天然氣資源在城市供熱中的應(yīng)用

王婷婷

【摘要】近年來，我國各地霧霾的頻率越來越高，城市環(huán)境的壓力越來越大。霧霾形成原因中，工業(yè)燃煤分散小鍋爐有不可推卸的責(zé)任。尋找一種清潔能源形勢(shì)迫在眉睫，天然氣作為清潔能源逐步替代煤和油將成為我國今后一段時(shí)間內(nèi)的重要工作。

【關(guān)鍵詞】采暖熱負(fù)荷；工業(yè)熱負(fù)荷；分布式能源站

1、概述

熱負(fù)荷是制訂城市供熱規(guī)劃的重要依據(jù)。集中供熱系統(tǒng)的熱負(fù)荷主要有采暖熱負(fù)荷、通風(fēng)空調(diào)熱負(fù)荷、生活熱水熱負(fù)荷和生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷等。其中采暖和通風(fēng)空調(diào)熱負(fù)荷是季節(jié)性熱負(fù)荷，而生活熱水和工業(yè)熱負(fù)荷則多是常年性熱負(fù)荷。季節(jié)性熱負(fù)荷隨氣候條件而變化，在一年中變化很大，但在一天內(nèi)波動(dòng)較小。常年性熱負(fù)荷受氣候條件影響較小，在一年中變化不大，但在一天內(nèi)波動(dòng)大，特別是對(duì)非全天需熱的用戶。

2、采暖熱負(fù)荷

2.1采暖熱負(fù)荷的確定

采暖熱負(fù)荷是季節(jié)性負(fù)荷，其負(fù)荷量與室外溫度、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能有關(guān)。一般情況下，在實(shí)際工程中，調(diào)研現(xiàn)狀及近期采暖熱負(fù)荷主要是向城市規(guī)劃部門、建設(shè)部門落實(shí)各類建筑面積的現(xiàn)狀及發(fā)展情況，向燃料公司了解采暖用煤供應(yīng)情況，向鍋爐部門了解采暖鍋爐運(yùn)行情況。

2.2利用天然氣解決采暖熱負(fù)荷

根據(jù)實(shí)際調(diào)研結(jié)果，綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、節(jié)能性等各方面因素，對(duì)于一個(gè)城市，采用天然氣實(shí)現(xiàn)集中供暖是不經(jīng)濟(jì)的，我們推薦分布式能源站的型式，對(duì)于大型公共建筑可以采用以天然氣為主要原料的采暖形式。一次能源以天然氣為主，可再生能源為輔，利用一切可以利用的資源；二次能源以分布在分體用戶端的熱電冷聯(lián)產(chǎn)為主，其他中央能源供應(yīng)系統(tǒng)為輔，實(shí)現(xiàn)以直接滿足用戶多種需求的能源梯級(jí)利用，并通過中央能源供應(yīng)系統(tǒng)提供支持和補(bǔ)充；在環(huán)境保護(hù)上，將部分污染分散化、資源化，爭取實(shí)現(xiàn)適度排放的目標(biāo)；分布式能源實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)優(yōu)化，將電力、熱力、制冷與蓄能技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)能源容錯(cuò)，將每一系統(tǒng)的冗余限制在最低狀態(tài)，利用效率發(fā)壞發(fā)揮到最大狀態(tài)，從而達(dá)到節(jié)約資金的目的。

對(duì)于一個(gè)城市供熱，應(yīng)大力推廣和利用清潔的天然氣資源。近期主要以解決居民和公建生活用氣以及重點(diǎn)企業(yè)的生產(chǎn)用氣為主。長遠(yuǎn)來說，規(guī)劃城區(qū)發(fā)展建設(shè)小型分布式能源站。能源站選址主要位于電負(fù)荷、制冷和采暖熱負(fù)荷相對(duì)集中的區(qū)域。

3工業(yè)熱負(fù)荷

3.1工業(yè)熱負(fù)荷組成及特點(diǎn)

一個(gè)規(guī)模較大的工業(yè)園區(qū)，通常有若干個(gè)不同的產(chǎn)業(yè)組成，其中生產(chǎn)過程用汽較多的企業(yè)類型有化工產(chǎn)業(yè)、生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)、現(xiàn)代紡織及加工產(chǎn)業(yè)以及食品加工產(chǎn)業(yè)等。對(duì)于用汽量較大、距離電廠較近的企業(yè)，推薦采用電廠集中供汽，集中供汽不經(jīng)濟(jì)的企業(yè)推薦采用燃?xì)忮仩t房來解決工業(yè)熱負(fù)荷。

根據(jù)對(duì)城市現(xiàn)狀工業(yè)發(fā)展的調(diào)研，結(jié)合城市產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局和現(xiàn)有企業(yè)的詳細(xì)用熱情況分析，從供熱質(zhì)量、運(yùn)行安全、投資效益等方面考慮對(duì)以下幾類工業(yè)用戶不實(shí)行集中供汽。第一，距離規(guī)劃熱源點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，管網(wǎng)投資過大且供熱效果不佳；第二，用汽壓力參數(shù)過高，規(guī)劃熱源無法滿足；第三，企業(yè)生產(chǎn)用汽量不大，同時(shí)為間斷生產(chǎn)用汽；第四，企業(yè)生產(chǎn)工藝產(chǎn)生余熱，可實(shí)現(xiàn)自身循環(huán)利用。

3.2利用天然氣解決工業(yè)熱負(fù)荷

根據(jù)國務(wù)院發(fā)布的《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》要求：“到2017年，除必要保留的以外，地級(jí)及以上城市建成區(qū)基本淘汰每小時(shí)10蒸噸及以下的燃煤鍋爐，禁止新建每小時(shí)20蒸噸以下的燃煤鍋爐?！睂?duì)于工業(yè)熱負(fù)荷不大，且用汽企業(yè)距離汽源較遠(yuǎn)，采用集中供汽不經(jīng)濟(jì)的企業(yè)不考慮集中供汽，推薦采用燃?xì)忮仩t房來解決工業(yè)熱負(fù)荷。采用天然氣分散鍋爐供熱是一種簡單易行的供熱方式：投資少，建設(shè)周期短，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)動(dòng)可靠，但綜合能源利用率較低。

目前相對(duì)成熟的供熱模式是熱電冷三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)（分布式能源站），天然氣可以達(dá)到很高的能量利用效率。其原理如圖1所示。熱電聯(lián)產(chǎn)與分散鍋爐供熱相比有較大的優(yōu)勢(shì)，熱電廠是利用高品位熱能發(fā)電，低品位熱能供熱，體現(xiàn)了能級(jí)的合理利用。

圖1 熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)示意圖

4、結(jié)論

（1）利用天然氣資源解決城市中大型公建的采暖熱負(fù)荷是一種既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保的能源型式。

（2）對(duì)于城市用汽量不大的企業(yè)工業(yè)熱負(fù)荷，推薦采用燃?xì)忮仩t替代燃煤鍋爐來解決，熱電冷三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)有較大的優(yōu)勢(shì)，天然氣可以達(dá)到很高的利用率。

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