清洁能源供热与传统能源供热的研究

田京伟

摘要：随着城市能源供应结构的调整，资源环境约束日趋强化，节能减排工作面临着严峻的形势。文中对北方某市采用清洁能源供热与传统燃煤供热进行研究，通过各种供热方式能耗与环保相关数据进行技术对比分析，为优化城市供热热源选择、降低建筑供热能耗提供参考价值。

关键词：清洁能源;燃煤供热;供热热源

1 传统能源供热及其弊端

传统供暖方式通常是使用煤燃烧集中供暖，农村则以自行燃煤自主取暖，主要为区域锅炉房集中供热、热电联产和分散小锅炉供热等方式。由热源、热网、热网用户构成的区域性锅炉房集中供暖模式，会以煤作为燃料在区域锅炉房发热为热网传热，热网包括热水管网和蒸汽管网，供热管网又包括输热干线、配热干线和支路组成。这种被广泛采用的供暖模式有效的提高了燃料的利用率，拥有着节约能源、减少污染、方便生产生活的综合经济效益、环境效益和社会效益。另一种常用的供暖模式是发电过程中利用部分能量供热的模式，也就是将二者合二为一的总能系统。热电联产是指发电厂既生产电能，又利用汽轮发电机做过功的蒸汽传输给用户供热的生产方式，即同时生产电、热能的工艺过程，较之分别生产电、热能方式节约燃料。燃料燃烧过程中产生的蒸汽用于带动汽轮发电机组发电，与此同时，调整抽汽式汽轮机的抽汽压力或背压式汽轮机的排汽用于供热。此种方法运行效率较高，可达 85% 以上。

2 清洁能源供热的优势

清洁能源，顾名思义环境友好型，可再生，大自然蕴藏的清洁能源可以说是用之不尽的，其间接使用价值也是巨大的，它不仅可以节约现有的宝贵的不可再生资源，还可以杜绝废气污染物的产生，在使用上所消耗的资源较少，即投入成本较低需要人力少，相应的对于环境保护来说是划时代意义的进步。目前主要清洁能源主要有：太阳能、风能、生物能、潮汐能、地热能等等。当前，地热能资源正在被广泛应用，其不仅可以利用起来进行发电，也可以直接被利用于供热，其储量所产生的能量相当于五千亿吨标准煤燃烧所产生的能量。当前勘探开采技术已经可达几千米深处的地下，清洁能源的使用不仅不需要大型的转换设备，也不需要大量消耗现有的燃料。利用地热能供热，不仅经济有效，而且环保价值可观。

3 清洁能源供热与传统能源供热方式

3.1 以煤炭为燃料的供热方式

（1）热电联产。热电联产是将制热以及发电过程融合为一体的总能系统，其建立的基础是能量梯级利用改变。关于热电联产的最显著特点就是其能够梯级化利用不同品质的能量，温度比较高的或者具有较大可用能的热能都可以被利用来进行发电，而剩余的一些温度比较低的或者可用能比较小的热能则被用來供热。炭燃烧形成的高温烟气是不能直接用来做功的，热电联产必须要经过锅炉，将煤炭燃烧所产生的热量传递给蒸汽，再利用高温高压下产生的蒸汽来带动汽轮发电机组发电。（2）区域锅炉房。集中供热城市集中供热是由集中热源所产生的蒸汽、热水通过管网供给一个城市或部分地区生产和生活使用的供热方式，它由热源、热网、热用户三个部分组成。热源是集中供热锅炉房、区域锅炉房（工业区域锅炉房一般采用蒸汽锅炉，民用区域锅炉房一般采用热水锅炉），以煤为燃料 ; 热网分为热水管网和蒸汽管网，由输热干线、配热干线和支线组成。供热管网的连接方式有直接连接、间接连接两种。

3.2 以天然气为燃料的热源

（1）燃气锅炉对于燃气锅炉，天然气燃烧产生的热量直接用于供暖，是最简单的一种供热方式。这种供暖方式包括家用燃气炉、中小型燃气锅炉和区域大型燃气锅炉。后两者皆是集中供热系统，尤其是区域燃气锅炉，需要通过热网向大面积的用户供热。由于热源更为集中，供热系统运行工况更加稳定，锅炉运行效率更高，同时大型锅炉更有条件采用先进的低氮燃烧技术，环境污染更小，在一些已有的”煤改气”区域供热系统中可根据具体情况慎重应用。（2）燃气热电联产关于燃气热电联产，我国目前使用频率最高的一种形式叫做锅炉加供热汽轮机。其实际工作原理是，天然气在锅炉中燃烧产生热量—传递给蒸汽—蒸汽带动汽轮发电机组发电。但是，纵观我国近几年的供热形势的变化，这种燃气热电联产系统的主要应用范围是煤改气的热电联产。在城市当中新建立起来的热电联产系统并没有使用这种方式。（3）燃气热泵燃气热泵是由燃气驱动，利用环境热量供热的装置。燃气热泵供热量是燃气热量与环境热量之和，因此它的效率高于燃气锅炉。携带热量的环境介质可以是周围空气、江河湖海的水，地热以及其他余热介质等。根据工作原理的不同，可以分为燃气压缩式热泵和燃气吸收式热泵两种。

3.3 以热泵为热源的供热方式

热泵是指利用高位使热量从低位热源流向高位热源的节能装置。其实，热泵就和泵一样，能够将一部分不能被直接利用的低位热能转化成为具备高利用价值的高位热能，进而更好地实现节约部分高位能的目的。热泵运行的工作原理是逆卡诺循环原理，其组成部分包括压缩机、节流装置、冷凝器以及蒸发器。以低位热源来进行分类，热泵可以分为多种形式，其主要包括水源热泵、空气热泵、太阳能热泵、土壤源热泵、污水源热泵等等。

4结语

综上所述，社会在发展，时代在进步，各行业各领域都在紧追时代发展的脚步，适用最符合时代发展需求的发展方式。城市供热系统亦是如此，传统能源供热引起存在着诸多的问题和弊端，其必然会被各种新型清洁能源所代替，新型清洁能源供热的适用也会进一步提高供热系统的效率。

参考文献：

[1] 吴仁通， 董炳利， 闫晓冬. 清洁能源供热与传统能源供热的研究[J]. 山东工业技术， 2018， No.263（09）：78.

[2] 路 燕. 清洁能源供热与传统能源供热的研究[J]. 建筑工程技术与设计， 2018（26）.

[3] 李纪斌， 李福华， 蒋长天. 清洁能源供暖在农村地区的应用研究与探讨[J]. 区域供热， 2019（4）：58-63.

[4] 王虎平， 张昌建， 罗景辉，等. 煤矿清洁能源供暖可行性研究[J]. 煤炭与化工， 2018， 41（010）：111-114.

[5] 孙赋敏， 刘学来， 李永安. 农村燃煤供热与清洁能源供热污染对比[C]// 中国燃气运营与安全研讨会（第九届）暨中国土木工程学会燃气分会2018年学术年会论文集（上）. 2018.

（作者单位：中国铁路哈尔滨局集团有限公司齐齐哈尔房产建筑段）