北方供热地区清洁供暖规划技术路线与案例

作者:未知

  
  摘 要:在我国北方,暖气是冬天生活必不可少的一种东西,但是在满足人们基本生活的同时,供暖使用的煤炭却给环境带来了巨大的伤害,所以现在社会很需要清洁能源在供暖行业的使用。文章重点就北方供热地区清洁供暖规划技术路线与案例进行研究分析,以供参考和借鉴。
  关键词:北方地区;清洁供暖;规划技术;案例
  落实清洁供暖本质上是在满足建筑室内采暖热舒适的条件下消耗最少的化石能源、形成最少的污染物排放,这就要求从建筑末端、集中供热管网和供暖热源等环节分别努力,通过建筑保温技术降低对热量的需求,通过高效和智能的输配系统降低输配过程损失和过量供热损失,通过选择高效清洁热源最终实现清洁取暖。
  一、北方城市清洁供暖现状
  装机容量呈现大型化趋势,高参数大容量机组发电效率高,有利于热电联产供暖能耗的降低;整体上机组装机容量增长超过供暖需求的增长,热电机组供暖负荷低于设计工况,使供暖煤耗与供暖锅炉相比下降不大;热电比控制不合理,导致一些地区由于电负荷低造成热电联产机组卸载,从而供热量不足;热电联产机组乏汽余热利用比例低,燃煤热电联产污染物排放量随着机组容量的提升呈现下降的趋势,目前超低排放机组已经可以将污染物排放量控制在国家标准以内,但大量的小容量机组(如100MW以下)排放量仍远超国家标准。对于燃煤锅炉,20t/h及以下的小型燃煤炉供暖煤耗高,且脱硫脱硝过程很难实现,单位供热量的污染物排放远高于大型锅炉;容量为40t/h以上的锅炉供暖煤耗一般在42kg/GJ左右;大型集中供暖燃煤锅炉的煤耗可以低于40kg/GJ甚至更低。大型锅炉采用了相应减排措施后,污染物排放浓度与锅炉容量关系不大,和具体技术过程有关。
  二、北方供热地区清洁供暖规划技术路线
  1.城市。城市建筑密度高,基本已建成完善的大型集中供热系统,主要任务是实施清洁化燃煤,减少燃煤量,并扩大供热规模,满足城市的发展需求。对于热源,宜以城市周边大型热电厂、工业余热利用为主,通过长输热网为城市供热。充分利用当地市政污水厂的低温污水资源,发展污水源热泵供热。结合当地光电、风电资源条件,配套建设电供热锅炉房。根据当地天然气气源条件,适度发展燃气锅炉房供热,待大型热电厂建成后可作为调峰热源继续服役。对于热网、热力站,主要考虑热网、热力站的新建、改造以及热网热平衡设计,提高供热效率。对于建筑,通过建筑节能改造、被动房建造(主要以公共建筑为主)、实施供热计量等措施降低建筑能耗。
  2.乡镇。乡镇作为建筑中密度区,规模介于城市与农村之间,现状热源以热电厂与中小型燃煤锅炉房为主,存在少量的燃气锅炉房及工业余热利用。清洁供暖规划的主要任务是取消小型燃煤锅炉,因地制宜选用更为清洁的供热形式。对于热源,对于在区域内及周边具备建设热电厂、工业余热利用的乡镇,应优先利用热电厂、工业余热通过热网为乡镇供热。若不具备建设热电厂、工业余热利用条件,宜建设区域锅炉房,若采用燃煤锅炉房,热功率宜在45MW以上;若采用燃气锅炉房,可建设小规模燃气锅炉房。对于具备地表水、浅层地热、污水源、太阳能利用条件的乡镇,可充分利用上述资源实施供热。对于热网、热力站和建筑,规划技术路线与城市清洁供暖规划技术路线基本一致。
  3.农村。由于地域广、建筑布局分散,且地理位置偏远、负荷密度低,大多数农村地区不具备建设大规模集中供热系统的条件。此外,农村建筑围护结构保温性差,远达不到节能建筑标准,冬季供热主要以燃煤散烧与秸秆燃烧为主,对环境污染严重。对于热源,农村地区应根据当地资源禀赋,建立因地制宜、多能并举、持续推进的农村清洁供暖。对于经济条件尚佳的农村地区(例如北京市城区周边农村),原采用小型燃煤锅炉房的供热系统,可采用燃气锅炉房进行替代,并对热网、热力站进行改造以及实施热网热平衡设计,提高供热效率。对于经济条件欠佳的农村地区,鼓励采用生物质燃料、空气源热泵、地源热泵、太阳能供暖及生活热水系统等分散供热方式。规划应充分考虑财政资金对农村清洁供暖项目的补贴政策,切实保障农村清洁供暖项目的推行与可持续发展。对于农村建筑,主要侧重于实施建筑节能改造、增强供热系统自动控制能力,降低建筑能耗。
  三、相关案例分析
  规划范围为石家庄市区(含中心城区及四个组团县,四个组团县分别为藁城、鹿泉、正定、栾城),规划期限为2017-2030年。截至2016年,石家庄市中心城区总供热面积为1.48×108m2,其中大型燃煤热电厂供热面积5180×104m2,小型燃煤热电厂供热面积2296×104m2,大型燃煤锅炉房供热面积4014×104m2,燃气锅炉房供热面积2500×104m2,工业余热、污水源热泵、电供热等供热方式的供热面积810×104m2。至2030年,石家庄市区总规划集中供热面积达到3.84×108m2,其中中心城区供热面积达2.46×108m2。通过对石家庄城区周边能源条件分析,规划形成以远郊燃煤热电厂、工业余热(工业余热来自循环化工园区)利用为主,其他清洁能源(污水源)为补充的供热方式。由远郊燃煤热电厂、工业余热承担基础负荷,通过大温差运行的长输管道向中心城区一级管网输送热水,利用燃煤锅炉房承担尖峰负荷,建立清洁、安全和稳定的供热系统。至2030年,石家庄市将形成8座主力热源、1座工业余热热源的格局,这8座主力热源分别为西柏坡电厂、上安电厂、裕华热电厂、鹿华热电厂、良村热电厂、石家庄热电厂(燃气热电厂)、北郊热电厂(燃气热电厂)、循环化工热电厂(隶属于循环化工园区,为燃气热电厂),工业余热热源为循环化工余热热源(隶属于循环化工园区)。此外,诚峰热电厂、天意热电厂、曲寨热电厂、灵达热电厂、宏源热电厂不作为主要热源,但由于还需要承担一定的工业用汽及供热负荷,在进行清洁化燃煤改造后予以保留。天信燃煤锅炉房、朝阳站燃煤锅炉房经清洁化燃煤改造,作为调峰热源。有效利用桥西污水厂、桥东污水厂、正定污水厂的污水资源,采用污水源热泵为污水厂周围片区供热。8座主力热源形成1张市内互聯高温热网,工业余热利用热源、污水源热泵形成若干独立热网。在集中供热和燃气管网覆盖不到的区域,采用蓄热式电锅炉、空气源热泵、地源热泵等分散供热方式。在集中供热覆盖不到但燃气管网覆盖到的区域,考虑采用小规模燃气锅炉房供热。
  四、结语
  综上所述,加强供暖规划与电力规划、燃气规划的衔接。与相关部门论证燃气及电力的供应保障,同步推进燃气及电力设施建设、老旧电网升级改造,以保障供热的可靠性。
  参考文献:
  [1]别丽丽.农村住宅清洁能源供暖方式经济性分析[J/OL].节能,2019(03):44-46.
  [2]刘兴龙,刘罡,张娜,吉星,邓鑫阳.北方地区清洁供暖对电网负荷特性影响分析[J].电气技术,2019,20(02):57-63.
  作者简介:张雪(1999-08-30)女,河北省承德市人,本科在读,研究方向:安全工程。
  倪正阳(1998-01-19)男,甘肃省张掖市人,本科在读,研究方向:安全工程。
  王金权(1996-01-08 )男,吉林省公主岭市人,本科在读,研究方向:建筑环境与能源应用工程(城市燃气专业方向)。
  基金项目 :大学生创新创业项目“农村清洁供暖改造与实施研究”(201810191107)
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