供热领域中热能工程技术的应用

摘要：中国作为人口大国，能源消耗巨大，加之北方冬季集中供暖等，每年因锅炉燃煤造成的大气污染问题较为严重。供暖企业的供热低效率和高成本，对社会稳定和城区环境都造成不利的影响。在辽宁省加大拆炉并网工作力度，加快淘汰燃煤小锅炉的背景下，以抚顺中西部城区拆炉并网集中供热改造工程项目为例，进一步探究热能工程技术在供热领域的应用，以期能为北方地区热能工程技术的应用提供决策支持和参考依据。

关键词：热能工程技术；供热改造项目；拆炉并网；集中供热

随着中国“蓝天工程”号召的实施，辽宁省2012年率先在全国出台《辽宁省人民政府关于蓝天工程的实施意见》（辽政发〔2012〕36号），在全国率先打响治理大气污染攻坚战。辽宁省抚顺市中西部城区新建建筑近年来有所增加，区域内供热刚性需求逐年加大。2017年抚顺热电厂“上大压小”项目建成并投产运行，与抚矿集团演武热电厂内现有的2台116MW热水锅炉并网运行，热源能力可满足该市中西部地区现有用户及近期新增建筑冬季用热需求，可将中西部地区现有分散锅炉房拆除取缔，实现热电联产集中供热。

1项目概况

抚顺市中西部城区拆炉并网集中供热改造工程计划供热范围包括中部站前地区、西部望花、高湾和沈抚经济开发区等地区。工程内容分为热力网建设、换热站建设、中继泵站建设、双热源并网四大部分。本工程主要建设内容为：新建及改造DN100～DN1200一级高温水供热管网约22km；锅炉房改建换热站15座；替代26座分散锅炉房（7.685×106m2）；17座现有直供换热站自控改造及更换换热器（1.8641×106m2），13处转供换热站增设热计量装置；新建1座中继泵站，2×116MW热水锅炉与电厂热源并网等。

2项目工程热能规划设计方案

2.1设计方案

根据《抚顺市城市总体规划修编（2011—2020年）》及《抚顺市城市热电发展总体规划》，抚顺矿业中机热力有限责任公司计划新建热网首站，为该市中部新抚区大部、望花区大部等地区提供热源。

2.2项目工程换热站规划设计

换热站的布置应本着规模合理、经济合理、远近结合、技术先进的原则。换热站设计应按照小区建筑高层特点采取分区设计，高、中、低区供热系统独立运行[1]，低区应控制在12层以下，中区应在13～24层之间，高区一般为25层以上，换热站应为无人值守换热站。

3项目工程的热负荷及主要指标

3.1项目工程区域气象条件

抚顺市处于中温带，属大陆性季风气候，四季分明。夏季温暖多雨，冬季寒冷，春秋两季较短，多风，年平均气温为6.5℃左右，年平均降水量为804mm，降雪时间历年平均24d，地面冻结深度1.2～1.4m。

3.2项目工程规划区域热负荷及热指标

3.2.1热负荷确定的原则热负荷是集中供热、热电联产项目最基本的资料[2]，也是确定本项目热源厂建设规模、热力网设计规模、换热站设计规模的主要依据。根据建设单位的委托要求，确定本工程热负荷均为民用、公共建筑冬季采暖热负荷。抚顺市中西部城区拆炉并网集中供热改造工程建成后总供热面积为2.09466×107m2，其中，现有供热面积为1.1614×107m2，中西部地区拆炉并网新增供热面积为7.685×106m2，中西部地区2017年规划新建新增供热面积为1.6476×106m2。

3.2.2项目工程热指标选取根据CJJ34—2010城镇供热管网设计规范，结合抚顺市中西部地区多年供热的实际情况，本项目热负荷指标确定如下：市区现有居住区采暖综合热指标按50W/m2计算，公共建筑采暖综合热指标按65W/m2计算。居住建筑与公共建筑比例为9∶1，现有建筑采暖设计综合热指标的加权平均值为50W/m2×90%＋65W/m2×10%=51.5W/m2。规划新增建筑热指标按40W/m2计算，因此该地区采暖热负荷指标确定为50W/m2。

3.2.3项目工程设计热负荷a)按照本期项目供热区域的建筑面积、建筑类型比例和综合热指标50W/m2计算，西线总供暖设计热负荷为525.33MW（见表1）。b)按照本期项目供热区域的建筑面积、建筑类型比例和综合热指标50W/m2计算，东线总供暖设计热负荷为522MW（见表1）。c)本项目实施后中西部地区合计供暖面积2.09466×107m2，设计总热负荷为1047.33MW，年总供热量为8.73×106GJ。

4换热站工程设计规模及设备选型

4.1工程换热站选址及规模

本工程依据二环供热管网的热介质参数，规划建设水-水换热的换热站拟选择成套换热器机组；选址方面，老区改造主要利用现有的分散锅炉房改建换热站，在照顾原有采暖系统的同时，尽量减少换热站数量，利用现有的三环管网通过换热站向一个街区或多幢建筑物分配热能；换热站规模方面，新建居住小区，以每个小区只设一座换热站为宜，规模一般不超过3.0×105m2，一般按高、中、低区设计[3]，1～12层为低区系统，13～24层为中区系统，25层以上为高区系统，换热机组规模确定为1.0×105～3.0×105m2。

4.2换热站设备选型

近几年，随着中国工程建设的发展，在引进国外技术的基础上，生产出多种新型的高效板式换热器。本工程换热站的换热器设备推荐采用BB型高效板式换热器。

5项目工程热工监测控制与微机调控管理

本工程首站由热电厂管理，使整个系统热力工况运行稳定，加强对热网首站的测控管理。

5.1项目工程热网首站热工控制

在本工程热网系统中，设置1个主站（热网首站）。供水温度自动调节、蒸汽压力自动调节、换热器水位自动调节、热网循环水泵控制、热网定压控制；在首站单独运行时，循环泵根据管网最不利点的压差进行控制，在调峰锅炉房参加系统运行时，循环泵根据供水流量进行控制。

5.2换热站热工控制

换热站的作用是用换热站供出的热水加热用户供暖系统的循环水，并将其供给用户；换热站控制的任务是改变供水温度，使之适应室外温度的变化，并保证室温在允许的范围内。为了有效规避系统参数整定困难的现象，在本工程换热站的温度调节系统中，使用数字式调节器。

5.3项目工程微机调控控制系统

本工程建成后最大供热负荷为936MW，拟建电厂热网供水系统采用三环制，首站一环热网设于厂区内，通过汽-水热交换器间接换热，提供二环网供回水温度为110℃、60℃，然后输送至三环网的换热站，经间接式水-水换热后，向居民区热用户提供70℃、50℃的温水供冬季采暖。二环热网循环水量为18014.1t/h，供热面积可达2.09466×107m2。

5.3.1项目工程管理调度系统构成本项目工程管理调度系统主要由四部分组成，即首站监控中心、换热站远程监控中心、数据通信网络、主热源站及各分部换热站。

5.3.2运营监控系统内容a)运营组织机构设置首站内监控中心（MCC），并配备有专人，每天24h有人值守。b)换热站、中继泵站内配置远端终端站（RTU），并可按初始设定值或监控中心的指令，独立完成监测参数的采集、存储、传送，可对站内相应控制装置进行调控，确保其运行在设定范围内。c)运行数据计算机管理系统实现对供热系统运行数据的统计、分析和管理。计算机参与运行管理，可以取消调度人员的统计、分析工作，将其从烦琐的计算和做表中解放出来；可实施细化管理，充分挖掘节能潜力；可实施科学调度，保证供热效果。

6结语

抚顺市中西部城区拆炉并网集中供热改造工程是一项造福区域内居民的民生大事。本次热能工程技术项目实施改造后统计：实际拆炉并网供暖面积按5.22×106m2计算，则每年可节约煤量约43000t，可见本期热网项目节能效益是十分明显的。本项目实施后取缔并网分散锅炉房21座，拆除锅炉49台，大幅度减少中心城区锅炉烟尘和噪声污染，项目环保效益、社会效益以及经济效益都十分显著。

参考文献：

［1］杜秋根.辽宁省大气环境现状及污染防治措施［J］.辽宁经济，2000(2)：1-2.

［2］胡涛.辽宁省大气环境保护目标及污染防治对策［J］.辽宁城乡环境科技，2000(2)：8-11.

［3］马文辉，邴权.集中供热锅炉节能分析［J］.城市建设(下旬)，2011(2)：421.

作者：赵金 单位：抚顺矿业中机热力有限责任公司