摘要：采用調研方法，對天津市各區縣內472座熱源2009-2010年供暖期的各項能耗進行調研。篩選出27座區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。天津地區區域燃煤供熱鍋爐房的單位供熱量總能耗為40.9～69
關鍵詞：區域燃煤供熱鍋爐房； 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
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(以長期監測數據為基礎，統計時間內鍋爐瞬時熱效率的平均值)是關鍵。JGJ 26-2010《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》條文說明的第
2 調研內容及結果
針對2009-2010年供暖期，對天津市各區縣的472座熱源進行了調研，調研內容見表1。由調研結果可知，能耗數據比較完整的鍋爐房數量為90座，占被調研總數的19%。這90座鍋爐房燃用的煤種有大同原煤、蒙煤、煙煤等，燃煤的低位發熱量為19.27～37.95 MJ/kg，平均低位發熱量為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mh的計算式為：
式中 mh——鍋爐房耗煤量折算的標準煤耗量，kg
QL，f——鍋爐房在用燃煤的低位發熱量，kJ/kg
m——鍋爐房在用燃煤的耗煤量，kg
QL,a——標準煤的低位發熱量，kJ/kg，取29 308 kJ/kg
鍋爐房耗電量折算的標準煤耗量me的計算式為：
式中 me——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[6]，kg/(kW·h)，取
E——鍋爐房耗電量，kW·h
鍋爐房總標準煤耗量ms的計算式為：
式中 ms——鍋爐房總標準煤耗量，kg
鍋爐房單位供熱量總能耗Ms的計算式為：
式中 Ms——鍋爐房的單位供熱量總能耗，kg/kJ
Qs——鍋爐房供熱量，kJ
鍋爐房單位供熱量耗煤量Mf的計算式為：
式中 Mf——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
根據調研數據，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座鍋爐房的數據不可信，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據不可信，從樣本庫中剔除。
將調研數據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
樣本庫中不同單位供熱量總能耗范圍內的樣本數量分布見圖l。
由圖l可知，樣本基本符合正態分布規律。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值分布在區間[xav-3σ，xav+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——樣本數量，為27
xi——第i個樣本的單位供熱量總能耗數值
xav——所有樣本單位供熱量總能耗數值的算術平均值，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值均落在區間[26.5，83.5]內，因此篩選后的樣本數量不變。
4 現場調查結果
在對這27座鍋爐房進一步的現場調查中發現，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鍋爐的鍋爐房數量居中且大多分布在中心城區以外，鍋爐平均運行效率最低。
現場調查時發現：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量較少，僅占調研總數的25%，這其中包括區域燃氣供熱鍋爐房。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，天津地區區域燃煤供熱鍋爐房的單位供熱量總能耗為40.9～
③嚴格控制新建區域燃煤供熱鍋爐房的規模，積極推行熱電聯供項目建設。對那些配置熱功率較小、運行效率較低鍋爐的區域燃煤供熱鍋爐房，應加大拆并力度。
參考文獻：
[1] 趙樹興，李巖，常茹，等.天津城市供熱現狀與問題探討[J].天津城市建設學院學報，2006，12(2)：149-153.
[2] 王淮.天津市城市供熱規劃(2003-2015年)[R].天津：中國市政工程華北沒計研究院，天津市人民政府供熱辦公室，天津市城市規劃設計研究院，2004.
[3] 陳艷華，劉勝君，呂曉霞.城市集中供熱系統熱源的能耗分析[J].建筑節能，2007，35(2)：52-55.
[4] 胡俊生，孟紅，李真軍.幾種供熱熱源的特點與能耗分析[J].應用能源技術，2010(4)：46-49.
[5] 郝斌，劉珊，任和，等.我國供熱能耗調查與定額方法的研究[J].建筑科學，2009，25(12)：18-23.
[6] 王旭康.電力監管年度報告(2010)[R].北京：國家電力監管委員會，2010.
本文作者：叢林鄭雪晶 趙樹興
作者單位：天津大學環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
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