熱水管網(wǎng)供熱距離經(jīng)濟(jì)性分析

盧春田 習(xí)磊朋

中國(guó)核電工程有限公司河北分公司,石家莊 050000

熱水管網(wǎng)供熱距離經(jīng)濟(jì)性分析

盧春田 習(xí)磊朋

中國(guó)核電工程有限公司河北分公司,石家莊 050000

此文結(jié)合目前城市供熱現(xiàn)狀，從技術(shù)角度和經(jīng)濟(jì)角度對(duì)城市熱電廠廠址的設(shè)置進(jìn)行了分析，針對(duì)熱電廠與熱用戶之間的距離進(jìn)行了兩個(gè)方案的分析、比較，最終得出結(jié)論。

供熱距離；熱效率；熱損

heat-supply disatance; heat-supply efficiency; heating loss

1、概述

目前隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，原先處于城市外圍的熱電廠已經(jīng)位于城市的中心區(qū)域。位于城市中心區(qū)域的熱電廠不但污染了城市的環(huán)境，而且還造成了中心城區(qū)一定程度的噪音污染。為改善城市環(huán)境與居民的居住條件，目前有一部分城市對(duì)處在城市中心的熱電廠進(jìn)行了搬遷。熱電廠的搬遷引起了供熱距離的增加。因此，本文結(jié)合現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)技術(shù)參數(shù)，分析管網(wǎng)損耗、建設(shè)投資費(fèi)用隨供熱距離變化等因素進(jìn)行了分析，以尋求一種經(jīng)濟(jì)合理的供熱距離。

2、經(jīng)濟(jì)分析基準(zhǔn)數(shù)據(jù)及說明

2.1 基本數(shù)據(jù)

本經(jīng)濟(jì)分析基本的數(shù)據(jù)如下：

1)工業(yè)用電價(jià)格：0.4元/( kW·h)

2)熱價(jià)取費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)：41.91元/GJ；

3)供熱時(shí)間為4.5個(gè)月；

4)直埋管道材料費(fèi)、安裝費(fèi)：1380萬元/公里，按《市政工程投資估算指標(biāo)》（建設(shè)部）選??；

5)計(jì)算過程中加熱蒸汽的熱力參數(shù)如下表:

6)計(jì)算過程中熱網(wǎng)循環(huán)水參數(shù)根據(jù)相關(guān)規(guī)范確定 如下：

2.2 分析說明

1)計(jì)算分析所得到的熱損及能耗，是供回水管線的總和；

2)如無特殊說明，計(jì)算都是依據(jù)最大供熱負(fù)荷工況下參數(shù)計(jì)算進(jìn)行；

3)管網(wǎng)分析按一供一回的形式考慮，根據(jù)水力計(jì)算結(jié)果，確定供回水管道規(guī)格為DN920X11；

4)供水管道保溫材料厚度60mm，保護(hù)層厚度13mm；

5)回水管道保溫材料厚度40mm，保護(hù)層厚度10mm；

6)熱網(wǎng)首站及一級(jí)換熱站內(nèi)換熱效率均取0.98。

3、方案介紹

3.1 方案一

3.1.1 系統(tǒng)介紹

方案一適用于供熱距離≤20kM的情況，熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)主要由熱網(wǎng)首站、供熱管網(wǎng)、一級(jí)換熱站等三大部分組成。一個(gè)熱電廠設(shè)置一個(gè)熱網(wǎng)首站，每個(gè)首站內(nèi)設(shè)置5臺(tái)熱網(wǎng)循環(huán)水泵和4臺(tái)熱網(wǎng)換熱器。

熱網(wǎng)回水經(jīng)首站內(nèi)循環(huán)水泵加壓、熱網(wǎng)換熱器加熱后，經(jīng)熱網(wǎng)供水管線送往一級(jí)換熱站，對(duì)二級(jí)網(wǎng)回水進(jìn)行加熱，并由一級(jí)換熱站內(nèi)回水加壓泵加壓，經(jīng)回水管線送回?zé)峋W(wǎng)首站。系統(tǒng)中，換熱器壓損及供水管線壓損由熱網(wǎng)首站內(nèi)熱網(wǎng)循環(huán)水泵克服，回水管線壓損由一級(jí)換熱站內(nèi)回水加壓泵克服。

3.1.2 供熱效率及損耗分析

隨著供熱距離的增大，供熱效率及供熱管網(wǎng)引起的損耗都將變化。本方案管道敷設(shè)方式按直埋考慮（未考慮涵洞、隧道等特殊處理方式），管道采用單層保溫方式。

計(jì)算得到管網(wǎng)熱損率η 1、供熱總熱率η0和熱損失折價(jià)隨供熱距離變化的情況如下：經(jīng)過分析供熱效率和管網(wǎng)熱損耗隨供熱距離都成線性變化關(guān)系，隨著供熱距離的增大，熱損線性增加，且管網(wǎng)熱損所占總熱損比重越來越大。當(dāng)供熱距離為20kM時(shí)，總熱損率為7.21%，其中管網(wǎng)熱損率為3.38%，每個(gè)采暖季管網(wǎng)熱損總折價(jià)為585.96(萬元)。

附表A 供熱管網(wǎng)參數(shù)隨供熱距離變化情況表

附表B 循環(huán)水溫降隨供熱負(fù)荷變化情況

經(jīng)過分析可知，管網(wǎng)散熱量與負(fù)荷變化情況無關(guān)。根據(jù)熱力學(xué)相應(yīng)公式推導(dǎo)可得出，管網(wǎng)流體溫降除了與供熱距離有關(guān)外，還與流體流量，即供熱熱負(fù)荷的變化有關(guān)。因此，本分析計(jì)算了幾種不同熱負(fù)荷情況下，流體溫降的變化率，具體數(shù)值詳見附表B。根據(jù)水力計(jì)算得到每個(gè)采暖季管網(wǎng)每公里耗能G（KW·h）：結(jié)合工業(yè)用電價(jià)格，可得到管網(wǎng)電耗量折價(jià)隨供熱距離變化的情況。管網(wǎng)電耗量隨供熱距離增加而線性增大，當(dāng)供熱距離為20kM時(shí)，每個(gè)采暖季管網(wǎng)總電耗折價(jià)為322.44萬元。上述分析得到的各種參數(shù)的具體數(shù)值詳見附表A。

3.2 方案二

3.2.1 系統(tǒng)介紹

當(dāng)供熱距離大于20kM時(shí)，熱網(wǎng)首站和一級(jí)換熱站內(nèi)水泵無法滿足克服管網(wǎng)阻力的要求，需在供回水管路上增加中繼泵，建設(shè)中繼泵站。結(jié)合方案一，確定20kM＜供熱距離≤40kM的情況下熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)，方案二與方案一唯一不同的地方在于在熱網(wǎng)首站與一級(jí)換熱站之間設(shè)置中繼泵站。

3.2.2 損耗分析

供熱管網(wǎng)的熱損失率、熱損失折價(jià)和總電耗量隨供熱距離變化情況的分析方法詳見方案一中的說明，此處不再表述。據(jù)分析得到上述三個(gè)參數(shù)隨供熱距離的都成線性變化。當(dāng)供熱距離為40kM時(shí)，總熱損率為10.46%，其中管網(wǎng)熱損率為6.77%，每個(gè)采暖季管網(wǎng)熱損總折價(jià)為1171.92(萬元)，管網(wǎng)電耗折價(jià)為644. 89萬元。上述分析得到的各種參數(shù)的具體數(shù)值詳見附表B。

3.2.3 中繼泵站

隨著供熱距離的增大，方案二除引起的熱、電損耗量增大外，還需增加建設(shè)中繼泵站，的額外投資約850萬元，具體金額如下：

熱網(wǎng)循環(huán)水泵(低溫)：60萬元/臺(tái)，共安裝5臺(tái)，投資300萬元；

熱網(wǎng)循環(huán)水泵(高溫)：80萬元/臺(tái)，共安裝5臺(tái)，投資400萬元；

中繼泵站建設(shè)費(fèi)用： 150萬元。

3.3 方案比較

3.3.1 管網(wǎng)損耗比較

將管網(wǎng)熱損耗折價(jià)與管網(wǎng)電耗折價(jià)相加，可得到如下結(jié)論，隨著供熱距離的增加，管網(wǎng)熱損耗逐漸增大；因?yàn)閮煞N方案選取的管網(wǎng)管徑、保溫等計(jì)算參數(shù)都一致。兩種方案計(jì)算得到的損耗隨供熱距離變化率都相同，即供熱距離每增加一公里，總能耗的增加值都相同。

經(jīng)計(jì)算，兩種方案損耗均為：

熱損失折價(jià)=29.3萬元/kM；

電耗折價(jià)=16.12萬元/kM；

總能耗折價(jià)=45.42萬元/kM。

與此同時(shí)，超過經(jīng)濟(jì)活動(dòng)所需的過度貨幣投放及經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的過度貨幣化，將導(dǎo)致金融業(yè)產(chǎn)生“非分之想”，給經(jīng)濟(jì)帶來負(fù)面影響。

3.3.1 初期投資比較

方案一中管網(wǎng)初期投資僅為管道的材料、安裝費(fèi)，方案二管網(wǎng)的初期投資包括管道的材料、安裝費(fèi)和中繼泵站的建設(shè)費(fèi)用。根據(jù)前述分析得到的管網(wǎng)建設(shè)費(fèi)用和中繼泵站建設(shè)費(fèi)用，可得到兩種方案管網(wǎng)初期建設(shè)投資費(fèi)用隨供熱距離的增大而增加，方案二在供熱距離超過20kM時(shí)，初期投資上有一個(gè)階躍。

4、結(jié)論

本分析比較了供熱距離≤20kM和20kM＜供熱距離≤40kM兩種情況下，熱網(wǎng)系統(tǒng)的組成、熱網(wǎng)損耗和初期投資隨供熱距離變化的情況。得到如下結(jié)論：

1)兩種方案下，管網(wǎng)熱損失折價(jià)和電耗折價(jià)隨供熱距離線性增加，且變化率相同，分別為：熱損失折價(jià)=29.3萬元/kM，電耗折價(jià)=16.12萬元/kM，總能耗折價(jià)=45. 42萬元/kM；

2)供熱距離為20kM和40kM時(shí)，每個(gè)采暖季管網(wǎng)總能耗折價(jià)分別約為908.4萬元和1816.81萬元；

綜上分析，供熱距離為40kM時(shí)的，不僅管網(wǎng)能耗和管道的材料、安裝費(fèi)較供熱距離為20kM時(shí)增加了一倍，且另需增加中繼泵站的建設(shè)費(fèi)用，大大增加了投資和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。因此，建議熱源與熱用戶之間的供熱距離不宜超過20kM。

This paper has analysed the location of heat power plant technically and economically, Considering the actual of the city heat-supply. In order to analyse the relation between heat-supply efficiency and distance, which from the heat power plant to heat users, two projects has been compared with each other. Finally, the conclusions has been deduced.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.149

盧春田：大學(xué)本科 工程師 研究方向：熱能動(dòng)力。