北方供熱地區清潔供暖規劃技術路線與案例
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摘 要：在我國北方，暖氣是冬天生活必不可少的一種東西，但是在滿足人們基本生活的同時，供暖使用的煤炭卻給環境帶來了巨大的傷害，所以現在社會很需要清潔能源在供暖行業的使用。文章重點就北方供熱地區清潔供暖規劃技術路線與案例進行研究分析，以供參考和借鑒。
關鍵詞：北方地區;清潔供暖;規劃技術;案例
落實清潔供暖本質上是在滿足建筑室內采暖熱舒適的條件下消耗最少的化石能源、形成最少的污染物排放，這就要求從建筑末端、集中供熱管網和供暖熱源等環節分別努力，通過建筑保溫技術降低對熱量的需求，通過高效和智能的輸配系統降低輸配過程損失和過量供熱損失，通過選擇高效清潔熱源最終實現清潔取暖。
一、北方城市清潔供暖現狀
裝機容量呈現大型化趨勢，高參數大容量機組發電效率高，有利于熱電聯產供暖能耗的降低;整體上機組裝機容量增長超過供暖需求的增長，熱電機組供暖負荷低于設計工況，使供暖煤耗與供暖鍋爐相比下降不大;熱電比控制不合理，導致一些地區由于電負荷低造成熱電聯產機組卸載，從而供熱量不足;熱電聯產機組乏汽余熱利用比例低，燃煤熱電聯產污染物排放量隨著機組容量的提升呈現下降的趨勢，目前超低排放機組已經可以將污染物排放量控制在國家標準以內，但大量的小容量機組（如100MW以下）排放量仍遠超國家標準。對于燃煤鍋爐，20t/h及以下的小型燃煤爐供暖煤耗高，且脫硫脫硝過程很難實現，單位供熱量的污染物排放遠高于大型鍋爐;容量為40t/h以上的鍋爐供暖煤耗一般在42kg/GJ左右;大型集中供暖燃煤鍋爐的煤耗可以低于40kg/GJ甚至更低。大型鍋爐采用了相應減排措施后，污染物排放濃度與鍋爐容量關系不大，和具體技術過程有關。
二、北方供熱地區清潔供暖規劃技術路線
1.城市。城市建筑密度高，基本已建成完善的大型集中供熱系統，主要任務是實施清潔化燃煤，減少燃煤量，并擴大供熱規模，滿足城市的發展需求。對于熱源，宜以城市周邊大型熱電廠、工業余熱利用為主，通過長輸熱網為城市供熱。充分利用當地市政污水廠的低溫污水資源，發展污水源熱泵供熱。結合當地光電、風電資源條件，配套建設電供熱鍋爐房。根據當地天然氣氣源條件，適度發展燃氣鍋爐房供熱，待大型熱電廠建成后可作為調峰熱源繼續服役。對于熱網、熱力站，主要考慮熱網、熱力站的新建、改造以及熱網熱平衡設計，提高供熱效率。對于建筑，通過建筑節能改造、被動房建造（主要以公共建筑為主）、實施供熱計量等措施降低建筑能耗。
2.鄉鎮。鄉鎮作為建筑中密度區，規模介于城市與農村之間，現狀熱源以熱電廠與中小型燃煤鍋爐房為主，存在少量的燃氣鍋爐房及工業余熱利用。清潔供暖規劃的主要任務是取消小型燃煤鍋爐，因地制宜選用更為清潔的供熱形式。對于熱源，對于在區域內及周邊具備建設熱電廠、工業余熱利用的鄉鎮，應優先利用熱電廠、工業余熱通過熱網為鄉鎮供熱。若不具備建設熱電廠、工業余熱利用條件，宜建設區域鍋爐房，若采用燃煤鍋爐房，熱功率宜在45MW以上;若采用燃氣鍋爐房，可建設小規模燃氣鍋爐房。對于具備地表水、淺層地熱、污水源、太陽能利用條件的鄉鎮，可充分利用上述資源實施供熱。對于熱網、熱力站和建筑，規劃技術路線與城市清潔供暖規劃技術路線基本一致。
3.農村。由于地域廣、建筑布局分散，且地理位置偏遠、負荷密度低，大多數農村地區不具備建設大規模集中供熱系統的條件。此外，農村建筑圍護結構保溫性差，遠達不到節能建筑標準，冬季供熱主要以燃煤散燒與秸稈燃燒為主，對環境污染嚴重。對于熱源，農村地區應根據當地資源稟賦，建立因地制宜、多能并舉、持續推進的農村清潔供暖。對于經濟條件尚佳的農村地區（例如北京市城區周邊農村），原采用小型燃煤鍋爐房的供熱系統，可采用燃氣鍋爐房進行替代，并對熱網、熱力站進行改造以及實施熱網熱平衡設計，提高供熱效率。對于經濟條件欠佳的農村地區，鼓勵采用生物質燃料、空氣源熱泵、地源熱泵、太陽能供暖及生活熱水系統等分散供熱方式。規劃應充分考慮財政資金對農村清潔供暖項目的補貼政策，切實保障農村清潔供暖項目的推行與可持續發展。對于農村建筑，主要側重于實施建筑節能改造、增強供熱系統自動控制能力，降低建筑能耗。
三、相關案例分析
規劃范圍為石家莊市區（含中心城區及四個組團縣，四個組團縣分別為藁城、鹿泉、正定、欒城），規劃期限為2017-2030年。截至2016年，石家莊市中心城區總供熱面積為1.48×108m2，其中大型燃煤熱電廠供熱面積5180×104m2，小型燃煤熱電廠供熱面積2296×104m2，大型燃煤鍋爐房供熱面積4014×104m2，燃氣鍋爐房供熱面積2500×104m2，工業余熱、污水源熱泵、電供熱等供熱方式的供熱面積810×104m2。至2030年，石家莊市區總規劃集中供熱面積達到3.84×108m2，其中中心城區供熱面積達2.46×108m2。通過對石家莊城區周邊能源條件分析，規劃形成以遠郊燃煤熱電廠、工業余熱（工業余熱來自循環化工園區）利用為主，其他清潔能源（污水源）為補充的供熱方式。由遠郊燃煤熱電廠、工業余熱承擔基礎負荷，通過大溫差運行的長輸管道向中心城區一級管網輸送熱水，利用燃煤鍋爐房承擔尖峰負荷，建立清潔、安全和穩定的供熱系統。至2030年，石家莊市將形成8座主力熱源、1座工業余熱熱源的格局，這8座主力熱源分別為西柏坡電廠、上安電廠、裕華熱電廠、鹿華熱電廠、良村熱電廠、石家莊熱電廠（燃氣熱電廠）、北郊熱電廠（燃氣熱電廠）、循環化工熱電廠（隸屬于循環化工園區，為燃氣熱電廠），工業余熱熱源為循環化工余熱熱源（隸屬于循環化工園區）。此外，誠峰熱電廠、天意熱電廠、曲寨熱電廠、靈達熱電廠、宏源熱電廠不作為主要熱源，但由于還需要承擔一定的工業用汽及供熱負荷，在進行清潔化燃煤改造后予以保留。天信燃煤鍋爐房、朝陽站燃煤鍋爐房經清潔化燃煤改造，作為調峰熱源。有效利用橋西污水廠、橋東污水廠、正定污水廠的污水資源，采用污水源熱泵為污水廠周圍片區供熱。8座主力熱源形成1張市內互聯高溫熱網，工業余熱利用熱源、污水源熱泵形成若干獨立熱網。在集中供熱和燃氣管網覆蓋不到的區域，采用蓄熱式電鍋爐、空氣源熱泵、地源熱泵等分散供熱方式。在集中供熱覆蓋不到但燃氣管網覆蓋到的區域，考慮采用小規模燃氣鍋爐房供熱。
四、結語
綜上所述，加強供暖規劃與電力規劃、燃氣規劃的銜接。與相關部門論證燃氣及電力的供應保障，同步推進燃氣及電力設施建設、老舊電網升級改造，以保障供熱的可靠性。
參考文獻：
[1]別麗麗.農村住宅清潔能源供暖方式經濟性分析[J/OL].節能，2019（03）：44-46.
[2]劉興龍，劉罡，張娜，吉星，鄧鑫陽.北方地區清潔供暖對電網負荷特性影響分析[J].電氣技術，2019，20（02）：57-63.
作者簡介：張雪（1999-08-30）女，河北省承德市人，本科在讀，研究方向：安全工程。
倪正陽（1998-01-19）男，甘肅省張掖市人，本科在讀，研究方向：安全工程。
王金權（1996-01-08 ）男，吉林省公主嶺市人，本科在讀，研究方向：建筑環境與能源應用工程（城市燃氣專業方向）。
基金項目 ：大學生創新創業項目“農村清潔供暖改造與實施研究”（201810191107）
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