熱水管網(wǎng)供熱距離經(jīng)濟性分析

盧春田 習(xí)磊朋

中國核電工程有限公司河北分公司,石家莊 050000

熱水管網(wǎng)供熱距離經(jīng)濟性分析

盧春田 習(xí)磊朋

中國核電工程有限公司河北分公司,石家莊 050000

此文結(jié)合目前城市供熱現(xiàn)狀，從技術(shù)角度和經(jīng)濟角度對城市熱電廠廠址的設(shè)置進行了分析，針對熱電廠與熱用戶之間的距離進行了兩個方案的分析、比較，最終得出結(jié)論。

供熱距離；熱效率；熱損

heat-supply disatance; heat-supply efficiency; heating loss

1、概述

目前隨著城市規(guī)模的不斷擴大，原先處于城市外圍的熱電廠已經(jīng)位于城市的中心區(qū)域。位于城市中心區(qū)域的熱電廠不但污染了城市的環(huán)境，而且還造成了中心城區(qū)一定程度的噪音污染。為改善城市環(huán)境與居民的居住條件，目前有一部分城市對處在城市中心的熱電廠進行了搬遷。熱電廠的搬遷引起了供熱距離的增加。因此，本文結(jié)合現(xiàn)有的經(jīng)濟技術(shù)參數(shù)，分析管網(wǎng)損耗、建設(shè)投資費用隨供熱距離變化等因素進行了分析，以尋求一種經(jīng)濟合理的供熱距離。

2、經(jīng)濟分析基準(zhǔn)數(shù)據(jù)及說明

2.1 基本數(shù)據(jù)

本經(jīng)濟分析基本的數(shù)據(jù)如下：

1)工業(yè)用電價格：0.4元/( kW·h)

2)熱價取費標(biāo)準(zhǔn)：41.91元/GJ；

3)供熱時間為4.5個月；

4)直埋管道材料費、安裝費：1380萬元/公里，按《市政工程投資估算指標(biāo)》（建設(shè)部）選取；

5)計算過程中加熱蒸汽的熱力參數(shù)如下表:

6)計算過程中熱網(wǎng)循環(huán)水參數(shù)根據(jù)相關(guān)規(guī)范確定 如下：

2.2 分析說明

1)計算分析所得到的熱損及能耗，是供回水管線的總和；

2)如無特殊說明，計算都是依據(jù)最大供熱負(fù)荷工況下參數(shù)計算進行；

3)管網(wǎng)分析按一供一回的形式考慮，根據(jù)水力計算結(jié)果，確定供回水管道規(guī)格為DN920X11；

4)供水管道保溫材料厚度60mm，保護層厚度13mm；

5)回水管道保溫材料厚度40mm，保護層厚度10mm；

6)熱網(wǎng)首站及一級換熱站內(nèi)換熱效率均取0.98。

3、方案介紹

3.1 方案一

3.1.1 系統(tǒng)介紹

方案一適用于供熱距離≤20kM的情況，熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)主要由熱網(wǎng)首站、供熱管網(wǎng)、一級換熱站等三大部分組成。一個熱電廠設(shè)置一個熱網(wǎng)首站，每個首站內(nèi)設(shè)置5臺熱網(wǎng)循環(huán)水泵和4臺熱網(wǎng)換熱器。

熱網(wǎng)回水經(jīng)首站內(nèi)循環(huán)水泵加壓、熱網(wǎng)換熱器加熱后，經(jīng)熱網(wǎng)供水管線送往一級換熱站，對二級網(wǎng)回水進行加熱，并由一級換熱站內(nèi)回水加壓泵加壓，經(jīng)回水管線送回?zé)峋W(wǎng)首站。系統(tǒng)中，換熱器壓損及供水管線壓損由熱網(wǎng)首站內(nèi)熱網(wǎng)循環(huán)水泵克服，回水管線壓損由一級換熱站內(nèi)回水加壓泵克服。

3.1.2 供熱效率及損耗分析

隨著供熱距離的增大，供熱效率及供熱管網(wǎng)引起的損耗都將變化。本方案管道敷設(shè)方式按直埋考慮（未考慮涵洞、隧道等特殊處理方式），管道采用單層保溫方式。

計算得到管網(wǎng)熱損率η 1、供熱總熱率η0和熱損失折價隨供熱距離變化的情況如下：經(jīng)過分析供熱效率和管網(wǎng)熱損耗隨供熱距離都成線性變化關(guān)系，隨著供熱距離的增大，熱損線性增加，且管網(wǎng)熱損所占總熱損比重越來越大。當(dāng)供熱距離為20kM時，總熱損率為7.21%，其中管網(wǎng)熱損率為3.38%，每個采暖季管網(wǎng)熱損總折價為585.96(萬元)。

附表A 供熱管網(wǎng)參數(shù)隨供熱距離變化情況表

附表B 循環(huán)水溫降隨供熱負(fù)荷變化情況

經(jīng)過分析可知，管網(wǎng)散熱量與負(fù)荷變化情況無關(guān)。根據(jù)熱力學(xué)相應(yīng)公式推導(dǎo)可得出，管網(wǎng)流體溫降除了與供熱距離有關(guān)外，還與流體流量，即供熱熱負(fù)荷的變化有關(guān)。因此，本分析計算了幾種不同熱負(fù)荷情況下，流體溫降的變化率，具體數(shù)值詳見附表B。根據(jù)水力計算得到每個采暖季管網(wǎng)每公里耗能G（KW·h）：結(jié)合工業(yè)用電價格，可得到管網(wǎng)電耗量折價隨供熱距離變化的情況。管網(wǎng)電耗量隨供熱距離增加而線性增大，當(dāng)供熱距離為20kM時，每個采暖季管網(wǎng)總電耗折價為322.44萬元。上述分析得到的各種參數(shù)的具體數(shù)值詳見附表A。

3.2 方案二

3.2.1 系統(tǒng)介紹

當(dāng)供熱距離大于20kM時，熱網(wǎng)首站和一級換熱站內(nèi)水泵無法滿足克服管網(wǎng)阻力的要求，需在供回水管路上增加中繼泵，建設(shè)中繼泵站。結(jié)合方案一，確定20kM＜供熱距離≤40kM的情況下熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)，方案二與方案一唯一不同的地方在于在熱網(wǎng)首站與一級換熱站之間設(shè)置中繼泵站。

3.2.2 損耗分析

供熱管網(wǎng)的熱損失率、熱損失折價和總電耗量隨供熱距離變化情況的分析方法詳見方案一中的說明，此處不再表述。據(jù)分析得到上述三個參數(shù)隨供熱距離的都成線性變化。當(dāng)供熱距離為40kM時，總熱損率為10.46%，其中管網(wǎng)熱損率為6.77%，每個采暖季管網(wǎng)熱損總折價為1171.92(萬元)，管網(wǎng)電耗折價為644. 89萬元。上述分析得到的各種參數(shù)的具體數(shù)值詳見附表B。

3.2.3 中繼泵站

隨著供熱距離的增大，方案二除引起的熱、電損耗量增大外，還需增加建設(shè)中繼泵站，的額外投資約850萬元，具體金額如下：

熱網(wǎng)循環(huán)水泵(低溫)：60萬元/臺，共安裝5臺，投資300萬元；

熱網(wǎng)循環(huán)水泵(高溫)：80萬元/臺，共安裝5臺，投資400萬元；

中繼泵站建設(shè)費用： 150萬元。

3.3 方案比較

3.3.1 管網(wǎng)損耗比較

將管網(wǎng)熱損耗折價與管網(wǎng)電耗折價相加，可得到如下結(jié)論，隨著供熱距離的增加，管網(wǎng)熱損耗逐漸增大；因為兩種方案選取的管網(wǎng)管徑、保溫等計算參數(shù)都一致。兩種方案計算得到的損耗隨供熱距離變化率都相同，即供熱距離每增加一公里，總能耗的增加值都相同。

經(jīng)計算，兩種方案損耗均為：

熱損失折價=29.3萬元/kM；

電耗折價=16.12萬元/kM；

總能耗折價=45.42萬元/kM。

與此同時，超過經(jīng)濟活動所需的過度貨幣投放及經(jīng)濟活動的過度貨幣化，將導(dǎo)致金融業(yè)產(chǎn)生“非分之想”，給經(jīng)濟帶來負(fù)面影響。

3.3.1 初期投資比較

方案一中管網(wǎng)初期投資僅為管道的材料、安裝費，方案二管網(wǎng)的初期投資包括管道的材料、安裝費和中繼泵站的建設(shè)費用。根據(jù)前述分析得到的管網(wǎng)建設(shè)費用和中繼泵站建設(shè)費用，可得到兩種方案管網(wǎng)初期建設(shè)投資費用隨供熱距離的增大而增加，方案二在供熱距離超過20kM時，初期投資上有一個階躍。

4、結(jié)論

本分析比較了供熱距離≤20kM和20kM＜供熱距離≤40kM兩種情況下，熱網(wǎng)系統(tǒng)的組成、熱網(wǎng)損耗和初期投資隨供熱距離變化的情況。得到如下結(jié)論：

1)兩種方案下，管網(wǎng)熱損失折價和電耗折價隨供熱距離線性增加，且變化率相同，分別為：熱損失折價=29.3萬元/kM，電耗折價=16.12萬元/kM，總能耗折價=45. 42萬元/kM；

2)供熱距離為20kM和40kM時，每個采暖季管網(wǎng)總能耗折價分別約為908.4萬元和1816.81萬元；

綜上分析，供熱距離為40kM時的，不僅管網(wǎng)能耗和管道的材料、安裝費較供熱距離為20kM時增加了一倍，且另需增加中繼泵站的建設(shè)費用，大大增加了投資和運營費用。因此，建議熱源與熱用戶之間的供熱距離不宜超過20kM。

This paper has analysed the location of heat power plant technically and economically, Considering the actual of the city heat-supply. In order to analyse the relation between heat-supply efficiency and distance, which from the heat power plant to heat users, two projects has been compared with each other. Finally, the conclusions has been deduced.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.149

盧春田：大學(xué)本科 工程師 研究方向：熱能動力。