城市集中供熱工程主干線管徑的選取分析

費洪磊

(山西省電力勘測設計院，山西太原 030001)

0 引言

當今社會大氣環境污染日益嚴重，尤其是在沒有實施集中供熱的城市，冬季多以小型燃煤鍋爐區域供熱，在供暖期間，黑煙蔽日，煙塵滾滾，大氣污染以及能源嚴重浪費，城區大氣環境惡化，對居民的健康帶來極大的威脅。對城市整體實施熱電聯產集中供熱已是必然趨勢。熱能輸送由熱網承擔，隨著城市的發展，供熱規模逐年增長，管網的選取要滿足城市供熱規劃的要求，因此集中供熱的主干線管徑的選取在工程設計中尤為重要，本文以山西省某縣城為例對主干線管徑的選取進行對比分析。

1 項目概況

本項目是山西省某縣城集中供熱工程，熱源由2×350 MW煤矸石熱電廠熱網首站提供集中供熱規模按2030年考慮供熱面積1 300萬m2，供熱負荷620 MW。

該項目位于山西省境內，當地氣候條件:

冬季室外采暖計算溫度:－11℃。

采暖期室外平均溫度:－2.3℃。

采暖天數:130 d。

2 當地供熱規劃

依據規劃設計院編制的當地總體規劃(2015～2030)，結合城市集中供熱的發展，以及工業園區、工業用熱的布局，合理制定了某縣供熱規劃，見表1。

表1 某縣城現狀及遠景供熱規劃匯總表

3 熱負荷分析

根據當地的地理位置、氣象資料、建筑物狀況、山西省民用建筑節能設計標準以及《某縣城總體規劃》，統籌分析計算匯總見表2。

表2 某縣城現狀與遠景規劃熱負荷分析表

4 熱源分析

本工程熱源的選擇無論是熱電廠還是熱源廠(本文不著重論述熱源情況)，應至少滿足當地2030年供熱規劃供熱面積1 300萬m2。建議選用單一的集中熱源并考慮備用熱源。電廠或熱源廠供熱能力要求見表3。

表3 電廠或熱源廠供熱能力要求表

5 供熱主干線管徑選取分析

本文通過熱負荷分析和熱源分析，針對供熱主干線的選取提出了兩個方案:“常規式供熱方案”和“基于吸收式換熱的大溫差供熱方案”。對這兩種方案從供熱能力和工程投資兩方面對主干線管徑大小的選取進行對比分析。

方案一:常規式供熱。在常規供熱的情況下對主干線管徑選取進行綜合分析，主干線供、回水管管道經濟比摩阻的選取應符合《城鎮供熱管網設計規范》要求30 Pa/m～70 Pa/m。在此前提下根據供熱能力大小，選取了3種規格的管徑進行比較，見表4。

表4 主干線供回水管管徑對比分析表

方案二:大溫差供熱技術。在方案一“主干線供回水管管徑對比分析表”中DN900的管徑僅能滿足現狀2015年供熱面積，DN1 000的管徑能滿足未來3年內的供熱面積。若要提高DN900或DN1 000管徑供熱能力，那么需要拉大主干線供、回水溫差，采用“基于吸收式換熱的大溫差供熱技術”對縣城內二級換熱站進行熱泵改造，利用吸收式熱泵將回水溫度降低，見表5。

表5 主干線管徑改造選取分析表

通過以上兩種方案對主干線管徑大小選取的對比，總結如下:

1)主干線管徑 DN900，投資7 600萬元，常規供熱面積為550萬m2～600萬m2。采用大溫差供熱面積可達930萬m2，但需要增加熱力站改造投資11 000萬元。

2)主干線管徑DN1 000，投資9 000萬元，常規供熱面積為750萬m2。采用大溫差供熱面積可達1 100萬m2，可滿足2025年供熱要求，但需要增加熱力站改造投資7 000萬元。

3)主干線管徑DN1 200，投資12 000萬元，常規供熱面積為1 300萬m2。

6 結語

通過以上分析，集中供熱主干線管徑若選小了，不但運行年限短，而且將來需要增加二次投資。在滿足該城市遠期2030年供熱規劃的前提下，從工程總投資角度考慮，選用DN1 200的管徑是最經濟合理的;從供熱管道的使用壽命(30年)考慮，只有DN1 200的管徑運行年限最長。可見城市集中供熱主干線的選取應結合當地總體規劃、供熱規劃以及當地熱源能力統籌分析選取一種適合當地未來發展的管徑。

［1］DBJ 04-242-2012，山西省—居住建筑節能設計標準［S］.

［2］山西省城鄉規劃設計院.山西省某縣城總體規劃(2015～2030年)［Z］.

［3］CJJ 34-2010，城鎮供熱管網設計規范［S］.

［4］清華大學擁有“基于吸收式換熱的熱電聯產集中供熱技術”專利(簡稱“基于吸收式換熱”，專利號:200810101065.X)［P］.