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(折合成標準煤)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時，鍋爐運行效率(以長期監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎，統(tǒng)計時間內(nèi)鍋爐瞬時熱效率的平均值)是關鍵。JGJ 26-2010《嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》條文說明的第5.2.4條指出：“在JGJ 26-95《民用建筑節(jié)能設計標準》中規(guī)定鍋爐運行效率為68%，實際上在20世紀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%。本標準在分析鍋爐設計效率時，將運行效率取為70%。”DB 29-1-2010《天津市居住建筑節(jié)能設計標準》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]，因此結合實際情況確定某一區(qū)域的鍋爐運行效率，進而確定合理的供熱耗煤量指標，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)狀進行調(diào)研，對鍋爐房的平均能效水平及鍋爐運行效率進行計算分析。

2 調(diào)研內(nèi)容及結果

針對2009-2010年供暖期，對天津市各區(qū)縣的472座熱源進行了調(diào)研，調(diào)研內(nèi)容見表1。由調(diào)研結果可知，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，由于部分采用地熱、燃氣鍋爐，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能效計算及結果分析

3.1 計算方法

①能耗設備及能耗形式

鍋爐房的主要能耗設備為鍋爐、燃料輸送設備、除灰渣設備、送引風機、軟化水設備、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，兩項指標越低，鍋爐房能效越高。單位供熱面積能耗主要用于評價當供熱建筑特性相同時，不同熱源的能效水平。當供熱建筑的圍護結構絕熱性能、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，采用先進節(jié)能技術的鍋爐房可能會因供熱建筑圍護結構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，不受供熱建筑圍護結構絕熱性能、功能、建造年代等影響，能準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，并細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)一折算成標準煤耗量。

③評價指標的計算方法

鍋爐房耗煤量折算的標準煤耗量m_h的計算式為：

 

式中 m_h——鍋爐房耗煤量折算的標準煤耗量，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——標準煤的低位發(fā)熱量，kJ/kg，取29 308 kJ/kg

鍋爐房耗電量折算的標準煤耗量m_e的計算式為：

 

式中 m_e——鍋爐房耗電量折算的標準煤耗量，kg

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

     E——鍋爐房耗電量，kW·h

鍋爐房總標準煤耗量m_s的計算式為：

 

式中 m_s——鍋爐房總標準煤耗量，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。由計算結果可知：其中有35座鍋爐房的鍋爐運行效率遠小于l%或遠大于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。相關計算結果見表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行篩查，即當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。

標準差σ的計算式為：

 

式中σ——標準差

    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)值的算術平均值，為55.0

由式(7)可計算得標準差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)查結果

在對這27座鍋爐房進一步的現(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，主要原因是動力設備耗電量較大。當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見表4。

 

5結論

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)域燃氣供熱鍋爐房。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。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，應加大拆并力度。

 

參考文獻：

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本文作者：叢林鄭雪晶 趙樹興

作者單位：天津大學環(huán)境科學與工程學院天津市建筑設計院 天津城市建設學院能源與機械工程系