供熱領域中熱能工程技術的應用

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摘要：中國作為人口大國，能源消耗巨大，加之北方冬季集中供暖等，每年因鍋爐燃煤造成的大氣污染問題較為嚴重。供暖企業的供熱低效率和高成本，對社會穩定和城區環境都造成不利的影響。在遼寧省加大拆爐并網工作力度，加快淘汰燃煤小鍋爐的背景下，以撫順中西部城區拆爐并網集中供熱改造工程項目為例，進一步探究熱能工程技術在供熱領域的應用，以期能為北方地區熱能工程技術的應用提供決策支持和參考依據。

關鍵詞：熱能工程技術；供熱改造項目；拆爐并網；集中供熱

隨著中國“藍天工程”號召的實施，遼寧省2012年率先在全國出臺《遼寧省人民政府關于藍天工程的實施意見》（遼政發〔2012〕36號），在全國率先打響治理大氣污染攻堅戰。遼寧省撫順市中西部城區新建建筑近年來有所增加，區域內供熱剛性需求逐年加大。2017年撫順熱電廠“上大壓小”項目建成并投產運行，與撫礦集團演武熱電廠內現有的2臺116MW熱水鍋爐并網運行，熱源能力可滿足該市中西部地區現有用戶及近期新增建筑冬季用熱需求，可將中西部地區現有分散鍋爐房拆除取締，實現熱電聯產集中供熱。

1項目概況

撫順市中西部城區拆爐并網集中供熱改造工程計劃供熱范圍包括中部站前地區、西部望花、高灣和沈撫經濟開發區等地區。工程內容分為熱力網建設、換熱站建設、中繼泵站建設、雙熱源并網四大部分。本工程主要建設內容為：新建及改造DN100～DN1200一級高溫水供熱管網約22km；鍋爐房改建換熱站15座；替代26座分散鍋爐房（7.685×106m2）；17座現有直供換熱站自控改造及更換換熱器（1.8641×106m2），13處轉供換熱站增設熱計量裝置；新建1座中繼泵站，2×116MW熱水鍋爐與電廠熱源并網等。

2項目工程熱能規劃設計方案

2.1設計方案

根據《撫順市城市總體規劃修編（2011—2020年）》及《撫順市城市熱電發展總體規劃》，撫順礦業中機熱力有限責任公司計劃新建熱網首站，為該市中部新撫區大部、望花區大部等地區提供熱源。

2.2項目工程換熱站規劃設計

換熱站的布置應本著規模合理、經濟合理、遠近結合、技術先進的原則。換熱站設計應按照小區建筑高層特點采取分區設計，高、中、低區供熱系統獨立運行[1]，低區應控制在12層以下，中區應在13～24層之間，高區一般為25層以上，換熱站應為無人值守換熱站。

3項目工程的熱負荷及主要指標

3.1項目工程區域氣象條件

撫順市處于中溫帶，屬大陸性季風氣候，四季分明。夏季溫暖多雨，冬季寒冷，春秋兩季較短，多風，年平均氣溫為6.5℃左右，年平均降水量為804mm，降雪時間歷年平均24d，地面凍結深度1.2～1.4m。

3.2項目工程規劃區域熱負荷及熱指標

3.2.1熱負荷確定的原則熱負荷是集中供熱、熱電聯產項目最基本的資料[2]，也是確定本項目熱源廠建設規模、熱力網設計規模、換熱站設計規模的主要依據。根據建設單位的委托要求，確定本工程熱負荷均為民用、公共建筑冬季采暖熱負荷。撫順市中西部城區拆爐并網集中供熱改造工程建成后總供熱面積為2.09466×107m2，其中，現有供熱面積為1.1614×107m2，中西部地區拆爐并網新增供熱面積為7.685×106m2，中西部地區2017年規劃新建新增供熱面積為1.6476×106m2。

3.2.2項目工程熱指標選取根據CJJ34—2010城鎮供熱管網設計規范，結合撫順市中西部地區多年供熱的實際情況，本項目熱負荷指標確定如下：市區現有居住區采暖綜合熱指標按50W/m2計算，公共建筑采暖綜合熱指標按65W/m2計算。居住建筑與公共建筑比例為9∶1，現有建筑采暖設計綜合熱指標的加權平均值為50W/m2×90%＋65W/m2×10%=51.5W/m2。規劃新增建筑熱指標按40W/m2計算，因此該地區采暖熱負荷指標確定為50W/m2。

3.2.3項目工程設計熱負荷a)按照本期項目供熱區域的建筑面積、建筑類型比例和綜合熱指標50W/m2計算，西線總供暖設計熱負荷為525.33MW（見表1）。b)按照本期項目供熱區域的建筑面積、建筑類型比例和綜合熱指標50W/m2計算，東線總供暖設計熱負荷為522MW（見表1）。c)本項目實施后中西部地區合計供暖面積2.09466×107m2，設計總熱負荷為1047.33MW，年總供熱量為8.73×106GJ。

4換熱站工程設計規模及設備選型

4.1工程換熱站選址及規模

本工程依據二環供熱管網的熱介質參數，規劃建設水-水換熱的換熱站擬選擇成套換熱器機組；選址方面，老區改造主要利用現有的分散鍋爐房改建換熱站，在照顧原有采暖系統的同時，盡量減少換熱站數量，利用現有的三環管網通過換熱站向一個街區或多幢建筑物分配熱能；換熱站規模方面，新建居住小區，以每個小區只設一座換熱站為宜，規模一般不超過3.0×105m2，一般按高、中、低區設計[3]，1～12層為低區系統，13～24層為中區系統，25層以上為高區系統，換熱機組規模確定為1.0×105～3.0×105m2。

4.2換熱站設備選型

近幾年，隨著中國工程建設的發展，在引進國外技術的基礎上，生產出多種新型的高效板式換熱器。本工程換熱站的換熱器設備推薦采用BB型高效板式換熱器。

5項目工程熱工監測控制與微機調控管理

本工程首站由熱電廠管理，使整個系統熱力工況運行穩定，加強對熱網首站的測控管理。

5.1項目工程熱網首站熱工控制

在本工程熱網系統中，設置1個主站（熱網首站）。供水溫度自動調節、蒸汽壓力自動調節、換熱器水位自動調節、熱網循環水泵控制、熱網定壓控制；在首站單獨運行時，循環泵根據管網最不利點的壓差進行控制，在調峰鍋爐房參加系統運行時，循環泵根據供水流量進行控制。

5.2換熱站熱工控制

換熱站的作用是用換熱站供出的熱水加熱用戶供暖系統的循環水，并將其供給用戶；換熱站控制的任務是改變供水溫度，使之適應室外溫度的變化，并保證室溫在允許的范圍內。為了有效規避系統參數整定困難的現象，在本工程換熱站的溫度調節系統中，使用數字式調節器。

5.3項目工程微機調控控制系統

本工程建成后最大供熱負荷為936MW，擬建電廠熱網供水系統采用三環制，首站一環熱網設于廠區內，通過汽-水熱交換器間接換熱，提供二環網供回水溫度為110℃、60℃，然后輸送至三環網的換熱站，經間接式水-水換熱后，向居民區熱用戶提供70℃、50℃的溫水供冬季采暖。二環熱網循環水量為18014.1t/h，供熱面積可達2.09466×107m2。

5.3.1項目工程管理調度系統構成本項目工程管理調度系統主要由四部分組成，即首站監控中心、換熱站遠程監控中心、數據通信網絡、主熱源站及各分部換熱站。

5.3.2運營監控系統內容a)運營組織機構設置首站內監控中心（MCC），并配備有專人，每天24h有人值守。b)換熱站、中繼泵站內配置遠端終端站（RTU），并可按初始設定值或監控中心的指令，獨立完成監測參數的采集、存儲、傳送，可對站內相應控制裝置進行調控，確保其運行在設定范圍內。c)運行數據計算機管理系統實現對供熱系統運行數據的統計、分析和管理。計算機參與運行管理，可以取消調度人員的統計、分析工作，將其從煩瑣的計算和做表中解放出來；可實施細化管理，充分挖掘節能潛力；可實施科學調度，保證供熱效果。

6結語

撫順市中西部城區拆爐并網集中供熱改造工程是一項造福區域內居民的民生大事。本次熱能工程技術項目實施改造后統計：實際拆爐并網供暖面積按5.22×106m2計算，則每年可節約煤量約43000t，可見本期熱網項目節能效益是十分明顯的。本項目實施后取締并網分散鍋爐房21座，拆除鍋爐49臺，大幅度減少中心城區鍋爐煙塵和噪聲污染，項目環保效益、社會效益以及經濟效益都十分顯著。

參考文獻：

［1］杜秋根.遼寧省大氣環境現狀及污染防治措施［J］.遼寧經濟，2000(2)：1-2.

［2］胡濤.遼寧省大氣環境保護目標及污染防治對策［J］.遼寧城鄉環境科技，2000(2)：8-11.

［3］馬文輝，邴權.集中供熱鍋爐節能分析［J］.城市建設(下旬)，2011(2)：421.

作者：趙金 單位：撫順礦業中機熱力有限責任公司