集中供热
集中供热是指由集中热源所产生的蒸汽、热水,通过管网供给一个城市 (镇)或部分区域生产、采暖和生活所需的热量的方式。集中供热是现代化城市的基础设施之一,也是城市公用事业的一项重要设施。 集中供热不仅能给城市提供稳定、可靠的高品位热源,改善人民生活,而且能节约能源,减少城市污染,有利于城市美化,有效地利用城市有效空间。所以,集中供热具有显著的经济效益和社会效益。
目录
设施介绍
集中供热是建设现代化城市的重要基础设施。集中供热不仅能给城市提供稳定、可靠的高品位热源,改善人居环境条件,而且能节约能源,降低能耗,减少城市污染,保护生态环境。 集中供热系统由热源、供热管网、热用户三部分组成。集中供热热源包括热电联产的电厂、集中锅炉房、工业与其他余热、地热、核能、太阳能、热泵等,亦可是由几种热源共同组成的多热源联合供热系统。热源分布要尽量集中、合理,而热源设备尽量选择高参数、大容量、高效率的设备。热源的位置应尽量设在热负荷中心,并根据燃料运输、热力管网和输电出线、水源、除灰、地形、地质、水文、环保、综合利用等诸因素,通过技术经济比较确定。集中供热热源、热力管网和热用户设施要统一规划、统筹安排、同步建设,尽早发挥集中供热的经济效益和社会效益。
系统类型
锅炉房 为单个企业供热的锅炉房称为企业自备锅炉房,为多个企业 (单位)供热的锅炉房称为区域锅炉房。 1、蒸汽锅炉房集中供热系统 在工矿企业,生产工艺需要蒸汽,供暖需要热水,同时还需生活热水供应。当工艺用蒸汽数量占锅炉房总热负荷的30%以上时,锅炉房宜只设置蒸汽锅炉,而所需的热水通过汽-水热交换器获得。该系统以工艺用汽为主,锅炉压力应满足工艺所需蒸汽压力。加热采暖热水所需的蒸汽压力低于工艺用汽压力,可通过减压阀获得。
2、热水采暖系统 这种系统比较简单,不论锅炉容量大小、台数多少、供水温度高低,系统原理基本相同。
3、有热水采暖和生活用汽的系统 这种系统适用于宾馆和饭店的供热。蒸汽锅炉产生的蒸汽可供吸收式制冷机、厨房、洗衣机房和生活热水加热等民用供热,其蒸汽压力一般在0.1~0.4MPa,蒸汽锅炉以0.4MPa压力运行,低压蒸汽可通过减压阀减压获得。热水锅炉专用于冬季供暖,如果采暖用户是散热器系统,则供回水温度为95/70℃或80/60℃;如果是风机盘管系统,则供回水温度还可以降低。
4、汽水两用锅炉供热系统 该系统的热水锅炉可以利用蒸汽锅炉改装而成,系统可一炉二用,在供热水同时也可供少量的蒸汽,在必要时,还可以按蒸汽锅炉方式运行,完全供应蒸汽,因而对热用户的需要具有较大适应性。
热电厂 1、生产工艺用汽供热系统 在南方地区,工业企业热用户主要以蒸汽为主,因此热电厂集中供热主要由抽凝式汽轮机及背压式汽轮机的抽 (排)汽提供,经蒸汽热网管道送至各热用户。
2、采暖用供热系统 在北方地区,一般以采暖为主,因此热电厂集中供热主要由抽凝式汽轮机的抽汽作为热源,经热网加热器加热循环水向用户提供采暖热水。
3、多热源集中供热系统 在大中型城市的集中供热系统中,往往有一个以上的热源。这样的系统统称作多热源集中供热系统。这类多热源系统在运行中具有较大的灵活性,且备用性好,因此在我国近年新建的大中城市集中供热系统上得到了广泛应用。但是,多热源系统在运行调节和设计上比较复杂,比如,各热源是同时启动还是递次启动,是共网运行还是摘网运行,运行中如何调节管理等等。
4、利用集中供热系统集中供冷 在夏季高温、高湿的集中供热地区,当集中供热区域内的宾馆、饭店、商场和影剧院等公共建筑的制冷负荷足够大,且供热系统供热参数又能满足制冷要求时,应尽量利用现有的集中供热系统实现集中供冷 (又称热力制冷)。[1]
热源厂
热电厂 1、热电厂热电联产原理 热电厂汽轮机的热电联产过程是在热力循环的基础上进行的,其原理如图1中(a)所示。在锅炉 (Ⅰ)内生产的高温高压蒸汽在汽轮机 (Ⅱ)内膨胀做功,转化为汽轮机轴上的机械能,而后由发电机 (Ⅲ)转化为电能。汽轮机乏汽送往用户 (Ⅳ),然后在用户处凝结,放出汽化潜热,用凝结水泵 (V)打回锅炉 (Ⅰ)。 在Y-S图(图1中(b))中,水在炉内加热、汽化、过热等过程用曲线1-2-3-4表示,曲线1-2-3-4-5-6-7-1下的面积表示锅炉内吸收的总热量,蒸汽在汽轮机内膨胀过程用直线5-5表示,往用户传递热量的过程用直线5-1表示;转变为电能的热量用面积1-2-3-4-5-1表示,传递给热用户的热量用面积1-5-6-7-1表示。由此可见,热电厂热力循环中,由于没有低温热损失,汽轮机乏汽的余热被热用户所利用,所以,大大提高了热效率。这样,热电联产时,热效率为70%~90%。而热电分产时,凝汽式电厂热效率为35%~40%。
2、供热机组形式及其系统 ① 背压式供热机组及其系统 这种机组不带凝汽器,经汽轮机做过功的乏汽全部供给热用户,这种机组以热定电,是一种节能效果较好的机型,但其发电量受到供热量的制约,当没有有热负荷时,机组停运。
② 抽汽凝汽式机组 这种机组比背压式机组灵活,发电量不受外部热负荷的制约,但热负荷降低到某限额时,特别是当机组纯凝汽运行时,发电煤耗高,不经济。抽汽凝汽式机组有单抽汽和双抽汽供热机组两种。
③ 大型抽汽供热发电两用机组 这种机组是高压、超高压和亚临界压力大型抽汽凝汽式供热机组。它主要用于城市大面积的集中供热。这种机组具有较高的经济性,即使在凝汽工况下运行,机组效率也不降低,所以这种机组适合于电厂与热网分阶段建设。
④ 凝汽机组改造为供热机组 在凝汽机组高中压缸和中压缸之间的导汽管开孔,将部分蒸汽抽出来供热,类似于抽汽供热机组,但这种改造的机组抽汽不可调,供汽能力有限。还有一种改造方式是将凝汽器中乏汽压力提高,也就是降低凝汽器真空度,将凝汽器改造为供热系统的热网加热器,而冷却水直接作为热网的循环水。这种方法叫做凝汽机组的恶化真空供热。另外,还有拆除部分叶轮改为背压运行等方式。
3、供热机组选择原则 ① 为了热电厂经济运行,供热机组的热化系数应小于/1,一般可取0.5~0.8。
② 在保证安全、经济运行的条件下,应尽量选择较高参数和较大容量的机组经济效益。
③ 凝汽机组低真空运行供采暖热负荷的项目,只适用于老的凝汽式发电厂改造。
④ 供热汽轮机组的选型可按如下原则:热负荷全年稳定,且热负荷较大的热电厂可以选择背压机组或抽汽背压机组;热负荷较大,且部分热负荷不稳定时,可以选一台抽汽凝汽式机组作为负荷的调节;当季节性负荷占较大比例时,可以选择抽汽凝汽式机组;对利用原有锅炉房发电或改建锅炉房搞小热电工程时,一般应选择背压机组。
⑤ 当一台机组停运时,其余机组 (包括调峰机组)承担用户连续生产所需的生产用汽量,而且负担冬季采暖、通风、空调、生活用热量的60%~75%。
⑥ 锅炉单台容量在10t/h或20t/h以上,供热设备年利用小时超过4000h,经技术经济比较确实具有较为显著的经济效益者,均应建设热电站。
4、热电厂布置原则 ① 热电厂的布置应符合城市总体规划及供热规模的要求。
② 热电厂尽量布置在热负荷中心,同时根据燃料运输、热网和输电出线、地形、地质、水文、气象、环保、综合利用等条件,通过技术经济比较确定。
③ 热电厂应尽量占用荒地、次地和低产田,应避开滑坡、溶洞及有塌方、断裂、[[]]淤泥、水淹等不良地质的地段。
④ 热电厂的布置应满足工艺流程的要求。应以主厂房为中心,确定主厂房位置后再确定辅助设施位置,使交通运输线路和各种管线通顺短捷,避免迂回交叉。
⑤ 主厂房的扩建端应面向厂区施工和发展方向;固定端靠近进厂干道一侧;汽轮机间尽可能靠近供排水的水源地,在可能的条件下要有较好的朝向,并兼顾高压输电线进出线方便。
⑥ 远近结合与分期建设。当热电厂需要发展时,总平面布置除预留发展用地满足主要厂房的需要外,尚应考虑相应辅助设施及各种管线和交通运输的发展需要,切实搞好远近结合,做到近期合理、远期适当。
区域锅炉房 1、供热锅炉的形式 锅炉按供热介质分类,可分为蒸汽锅炉、热水锅炉及汽-水两用锅炉;按所烧燃料分类,可分为燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、垃圾锅炉及生物质锅炉;按锅炉燃烧方式分类,可分为链条炉排锅炉、沸腾炉、循环流化床锅炉及煤粉炉。
2、锅炉房的布局 ① 锅炉房应靠近热负荷中心,以便节能和运行管理方便。
② 锅炉房应便于燃料贮运、灰渣排放、场地污水排放。
③ 锅炉房尽可能靠近公路、水路、铁路。
④ 锅炉房应布置在总体主导风向的下风侧。
⑤ 锅炉房的布置应便于热网管道进出和凝结水的回收。
⑥ 锅炉房的操作面一般布置在南侧。
⑦ 新建的锅炉房应考虑扩建的可能性,并留有余地。[2]
热介质
集中供热系统的热介质有两种:蒸汽和热水。 热水介质有如下优点: ① 热能效率高。从能源角度分析,以热水为热介质时,由于热水是用低压抽汽加热而得到的,所以能提高联产发电量。
② 调节方便。热水温度可以根据室外空气温度进行调节,以达到节能和保证室内采暖温度的目的。
③ 热水蓄热能力强,热稳定性好。
④ 输送距离长。一般可达5~10km。
⑤ 热损失小。
热水介质的缺点是输送耗电量大,不能满足蒸汽热用户的需要。蒸汽介质有如下优点: ① 可以满足多种热用户的需要。
② 输送靠自身压力,不用循环泵。
③ 使用和输送过程中不用考虑静压,甚至输送到15~20km也不会有什么问题。
④ 使用蒸汽介质,热用户的散热设备面积可减小。
但蒸汽热介质有如下缺点: ① 能源效率低。输送蒸汽需要的压力高,所以降低了联产发电量。
② 蒸汽使用后凝结水回收困难,不仅除盐水 (或软化水)损失大,而且热损失亦大。
③ 蒸汽在使用和输送过程中损失大。
④ 比热水介质输送距离短,一般可以输送到3~5km,最大可以输送到5~7km。 热水参数愈高,输送能力愈大,愈能节省输送电量,但温度过高反而不经济。要提高热水参数则需要的蒸汽压力高,能耗大,设备投资大,所以确定热水温度时,要经过技术经济比较,蒸汽参数应根据热用户的需要和输送距离确定。