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熱電聯(lián)產(chǎn)【摘要】從我國(guó)能源結(jié)構(gòu)，居民用能消費(fèi)結(jié)構(gòu)，集中供熱的建設(shè)規(guī)模和人民的承受能力等方面說(shuō)明城市集中供熱方式是我國(guó)供熱可持續(xù)發(fā)展的主力軍。從房屋建設(shè)發(fā)展規(guī)模，從城市大氣環(huán)境質(zhì)量的提高等方面說(shuō)明我國(guó)城鎮(zhèn)供熱應(yīng)發(fā)展多能源的供熱方式。供熱要消耗大量的能源，據(jù)統(tǒng)計(jì)，三北地區(qū)采暖耗能約占全年總能耗的13%，北京市冬季采暖年用煤量約占全年總能耗3000萬(wàn)噸的20～23%。1995年，我國(guó)燃煤排放CO25～6億噸，排放SO22000萬(wàn)噸，排放煙塵1700萬(wàn)噸，城鎮(zhèn)集中供熱全年收費(fèi)收益可達(dá)121.5億元，供熱是與能源和環(huán)境緊密相連的行業(yè)。
隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，供熱的發(fā)展速度將更快。因此，節(jié)能、環(huán)境保護(hù)、降低成本和提高效益等可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題已成為供熱行業(yè)首要解決的問(wèn)題。
1燃煤的集中供熱方式與多種能源供熱方式的結(jié)合
1.1現(xiàn)階段我國(guó)城鎮(zhèn)供熱仍以燃煤的集中供熱方式為主。
1.1.1能源結(jié)構(gòu)
1995年我國(guó)煤炭在一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中約占75%，石油約占17%，水電占6.5%，天然氣1.8%。燃煤供熱方式中，較經(jīng)濟(jì)、較節(jié)能、環(huán)保效益較好的方式是集中供熱。
1.1.2居民用能消費(fèi)結(jié)構(gòu)
居民能源消費(fèi)量隨著其生活質(zhì)量的提高而增長(zhǎng)，居民生活用能的范圍包括照明、家電、炊事、采暖、空調(diào)和生活熱水等。北京住宅不同用途用熱量的比例大致為采暖44.4～55.6%，空調(diào)16.9～10.6%，生活熱水23.9～15.2%，炊事8.1～10.1%，家電、照明等6.7～8.5%。
近年來(lái)，城市對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量的要求不斷提高，居民用能品種構(gòu)成也發(fā)生了很大變化，上海市1986年煤炭占71.66%，電力占12.15%，煤氣占16.06%，而到1991年，上述的比例分別變成57.8%、20.94%和20.83%。北京市的變化見(jiàn)表1。
表1終端能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)
[table=560][tr][td=1,1,132]1.1.4科技進(jìn)步為城市燃用清潔煤創(chuàng)造了條件。
a開(kāi)發(fā)和推廣清潔煤技術(shù)。主要措施，嚴(yán)格限制高硫煤的開(kāi)采和大力推行煤炭的選洗加工。1995年我國(guó)含硫量大于3%的高硫煤的產(chǎn)量為9500多萬(wàn)噸，為煤炭總產(chǎn)量的7%，但卻占全國(guó)二氧化硫排放總量的25%。北京市經(jīng)委、市環(huán)保局等聯(lián)合發(fā)布了"關(guān)于全面推廣使用低硫優(yōu)質(zhì)煤的通告"，徹底封殺高硫煤。煤炭經(jīng)過(guò)洗選加工，可以將里面的硫分、灰分大部分去除，是解決燃煤污染的一個(gè)重要手段。
b開(kāi)發(fā)和推廣循環(huán)流化床鍋爐。這種鍋爐的最大優(yōu)勢(shì)是在燃燒過(guò)程中能有效控制有害氣體NOX和SO2的產(chǎn)生和排放(脫硫率可達(dá)90%)。
c除塵技術(shù)和裝備制造。降塵技術(shù)和設(shè)備已向既除塵又脫硫的方向發(fā)展。
d電廠脫硫技術(shù)及其成套裝備制造。目前采用的脫硫方法有簡(jiǎn)易半干法，簡(jiǎn)易濕法，爐內(nèi)噴鈣尾部加濕和電子束脫硫工藝等。大幅度降低脫硫設(shè)備的造價(jià)，開(kāi)發(fā)和推廣適合中國(guó)國(guó)情的脫硫工藝是當(dāng)前的主要任務(wù)。
1.2有條件的重點(diǎn)城市，建立無(wú)燃煤區(qū)，采用清潔能源，如天然氣，液化石油氣、輕油和電等供熱方式，提高城市大氣環(huán)境質(zhì)量。
我國(guó)的大氣污染屬煤煙型污染，主要污染物是煙塵和二氧化硫，燃煤是形成我國(guó)大氣污染的主要原因。
隨著電力進(jìn)入買方市場(chǎng)，隨著熱泵技術(shù)的發(fā)展，有些地區(qū)開(kāi)始用電采暖。目前，我國(guó)電力暫時(shí)供大于求，但峰谷差越來(lái)越大，要發(fā)展用電供熱方式，就要求發(fā)展蓄熱(冷)裝置，增加用電投資，在目前電價(jià)較高的條件下，用電供熱大多在南方地區(qū)，過(guò)渡地區(qū)，北方地區(qū)僅在10月底，11月初或4月氣候較寒冷時(shí)采用。
燃天然氣不排放SO2，并比燃煤減少NOX45%，CO252%，比燃油減少NOX63%，CO226%。按照國(guó)際上采用的成本效率分析法，即把大氣污染濃度降到指標(biāo)水平的成本最低分析方法，發(fā)展天然氣供熱是一個(gè)可選擇的較佳的方案。由于我國(guó)天然氣探明程度較低，即使從國(guó)外引進(jìn)，用于供熱的天然氣也是有限的，如北京2000年燃?xì)夤釤峄始s為11%，2010年約為28%。除此之外，燃天然氣供熱的熱價(jià)較高，用戶的承受能力有限，也限制了它的發(fā)展。
在當(dāng)前城市集中供熱的發(fā)展速度低于房屋建設(shè)發(fā)展速度和低于城市化水平的速度條件下，燃天然氣供熱方式發(fā)展速度較快是不可避免的。目前，已從國(guó)外引進(jìn)了許多類型的燃?xì)夤嵩O(shè)備，包括分戶采暖的璧掛式燃?xì)鈨捎脿t包括樓棟式小鍋爐，包括直燃式溴化鋰制冷機(jī)和燃?xì)?a href="http://www,ytebara.com.cn">熱電聯(lián)產(chǎn)方式。
1.3供熱商品化、市場(chǎng)化對(duì)集中供熱提出了更高的要求。
用戶對(duì)供熱要求安全、可靠、舒適、調(diào)節(jié)方便、維修方便，在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制下，民用采暖一直作為福利，采用按用熱面積計(jì)費(fèi)的收費(fèi)方法，這種方法既不利于節(jié)能，又給政府財(cái)政帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)，還出現(xiàn)了熱費(fèi)收繳難的問(wèn)題。對(duì)于集中供熱來(lái)說(shuō)，正在逐步建立和完善對(duì)供熱用戶計(jì)量收費(fèi)制度，積極開(kāi)發(fā)熱量表和溫控閥，以滿足用戶的要求。
2可持續(xù)發(fā)展與供熱技術(shù)的進(jìn)步
2.1可持續(xù)發(fā)展
當(dāng)前，我國(guó)的能源形勢(shì)十分嚴(yán)峻，主要表現(xiàn)如下，能源年增長(zhǎng)約4%，不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)年增長(zhǎng)8%～10%的要求。2000年約缺能4.6～5.4億噸標(biāo)煤，2010年缺能8%，2050年缺能24%；節(jié)能任務(wù)重，通過(guò)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，貫徹執(zhí)行節(jié)能措施，2000年節(jié)能5～7萬(wàn)噸標(biāo)煤，2010年約為8億噸標(biāo)煤，2050年約為17億噸標(biāo)煤。由此可見(jiàn)，節(jié)能是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的最有效、最經(jīng)濟(jì)的途徑。目前，我國(guó)城市環(huán)境污染嚴(yán)重，約有57%的城市總懸浮微粒超過(guò)國(guó)家限制值；約有48個(gè)城市SO2濃度超過(guò)國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)；約有82%的城市出現(xiàn)酸雨。能效低、能源浪費(fèi)，環(huán)境惡化與可持續(xù)發(fā)展極不相稱，只有貫徹執(zhí)行可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略，才能使經(jīng)濟(jì)建設(shè)、人口、資源、環(huán)境相協(xié)調(diào)，才能實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。
2.2提高供熱系統(tǒng)能效、降低能耗，降低造價(jià)是供熱行業(yè)當(dāng)前的主要任務(wù)。
城市民用建筑快速發(fā)展，建筑能源消費(fèi)增長(zhǎng)迅速。1996～2000年，全國(guó)城鎮(zhèn)新建住宅面積共12億m2，年均2.4億m2；2000～2010年，新建住宅33.5億m2，年均3.35億m2。采暖能耗約占總能耗的13%，與發(fā)達(dá)國(guó)家建筑能耗占總能耗的40%相距甚遠(yuǎn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平必將朝著住房舒適化、生活現(xiàn)代化、娛樂(lè)多樣化目標(biāo)發(fā)展，建筑能耗的比重將不斷增長(zhǎng)。
近幾年來(lái)，集中供熱一直在貫徹執(zhí)行2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃，技術(shù)上、管理上取得了很大的進(jìn)步，但與國(guó)際先進(jìn)水平比，仍存在技術(shù)水平偏低的現(xiàn)象。主要表現(xiàn)在熱源廠供熱效率不太高，如熱電廠平均供熱標(biāo)煤耗約為40kg/GJ，供熱鍋爐運(yùn)行效率平均約為70%，熱源廠運(yùn)行時(shí)間短，供熱管網(wǎng)利用率低；供熱管網(wǎng)普遍存在管溝滲水、熱損失大、失水率高的問(wèn)題；系統(tǒng)的控制及調(diào)節(jié)水平落后，許多城市均有多熱源，雖然管網(wǎng)已相互連接，但由于熱源仍為定速循環(huán)水泵，系統(tǒng)中熱力站自動(dòng)化水平不高，管網(wǎng)無(wú)監(jiān)控系統(tǒng)，因此，無(wú)法進(jìn)行多熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，降低了系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性；二次管網(wǎng)水力不平衡等問(wèn)題。由此可知，集中供熱應(yīng)針對(duì)目前存在的問(wèn)題，從規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、施工建設(shè)等方面降低工程造價(jià)；推行采暖、生活熱水和制冷三聯(lián)供；采用新技術(shù)、新設(shè)備等提高城市熱網(wǎng)的保證程度和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性；加強(qiáng)供熱系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)；盡快地改變收費(fèi)方法，實(shí)施計(jì)量收費(fèi)，適應(yīng)市場(chǎng)需求。
2.3供熱技術(shù)的進(jìn)步是保證集中供熱可持續(xù)發(fā)展的先決條件。
我國(guó)集中供熱要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，只有加大科技的力度，正如2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃所說(shuō)，采取多種方法提高熱源熱能的綜合利用效率。采取多種措施提高管網(wǎng)輸送熱能的經(jīng)濟(jì)性、安全性、可靠性，吸收和消化國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，降低供熱系統(tǒng)造價(jià)，才能促進(jìn)集中供熱的可持續(xù)性的發(fā)展。如研制多熱源聯(lián)合運(yùn)行技術(shù)，開(kāi)發(fā)利用垃圾能源技術(shù)及垃圾焚燒設(shè)備，有條件的城市推廣應(yīng)用熱電冷三聯(lián)供，提高熱源廠供熱熱效率，推廣直埋管敷設(shè)技術(shù)，增加熱力站調(diào)控設(shè)備，從實(shí)際出發(fā)，加速發(fā)展計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，逐步推廣計(jì)量收費(fèi)方法和研究適合按熱量計(jì)計(jì)量收費(fèi)需要的戶內(nèi)采暖系統(tǒng)等。
3設(shè)計(jì)觀念的改變
3.1從靜態(tài)設(shè)計(jì)到動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)
靜態(tài)設(shè)計(jì)指的是根據(jù)估算的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，根據(jù)產(chǎn)品額定工況下的數(shù)據(jù)，選擇熱源設(shè)備，設(shè)計(jì)供熱熱網(wǎng)和用戶設(shè)備。各種設(shè)備(包括管網(wǎng))的特性曲線、工作點(diǎn)和所遵循的標(biāo)準(zhǔn)不一定能很好地匹配，節(jié)能的設(shè)備不一定能組合成一個(gè)節(jié)能的系統(tǒng)。而動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)實(shí)際上是系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以保證系統(tǒng)能效比為最高，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)熱源、熱網(wǎng)、熱力站和用戶各組件的最佳匹配。因此，設(shè)計(jì)的任務(wù)就是要將系統(tǒng)全工況下的性能調(diào)整到最佳。這就是說(shuō)，供熱設(shè)計(jì)者不僅要考慮系統(tǒng)在設(shè)計(jì)工況下的效率，還要考慮系統(tǒng)在部分負(fù)荷下的運(yùn)行程序和控制邏輯。
3.2從純技術(shù)設(shè)計(jì)到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的綜合設(shè)計(jì)。
國(guó)外學(xué)者提出了壽命周期分析(LCA)的概念。他們認(rèn)為無(wú)論從投資的角度還是節(jié)能環(huán)保角度來(lái)看，系統(tǒng)一生中的"重頭戲"是在其運(yùn)行階段。在此基礎(chǔ)上，國(guó)外學(xué)者進(jìn)一步提出了壽命周期地球環(huán)境負(fù)荷的概念，將供熱系統(tǒng)在壽命周期中的廢熱排放量、溫室氣體排放量、酸性氣體排放量、廢棄排放量以及破壞臭氧層氣體排放量等進(jìn)行綜合考慮。
3.3從專業(yè)設(shè)計(jì)到跨專業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)。除專業(yè)設(shè)計(jì)之外，還要進(jìn)行能耗分析，系統(tǒng)模擬，進(jìn)行自動(dòng)控制和自動(dòng)檢測(cè)設(shè)計(jì)，采用技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析方法，及掌握物業(yè)設(shè)施管理中的運(yùn)行維護(hù)理論等。
4信息技術(shù)與供熱的發(fā)展
4.1供熱計(jì)算機(jī)的應(yīng)用提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和工作效率。目前，已從設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)輔助繪圖逐步向設(shè)計(jì)全過(guò)程一體化、智能化和交互式的方向發(fā)展。
4.2網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，特別是互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，作為信息處理的人機(jī)系統(tǒng)正在開(kāi)始由一個(gè)封閉系統(tǒng)向開(kāi)放系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。計(jì)算機(jī)控制及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為供熱系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)提供了新的有力工具。由此可見(jiàn)，計(jì)算機(jī)的發(fā)展，系統(tǒng)方法，信息方法和人工智能的應(yīng)用已經(jīng)成為供熱技術(shù)發(fā)展的時(shí)代特征。
4.3信息技術(shù)的發(fā)展對(duì)供熱技術(shù)進(jìn)步的影響。
計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代化通信的結(jié)合正在改變著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的傳統(tǒng)模式。因特網(wǎng)以令人驚訝的速度發(fā)展。它將對(duì)供熱科技的進(jìn)步產(chǎn)生重大的影響。用戶不僅從網(wǎng)上獲取信息，還可在網(wǎng)上租用軟件?；赪WW信息搜集系統(tǒng)和IDGS也應(yīng)運(yùn)而生。
供熱能源、供熱方式及它們與節(jié)能、環(huán)保之間的關(guān)系一直是大家關(guān)注的問(wèn)題。本文的分析論證可能依據(jù)不充分，也可能不盡合理。如有不當(dāng)之處，請(qǐng)批評(píng)指正。
參考文獻(xiàn)
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