關(guān)于信陽市城市集中供熱工程的研究

吳 中 正

(河南省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究總院有限公司,河南 鄭州 450044)

1 概述

1.1 城市概況

信陽市位于河南省最南部，處于東經(jīng)114°01′～114°06′，北緯31°46′～31°52′，地跨淮河，位于中國亞熱帶和暖溫帶的地理分界線(秦嶺—淮河)上，屬亞熱帶向暖溫帶過渡區(qū)，在全國建筑熱工分區(qū)中為夏熱冬冷地區(qū)，冬季日平均溫度不大于8 ℃，天數(shù)僅105 d，供暖室外平均溫度為4.2 ℃[1]。

信陽市域面積18 925 km2，2017年年末全市總?cè)丝?75.17萬人，中心城區(qū)建成區(qū)面積84 km2，現(xiàn)狀人口90萬人。根據(jù)《信陽市城市總體規(guī)劃(2013—2030)》可知，信陽市中心城區(qū)近期到2020年人口規(guī)模110萬人，建設(shè)用地規(guī)模115 km2，遠期到2030年人口規(guī)模185萬人，建設(shè)用地規(guī)模為185 km2。

1.2 城市供熱現(xiàn)狀及現(xiàn)狀分析

1.2.1城市供熱現(xiàn)狀

信陽市目前尚未實施城市集中供熱，大唐信陽華豫電廠總裝機容量1 960 MW，現(xiàn)有2×320 MW和2×660 MW純凝機組，機組尚未進行供熱改造，主要以發(fā)電為主。大多數(shù)居民冬季采暖主要依靠空調(diào)和燃氣壁掛爐采暖；事業(yè)單位、大型酒店和商業(yè)建筑依靠空氣源熱泵或地下水源熱泵冬季采暖夏季制冷。

1.2.2供熱現(xiàn)狀分析

1)由熱源側(cè)方面看，信陽現(xiàn)狀存在大型電廠尚未進行熱電聯(lián)產(chǎn)改造，如電廠改造后，2×320 MW供熱機組采暖抽汽量為700 t/h，可供采暖面積約為1 100萬m2，2×660 MW供熱機組采暖抽汽量為1 000 t/h，可供采暖面積約為1 600萬m2，電廠供熱改造后供熱能力非常大，能夠滿足信陽市的供熱需求，電廠未被改造利用，是造成現(xiàn)狀無集中供熱的原因之一。

2)由于歷史原因和氣候條件，信陽市處于夏熱冬冷地區(qū)，冬季采暖天數(shù)較短，最冷時間段僅30 d左右，最低溫度約為-10 ℃，居民使用空調(diào)就可解決供暖問題，無需耗費大量的人力、物力和財力，敷設(shè)大型集中供熱管網(wǎng)進行集中供熱。

2 實施集中供熱的必要性

2.1 貫徹執(zhí)行國家能源政策的需要

在國家相關(guān)法律政策大力提倡“節(jié)能環(huán)?！钡拇蟊尘跋?，集中供熱作為一種節(jié)約能源、減少環(huán)境污染的供熱方式已經(jīng)逐步成為我國城鎮(zhèn)的主要供熱方式，我國北方城市集中供熱事業(yè)得到快速發(fā)展，已形成了以熱電聯(lián)產(chǎn)為主，集中鍋爐房為輔，其他方式為補充的供熱局面。熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱可以充分發(fā)揮能源的階梯利用率，節(jié)約大量能源，減少大量環(huán)境污染，對于大唐信陽華豫電廠而言，供熱機組的改造已經(jīng)成為必然，能夠產(chǎn)生很大的環(huán)境效益和社會效益。

2.2 集中供熱具有巨大的社會經(jīng)濟效益

城市集中供熱是城市的基礎(chǔ)設(shè)施之一，熱是改善城市環(huán)境、改善城市大氣質(zhì)量、提高城市現(xiàn)代化水平的重要措施之一，具有良好的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，是國家產(chǎn)業(yè)政策重點支持發(fā)展的行業(yè)。

信陽市城區(qū)近年經(jīng)濟增長速度較快，隨著城市的發(fā)展，規(guī)劃各民用建筑、公用建筑已經(jīng)在建設(shè)中或準備建設(shè)中，熱用戶逐漸增多，同時，隨著城市化建設(shè)速度的加快，城區(qū)規(guī)模的擴大及人口的增長，必將對居民住房、居住環(huán)境、供熱、供電等提出更高的要求。針對信陽市目前的具體情況，作為城市的基礎(chǔ)設(shè)施，城市集中供熱的建設(shè)已經(jīng)迫在眉睫。實施集中供熱能夠滿足日益增長的熱負荷需要，有效的控制和減少信陽市大氣及水質(zhì)污染，改善環(huán)境質(zhì)量，提高人民生活水平。

3 城市集中供熱工程內(nèi)容

3.1 工程建設(shè)的范圍及時序

信陽市中心城區(qū)集中供熱工程主要是滿足《信陽市城市總體規(guī)劃(2013—2030)》確定的2030規(guī)劃中心城區(qū)范圍內(nèi)采暖熱用戶的供熱需要。中心城區(qū)主要有羊山新區(qū)、浉河區(qū)、平橋區(qū)、工業(yè)城西區(qū)和工業(yè)城東區(qū)，其中浉河區(qū)和平橋區(qū)為老城區(qū)，大部分建筑為多層節(jié)能老建筑，建筑室內(nèi)未安裝末端采暖設(shè)施；工業(yè)城西區(qū)和工業(yè)城東區(qū)均為工業(yè)發(fā)展用地，只有少量民用和公共用地，且目前尚未全面開發(fā)；羊山新區(qū)作為信陽市重點發(fā)展區(qū)域，涵蓋了商業(yè)辦公、公共事業(yè)單位和大型中高檔居住社區(qū)，該區(qū)域居民對供熱的接受程度較高，基礎(chǔ)設(shè)施條件較好，是本次供熱工程重點發(fā)展區(qū)域。所以根據(jù)各個區(qū)域的熱負荷實際情況，工程分三期建設(shè)：

一期工程主要建設(shè)范圍為羊山新區(qū)，建設(shè)期限為：2018年—2020年；

二期工程是在一期工程的基礎(chǔ)上以浉河區(qū)作為重點發(fā)展區(qū)域，兼顧發(fā)展羊山新區(qū)和平橋區(qū)；建設(shè)期限為：2021年—2025年；

三期工程是在一期和二期工程的基礎(chǔ)上，重點發(fā)展工業(yè)城西區(qū)和工業(yè)城東區(qū)；建設(shè)期限為：2026年—2030年。

3.2 熱負荷的預(yù)測

3.2.1熱指標的確定

根據(jù)CJJ 34—2010城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計規(guī)范,JGJ 134—2010夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準及DBJ 71/062—2012河南省居住建筑節(jié)能設(shè)計標準(夏熱冬冷)的有關(guān)規(guī)定，結(jié)合實地調(diào)查，信陽市現(xiàn)狀建筑均為節(jié)能建筑，考慮到信陽市所處的地理位置，參照類似城市耗熱指標，確定信陽市居住建筑采暖熱指標為38 W/m2，公共建筑為50 W/m2。

按照黨中央、國務(wù)院加強食品藥品安全的重大決策部署，河間市食品藥品監(jiān)管局始終堅持高標準、高質(zhì)量狠抓食品藥品監(jiān)管工作，全力保障人民群眾飲食用藥安全。建局以來河間未發(fā)生重大食品藥品安全事故，2011～2013年先后被省食品藥品監(jiān)管局授予“先進集體”“省藥械稽查先進集體”“省黨風(fēng)廉政建設(shè)先進集體”；2008年起連續(xù)8年被滄州市食品藥品監(jiān)管局授予“先進集體”；2015年被河間市委市政府授予“實績突出領(lǐng)導(dǎo)班子”；2015年首批順利通過省級食品藥品安全縣驗收。

3.2.2熱負荷的預(yù)測

通過對供熱區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有建筑面積和羊山新區(qū)居住社區(qū)入住率以及新區(qū)內(nèi)公共建筑空調(diào)采暖情況的調(diào)研，并根據(jù)城市總體規(guī)劃確定的近遠期人口規(guī)模，對于規(guī)劃區(qū)域，考慮人均居住和公共建筑面積分別為35 m2和12 m2～15 m2，綜合計算分析得出信陽市中心城區(qū)近遠期需采暖建筑面積，并結(jié)合上文確定的采暖熱指標計算得出采暖熱負荷：

2018年—2020年，信陽市中心城區(qū)供熱范圍內(nèi)集中供熱總面積451.0萬m2，采暖期采暖熱負荷為179.8 MW；

2021年—2025年，信陽市中心城區(qū)供熱范圍內(nèi)集中供熱總面積2 530.18萬m2，采暖期采暖熱負荷為1 051.7 MW；

2026年—2030年，信陽市中心城區(qū)供熱范圍內(nèi)集中供熱總面積3 992.0萬m2，采暖期新增采暖熱負荷為1 657.0 MW。

3.3 熱源的確定

項目集中供熱熱源為大唐信陽華豫電廠，電廠機組改造后總供熱能力為2 700萬m2，能夠滿足信陽市城區(qū)一期和二期工程的供熱需求，但隨著三期熱負荷的增長，需增加其他熱源才能滿足城區(qū)的用熱需求。為了更好的改善信陽市的空氣質(zhì)量，減少大氣污染，結(jié)合當(dāng)?shù)啬茉促Y源情況，規(guī)劃采用燃氣鍋爐、空氣源熱泵、污水源熱泵等清潔熱源作為供熱熱源，遠期根據(jù)熱負荷的增長情況，合理確定熱源的規(guī)模。

本文僅對污水源熱泵做出詳細的計算說明。根據(jù)城市總體規(guī)劃建設(shè)城北污水處理廠，處理規(guī)模為10萬t/d，位于城區(qū)北部。規(guī)劃在處理廠內(nèi)新建城污水源熱泵站，冬季污水廠排放水溫一般穩(wěn)定在12 ℃左右，熱泵換熱機組可利用換熱溫差為5 ℃，考慮污水實際排放量，取保障系數(shù)為0.9，所以污水處理廠可利用排水量約為3 000 t/h，利用熱量約為24 MW[2]，可供熱面積約60萬m2，同時配套建設(shè)低溫?zé)崴芫W(wǎng)，承擔(dān)部分區(qū)域民用采暖熱負荷。

3.4 供熱管網(wǎng)工程

3.4.1供熱介質(zhì)的確定

本工程供熱范圍內(nèi)主要以民用和公共建筑采暖熱用戶為主，承擔(dān)民用建筑物采暖、通風(fēng)、空調(diào)及生活熱水熱負荷的城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)應(yīng)采用水作供熱介質(zhì)，為了提高集中供熱的安全性，便于管網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行，本工程供熱區(qū)域內(nèi)的采暖熱用戶采用高溫水作為供熱介質(zhì)。

3.4.2供熱介質(zhì)參數(shù)的選擇

熱網(wǎng)敷設(shè)以直埋為主，目前高溫水直埋保溫管的耐熱一般不超過140 ℃，供回水溫度若選用130 ℃/70 ℃，供回水溫差為60 ℃，與常用的供回水溫度120 ℃/70 ℃，110 ℃/70 ℃供熱參數(shù)相比，在輸送相同熱量的情況下，熱網(wǎng)輸送流量分別減少13.7%和33.6%，所需熱網(wǎng)管徑小，熱網(wǎng)阻力損失也小，熱網(wǎng)循環(huán)水泵的耗電少，管道耗鋼量小，可大量降低熱網(wǎng)一次投資及運行費用；與供回水溫度120 ℃/60 ℃相比，130 ℃/70 ℃供回水溫度較高，對管材及管道附件保溫等要求較高，投資相對較高，130 ℃高溫水的汽化壓力為17 m水柱，對補給水泵定壓要求較高。

結(jié)合本工程具體特點，考慮熱源、熱網(wǎng)、用戶系統(tǒng)以及熱網(wǎng)敷設(shè)和熱網(wǎng)保溫材料等多方面因素，進行技術(shù)經(jīng)濟比較，確定熱水管網(wǎng)供回水溫度為120 ℃/60 ℃。

3.4.3供熱管網(wǎng)形式

枝狀管網(wǎng)布置簡單，供熱管道直徑隨著與熱源距離的增大而逐漸減??；且金屬耗量小，基建投資小，運行管理簡單；環(huán)狀管網(wǎng)投資高，過多的占用城市地下空間，為以后其他市政管道的敷設(shè)造成很大的困難。但枝狀管網(wǎng)不具備后備供熱的性能。當(dāng)供熱管網(wǎng)某處發(fā)生故障時，在故障點以后的熱用戶都將停止供熱。由于建筑物具有一定的蓄熱能力，通常可采用迅速消除熱網(wǎng)故障的方法，以使建筑物室溫不致大幅度地降低。因此，枝狀管網(wǎng)是熱水管網(wǎng)最普遍采用的方式。

由于信陽市冬季嚴寒天數(shù)較少，環(huán)狀管網(wǎng)投資高，過多的占用城市地下空間，為以后其他市政管道的敷設(shè)造成很大的困難，枝狀管網(wǎng)比環(huán)狀管網(wǎng)更適合信陽市城區(qū)的實際情況，經(jīng)過經(jīng)濟技術(shù)比較后，確定選擇枝狀管網(wǎng)作為主要的供熱方案，支干網(wǎng)設(shè)置連通管，形成環(huán)網(wǎng)以保證供熱的安全性。

4 節(jié)能減排效益

本工程熱源利用大唐信陽華豫電廠和其他清潔能源供熱，原則上不額外消耗煤，可取消大量燃煤小鍋爐。熱電廠供熱耗標煤指標按38 kg/GJ，分散小鍋爐供熱耗標煤指標，按平均供熱效率80%計算，則為42.65 kg/GJ；則1 GJ供熱量情況下，熱電廠供熱可節(jié)約標煤量4.65 kg。則按全年供熱量為1 032萬GJ，可節(jié)約標煤量為47 337 t，可減少SO2,CO2，氮氧化物分別為3 550.3 t/年,118 011.1 t/年,1 775.1 t/年。

5 結(jié)論

本工程技術(shù)先進可行，節(jié)能、環(huán)境、社會和經(jīng)濟效益顯著，是一項利國利民的工程，是信陽市城市建設(shè)必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施，符合國家節(jié)能、環(huán)保政策和有助于建設(shè)節(jié)約型和諧社會。

6 建議

1)本工程建設(shè)投資較大，建設(shè)單位應(yīng)根據(jù)研究范圍內(nèi)熱負荷發(fā)展情況逐步實施，逐步建設(shè)完成；

2)供熱管網(wǎng)的設(shè)計、施工應(yīng)與熱源改造同步進行，以確保熱源建成后能及時供熱，達到應(yīng)有的社會效益和經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1] GB 50736—2012,民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范[S].

[2] 董君永.文登市污水處理廠水源熱泵集中供熱工程可行性研究報告概述[J].區(qū)域供熱，2009(4)：63.