算系數(shù)^[6]，kg/(kW·h)，取0.347 kg/(kW·h)

     E——鍋爐房耗電量，kW·h

鍋爐房總標(biāo)準(zhǔn)煤耗量m_s的計算式為：

 

式中 m_s——鍋爐房總標(biāo)準(zhǔn)煤耗量，kg

鍋爐房單位供熱量總能耗M_s的計算式為：

 

式中 M_s——鍋爐房的單位供熱量總能耗，kg/kJ

     Q_s——鍋爐房供熱量，kJ

鍋爐房單位供熱量耗煤量M_f的計算式為：

 

式中 M_f——鍋爐房的單位供熱量耗煤量，kg/kJ

鍋爐運行效率η的計算式為：

 

式中η——鍋爐運行效率

3.2 計算結(jié)果及分析

根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)，由式(1)～(6)計算鍋爐房的單位供熱量總能耗、單位供熱量耗煤量、鍋爐運行效率。由計算結(jié)果可知：其中有35座鍋爐房的鍋爐運行效率遠(yuǎn)小于l%或遠(yuǎn)大于100%，因此將這35座鍋爐房從樣本庫中剔除。有l2座鍋爐房的鍋爐運行效率低于50%，有13座鍋爐房的鍋爐運行效率高于95%，認(rèn)為這25座鍋爐房的數(shù)據(jù)不可信，從樣本庫中剔除。有3座鍋爐房的單位供熱量總能耗與單位供熱量耗煤量相差巨大，認(rèn)為這3座鍋爐房的耗電量數(shù)據(jù)不可信，從樣本庫中剔除。

將調(diào)研數(shù)據(jù)不合理的鍋爐房剔除后，得到單位供熱量總能耗、單位供熱量耗煤量、鍋爐運行效率基本可信的鍋爐房27座。相關(guān)計算結(jié)果見表2。由表2可知，鍋爐房平均單位供熱量總能耗為55.0 kg/GJ，平均單位供熱量耗煤量為52.3 kg/GJ，鍋爐平均運行效率為65.2%。耗電量占總能耗比例為4.89%，比例較小。

 

樣本庫中不同單位供熱量總能耗范圍內(nèi)的樣本數(shù)量分布見圖l。

 

由圖l可知，樣本基本符合正態(tài)分布規(guī)律。采用“3σ原則”對這27個樣本(鍋爐房)中可能存在的異常點進(jìn)行篩查，即當(dāng)某個樣本的單位供熱量總能耗數(shù)值分布在區(qū)間[x_av-3σ，x_av+3σ]外時，這個樣本將被剔除。

標(biāo)準(zhǔn)差σ的計算式為：

 

式中σ——標(biāo)準(zhǔn)差

    n——樣本數(shù)量，為27

    x_i——第i個樣本的單位供熱量總能耗數(shù)值

    x_av——所有樣本單位供熱量總能耗數(shù)值的算術(shù)平均值，為55.0

由式(7)可計算得標(biāo)準(zhǔn)差σ為9.5，區(qū)間為[26.5，83.5]。由圖1可知，所有樣本的單位供熱量總能耗數(shù)值均落在區(qū)間[26.5，83.5]內(nèi)，因此篩選后的樣本數(shù)量不變。

4 現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果

在對這27座鍋爐房進(jìn)一步的現(xiàn)場調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，配置不同熱功率鍋爐的鍋爐房能效指標(biāo)和鍋爐運行效率不同。配置不同熱功率鍋爐的鍋爐房比例、平均單位供熱量總能耗、平均單位供熱量耗煤量、鍋爐平均運行效率見表3。對于這27座鍋爐房，配置熱功率大于l4 MW且小于等于29 MW鍋爐的鍋爐房數(shù)量最多，鍋爐平均運行效率也最高；配置熱功率大于29 MW鍋爐的鍋爐房數(shù)量最少，鍋爐平均運行效率居中；配置熱功率小于等于14 MW鍋爐的鍋爐房數(shù)量居中且大多分布在中心城區(qū)以外，鍋爐平均運行效率最低。

 

 

現(xiàn)場調(diào)查時發(fā)現(xiàn)：當(dāng)鍋爐房與熱用戶采用直接連接方式時，平均單位供熱量耗電量較高，主要原因是動力設(shè)備耗電量較大。當(dāng)采用間接連接方式時，平均單位供熱量耗電量較低，主要原因是動力設(shè)備耗電量較少。與用戶采用不同連接方式的鍋爐房比例及其他各項指標(biāo)見表4。

 

5結(jié)論

①實施熱計量的熱源數(shù)量較少，僅占調(diào)研總數(shù)的25%，這其中包括區(qū)域燃?xì)夤徨仩t房。完善熱計量措施是天津市鍋爐房亟待解決的問題之一。

②基于目前的樣本，天津地區(qū)區(qū)域燃煤供熱鍋爐房的單位供熱量總能耗為40.9～69.9 kg/GJ，平均值為55 kg/GJ。單位供熱量耗煤量為39.5～68.2 kg/GJ，平均值為52.3 kg/GJ。鍋爐運行效率為50.1%～86.3%，平均值為65.2%。能效和鍋爐運行效率普遍偏低，節(jié)能空間大。

③嚴(yán)格控制新建區(qū)域燃煤供熱鍋爐房的規(guī)模，積極推行熱電聯(lián)供項目建設(shè)。對那些配置熱功率較小、運行效率較低鍋爐的區(qū)域燃煤供熱鍋爐房，應(yīng)加大拆并力度。

 

參考文獻(xiàn)：

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本文作者：叢林鄭雪晶 趙樹興

作者單位：天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院天津市建筑設(shè)計院 天津城市建設(shè)學(xué)院能源與機械工程系