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产业报告2021丨清洁供热典型案例:二、典型案例:山西省太原市长输及大温差改造清洁供热

发布者:CHIC | 日期:2022-01-07 | 来源:CHIC | 阅读:720

第五篇 清洁供热典型案例

二、典型案例

1.山西省太原市长输及大温差改造清洁供热

随着城镇化的不断推进,原有城市规模和工业布局都发生了较大变化,供暖需求远远超过了原有供热规划区域。合理利用现有热电厂进行集中供热,研发蒸汽远距离供热技术有利于壮大热源点的规模,增加供汽量,获取规模经济,也有利于城市集中供热的发展,使热网更为可靠,是实现节能减排目标及与城市发展相协调的重要一步。山西省太原市探索出了一条长输及大温差改造清洁供热之路,这在全国乃至世界供热史上都没有先例,为全国各地长输供暖项目实施开创了先河,是成功的样板工程。

(1)总体情况

山西省太原市是以冶金、机械、化工、煤炭为产业支柱,以输出能源、原材料、矿山机械产品为主要特征的全国重要的能源重化工城市。太原属北温带大陆性气候,气候特点是冬季干冷漫长,夏季湿热多雨,春季升温急剧,秋季降温迅速,春秋两季短暂多风,干湿季节分明。年平均降雨量456毫米,年平均气温9.5℃,全年日照时数平均2808小时。

2013年大温差供热改造前,太原市集中供热以燃煤为主,其中市区内几大燃煤热电厂和一座燃气热电厂承担集中供热主要负荷,配合少量燃气锅炉房调峰。集中供热热网没有覆盖的区域以分散燃煤锅炉供热为主。分散式燃煤锅炉能耗高、污染重,是太原市能源和环境治理的重点。部分燃煤电厂机组老化、效率低,是淘汰的目标。此外,城市集中供热管网输配能力也趋于饱和。如果进行简单的“煤改气”改造,运行能耗高、管网投资大,热力公司无法承受,需要寻找新的技术路线解决清洁供热和提高能效的问题。

如果采用常规燃煤区域锅炉房供暖,其燃煤量大,产生的环境污染极为严重; 如果采用常规燃气锅炉房供暖,运行成本极高,无法承受。太原市政府《关于进一步加快城市集中供热建设的意见》提出,在“十一五”期间,投资约40亿元用于规划期内大型节能集中供热建设项目,通过热电联产解决民生供暖和环境污染等问题。

当时,太原市当时城市集中供热一方面既有集中供热热源不足,无法满足新建建筑所增加的供热面积,另一方面在城市内部,现有热网管线无法满足因取缔区域锅炉房留下的供热缺口。根据环保要求城市内不可能再投巨资建设新的热电厂,唯一的办法是引入周边较远电厂的热量,但电厂距离市区较远,供热管道建设成本高、输送能耗大,经济性较差,太原市采用基于吸收式换热的热电联产集中供热技术实现热网水低温回水,一方面降低长距离输热的热网管道投资和输送成本,让长距离供热输送成为可能;另一方面提高市区内既有管网热能输送能力,减少城市内部新建、改建管网的投资。

太原市自2013年开始进行“基于吸收式换热的热电联产长输集中供热”项目的系统改造,到2020年已安装了1000多台吸收式换热机组,大温差供热效果基本显现。在此基础上实施了包括市内既有电厂及长输电厂等多个电厂余热回收,同时还实施了国内第一个“超长距离输热管网”工程,将40千米以外的古交电厂热量(含余热)输送至太原市区,并随着改造的进行逐渐取缔散烧燃煤锅炉房和落后的燃煤电厂机组。

(2)效益分析

①经济效益

大温差供热技术其主要投资为设备投资,2013年至2020年大温差设备的建设成本约15亿元,改造后增加了7180万平方米的供热面积。如果采用常规温差供热,增加同样的供热面积,需要进行大规模的管网改、扩建,且长输管网的管道需要增加一倍。经测算,管道改造投资与吸收式换热机组投资相当。此外,进行大温差改造和长输供热后,新增供热面积基本上由长输热量提供,其热价约为50元/吉焦左右;如果不进行大温差改造,新增供热面积在“煤改气”政策下,采用燃气供热,供热热价约为90元/吉焦。按2019年底新增7180万平方米供热面积、年消耗热量2400万吉焦计算,每年节省的运行费达9.6亿元。

②社会环境效益

大温差供热技术可使回到电厂的水温较常规热力站回水温度下降到30℃左右,达到利用现有管网大幅提高输出热量的目的,因此避免了大规模新建及更换供热主管造成的对现状道路的反复开挖所带来的经济投资,以及由此出现的交通拥堵。此外,不仅有效解决了太原市居民的供热需求,居民的生活质量也随之提升,产生了良好的社会和环境效益,也大幅度提高了电厂综合效率,提高了长距离供热的经济性和可行性。太原市整体实施大温差改造后,整个市区完全实现热电联产集中供热,彻底取缔燃煤锅炉。长输供热改造工程配合大温差改造至今,在环境治理方面,减少烟尘排放71万余吨,减少SO2排放7.9万余吨,减少 NOX排放3.9万余吨,年减少CO2排放260万余吨,年节约标煤105万余吨,新增供热面积5200万平方米。对治理太原市冬季大气污染、改善城市宜居水平、提升城市形象具有积极的作用。

(3)推广与应用

大温差输送技术突破了常规换热器的换热温度极限,实现了一次管网回水温度显著低于二次网回水温度,从而实现了城市热网的“大温差”输送。大温差吸收式换热机组可以在不进行管网扩容改造的情况下,使一次网的输热能力增加80%,即同量的热源用热效率和供热面积可扩大80%。

该技术推广不受地区限制,主要适用于热网输送能力不够、热网的输送能力成为集中供热的发展瓶颈的地区。改造管网而言,其建设投资大、周期长、影响大,而大温差技术能够解决热网管径过小的问题,能够提高供热能力,低温回水还能够利于电厂端进行乏汽或者循环水余热的回收,并可在此基础上进行长距离输热,更大程度上解决热源不足的问题。

目前大温差输送技术已经在大同、太原、银川等城市实现大规模推广。太原市已形成远郊常规热电联产+余热利用为主,其他清洁能源为补充的新型供热模式,全面取代分散燃煤锅炉和城中村的土小锅炉,建立清洁、安全、稳定的供热系统,可从根本上解决冬季采暖燃煤污染,对我国北方冬季清洁取暖具有重大示范意义。

随着城镇化的发展和大中城市的不断延展,集中供热的热源需求将持续增长,而根据城市环保政策,城市内及边缘地带不再允许再建热电厂。如何解决这样一对重大的民生与环保的矛盾?提升距离市区较远的热电厂热源能效并实现远距离输送,是一条具有重大经济效益、社会效益、环保效益与战略性措施。


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