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采暖供热系统的应用
采暖供热系统的应用
摘要：随着环保要求的提高和电力峰谷差的拉大，燃煤锅炉采 暖受到严格限制，而其他采暖形式，如燃气采暖、电动采暖和蓄热 的应用，开始受到关注。本文对热电联产、燃气锅炉、电炉、电动 热泵以及蓄热的应用前景做初步的分析与探讨。 关键词： 采暖 蓄 热 应用
中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：
一、引言 近年来，我国大气污染日益严重，人们要求保护环境、 净化天空的呼声日益增高，而北方冬季城市空气污染的重要来源是 采暖燃煤锅炉所排放的粉尘和有害气体。与此同时，许多地区电力 出现了相对过剩、电力峰谷差不断拉大的现象。例如，东北电网系 统的最大峰谷差已是最大负荷的 37%，而华北电网已达峰负荷的 40%[1]。为解决电力系统的这种供需矛盾，电力系统用户侧和发电 侧均采取了一定措施。在发电方面，一大批初投资巨大的抽水蓄能 电站、运行费昂贵的燃油燃气尖峰电站相继建成并投入调峰运行， 甚至一些高参数的大型火电厂也以被迫降低发电效率为代价而参与 电力调峰。同时，电力系统也加强了用户侧管理。例如，采取分时 电价，鼓励用户在电力低谷时多用电，在电力高峰时少用电。 因此，在环保要求高的城市采暖供热中，燃煤锅炉房或燃煤炉 灶将严格限制使用，取而代之的几种可能的采暖形式主要有集中供 热的电锅炉、大型电动热泵和燃气锅炉房以及分散在用户房间内的 家用燃气炉、电暖器 。同时，为减小电力网发电的峰谷差，也可考 虑在供热系统中设置蓄热装置，使得在满足采暖要求的同时，对电 力负荷起到削峰填谷的作用。为此，本文将对上述采暖系统形式的 应用作初步的分析与探讨。
二、各采暖系统应用分析 1. 传统采暖供热系统
传统的采暖供热系统主要有锅炉采暖系统和热电联产集中供热 系统。
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1） 锅炉采暖
包括以锅炉房为热源的集中供热系统和分散在各用户房间的家 用炉灶。按燃料分又有燃煤锅炉和燃油、气锅炉（燃油、气锅炉房 和家用壁挂气炉）等。
燃煤锅炉 包括燃煤锅炉房和家用小煤炉。家用小煤炉由于投资 小、燃料价低而在小城镇的分散住宅使用较多，燃煤锅炉房则主要 应用于一个小区的独立供热或承担大型区域供热系统的尖峰负荷。 燃煤锅炉运行成本低，在我国城镇采暖中使用最为普遍。但是，由 于能源转换效率很低，对大气的污染在所有采暖系统中是严重的， 因此这种采暖形式在环保要求高的城市，尤其是北京的使用，应严 格加以控制。
燃油、气锅炉 包括应用于小区或单个楼宇采暖的集中式燃油、 气锅炉供热系统和以壁挂气炉等形式设置在房间内的家用燃气炉等。 由于天然气等是清洁燃料，这种采暖系统的环境污染远小于燃煤系 统。目前，天然气的进京，环保意识的加强，使得燃气锅炉在北京 的应用和推广成为可能。另外，燃油、气锅炉运行调节灵活，尤其 家用以壁挂气炉，可根据人们的作息情况随时做启停和供热量调整， 从而减少了系统运行的最大采暖负荷小时数，节省了燃料量和运行 费。但是，当考虑到天然气管网的追加投资，燃气锅炉采暖系统的 初投资会明显增高。 2） 热电联产供热系统
以热电厂为热源的区域供热系统，常见形式是热电厂中汽轮机 的抽汽或背压排汽通过热交换器将热量传递给热水，并通过热网输 送到各采暖用户。热电厂将高品位的热能用于发电，低品位的热能 用于供热，因而能源转换效率高。如果有关参数取值如表 1，对于 相同的最大采暖负荷小时数，在所有采暖形式中，热电联产一次能 耗是最低的。这使得热电联产系统的环境污染也很小。同时，在电 力短缺时，热电厂在供热的同时发电上网，相当于减少了电力系统 相应投资。从整体上看，热电联产具有很好的经济性 。因此，在保 证全年充足热负荷的前提下，应鼓励热电联产的建设和现有热电厂 的运行。2. 电动采暖系统 1） 电炉采暖
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电锅炉属于集中式的电采暖系统，多用于一幢楼宇或建筑密集 的商业小区供热。与传统集中供热方式一样，在该系统中，热水被 电锅炉加热后由热力管道输送至各用户房间。 电锅炉系统的运行成 本明显高于其他采暖系统。而且电锅炉采暖系统单位供热量的一次 能耗在所有采暖形式中是最高的。因此电锅炉采暖的使用应严格限 制，即使是在电力富裕的时期。因为电力过剩往往使短期性的，随 着经济的发展，这种过剩将会消失。何况电锅炉能源转换效率极低， 大量使用是不符合我国可持续发展的能源政策的。
2） 电动热泵
包括大型电动热泵和家用电动热泵。大型热泵可使用于一幢楼 宇的采暖或作为区域供热的热源。对于大型热泵，可在热源处设置 蓄热器。家用热泵可设置在各房间内，夏季作为空调冷源，冬季作 为采暖热源，启停调节灵活方便。
3）利用蓄热（TES）的电动采暖系统
电动采暖系统的应用和推广，应以电力相对富裕为前提。实际 上，电力方面最突出的问题是峰谷差的不断拉大。如果电采暖系统 仅在电力低谷期运行，则会削减电力负荷的峰谷差，有利于电力网 的安全稳定运行。从经济上看可使用便宜的谷价电能，使电采暖系 统运行成本的大幅度降低。而要实现电采暖系统电力低谷运行，则 需要利用蓄热装置。
我国蓄热的应用较少，主要集中在余热或废热利用等方面。蓄 热装置的作用表现为平衡供热量和热负荷之间的关系、减小设备容 量和提高系统效率等方面。因此，在采暖热负荷一定的情况下，改 变不同时间电采暖系统供热量的大小，在电力低谷期多用电供热， 电力高峰期少用电或不用电供热，供热量与热负荷之间的平衡可通 过蓄热装置实现，从而达到减小电力峰谷差的目的。
三、结论
在所有采暖供热形式中，传统的燃煤锅炉采暖虽然运行成本低， 但会造成大量粉尘和有害气体的排放，对大气的污染最为严重，因 而应严格限制在市区的使用。
电炉采暖能源转换效率低，耗电量大，经济性最差。所以应严
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格控制使用。但是电暖器启停调节灵活，可减少最大采暖负荷小时 数，在使用区对环境不产生污染，因而对于采暖需求时间短的用户， 可以考虑选择采用电暖器。电锅炉系统能耗和经济性等方面都明显 不如其他采暖系统，不宜鼓励使用。 以热电厂为热源的区域供热系 统有明显的经济优势。当充分保证热电厂全年拥有足够热负荷的前 提下，应优先考虑热电联产供热系统的使用。
燃气锅炉虽然是解决环境污染问题的一种采暖途径，但运行成 本高，燃气管道的建设会增加系统初投资。因此，燃气锅炉的使用 应慎重进行。
热泵应作为解决环境污染问题的有效途径，鼓励在气候条件或 水源条件允许的地区加以使用。热泵的使用在多数地区刚刚起步， 应在试点工程积累运行经验后再加以推广应用。 电动采暖装置增加 蓄热装置后，可对电网起到削峰添谷的作用，但会导致采暖系统的 初投资、能耗和占地面积增加等问题。在电力峰谷差不断拉大的今 天，蓄热在电动采暖中的应用应该引起充分重视。参考文献 [1]汪训昌 蓄冷空调移峰填谷及节电 中国能源 1996.11 [2]Mao-Song Yen Time-of-day electricity Pricing Using Optimal Mix of Generation system CIRED'93,Bermingham,May,1993. [3]G.培克曼等著 蓄热技术及其应用 机械工业出版社
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