關于信陽市城市集中供熱工程的研究

吳 中 正

(河南省城鄉規劃設計研究總院有限公司,河南 鄭州 450044)

1 概述

1.1 城市概況

信陽市位于河南省最南部，處于東經114°01′～114°06′，北緯31°46′～31°52′，地跨淮河，位于中國亞熱帶和暖溫帶的地理分界線(秦嶺—淮河)上，屬亞熱帶向暖溫帶過渡區，在全國建筑熱工分區中為夏熱冬冷地區，冬季日平均溫度不大于8 ℃，天數僅105 d，供暖室外平均溫度為4.2 ℃[1]。

信陽市域面積18 925 km2，2017年年末全市總人口875.17萬人，中心城區建成區面積84 km2，現狀人口90萬人。根據《信陽市城市總體規劃(2013—2030)》可知，信陽市中心城區近期到2020年人口規模110萬人，建設用地規模115 km2，遠期到2030年人口規模185萬人，建設用地規模為185 km2。

1.2 城市供熱現狀及現狀分析

1.2.1城市供熱現狀

信陽市目前尚未實施城市集中供熱，大唐信陽華豫電廠總裝機容量1 960 MW，現有2×320 MW和2×660 MW純凝機組，機組尚未進行供熱改造，主要以發電為主。大多數居民冬季采暖主要依靠空調和燃氣壁掛爐采暖；事業單位、大型酒店和商業建筑依靠空氣源熱泵或地下水源熱泵冬季采暖夏季制冷。

1.2.2供熱現狀分析

1)由熱源側方面看，信陽現狀存在大型電廠尚未進行熱電聯產改造，如電廠改造后，2×320 MW供熱機組采暖抽汽量為700 t/h，可供采暖面積約為1 100萬m2，2×660 MW供熱機組采暖抽汽量為1 000 t/h，可供采暖面積約為1 600萬m2，電廠供熱改造后供熱能力非常大，能夠滿足信陽市的供熱需求，電廠未被改造利用，是造成現狀無集中供熱的原因之一。

2)由于歷史原因和氣候條件，信陽市處于夏熱冬冷地區，冬季采暖天數較短，最冷時間段僅30 d左右，最低溫度約為-10 ℃，居民使用空調就可解決供暖問題，無需耗費大量的人力、物力和財力，敷設大型集中供熱管網進行集中供熱。

2 實施集中供熱的必要性

2.1 貫徹執行國家能源政策的需要

在國家相關法律政策大力提倡“節能環?！钡拇蟊尘跋拢泄嶙鳛橐环N節約能源、減少環境污染的供熱方式已經逐步成為我國城鎮的主要供熱方式，我國北方城市集中供熱事業得到快速發展，已形成了以熱電聯產為主，集中鍋爐房為輔，其他方式為補充的供熱局面。熱電聯產集中供熱可以充分發揮能源的階梯利用率，節約大量能源，減少大量環境污染，對于大唐信陽華豫電廠而言，供熱機組的改造已經成為必然，能夠產生很大的環境效益和社會效益。

2.2 集中供熱具有巨大的社會經濟效益

城市集中供熱是城市的基礎設施之一，熱是改善城市環境、改善城市大氣質量、提高城市現代化水平的重要措施之一，具有良好的社會效益、環境效益和經濟效益，是國家產業政策重點支持發展的行業。

信陽市城區近年經濟增長速度較快，隨著城市的發展，規劃各民用建筑、公用建筑已經在建設中或準備建設中，熱用戶逐漸增多，同時，隨著城市化建設速度的加快，城區規模的擴大及人口的增長，必將對居民住房、居住環境、供熱、供電等提出更高的要求。針對信陽市目前的具體情況，作為城市的基礎設施，城市集中供熱的建設已經迫在眉睫。實施集中供熱能夠滿足日益增長的熱負荷需要，有效的控制和減少信陽市大氣及水質污染，改善環境質量，提高人民生活水平。

3 城市集中供熱工程內容

3.1 工程建設的范圍及時序

信陽市中心城區集中供熱工程主要是滿足《信陽市城市總體規劃(2013—2030)》確定的2030規劃中心城區范圍內采暖熱用戶的供熱需要。中心城區主要有羊山新區、浉河區、平橋區、工業城西區和工業城東區，其中浉河區和平橋區為老城區，大部分建筑為多層節能老建筑，建筑室內未安裝末端采暖設施；工業城西區和工業城東區均為工業發展用地，只有少量民用和公共用地，且目前尚未全面開發；羊山新區作為信陽市重點發展區域，涵蓋了商業辦公、公共事業單位和大型中高檔居住社區，該區域居民對供熱的接受程度較高，基礎設施條件較好，是本次供熱工程重點發展區域。所以根據各個區域的熱負荷實際情況，工程分三期建設：

一期工程主要建設范圍為羊山新區，建設期限為：2018年—2020年；

二期工程是在一期工程的基礎上以浉河區作為重點發展區域，兼顧發展羊山新區和平橋區；建設期限為：2021年—2025年；

三期工程是在一期和二期工程的基礎上，重點發展工業城西區和工業城東區；建設期限為：2026年—2030年。

3.2 熱負荷的預測

3.2.1熱指標的確定

根據CJJ 34—2010城鎮供熱管網設計規范,JGJ 134—2010夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準及DBJ 71/062—2012河南省居住建筑節能設計標準(夏熱冬冷)的有關規定，結合實地調查，信陽市現狀建筑均為節能建筑，考慮到信陽市所處的地理位置，參照類似城市耗熱指標，確定信陽市居住建筑采暖熱指標為38 W/m2，公共建筑為50 W/m2。

按照黨中央、國務院加強食品藥品安全的重大決策部署，河間市食品藥品監管局始終堅持高標準、高質量狠抓食品藥品監管工作，全力保障人民群眾飲食用藥安全。建局以來河間未發生重大食品藥品安全事故，2011～2013年先后被省食品藥品監管局授予“先進集體”“省藥械稽查先進集體”“省黨風廉政建設先進集體”；2008年起連續8年被滄州市食品藥品監管局授予“先進集體”；2015年被河間市委市政府授予“實績突出領導班子”；2015年首批順利通過省級食品藥品安全縣驗收。

3.2.2熱負荷的預測

通過對供熱區域內現有建筑面積和羊山新區居住社區入住率以及新區內公共建筑空調采暖情況的調研，并根據城市總體規劃確定的近遠期人口規模，對于規劃區域，考慮人均居住和公共建筑面積分別為35 m2和12 m2～15 m2，綜合計算分析得出信陽市中心城區近遠期需采暖建筑面積，并結合上文確定的采暖熱指標計算得出采暖熱負荷：

2018年—2020年，信陽市中心城區供熱范圍內集中供熱總面積451.0萬m2，采暖期采暖熱負荷為179.8 MW；

2021年—2025年，信陽市中心城區供熱范圍內集中供熱總面積2 530.18萬m2，采暖期采暖熱負荷為1 051.7 MW；

2026年—2030年，信陽市中心城區供熱范圍內集中供熱總面積3 992.0萬m2，采暖期新增采暖熱負荷為1 657.0 MW。

3.3 熱源的確定

項目集中供熱熱源為大唐信陽華豫電廠，電廠機組改造后總供熱能力為2 700萬m2，能夠滿足信陽市城區一期和二期工程的供熱需求，但隨著三期熱負荷的增長，需增加其他熱源才能滿足城區的用熱需求。為了更好的改善信陽市的空氣質量，減少大氣污染，結合當地能源資源情況，規劃采用燃氣鍋爐、空氣源熱泵、污水源熱泵等清潔熱源作為供熱熱源，遠期根據熱負荷的增長情況，合理確定熱源的規模。

本文僅對污水源熱泵做出詳細的計算說明。根據城市總體規劃建設城北污水處理廠，處理規模為10萬t/d，位于城區北部。規劃在處理廠內新建城污水源熱泵站，冬季污水廠排放水溫一般穩定在12 ℃左右，熱泵換熱機組可利用換熱溫差為5 ℃，考慮污水實際排放量，取保障系數為0.9，所以污水處理廠可利用排水量約為3 000 t/h，利用熱量約為24 MW[2]，可供熱面積約60萬m2，同時配套建設低溫熱水管網，承擔部分區域民用采暖熱負荷。

3.4 供熱管網工程

3.4.1供熱介質的確定

本工程供熱范圍內主要以民用和公共建筑采暖熱用戶為主，承擔民用建筑物采暖、通風、空調及生活熱水熱負荷的城鎮供熱管網應采用水作供熱介質，為了提高集中供熱的安全性，便于管網聯網運行，本工程供熱區域內的采暖熱用戶采用高溫水作為供熱介質。

3.4.2供熱介質參數的選擇

熱網敷設以直埋為主，目前高溫水直埋保溫管的耐熱一般不超過140 ℃，供回水溫度若選用130 ℃/70 ℃，供回水溫差為60 ℃，與常用的供回水溫度120 ℃/70 ℃，110 ℃/70 ℃供熱參數相比，在輸送相同熱量的情況下，熱網輸送流量分別減少13.7%和33.6%，所需熱網管徑小，熱網阻力損失也小，熱網循環水泵的耗電少，管道耗鋼量小，可大量降低熱網一次投資及運行費用；與供回水溫度120 ℃/60 ℃相比，130 ℃/70 ℃供回水溫度較高，對管材及管道附件保溫等要求較高，投資相對較高，130 ℃高溫水的汽化壓力為17 m水柱，對補給水泵定壓要求較高。

結合本工程具體特點，考慮熱源、熱網、用戶系統以及熱網敷設和熱網保溫材料等多方面因素，進行技術經濟比較，確定熱水管網供回水溫度為120 ℃/60 ℃。

3.4.3供熱管網形式

枝狀管網布置簡單，供熱管道直徑隨著與熱源距離的增大而逐漸減小；且金屬耗量小，基建投資小，運行管理簡單；環狀管網投資高，過多的占用城市地下空間，為以后其他市政管道的敷設造成很大的困難。但枝狀管網不具備后備供熱的性能。當供熱管網某處發生故障時，在故障點以后的熱用戶都將停止供熱。由于建筑物具有一定的蓄熱能力，通?？刹捎醚杆傧裏峋W故障的方法，以使建筑物室溫不致大幅度地降低。因此，枝狀管網是熱水管網最普遍采用的方式。

由于信陽市冬季嚴寒天數較少，環狀管網投資高，過多的占用城市地下空間，為以后其他市政管道的敷設造成很大的困難，枝狀管網比環狀管網更適合信陽市城區的實際情況，經過經濟技術比較后，確定選擇枝狀管網作為主要的供熱方案，支干網設置連通管，形成環網以保證供熱的安全性。

4 節能減排效益

本工程熱源利用大唐信陽華豫電廠和其他清潔能源供熱，原則上不額外消耗煤，可取消大量燃煤小鍋爐。熱電廠供熱耗標煤指標按38 kg/GJ，分散小鍋爐供熱耗標煤指標，按平均供熱效率80%計算，則為42.65 kg/GJ；則1 GJ供熱量情況下，熱電廠供熱可節約標煤量4.65 kg。則按全年供熱量為1 032萬GJ，可節約標煤量為47 337 t，可減少SO2,CO2，氮氧化物分別為3 550.3 t/年,118 011.1 t/年,1 775.1 t/年。

5 結論

本工程技術先進可行，節能、環境、社會和經濟效益顯著，是一項利國利民的工程，是信陽市城市建設必不可少的基礎設施，符合國家節能、環保政策和有助于建設節約型和諧社會。

6 建議

1)本工程建設投資較大，建設單位應根據研究范圍內熱負荷發展情況逐步實施，逐步建設完成；

2)供熱管網的設計、施工應與熱源改造同步進行，以確保熱源建成后能及時供熱，達到應有的社會效益和經濟效益。

參考文獻：

[1] GB 50736—2012,民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范[S].

[2] 董君永.文登市污水處理廠水源熱泵集中供熱工程可行性研究報告概述[J].區域供熱，2009(4)：63.