2020年7月31日,中国城镇供热协会通过直播形式召开了“供热百家讲坛(四):中国清洁供热2025模式与工程实践”主题会议。郑州热力集团有限公司郑州市颖达工程设计院院长周东作了“郑州热力集团有限公司长输、大温差供热情况介绍”的主题演讲。他为大家介绍了郑州市城市概况、供热现状、供热规划、长输供热管网情况、大温差供热情况以及存在的问题。

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我的汇报分这几个部分。第一部分是郑州市的城市基本情况。

郑州市现在辖区是7446平方公里,目前城市职能定位是国家中心城市、国际航空大都市、世界历史文化名城、中原经济区的核心增长区。

这是郑州市的总体的规划图,构建“一主、一城、三区、四组团、26个新市镇”的城市空间结构。

第二部分是郑州市的供热现状。2019~2020采暖期,郑州市主城区共投运了11座热源,综合供热能力达到5500兆瓦。目前热源形成了以热电联产为主,调峰锅炉房为辅的供热格局。热电联产占比在70%左右。

郑州热力一直致力于构建城市级环状管网的建设,集中供热管网覆盖率达到了90%以上,形成互联互通,全市供热“一网多源”的供热格局。

这是郑州市热网的框架情况。


近几年年均增长面积在1000万平方米左右。除了各个热源点建了制水补水设施之外,还有单独专门的制水补水站点,保证供热管网在运行期出现事故时候的供热安全,另外也保证在供热初期注水冲洗中管网能缩短时间,对我们管网运行起到了重要的作用。

第三部分是供热规划的基本情况。到2025年,郑州市将形成5座热电联产热源,外围引进华润登封电厂,并对郑东新区热电厂进行改造,改成9f级的燃气机组。 近期热电联产的供热能力将达到6598兆瓦。

远期将另外引入在郑州西部的大唐巩义电厂,两台60万机组,供热总能力将达到8700多兆瓦。

第四部分是长输供热管网的情况。郑州市区主城区总体地势较为平坦,是南高北低、西高东低,但是西南外围区域为丘陵地带,地势较为复杂。另外郑州市区老城区的热网建设年代久远,管网老化的情况比较严重。为了保证管网的安全,市区管网运行压力还是比较低,建设长输管网配套,在城市周边建设隔压换热站,没有设置中继泵站,将这个电厂侧的长输热网与市区管网隔离开,来保证市区管网的运行安全,也使长输管网运行更简单灵活。


近几年,随着城市蓝天工程,包括环保要求的不断提高,郑州在市区内部,2018年关停了郑州新力电厂五台二十万千瓦的供热机组,去年关停了郑州泰祥电厂两台十三万五千瓦的供热机组,今年计划也要关停郑东热电厂两台二十万千瓦的机组。几年前,郑州市的供热格局还是这三个电厂为主力热源,加上一些燃气锅炉房来供热,到今年原来的所有主力热源都面临着关停。今年以后,郑州市前期的主力热源全部关停,市区供热将形成以长输供热为主,替代市区原有的电厂,加上燃气锅炉房来调峰供热的新格局。我们在2014年建设了裕中电厂,电厂一期工程是两台30万千瓦的供热机组,是我们公司建设的第一条长输管网。目前运行了5年,实际运行最高参数,供热温度是超过了125度,运行压力接近2.4兆帕,已经从参数上来说,已经达到了设计值。供热能力去年是已经超负荷运行,已经达到了最大的560兆瓦。这个项目2017年建成到达到510兆能力,就用了三年的时间。 

第二个项目是2015年,我们实施了国电荥阳电厂两台60万千瓦供热机组。这个项目特点是1米4的大口径在当时应该还是最大的。这个项目上,我们第一次采用了 L290材质的钢管,而且这个项目要穿越南水北调干渠,干渠我们加了一座管线桥,跨越南水北调干渠,这也是南水北调干渠建成后,在国内第一个跨越干渠的工程,这个桥要按道路的级别来说,这个桥的跨度应该属于特大桥级别,这个项目经过几年的运行,去年最大供热量也超过了700兆,实现了设计的供热能力。

第三个项目是豫能电厂长输管网工程,这个项目是替代市区的新力电厂,5台20万千瓦的机组,位置在郑州西南部的荥阳市贾峪镇,2018年我们实施管网项目,这个项目配套了也建设了一座高压换热站。在这个项目中我们第一次把钢管的材质进行了升级,采用L360的材质。目前运行了不到两个采暖期,运行实际情况还是比较满意的。

第四个项目是裕中电厂二期,两台100万千瓦的供热机组,长输管网是去年开始建设,在这个项目中我们前期也经过多方的论证,最后采用了1米6直径的管道,在国内应该算是首条长距离的1米6热网。这个项目因为它管径大,配套项目不管是设计还是设备、附件、管道这些厂家都配套的,开发了1米6管道、L360材质的钢管,还有保温,另外管道管件,还有 DN1米6的蝶阀,以及 DN1米6的预制保温的保温补偿器,还有固定支墩,都随着这个项目算是新开发了一些产品,从各方面来满足了工程建设的需要。这个项目目前已经进入收尾阶段,今年将实现供热。

第五部分介绍一下郑州热力大温差供热的情况。

近几年为了解决市区末端用户热力站供热效果,有些热力站处在末端,管道的改造也非常困难,流量不平衡,供热效果不能保证,我们选择站内空间条件比较好的一些热力站进行了大温差改造,选用吸收式热泵,用高温水驱动,累计改造了16座热力站,这些热力站统一的设计回水温度是35度。经过这几年的运行,都能达到设计效果。实际运行的时候,设计回水温度能达到30度以下,对供热效果的提升还是非常明显。

这是一个大温差供热的一个流程图。

另外在裕中电厂一期,2014年的时候,我们引入了这个项目,供热能力是510兆,管径是1米2,从去年开始裕中电厂又提出可以对两台30万的机组进行深度的供热改造,他们目前的方案还是低压缸零出力的方案,单台机组的最大抽气量能达到450吨,总供热能力两台机组达到950兆瓦,原来的管网设计能力是510兆,现在要达到950兆,供热能力接近翻倍。但是从电厂向市区如果再铺设一条管网的话,投资也大,难度非常大。


我们计划是通过在这个项目的配套的高压换热站增设三台集中降温的大温差供热机组,扩大现有管网的供热能力,我们在跟付老师清华团队还有华北院也正在做一些研究。这个项目计划分三年实施,最终1米2管网的输送能力从510兆瓦提升到950兆瓦。


2020年主要将建设南环隔压站大温差机组计划三台,改造完成后的南环隔压站的供热能力将扩大到880兆,向市区输送。


明年我们会根据集中降温大温差机组的使用情况、我们的现状,利用现有条件配合的一些热力站的改造,还有一些采用大温差方式新建热力站。另外利用现有的一个场地,再建设一个集中降温的能源站。最终我们计算的结果应该是要达到设计回水温度,回电厂的温度要达到20度以下,才能保证在1米2的管网上向市区输送950兆瓦的热量,把裕中电厂一期两台30万机组的所有的热能能输送到市区,向市区管网供热。


另外一个项目,登封华润电厂位于登封市,地形非常复杂,管道辐射的难度非常大。目前这个项目还正在进行方案论证。登封华润电厂到郑州市区边缘是60公里,如果按照规划供热范围在郑东电厂关停之后,可能要向郑州东部输送,最大的供热半径接近100公里。


目前我们在方案论证阶段,跟清华付老师带领的团队,还有华北院,我们几方合作,供热参数方案有以上这几种。这个项目三个方案目前都正在论证阶段,还没有最终确定,其中这个方案三,供水温度95度,回水温度10度,也是付老师提出来的。一个是温差拉大,再一个整个供水温度回水温度回到电厂的时候只有10度的温度,希望更多的吸收电厂的低温的一些余热,通过这种方式,电厂内部的改造如果能和长输管网的方案能契合的话,通过这个来降低电厂的出口热价,来实现长输热网项目的经济性。

存在的问题,结合前面我说到了郑州市已经实施了这几个长输热网,还有大温差的供热项目,感觉到还有一些问题需要大家共同来研究解决。 

第4点,目前电厂大多现状的改造都倾向于低压缸零处理这种改造,这种改造比较简单,投资对电厂来说也比较少,但是它改造的电厂供热参数是非常高的。不存在余热乏气废热概念,所以说电厂的出口热价从热力供热企业来说,就没有谈判的余地,下调的可能性非常大,而长输管网投资又非常大,建成之后,供热企业的运行成本会大大提高。所以热电厂的改造要与长输管网的改造方案协同推进。


第5,采用热力站分散降温的方案。在今年,豫中电厂一期深度改造,这个项目考虑设置集中大温差能源方式。从经济性上来考虑,分散降温与集中降温相结合可能是将来一个比较合适的方案。  


第7,能源站的建设还要跟当地的能源供应条件结合,来确定驱动能源的种类。