中国城镇供热协会
当前位置:


作为一个供热企业,我们更多的是从我们工程实践、技术应用方面与大家一起分享。首先介绍一下北京热力在清洁供热技术上的一些背景和意义。

核心实际上供热的发展方向是朝着低碳、清洁、高效以及安全和经济的一个总体目标来去进行供热体系的建设。这里可能涉及到包括供给侧的革命、消费侧革命,还有技术革命以及体制革命,一起来构建一个安全的能源体系系统。

北京目前的整体情况,大家可以看到,现在燃气锅炉房占比依然非常高,大概占到了57%,热电联产的占比只有24%。 

如图所示,目前北京市的这张集中供热的热网是整个北京市的热电联产的集中热网,在2008年的奥运的时候建设了四大燃气热电中心,包括其他一些小的燃气热电中心,北京基本上所有的热电厂、热电联产都是基于天然气供应的。现在随着城市的整体发展,四大燃气热电中心的整个的建设规模和它提供的热电能力基本上处于稳定的状态。同时整体的供热管网的输送能力基本也趋于饱和。

虽然现在北京整体的发展在转型,然后新建的规模可能不像以前增速那么快,但是在这些热电厂的周边以及城市中间,燃气锅炉房,还有一些新增零星的一些区域,其实对供热需求依然比较明确,每年也有一定规模的增长。因此如果基于这种热电联产模式下,供热能力不能提升,管网又不能扩建的情况下,如何满足北京城市整体的供热需求?

目前北京整体的第一能源是全市能源问题的核心,大家都知道,供气会有不稳定性,同时由于政策性影响,现在好多外电进京保障要在70%以上,所以基于目前北京这种整体的情况和能源结构,深度挖掘热电联产集中供热的潜能,尤其是降低供热温度,是解决目前这种热电联产背景下的整个北京市供热的一个有效的途径。

挖掘电厂和燃气锅炉房的余热供热能力潜力还是非常大的。另外可以考虑引进外储的电厂热源,就是长输管线。第三,降低供水温度,包括把温差拉大。其实对于整个供热行业管理水平,尤其是低温运行之后适当的降低温度,对于我们管道的寿命以及运行检修的安全性也有提升。另外回水温度降低之后,可以加大对于可再生能源的一个综合利用的可能性,否则现在基于现代热网的功能参数,我们可再生能源和供热大网偶合上是没有办法解决的。

第二方面,北京热力在具体这几方面的技术实践。

首先还是一个电厂余热的深度利用,其实也是清华团队基于北京市整体的电厂热电联产的能力进行的一个测算,其中烟气和乏气的余热量,通过深度回收之后,还是可以有大约5000多兆瓦的一个潜力,所以说这个量还是很可观的。 

这是我们根据北京这些电厂,按30度回水温度,回收按10度排烟温度,进行了一个相对有一定余量的、理论上可操作性比较强的回收量,大概是1628兆瓦。这个能量的话对于目前北京的未来几年的供热发展也是有一个很好的支撑。

现在有个具体的项目是在北京市内的一个某电厂,现在是两台9亿的一拖一燃气蒸汽联合循环机组和三台116兆瓦的调控锅炉。

整体有两台254兆的燃气蒸汽联合循环机组,另外它的发电装机容量是508兆瓦,额定的抽气能力是280兆瓦,其中它已经是在一号机组进行了循环水余热的设计。另外在余热锅炉尾部也加装了热网的换热器,回收了一部分烟气的显热,那么冬季它的两台的机组就承担了集中的供热的基本负荷,然后燃气的热水炉是承担调峰,目前的整个厂的供热面积大约是120万平米,最大的供热出力是550兆瓦,这个调峰热水炉出力是205兆瓦。

根据机组的参数我们也计算了一下,目前它的整体的,包括抽气供热,包括一台经过改造的余热及一部分烟气,总的供的能力是大概350兆瓦,而目前机组就是最大的实际出力也是345兆瓦,所以它其实也没有达到它最大供热能力,下面也是它的机组负荷率变化和机组供热量变化。

另外电厂出厂管径是DN1.2米的,在严寒期间它的一次的供回水温度是100度53度,总的流量是9800吨,然后二次网的大概的供热的参数是50度和40度左右,它这块也是带了整个周边1200万平米的一个区域。 

目前因为电厂的供热潜力挖掘方向基本集中在于压电,因为前面提到了北京现在外供电的负荷比较大,还处于积极压电,导致了机组供热能力下降的部分,以及烟气余热和一台机组的循环水余热。

另外我们测算一下它的烟气余热量和循环水余热量。

我们测算完之后,计划对现在正在推动的一个项目的建设,要把它从整个的热网当中解列,因为他现在联网运行的,先建立一个独往或者区域,这样的话保证它的工作参数不会相互的影响。另外在电厂内进行余热利用的改造,热网要进行改造,其实这块也是刚才各位专家也在介绍了,价格机制也很重要,就是当回水温度低于40度以后,那么我们和电厂的结算价格是要有一个双方合理的利益分享,大家都可以算过去账,这样的话推动整个项目进行这种改造,新增的能力一方面是可以替代现有的联网当中一部分面积,同时也对有些供热区域的一些新增面积,包括要整合的一些面积和互联互通的一些面积,进行整个的一个联网运行。这里它现在区域里带的隔离站,我们经过现场查勘看到的改造,大约是有60%是可以改造的。

所以我们测算完了,应该是这块供热面积能达到2444万平米,跟之前的1200平米其实增加还是很多的。对于热网来电厂来说,其实还是多增加了供热能力,而且增加了它的在供电时候的一个调节能力。

对于我们供热企业来说也增加了供热面积,而且这部分新增的能力也是一个比燃气的热电联产的就是正常价格要低的一个价格来进行提供热源,所以对于双方来说应该都是一个有利的合作的共赢的机制。

然后第二个项目是介绍一下山西大同的一个长输管线的情况,现在整个大同的供热情况是8205万平米。

现在一共是有几座电厂,这里包括有大唐国电的这几个电厂目前对它进行供热。

然后我们也考虑了部分停机的情况,对全市的供热能力进行了一个测算。

目前从它的规划发展来考虑,现在整体的供热面积是6800万平米,热负荷是2856兆瓦,应该是接近了现有这些电厂的设计供热能力,处于一个紧平衡的状态,如果要再发展的话,它热源就不够了。它2022年预计的供热面积是要到7900万平米,这时候就是为了后续这些供热面积的增长的需求,需要增加热源供应。

我们也对大同周边电厂进行了调研,最后也是看到了京隆电厂在它的西北侧,京隆电厂的供热能力条件比较好,而且对外供热的意愿也比较强。因此选择了从京隆电厂向大城市进行长输供热。

整体的管网是出厂管径DN1.4米,到市区内开始到 DN1.2米,整个的长输管线部分是36.5公里,到市区内是11.4公里,就是沿途设置两座隔压站。

整个设计的参数现在是按照115/55℃设计的,设计压力是1.6兆帕,实际的运行参数大约在110℃左右,回水温度在40~55℃之间。现在为了降低回水温度,整个改造也是按照大温差这种技术来改造,然后进一步降低回水温度。

我们通过综合考虑现场改造情况,包括建网的面积,最后选取的大温差改造比例是84.7左右,有直接改造的,有局部改造的,还有利用旧的,以及它现状有一部分就是大温差的机组,对于它这些进行综合的一个测算,整个的大概大温差的改造费用也是按不同的回水温度进行测算。

在京隆电厂那边现在是两台2600兆瓦的亚临界凝汽式的机组,改造之后能力能达到1370兆瓦,电厂的回水温度远期的考虑能降到35.5度。 

整个长输管网路由当时也考虑了三个方案,因为这个地方中间有山,所以考虑用沿路一种方案,还有直接穿山隧道,然后还有也是沿山,但是走一些自然的路由来尽量减少穿山的造价,因为毕竟比较高,所以这边还要考虑它这个地方有明长城不能破坏,因此就是说我们选择红线这个方案一,我们认为综合性比较最好的一个方案。

这里包括了大部分采用直埋,局部是架空,还有顶管,这个项目其实整体高差是255米,高差非常大。所以整体需要用两座隔压站才能把整个的压力情况解决。所以整个的项目长输这部分大概投资是33亿元,它主要是难点在于整体的高差非常大。

然后经过静态水利计算,等于首战以及一二号国家战进行了整体的计算,也是考虑采用仓储管定压。

动态的水利计算,其实在设计过程当中也是进行了多版的计算,用不同的软件进行分析,因为长输其实最大的一个问题就是如果发生事故状态下,整个工程管网的超压,然后以及整个供热管网的故障的可能性,所以我们做了多版的动态水利数据的计算的方案。

这里包括它的水击,包括压力波动等等,我们也找了专门外国的团队来进行了测算,也是综合几个方案进行选定的。

根据现在的大同市的一些发展方向,包括整个的联网的一种工况整体的考虑,设计完之后,现在经过水力计算,它不光联网以及解列运行,均能满足这些用户水力工况的需求。

这里综合测算了整个的电厂的能力,包括开发以及未来增加以后情况,包括比摩阻等都进行了计算。 

整个技术措施就是在首站,包括隔压站选取了板换,这个板换我们现在正在最终的选型,也是考虑到传统的板换的堵塞问题,造成两端的就是温差会有变化,因此现在可以对于具体的版型还在优化。这个里头是目前计划是有两台板换串联,共24组,一共48台板换。

整个管道是直埋,大部分都是直埋是35.1公里,再部分穿河道,还有一些局部的地方是架空,还有一些顶管。

在直埋的工艺当中,我们也考虑了有浆砌片这种石墩坡防护的技术,现场有很多地质条件,土质会比较疏松一些,如果不管的话,可能将来地质疏松,比如说下雨或者冲击将来可能对直埋管线的一些安全隐患,所以说还是考虑了这种敷设的防护方案。

大部分管顶的覆土是大概三米的高度。

整个采用电预热安装,这里长输管线有一个比较大的问题就是安全监测,包括各种的光纤等等一些技术,因为一旦发生事故,一定要第一时间能发现问题点才能进行有效的处置。


在一些穿京包铁路采用顶管的技术,因为投资造价会比较低一些,而且在技术上也是可行的。

从长输这方面一共有4个我们认为值得总结的点。

最后是总体的结论和建议。

我们认为基于热电联产清洁供热,主要要降低热网回水温度,把热力站能变成能源站,而且是可以利于低品位热源的接入,实现多元联网和供热参数的一个整合。

第二个就是余热回收,我们也通过计算发现其实我们还有大量潜力可挖。第三是一定要做到热点协同,这里头包括热电联产、热泵以及和蓄热相结合。我觉得将来在电力调峰这块可以做到一个更优化、更大幅度的一个调整,更加灵活,同时解决热和电匹配的一个问题。

还有天然气其实更适合做一热网末端的一个供热调峰来进行整体的一个运行,包括平衡一个热的波动。最后还是说长输供热,应该是在北方这种城市,可能是在未来清洁能源改造或者是能源资源整合里头这一个应该会大家逐步出来越来越多的共性的一个问题。这里包括利用大观察技术,还有这种大管径和1米4以上或者电1米6以上的这种新型的管道,以及多机泵的技术,来保证长输和大规模的余热利用的成功的经济性。