熱電聯(lián)產(chǎn)【摘要】從我國能源結(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明城市集中供熱方式是我國供熱可持續(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)量的提高等方面說明我國城鎮(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，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3000萬噸的20～23%。1995年，我國燃煤排放CO25～6億噸，排放SO22000萬噸，排放煙塵1700萬噸，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)展問題已成為供熱行業(yè)首要解決的問題。

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，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，城市對大氣環(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)格限制高硫煤的開采和大力推行煤炭的選洗加工。1995年我國含硫量大于3%的高硫煤的產(chǎn)量為9500多萬噸，為煤炭總產(chǎn)量的7%，但卻占全國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重要手段。

b開發(fā)和推廣循環(huán)流化床鍋爐。這種鍋爐的最大優(yōu)勢是在燃燒過程中能有效控制有害氣體NOX和SO2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易半干法，簡易濕法，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，開發(fā)和推廣適合中國國情的脫硫工藝是當(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，燃煤是形成我國大氣污染的主要原因。

隨著電力進(jìn)入買方市場，隨著熱泵技術(shù)的發(fā)展，有些地區(qū)開始用電采暖。目前，我國電力暫時供大于求，但峰谷差越來越大，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，在目前電價較高的條件下，用電供熱大多在南方地區(qū)，過渡地區(qū)，北方地區(qū)僅在10月底，11月初或4月氣候較寒冷時采用。

燃天然氣不排放SO2，并比燃煤減少NOX45%，CO252%，比燃油減少NOX63%，CO226%。按照國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**分析方法，發(fā)展天然氣供熱是一個可選擇的較佳的方案。由于我國天然氣探明程度較低，即使從國外引進(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)?ahref="http://www,ytebara.com.cn">熱電聯(lián)產(chǎn)方式。

1.3供熱商品化、市場化對集中供熱提出了更高的要求。

用戶對供熱要求安全、可靠、舒適、調(diào)節(jié)方便、維修方便，在計劃經(jīng)濟(jì)體制下，民用采暖一直作為福利，采用按用熱面積計費(fèi)的收費(fèi)方法，這種方法既不利于節(jié)能，又給政府財政帶來了沉重的負(fù)擔(dān)，還出現(xiàn)了熱費(fèi)收繳難的問題。對于集中供熱來說，正在逐步建立和完善對供熱用戶計量收費(fèi)制度，積極開發(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，我國的能源形勢十分嚴(yán)峻，主要表現(xiàn)如下，能源年增長約4%，不能滿足國民經(jīng)濟(jì)年增長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，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，我國城市環(huán)境污染嚴(yán)重，約有57%的城市總懸浮微粒超過國家限制值；約有48個城市SO2濃度超過國家二級排放標(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)增長迅速。1996～2000年，全國城鎮(zhèn)新建住宅面積共12億m2，年均2.4億m2；2000～2010年，新建住宅33.5億m2，年均3.35億m2。采暖能耗約占總能耗的13%，與發(fā)達(dá)國家建筑能耗占總能耗的40%相距甚遠(yuǎn)。隨著我國經(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、娛樂多樣化目標(biāo)發(fā)展，建筑能耗的比重將不斷增長。

近幾年來，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)中熱力站自動化水平不高，管網(wǎng)無監(jiān)控系統(tǒng)，因此，無法進(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)水力不平衡等問題。由此可知，集中供熱應(yīng)針對目前存在的問題，從規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)備選型、施工建設(shè)等方面降低工程造價；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)施計量收費(fèi)，適應(yīng)市場需求。

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，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，吸收和消化國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，降低供熱系統(tǒng)造價，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)展計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，逐步推廣計量收費(fèi)方法和研究適合按熱量計計量收費(fèi)需要的戶內(nèi)采暖系統(tǒng)等。

3設(shè)計觀念的改變

3.1從靜態(tài)設(shè)計到動態(tài)設(shè)計

靜態(tài)設(shè)計指的是根據(jù)估算的設(shè)計熱負(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節(jié)能的系統(tǒng)。而動態(tài)設(shè)計實(shí)際上是系統(tǒng)設(shè)計，以保證系統(tǒng)能效比為**，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)熱源、熱網(wǎng)、熱力站和用戶各組件的**匹配。因此，設(shè)計的任務(wù)就是要將系統(tǒng)全工況下的性能調(diào)整到**。這就是說，供熱設(shè)計者不僅要考慮系統(tǒng)在設(shè)計工況下的效率，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)計到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的綜合設(shè)計。

國外學(xué)者提出了壽命周期分析(LCA)的概念。他們認(rèn)為無論從投資的角度還是節(jié)能環(huán)保角度來看，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)計到跨專業(yè)的協(xié)同設(shè)計。除專業(yè)設(shè)計之外，還要進(jìn)行能耗分析，系統(tǒng)模擬，進(jìn)行自動控制和自動檢測設(shè)計，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供熱計算機(jī)的應(yīng)用提高了設(shè)計質(zhì)量和工作效率。目前，已從設(shè)計和簡單計算機(jī)輔助繪圖逐步向設(shè)計全過程一體化、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)正在開始由一個封閉系統(tǒng)向開放系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。計算機(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，計算機(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)展的時代特征。

4.3信息技術(shù)的發(fā)展對供熱技術(shù)進(jìn)步的影響。

計算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代化通信的結(jié)合正在改變著計算機(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，請批評指正。

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