北方供熱地區(qū)清潔供暖規(guī)劃技術(shù)路線與案例

張雪 趙熠 倪正陽(yáng) 王金權(quán)

摘 要：在我國(guó)北方，暖氣是冬天生活必不可少的一種東西，但是在滿足人們基本生活的同時(shí)，供暖使用的煤炭卻給環(huán)境帶來了巨大的傷害，所以現(xiàn)在社會(huì)很需要清潔能源在供暖行業(yè)的使用。文章重點(diǎn)就北方供熱地區(qū)清潔供暖規(guī)劃技術(shù)路線與案例進(jìn)行研究分析，以供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：北方地區(qū);清潔供暖;規(guī)劃技術(shù);案例

落實(shí)清潔供暖本質(zhì)上是在滿足建筑室內(nèi)采暖熱舒適的條件下消耗最少的化石能源、形成最少的污染物排放，這就要求從建筑末端、集中供熱管網(wǎng)和供暖熱源等環(huán)節(jié)分別努力，通過建筑保溫技術(shù)降低對(duì)熱量的需求，通過高效和智能的輸配系統(tǒng)降低輸配過程損失和過量供熱損失，通過選擇高效清潔熱源最終實(shí)現(xiàn)清潔取暖。

一、北方城市清潔供暖現(xiàn)狀

裝機(jī)容量呈現(xiàn)大型化趨勢(shì)，高參數(shù)大容量機(jī)組發(fā)電效率高，有利于熱電聯(lián)產(chǎn)供暖能耗的降低;整體上機(jī)組裝機(jī)容量增長(zhǎng)超過供暖需求的增長(zhǎng)，熱電機(jī)組供暖負(fù)荷低于設(shè)計(jì)工況，使供暖煤耗與供暖鍋爐相比下降不大;熱電比控制不合理，導(dǎo)致一些地區(qū)由于電負(fù)荷低造成熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組卸載，從而供熱量不足;熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組乏汽余熱利用比例低，燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)污染物排放量隨著機(jī)組容量的提升呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，目前超低排放機(jī)組已經(jīng)可以將污染物排放量控制在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，但大量的小容量機(jī)組（如100MW以下）排放量仍遠(yuǎn)超國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于燃煤鍋爐，20t/h及以下的小型燃煤爐供暖煤耗高，且脫硫脫硝過程很難實(shí)現(xiàn)，單位供熱量的污染物排放遠(yuǎn)高于大型鍋爐;容量為40t/h以上的鍋爐供暖煤耗一般在42kg/GJ左右;大型集中供暖燃煤鍋爐的煤耗可以低于40kg/GJ甚至更低。大型鍋爐采用了相應(yīng)減排措施后，污染物排放濃度與鍋爐容量關(guān)系不大，和具體技術(shù)過程有關(guān)。

二、北方供熱地區(qū)清潔供暖規(guī)劃技術(shù)路線

1.城市。城市建筑密度高，基本已建成完善的大型集中供熱系統(tǒng)，主要任務(wù)是實(shí)施清潔化燃煤，減少燃煤量，并擴(kuò)大供熱規(guī)模，滿足城市的發(fā)展需求。對(duì)于熱源，宜以城市周邊大型熱電廠、工業(yè)余熱利用為主，通過長(zhǎng)輸熱網(wǎng)為城市供熱。充分利用當(dāng)?shù)厥姓鬯畯S的低溫污水資源，發(fā)展污水源熱泵供熱。結(jié)合當(dāng)?shù)毓怆姟L(fēng)電資源條件，配套建設(shè)電供熱鍋爐房。根據(jù)當(dāng)?shù)靥烊粴鈿庠礂l件，適度發(fā)展燃?xì)忮仩t房供熱，待大型熱電廠建成后可作為調(diào)峰熱源繼續(xù)服役。對(duì)于熱網(wǎng)、熱力站，主要考慮熱網(wǎng)、熱力站的新建、改造以及熱網(wǎng)熱平衡設(shè)計(jì)，提高供熱效率。對(duì)于建筑，通過建筑節(jié)能改造、被動(dòng)房建造（主要以公共建筑為主）、實(shí)施供熱計(jì)量等措施降低建筑能耗。

2.鄉(xiāng)鎮(zhèn)。鄉(xiāng)鎮(zhèn)作為建筑中密度區(qū)，規(guī)模介于城市與農(nóng)村之間，現(xiàn)狀熱源以熱電廠與中小型燃煤鍋爐房為主，存在少量的燃?xì)忮仩t房及工業(yè)余熱利用。清潔供暖規(guī)劃的主要任務(wù)是取消小型燃煤鍋爐，因地制宜選用更為清潔的供熱形式。對(duì)于熱源，對(duì)于在區(qū)域內(nèi)及周邊具備建設(shè)熱電廠、工業(yè)余熱利用的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，應(yīng)優(yōu)先利用熱電廠、工業(yè)余熱通過熱網(wǎng)為鄉(xiāng)鎮(zhèn)供熱。若不具備建設(shè)熱電廠、工業(yè)余熱利用條件，宜建設(shè)區(qū)域鍋爐房，若采用燃煤鍋爐房，熱功率宜在45MW以上;若采用燃?xì)忮仩t房，可建設(shè)小規(guī)模燃?xì)忮仩t房。對(duì)于具備地表水、淺層地?zé)帷⑽鬯础⑻?yáng)能利用條件的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，可充分利用上述資源實(shí)施供熱。對(duì)于熱網(wǎng)、熱力站和建筑，規(guī)劃技術(shù)路線與城市清潔供暖規(guī)劃技術(shù)路線基本一致。

3.農(nóng)村。由于地域廣、建筑布局分散，且地理位置偏遠(yuǎn)、負(fù)荷密度低，大多數(shù)農(nóng)村地區(qū)不具備建設(shè)大規(guī)模集中供熱系統(tǒng)的條件。此外，農(nóng)村建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性差，遠(yuǎn)達(dá)不到節(jié)能建筑標(biāo)準(zhǔn)，冬季供熱主要以燃煤散燒與秸稈燃燒為主，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。對(duì)于熱源，農(nóng)村地區(qū)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源稟賦，建立因地制宜、多能并舉、持續(xù)推進(jìn)的農(nóng)村清潔供暖。對(duì)于經(jīng)濟(jì)條件尚佳的農(nóng)村地區(qū)（例如北京市城區(qū)周邊農(nóng)村），原采用小型燃煤鍋爐房的供熱系統(tǒng)，可采用燃?xì)忮仩t房進(jìn)行替代，并對(duì)熱網(wǎng)、熱力站進(jìn)行改造以及實(shí)施熱網(wǎng)熱平衡設(shè)計(jì)，提高供熱效率。對(duì)于經(jīng)濟(jì)條件欠佳的農(nóng)村地區(qū)，鼓勵(lì)采用生物質(zhì)燃料、空氣源熱泵、地源熱泵、太陽(yáng)能供暖及生活熱水系統(tǒng)等分散供熱方式。規(guī)劃應(yīng)充分考慮財(cái)政資金對(duì)農(nóng)村清潔供暖項(xiàng)目的補(bǔ)貼政策，切實(shí)保障農(nóng)村清潔供暖項(xiàng)目的推行與可持續(xù)發(fā)展。對(duì)于農(nóng)村建筑，主要側(cè)重于實(shí)施建筑節(jié)能改造、增強(qiáng)供熱系統(tǒng)自動(dòng)控制能力，降低建筑能耗。

三、相關(guān)案例分析

規(guī)劃范圍為石家莊市區(qū)（含中心城區(qū)及四個(gè)組團(tuán)縣，四個(gè)組團(tuán)縣分別為藁城、鹿泉、正定、欒城），規(guī)劃期限為2017-2030年。截至2016年，石家莊市中心城區(qū)總供熱面積為1.48×108m2，其中大型燃煤熱電廠供熱面積5180×104m2，小型燃煤熱電廠供熱面積2296×104m2，大型燃煤鍋爐房供熱面積4014×104m2，燃?xì)忮仩t房供熱面積2500×104m2，工業(yè)余熱、污水源熱泵、電供熱等供熱方式的供熱面積810×104m2。至2030年，石家莊市區(qū)總規(guī)劃集中供熱面積達(dá)到3.84×108m2，其中中心城區(qū)供熱面積達(dá)2.46×108m2。通過對(duì)石家莊城區(qū)周邊能源條件分析，規(guī)劃形成以遠(yuǎn)郊燃煤熱電廠、工業(yè)余熱（工業(yè)余熱來自循環(huán)化工園區(qū)）利用為主，其他清潔能源（污水源）為補(bǔ)充的供熱方式。由遠(yuǎn)郊燃煤熱電廠、工業(yè)余熱承擔(dān)基礎(chǔ)負(fù)荷，通過大溫差運(yùn)行的長(zhǎng)輸管道向中心城區(qū)一級(jí)管網(wǎng)輸送熱水，利用燃煤鍋爐房承擔(dān)尖峰負(fù)荷，建立清潔、安全和穩(wěn)定的供熱系統(tǒng)。至2030年，石家莊市將形成8座主力熱源、1座工業(yè)余熱熱源的格局，這8座主力熱源分別為西柏坡電廠、上安電廠、裕華熱電廠、鹿華熱電廠、良村熱電廠、石家莊熱電廠（燃?xì)鉄犭姀S）、北郊熱電廠（燃?xì)鉄犭姀S）、循環(huán)化工熱電廠（隸屬于循環(huán)化工園區(qū)，為燃?xì)鉄犭姀S），工業(yè)余熱熱源為循環(huán)化工余熱熱源（隸屬于循環(huán)化工園區(qū)）。此外，誠(chéng)峰熱電廠、天意熱電廠、曲寨熱電廠、靈達(dá)熱電廠、宏源熱電廠不作為主要熱源，但由于還需要承擔(dān)一定的工業(yè)用汽及供熱負(fù)荷，在進(jìn)行清潔化燃煤改造后予以保留。天信燃煤鍋爐房、朝陽(yáng)站燃煤鍋爐房經(jīng)清潔化燃煤改造，作為調(diào)峰熱源。有效利用橋西污水廠、橋東污水廠、正定污水廠的污水資源，采用污水源熱泵為污水廠周圍片區(qū)供熱。8座主力熱源形成1張市內(nèi)互聯(lián)高溫?zé)峋W(wǎng)，工業(yè)余熱利用熱源、污水源熱泵形成若干獨(dú)立熱網(wǎng)。在集中供熱和燃?xì)夤芫W(wǎng)覆蓋不到的區(qū)域，采用蓄熱式電鍋爐、空氣源熱泵、地源熱泵等分散供熱方式。在集中供熱覆蓋不到但燃?xì)夤芫W(wǎng)覆蓋到的區(qū)域，考慮采用小規(guī)模燃?xì)忮仩t房供熱。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，加強(qiáng)供暖規(guī)劃與電力規(guī)劃、燃?xì)庖?guī)劃的銜接。與相關(guān)部門論證燃?xì)饧半娏Φ墓?yīng)保障，同步推進(jìn)燃?xì)饧半娏υO(shè)施建設(shè)、老舊電網(wǎng)升級(jí)改造，以保障供熱的可靠性。

參考文獻(xiàn)：

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[2]劉興龍，劉罡，張娜，吉星，鄧鑫陽(yáng).北方地區(qū)清潔供暖對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷特性影響分析[J].電氣技術(shù)，2019，20（02）：57-63.

作者簡(jiǎn)介：張雪（1999-08-30）女，河北省承德市人，本科在讀，研究方向：安全工程。

倪正陽(yáng)（1998-01-19）男，甘肅省張掖市人，本科在讀，研究方向：安全工程。

王金權(quán)（1996-01-08 ）男，吉林省公主嶺市人，本科在讀，研究方向：建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程（城市燃?xì)鈱I(yè)方向）。

基金項(xiàng)目 ：大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目“農(nóng)村清潔供暖改造與實(shí)施研究”（201810191107）