二、我国供热事业的发展

我国在远古时期,就有钻木取火的传说。我国在供热技术发展中曾对人类做出了杰出的贡献。例如西安半坡村挖掘出土的新石器时代仰韶时期的房屋中,就发现有长方形灶炕,屋顶有小孔用以排烟,还有双连灶形的火炕。在《今古图书集成》中记载,在夏、商、周时期就有供暖火炉。从古墓中出土的文物表明,汉代就有带炉箅的炉灶和带烟道的局部供暖设备。火地是我国宫殿中常用的供暖方式,至今在北京故宫和颐和园中还完整地保存着。这些利用烟气供暖的方式,如火炉、火墙和火炕等,目前在我国北方农村还被广泛地使用着。目前研究还表明,火炕是一种节能、舒适、环保、有发展应用前景的农村供暖方式。

但是在长期的封建社会中,供热技术的发展一直受到束缚,中华人民共和国成立前,我国仅在一些大城市的个别建筑和特殊区域内设置集中式供暖系统,如当时北京的六国饭店、清华大学图书馆和体育馆、东单的德国医院等,又如上海的国际饭店、华山公寓等,供暖系统被视为高贵的建筑设备。

在工厂中,对生产工艺用热,大多只采用简陋的锅炉设备和供热管道。供热事业的基础非常薄弱,供热事业很落后。

中华人民共和国成立后,随着国民经济建设的发展和人民生活水平的不断提高,我国的供暖和集中供热事业得到了迅速的发展。在东北、西北、华北三北地区,许多民用建筑、多数工业企业都装设了集中式供暖设备,居住的舒适性、卫生与环境条件得到很大的改善。

在集中供热发展的同时,也面临着许多问题和困难。我国从计划经济向社会主义市场经济全面转轨,城镇集中供热也逐渐从作为职工福利转变为适应市场经济的用热缴费制度,现有的供热体制、供热收费制度等已不能适应新时期市场经济条件下供热事业发展的需要。2002年3月,中华人民共和国建设部的城建函〔2002〕49号下发了《关于改革城镇供热体制的通知》(征求意见稿),通知中明确表示,改革单位统包的用热制度,停止福利供热,实行供热商品化、货币化;加大建筑节能技术的推广应用和供热设施的改革力度,提高热能利用效率,改善城镇大气环境的质量;加快供热企业改革,引入竞争机制,培育和规范城镇供热市场;更进一步明确了以后供热技术的发展方向。

供暖工程的设计、施工和运行管理工作,在20世纪50年代期间,主要是以学习苏联供暖技术为依据的。经过数十年来广大供暖通风技术工作者的努力,在1975年建设部颁布的设计规范基础上,1987年颁布了适合我国国情,总结我国供暖通风技术经验的国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》(GBJ 19—87)。如规范中对供暖室外计算温度和供暖热负荷的确定以及计算原则和方法,进行了大量的研究和编制工作,其成果与世界先进国家规范相比,毫不逊色。2012年颁布了现行的《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB 50736—2012)。

随着我国机械工业的发展,目前我国已有各种燃煤用的工业锅炉和热水锅炉系列产品,其中热水锅炉单台容量达116MW,促进了集中供热(暖)的发展。在燃用低值燃料的热能综合利用方面,也做了大量的工作,取得了显著的效果。

从20世纪70年代开始,多种供暖系统形式的应用和新型散热设备的研制工作,有了较大的发展。如工业企业中高温水供暖系统,钢制辐射供暖的应用,新型钢串片、钢板模压等散热器的研制和应用,高级旅馆中供暖与空调相结合的风机盘管系统的出现等,这些都标志着我国供暖技术有了较迅速的发展。

太阳能和地热能用于供暖方面,也取得了可喜的成绩,在西北地区、北京、天津等地,20世纪80年代建造了一批太阳能供暖建筑。天津、北京、新疆等地也相继出现了地热供暖。目前已有20多个省(自治区、直辖市)开展了地热能的勘探和开发利用,地热能供暖也了一定的发展前景。

此外,供暖技术的研究工作,供暖系统设计优化和电算技术的应用以及施工技术方面,近年来也获得了长足的进步。

我国的集中供热事业,可以说是在几乎空白的基础上,从第一个五年计划开始发展的。伴随着当时的大规模工业建设,兴建了区域性热电厂,如在北京、保定、石家庄、郑州、洛阳、西安、兰州、太原、包头、吉林、哈尔滨、富拉尔基等地,为我国热电联产事业奠定了基础。近四十多年来,随着国民经济的迅速发展,节能工作日益受到重视和改革开放政策的实施,使我国集中供热事业,无论在供热规模还是供热技术方面,都有很大的发展。

自1959年我国第一座城市热电站——北京东郊热电站投入运行,到改革开放前,我国只有哈尔滨、沈阳等7个城市有集中供热。改革开放后发展迅速,1981年增加到15个城市,到1998年有集中供热设施的城市猛增到286个。

根据能源部的统计资料,1980年,全国单机容量6000kW及以上的供热机组容量为443.41万kW,到1990年底已发展到998.93万kW,年供热量为56481万GJ。根据1980年建设部统计资料,“三北”地区集中供热(暖)面积仅为1124.8万m2,普及率为2%;到1990年底,全国已有117个城市建设了集中供热设施,供热(暖)面积达21263万m2,2005年底,全国实现供热(暖)面积为252056万m2,到2012年,全国集中供热面积达518400万m2,从2005年开始每年以2亿m2以上速度增长。

到20世纪80年代末期,北京市热力公司所管辖的集中供热系统,热源是由两个热电厂、两个区域锅炉房组成的。供暖建筑面积到1989年底为1304万m2。到2005年底,供暖面积已发展到31736万m2

20世纪80年代以后,我国集中供热技术的进展,主要表现在以下几个方面:

(1)高参数、大容量供热机组的热电厂和大型区域锅炉房的兴建,为大、中型城市集中供热,开辟了广阔的前景。以前我国供热机组容量较小,多为1.2万kW、2.5万kW、5.0万kW的供热机组。近年来,主要应用的是20万kW和30万kW抽汽冷凝两用供热机组,在北京、沈阳、长春和太原等地建成投产。太原市的大型区域锅炉房,供暖建筑面积达到600万m2

(2)改造凝汽式发电厂为热电厂,采用汽轮机汽缸开孔抽汽或在导汽管开孔抽汽,或利用凝汽器低真空运行加热热网循环水的方式,改造中、小型老旧凝汽机组,使发电耗煤大大降低,并为城市集中供热提供热源。20世纪80年代末期,单在东北地区电网所属范围的凝汽式发电厂,已有14个电厂采用低真空运行的方式供热,为小城镇供热开辟了快而省的途径。

(3)改变了多年来城市集中热水供热系统单一的系统模式,初步形成集中供热系统形式多样化的局面。我国城市民用的集中热水供热系统,绝大多数是由单一热源,按质调节方式(即随室外温度变化,相应改变供水温度,但网路循环水量不改变的调节方式)供热,热水网路与供暖用户系统采用直接连接的方式。近年来,多热源联合供热系统、热水网路与供暖用户系统采用间接连接、环形热水网路和利用变速循环水泵和分布式水泵供热系统等的应用,促进了供热技术的发展。

(4)预制供热保温管直埋敷设的较广泛应用,改变了以前主要采用地沟敷设的形式,节约了管网投资和便于施工。此外,管道保温材料的品种和规格也多种多样。

(5)一些新型的供热管道的附件和设备得到推广应用,如波纹管补偿器、球形补偿器、旋转式补偿器、蝶阀、手动调节阀、自立式流量调节阀、平衡阀等。对保证供热系统安全运行起着重要的作用。

(6)从20世纪60年代开始,我国已经能够自行设计大、中、小型的成套设备、各种锅炉,设计制造多种铸铁、钢制和铝合金的散热设备。特别是近年来拓宽了国际技术交流的渠道,大量先进技术陆续引进,国内供热技术的开发能力也不断地增强,城镇供热在设计标准、工艺水平和技术性能、自动化程度等方面有了很大的进步。

集中供热系统优化设计方面,进行了大量研究工作。供热系统的自控技术,如采用微机监控系统、采用机械式调节器控制等技术,已在国内一些集中供热系统中应用。

集中供热系统在设计标准方面,建设部发布了《城市热力网设计规范》(CJJ 34—2002)和《城市供热管网工程施工及验收规范》(CJJ 28—2004)等标准。

(7)20世纪80年代后,在供热规模和供热技术方面取得了很大的发展。各种新设备、新技术、新工艺不断出现。供暖方式出现多样化:独立式分户供暖、地暖、电暖家庭中央空调供暖等。按照供热的规模和供热建筑类型的不同,供热方式可分为城市集中热力网供热、居住小区集中供热、分户供热、商业或公共建筑供热(自备热源的独立供热建筑)

(8)推广热电联产、集中供热,提高热电机组的利用率,发展热能梯级利用技术,热、电、冷三联产技术和热、电、煤气三联供技术,提高热能综合利用率。

虽然在中华人民共和国成立六十多年来,我国供热工程建设、技术及供热普及率,虽然取得了长足的进步,但与一些工业发达的国家如瑞典、芬兰等集中供热行业发达的国家比仍存在较大差距,在整个供热系统的热能利用效率、供热(暖)产品设备品种和质量、供热系统的运行管理和自控水平等方面,仍有不少差距,亟待提高,这也从另一方面说明了我国城市集中供热行业有巨大的发展潜力。

我国供热工程发展面临的主要问题如下:

(1)节能减排,创建和谐社会。我国是能源消耗大国,在能源消耗结构中,煤炭约占总能耗75%。供热、通风是能源消耗大户。供热事业的可持续性发展意味着资源持续利用,也意味着不可再生能源消耗的增长。因此,供热工程的发展,在消耗能源的同时也间接地对环境造成污染。生态环境得到保护和社会均衡发展是当前全球环境问题之一。这就要求我们不但要研究开发供热领域的新技术与新设备,同时要加强新建建筑的保温,对20世纪80年代以后建设的建筑实施节能改造,以达到增加供暖面积不增能耗的目的。

(2)采用绿色能源,如太阳能、风能、地热能、余热综合利用等。在这方面已取得初步成效,如地源热泵、城市污水水源热泵、空气源热泵、秸秆利用等,但还需加大力度推进才能保证社会可持续发展。

(3)加强供热系统的科学化管理。应有一批高素质,技术过硬的一线工作者,同时采用先进的自控手段,在满足供热要求下,减少燃料、电、水的耗量,实现节能减排。