蘇若海

（新地能源工程技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)分公司，山東 青島 266400）

0 引言

緊跟新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的時(shí)代步伐，對(duì)促進(jìn)和加快我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型發(fā)展具有重要意義。伴隨著新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)化的持續(xù)推進(jìn)，新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)層出不窮。能源行業(yè)率先低碳轉(zhuǎn)型、優(yōu)化升級(jí)，是新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的具體體現(xiàn)，也是行業(yè)發(fā)展的必然之路。因此，如何在保證穩(wěn)定可靠的能源供應(yīng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)清潔能源供熱成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)。

青島位于山東半島東南部，東臨黃海，具有明顯的北方海濱城市氣候特色，初冬到晚春溫度一直較低。青島地區(qū)供熱季是從每年的11 月中旬到次年4 月初，供熱周期比較長(zhǎng)，集中供熱是最經(jīng)濟(jì)的方法。與北方城市一樣，青島居民目前對(duì)冬季熱源的需求較高，對(duì)舒適溫暖的居住環(huán)境的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。青島現(xiàn)有27 家供熱單位，50 個(gè)熱源點(diǎn)，3054 個(gè)換熱站，供熱管網(wǎng)總長(zhǎng)度達(dá)到了1.27 萬(wàn)km，集中供熱面積3.1 億m2。

1 現(xiàn)階段清潔能源供熱技術(shù)手段

（1）天然氣供熱：天然氣供熱主要有天然氣鍋爐、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)和天然氣熱泵等方式。天然氣鍋爐以天然氣為燃料供熱；熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)利用煤炭燃燒發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，加熱循環(huán)水，并通過(guò)供熱循環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)熱力輸送，充分利用能源，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于燃?xì)忮仩t的能源梯級(jí)利用率。天燃?xì)鉄岜猛ㄟ^(guò)燃燒天然氣，利用四通閥門(mén)收集環(huán)境熱量，通過(guò)循環(huán)水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)熱量供給。

（2）電鍋爐供熱：電鍋爐通過(guò)電熱之間的相互轉(zhuǎn)化供熱，直接釋放熱量或通過(guò)管道中的熱介質(zhì)進(jìn)行熱量循環(huán)。電鍋爐供熱具備環(huán)保、清潔、方便的優(yōu)勢(shì)，其供熱應(yīng)用歷史悠久，種類(lèi)繁多。因電能來(lái)源廣泛，以及電鍋爐的環(huán)保優(yōu)勢(shì)，得到我國(guó)政府的政策扶持，進(jìn)而加速了電鍋爐的技術(shù)迭代與更新。

（3）多源熱泵供熱：多源熱泵通過(guò)壓縮機(jī)將熱量傳遞到熱介質(zhì)中，以提高熱能水平，滿足供熱需求。近年來(lái)，中國(guó)在這一領(lǐng)域取得了極大進(jìn)步。然而，與其他國(guó)家相比，我國(guó)核心機(jī)械部件的工藝水平有待提高，業(yè)內(nèi)相關(guān)核心組件也往往采用進(jìn)口的形式，這些問(wèn)題限制了該技術(shù)在我國(guó)的廣泛應(yīng)用。

（4）廢熱供熱：工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的余熱、廢熱也可以作為清潔能源供熱的熱源。廢熱供熱往往采用在空壓機(jī)等設(shè)備產(chǎn)生廢熱部分加裝散熱與水循環(huán)裝置等手段，實(shí)現(xiàn)熱量梯級(jí)供給，對(duì)廢熱的利用也成為相關(guān)行業(yè)的研究熱點(diǎn)。

2 新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)化背景下清潔能源供熱存在問(wèn)題

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展與環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，城市供熱呈現(xiàn)分布式發(fā)展趨勢(shì)，許多清潔能源如空氣源熱泵、地源熱泵、電蓄熱、電加熱瓦等。熱量和能量?jī)?chǔ)存技術(shù)層出不窮，見(jiàn)表1。

表1 供熱方式初始投資與成本對(duì)比

雖然清潔能源具有其自身優(yōu)勢(shì)，但是由于相比較傳統(tǒng)供熱方式，清潔能源存在初始投資高、綜合供熱成本高等問(wèn)題。此外，受制于相關(guān)研究不夠深入，清潔能源利用技術(shù)不夠成熟等問(wèn)題，往往存在供熱效果不好，設(shè)備維護(hù)成本高等現(xiàn)象，極大地影響了清潔能源的推廣。

表3 供熱方式污染排放及綜合能效比對(duì)比

表2 青島市典型供熱單位信息表（數(shù)據(jù)來(lái)源于青島市城市管理局）

表2 為青島市比較典型的供熱單位，可以看出，現(xiàn)階段青島的主要能源仍為煤炭。作為典型的北方供熱地區(qū)，青島目前的供熱方式主要是中小型熱源廠熱電聯(lián)產(chǎn)，清潔能源占比嚴(yán)重不足。現(xiàn)有的熱源主要依靠50 個(gè)火力發(fā)電廠和熱源廠；另外，伴隨著青島市經(jīng)濟(jì)社會(huì)條件的高速發(fā)展，居民冬季對(duì)供熱要求也呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢(shì)，供熱量與供熱能效比急待提升。為實(shí)現(xiàn)新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換目標(biāo)，引入清潔能源供熱技術(shù)，提高供熱能效比，降低污染排放量，成為青島供熱系統(tǒng)急需解決的問(wèn)題。

3 清潔能源供熱設(shè)計(jì)研究

3.1 大型機(jī)組改造熱電聯(lián)產(chǎn)與天然氣供熱技術(shù)

可酌情分析青島現(xiàn)有鍋爐站點(diǎn)與換熱站點(diǎn)，篩選出附近具有天然氣資源，或便于天然氣接入的場(chǎng)地，通過(guò)利用現(xiàn)有鍋爐廠房等輔助設(shè)施，合理安裝水泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)大型機(jī)組改造熱電聯(lián)產(chǎn)，還可將燃煤鍋爐改造為燃?xì)忮仩t。經(jīng)實(shí)踐，該項(xiàng)改造技術(shù)成熟，改造項(xiàng)目較少，不僅安全可靠，而且不會(huì)造成二次污染。此外，鍋爐煤改氣，還具有投資少的特點(diǎn)。

3.2 電鍋爐供熱技術(shù)

通過(guò)改造現(xiàn)有鍋爐房、廠房輔助設(shè)施等資源，建設(shè)電阻鍋爐、電磁鍋爐及電極鍋爐等。因鍋爐設(shè)備改造投資大，資金回收周期長(zhǎng)，實(shí)際操作工程中，可因地制宜，分片實(shí)施。另外，由于電鍋爐供熱技術(shù)大量采用電氣化設(shè)備，應(yīng)用過(guò)程中可引入先進(jìn)自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)，減少人工干預(yù)，從而降低系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成本。

3.3 多源熱泵供熱技術(shù)

可將現(xiàn)有鍋爐并聯(lián)空氣源熱泵。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，初冬時(shí)節(jié)空氣源熱泵的效率較高。而當(dāng)室外溫度低于0℃時(shí)，則應(yīng)采用燃?xì)忮仩t供暖，煙氣余熱回收系統(tǒng)應(yīng)與燃?xì)忮仩t聯(lián)合使用。結(jié)合運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，整個(gè)供暖季空氣源熱泵提供六成的熱量，燃?xì)忮仩t提供四成熱量，可獲得3～5 倍于輸入功率的節(jié)能回報(bào)，提高了鍋爐熱效率。另外，根據(jù)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局調(diào)查資料，青島地區(qū)地?zé)豳Y源豐富，若能充分利用深井地?zé)?，將極大地緩解青島地區(qū)供熱壓力。

3.4 其他余熱利用

工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，考慮電廠冷卻設(shè)備、空壓機(jī)等大型機(jī)械產(chǎn)生廢熱部位增設(shè)換熱器，安裝水泵，利用工業(yè)廢熱加熱循環(huán)水，實(shí)現(xiàn)將空壓機(jī)余熱通過(guò)循環(huán)水供熱。

除上述技術(shù)外，還可結(jié)合青島供熱季風(fēng)能充足等特點(diǎn)，探索風(fēng)能發(fā)電供熱、對(duì)建筑進(jìn)行節(jié)能改造、利用高效儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能—電能—熱能轉(zhuǎn)換、開(kāi)發(fā)清潔煤和酒精基燃料等方式，積極拓展能源資源，利用各類(lèi)高新技術(shù)，切實(shí)貫徹新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換思路，滿足居民供熱需求與環(huán)保要求

4 結(jié)語(yǔ)

新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換這一時(shí)代命題為供熱行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供新思路、提出新要求。傳統(tǒng)供熱方式能耗高、污染嚴(yán)重，青島作為北方典型的集中供熱城市，如何結(jié)合新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的背景，發(fā)展高效、清潔、環(huán)保的供熱方式，值得進(jìn)一步探索。