城市集中供热的热源

时间：2024-10-10 百科知识版权反馈

【摘要】：集中供热的热源主要有热电厂、区域锅炉房、工业与城市余热、燃气机热电联产、地热、核能、热泵、太阳能等。热电厂是联合生产电能和热能的火电厂。热电厂由生产建筑和辅助建筑组成。热电厂应尽量靠近热负荷中心。同时，为了减少热电厂对附近居民区的影响，厂区附近应留出卫生防护带。较大规模的集中锅炉房在有条件纳入热电厂的供热系统时，还可以作为调峰锅炉房运行。

6.3　城市集中供热的热源

集中供热的热源主要有热电厂、区域锅炉房、工业与城市余热、燃气机热电联产、地热、核能、热泵、太阳能等。在国外，有的国家还利用原子能电厂作为集中供热的基本热源。

6.3.1　热电厂

热电厂是联合生产电能和热能的火电厂。热电厂由生产建筑和辅助建筑组成。生产建筑一般包括主厂房、主控制室、配电室、升压变电站、化学水处理间、输煤系统和冷却塔。辅助建筑有机修、仓库、车库、食堂、单身宿舍等。

所以热电厂厂址选择一般应考虑以下问题。

(1)热电厂应尽量靠近热负荷中心。因为对于工业用户，由于蒸汽的输送距离一般为3～4km，过远则压降和温降过大;对于民用用户，虽然热水的输送距离可远一些，但管网过长投资大。

(2)要有连接铁路专用线的方便条件。因为大中型燃煤热电厂每年要消耗几十万吨或更多的煤炭，供应要及时，运输至关重要，铁路专用线必不可少。

(3)要有良好的供水条件。对于抽汽式热电厂来说，供水条件对厂址选择往往有决定性影响。

抽汽式热电厂的生产用水有冷凝器、油冷却器、空气冷却器及轴承冷却所需要的冷却水，还有锅炉补充水，热网补充水，除尘、除灰用水等。其中，占主要的是冷凝器的冷却水。冷凝器的冷却水量，主要随冷却水温和汽轮机的蒸汽初参数变化。在华北地区，冷凝器的冷却水量一般为进入冷凝器蒸汽量的40～60倍。

抽汽式热电厂的用水量较大，粗略估算，每100MW发电容量耗水5m³/s左右。即使采用循环水系统，其4%～5%的补充水量也不小。

对于背压式热电厂，虽然没有冷凝器，但由于工业用户的回水率较低，锅炉补充水等用水也需相当数量。

因此，热电厂厂址附近一定要有足够的水源，并应有可靠的供水条件。

(4)有妥善解决排灰的条件。烟碳中的灰分含量随产地不同在10%～30%之间。一般要有10～15年排灰量的场地。

(5)有方便出线的条件。大型热电厂一般都有十几回输电线路和几条大口径供热干管引出。供热干管占地较宽，一条管线要占3～5m的宽度。因此要留出足够的出线走廊宽度。

(6)要有一定的防护距离。热电厂运行时，将排出飞灰、二氧化硫、氧化氮等有害物质，为了减轻热电厂对城市人口稠密区环境的影响，厂址距人口稠密区的距离应符合环保部门的有关规定和要求。同时，为了减少热电厂对附近居民区的影响，厂区附近应留出卫生防护带。

(7)热电厂厂址应尽量占用荒地、次地，少占良田，要尽量避开需要大量拆迁的地段。

(8)厂址应避开滑坡、溶洞、塌方、断裂带、淤泥、水淹等不良地质的地段。

供热厂的建设用地，必须坚持科学合理、节约用地的原则，在满足生产、生活、办公需要的情况下尽量减少用地。供热厂的建设用地应符合表6－2的规定。

表6－2　热电厂的建设用地规模

注:蒸汽锅炉可按对应的热水锅炉折算单位指标(1t/h=0.7MW)

6.3.2　锅炉房

锅炉房按用途可分为工业和民用两类。

1．锅炉

锅炉是锅炉房的主要设备，它有蒸汽锅炉和热水锅炉两种。

在工矿企业中，生产工艺中的用热大多以蒸汽为热媒，因此常选择蒸汽锅炉作为热源。

热水锅炉主要是提高进入锅炉水的温度，不产生大量的水蒸气。这是热水锅炉区别于蒸汽锅炉的主要不同点。在热水锅炉中，较低温度的水进入锅炉被加热后，以较高温度的水供应用户。即进、出热水锅炉的都是水。

由于热水采暖具有节约能源，便于调节，能较好地满足卫生要求等优点，因而对热水锅炉的需要量大为增加。

2．锅炉房的用地

在锅炉房用地范围内，有锅炉间、辅助间(办公室、休息室、更衣室、化验室、浴室、库房、水泵间、水处理间等)、风机间及运煤廊、煤场(或油罐)、灰场、水池等。锅炉房用地一般要视锅炉房规模的大小、布置方案和实际需要而定。

锅炉房的用地大小与采用的锅炉类型、锅炉房容量、燃料种类、燃料储存量、卸煤设施的机械化程度等因素有关。也可参照表6－3、表6－4确定。

表6－3　燃煤锅炉房的用地面积

表6－4　燃气锅炉房的用地面积

在确定锅炉台数时，应使选定的每台锅炉都能在经济效益和使用效率较高的条件下适应不同负荷的需要。一般锅炉的经济负荷是额定负荷的70%～80%。

锅炉房安装的锅炉台数，一般不应为1台，因为可靠性差，稍有故障就会影响整个供热系统。人工加煤的锅炉房，锅炉数量不宜超过5台，机械加煤的不宜超过7台。一般锅炉房的锅炉台数为2～4台。在锅炉房用地中，煤场的用地面积占有很大的比例。一般煤场的占地面积可用下式进行估算:

式中　F————煤场面积，m²;

　B————锅炉房的平均小时最大耗煤量，t/h;

　T————锅炉每昼夜运行时间，h;

　M————煤的存储天数;

　N————煤堆过道占用面积的系数，一般取1．5～1．6;

　H————煤堆高度，m;

　φ————堆角系数，一般取0.6～0．8;

　r————煤的堆积比重，t/m³，当为烟煤时r=0.8～0.85，当为无烟煤时r=0.85～0.95。

在确定锅炉房平均小时最大耗煤量时，如煤的低发热量不低于23027kJ/kg，对于蒸汽锅炉，1t煤一般可生产6～7t蒸汽;对于热水锅炉，1t煤可生产15～17GJ热量。例如，一台供热能力7MW的热水锅炉，每小时耗煤1.5～1.7t，每昼夜耗煤36～41t。

煤的储存天数与锅炉房的规模、煤源的远近、运输条件等有关。储煤量一般为15～20昼夜的最大耗煤量。

集中锅炉房的规模和供热范围可大可小，以适应不同规模的新建筑区，且建筑周期较短，能较快地收到节约能源和改善环境的效果。较大规模的集中锅炉房在有条件纳入热电厂的供热系统时，还可以作为调峰锅炉房运行。

6.3.3　利用工业余热资源发展集中供热

所谓工业余热是在工业生产工艺过程中所产生的热量。

在工业生产过程中，由于种种原因产生了大量的余热。余热资源是指可以回收利用的能源。余热资源大致可分6类:①高温气余热;②冷却水和冷却蒸汽的余热;③废汽废水的余热;④高温炉渣和高温产品的余热;⑤化学反应余热;⑥可燃废气的载热性余热。在有条件的地方，如果把这部分可利用的余热资源充分利用起来，发展城市集中供热或居民区的供热，就能节约大量燃料。同时还能减少城市运输量，减轻大气污染，节约城市用地，改善工人的劳动条件，降低工厂的产品成本。充分利用工业企业的余热发展城市集中供热是一条投资省、效果好的重要途径。

例如熄焦余热的利用。自炼焦炉中推出的炽热焦炭用水熄火，这是在炼焦生产中目前普遍采用的冷却焦炭的方法。赤焦含有的热量约为结焦过程总耗热量的50%。当用水熄火时，这些热量就白白损失掉了。如使用干法熄焦，赤焦所含热量的80%左右可被利用。

6.3.4　城市余热热源

城市余热热源是城市公共设施中所回收的热量，比如城市垃圾处理场、地下铁路、污水处理厂、地下变电所及地下送电线路等所产生的余热。如何利用这些城市余热作为城市集中供热的热源，是现代城市中的很大课题。如能有效地利用这些余热，不仅能达到节能的目的，而且解决了城市的废物处理问题和环境污染问题。

国外城市垃圾余热利用的比较多。城市垃圾主要组成有:各类纸张、塑料、废油、木制品、纤维、布类、橡胶等，这些都是可燃物质，发热值高达6000～10500kJ/kg，所以回收这些余热是相当可观的。如日本东京地区，一年能燃烧的垃圾达到300万t，如建造垃圾焚烧炉燃烧这些垃圾，每年可以回收2100×10⁴GJ热量，折算成标准煤为55×10⁴t。

燃烧垃圾的锅炉有各种各样，在国外常用所谓往复炉排锅炉、滚筒炉排锅炉、转动式锅炉、浮动床锅炉等几种，其容量在10～40t/h范围内。

6.3.5　热泵热源

1．概述

热泵是消耗一部分低品位能源(机械能、电能或高温热能)为补偿，使热能从低温热源向高温热源传递的装置。由于热泵能将低温热能转换为高温热能，提高能源的有效利用率，因此是回收低温余热、利用环境介质(地下水、地表水、土壤和室外空气等)中储存的能量的重要途径。而且能改善环境，提高环境的舒适性，具有显著的经济效益和社会效益。因此，开发和利用热泵供热系统热源将在集中供热上具有广阔的前景。

2．热泵热源

热泵有可能被利用的热源有如下几种。

1)水

水具有较大的热容量，作为热泵热源是非常适合的。水的种类繁多，如地下水，海(湖)水、工业用水、各种污水、温泉水、江水等。

2)大气

大气热源取之不尽，并容易得到，是有前途的热源。但以空气作为热源的热泵，冬季有可能发生冻结，降低传热系数，降低热泵的能力。

3)太阳能

太阳能热源温度高，取之不尽，是理想的热源。但太阳能受日射强度影响，其强弱时刻在变化，同时收集及储存有很多难以解决的问题。

4)地下土壤

由于底层温度稳定，利用方便，但地下埋设管道造价高，容易发生故障。

5)废气

工业及城市中各种各样的废气，这种热源的温度高。作为热泵热源是非常适合的。由于废气的性质、参数各异，所以应采用妥当的方法利用它。