城市集中供热工程设计方案

城市集中供热工程设计方案

1.概述

1.1项目名称：XX市城市集中供热工程

1.2承办单位概况

XX市三甲炼焦是XX市大型民营企业，在XX市三甲镇新建有一座年产120万吨焦炭的现代化炼焦厂，共24孔×12组焦炉，炼焦时每组焦炉可产生105Nm3/h，950℃高温烟气。每组焦炉配一台35 t/h余热蒸汽锅炉，共建35 t/h余热锅炉12台，可产生3.82Mpa、450℃的蒸汽420 t/h。

该焦化厂拟建12MW×3台空冷抽汽汽轮发电机组，一台12MW纯凝机组。目前已经在建12MW空冷抽汽和纯凝汽轮发电机组各一台。

XX市供热公司成立于80年代初期，20年来发展较为迟缓。迄今为止，公司已建成锅炉房3座，总吨位17t/h。其中1#锅炉房装备一台3 t/h热水锅炉，2#锅炉房装备有6 t/h和4t/h热水锅炉各一台，3#锅炉房装备一台4t/h热水锅炉，均采用95-70℃热水作热媒，现状供热面积约10万m2。

目前政府正在组建XX市供热工程指挥部。

1.3拟建地点：省XX市

1.4建设容与规模

本工程拟建主要容如下：

（1）热网首站一座（位于XX市三甲炼焦公司厂区围）

（2）供热一次管网：DN700，长度约7KM x 2

（3）热网热力站约10~15座

（4）供热二次管网DN400~DN150长度暂按8km x 2考虑

1.5建设年限

建议分2~3期建成，一期完成从三甲镇至城区热力主干管道，以及城区已有主要建筑采暖二次管网工

程；二期以后随着城市规划的逐步实施陆续完成、完善供热管网。时间安排：一期工程建设期一年，二期工程随规划实施进度确定。

1.6投资估算

根据工程围建设容，经测算工程投资约：1.87亿元

2．项目建设的必要性和条件

2.1建设的必要性分析

●可持续发展的需要

●节能减排的需要

●环境保护的需要

●提高城市品位和居民生活质量的需要

根据XX市城市总体发展规划，随着城市生产发展和市政建设以及居民生活水平不断提高，近年来市区面积逐年递增，XX市在政治、经济、文化等方面发展迅猛。然而：随着各类公用、民用建筑的增加，各种规模的小锅炉大量涌现，据统计：除上述供热公司所属三座锅炉房以外，全市尚有分散小锅炉162台，总吨位318t/h，单台锅炉吨位最大为6t/h，最小为0.5t/h，均采用常压热水锅炉，现状实际供热面积仅为103万m2。这些小锅炉布置分散，煤耗高，热效率低，一般均在40％以下，不仅造成了能源的浪费，而且给城市空气环境造成了较为严重的污染，粉尘、二氧化硫排放造成污染严重的问题日益突出。使XX这个新兴城市形象受到影响。

2.2项目建设的有利条件：

鉴于市区各区域供热面积初具规模；三甲炼焦具备稳定热源。在XX市三甲镇新建有一座年产120万吨焦炭的现代化炼焦厂，共24孔×12组焦炉，炼焦时每组焦炉可产生105Nm3/h，950℃高温烟气。每组焦炉配一台35 t/h余热蒸汽锅炉，共建35 t/h余热锅炉12台，可产生3.82Mpa、450℃的蒸汽420 t/h。

该焦化厂拟建12MW×3台空冷抽汽汽轮发电机组，一台12MW纯凝机组。目前已经在建12MW空冷抽汽和纯凝汽轮发电机组各一台。每台抽汽机组满负荷发电量12MWh，用蒸汽96~135t/h，其中抽汽部分50~80 t/h （0.98-1.27MPa、310℃）用于向XX市区供热。3台抽汽机组抽汽量（50~80） t/h×3=150~240 t/h用于供暖。按每吨蒸汽可供暖1.0万平方米计算，可向XX市区供暖150-240万平米。因此实现集中供热条件趋于成熟，具备十分有利的条件。

2.3国家相关政策要求：

热电联产是一项成熟的技术，在我国已有近四十年的历史，积累了丰富的经验。国家在发展城市集中供热方面曾多次发文和公布有关规定，文件指出：“城市集中供热设施是现代化城市的基础设施之一；‥‥‥城市集中供热要因地制宜，广开热源，并力求技术先进，经济合理；充分利用工业余热和开发地热等多种形式，

在城市总体规划指导下，有计划、有步骤地分期实施。凡是新建住宅、公用设施，在经济合理的条件下，都应采取集中供热，一般不建分散的锅炉房”。

集中供热已成为我国既定方针，热电联产是实现集中供热的一种重要手段。发展集中供热可以收到明显的经济效益和社会效益，不但节约能源，改善环境，还能促进城市的生活现代化。

2.4XX市政府的决心

2.5集中供热的优点：

●节约燃料。由于用能合理，提高了热能利用率，从而节约大量燃料。

●由于节约燃料，相应减少一次能源开采及运输费用，也可缓解城市交通运输紧状况。

●减少分散小锅炉及其煤场、灰场所占用土地。

●减少分散小锅炉的维修、更换设备的劳动力和资金，改善劳动条件。

●减轻对环境（土地、大气和水源）的污染。

●供热质量得到改善，为实现现代化的城市创造了条件。

2.6项目建设城市概况

2.5.1市域概况

（1）地理位置

XX市地处黄河腹地，省东南部，泽州盆地北端，太行南边缘。地理坐标为北纬35°40′—36°0′，东经112°40′—113°10′，海拔高度在800—1391.1米之间。东自铁佛岭与陵川县接壤，西至老马岭与沁水县毗连，西北自丹珠岭与长子县为邻，东北自泉山与县相接，南至界牌岭与郊区交界。东西广40公里，南北纵45公里，总面积946Km2，约占全国总面积的万分之一。

（2）自然条件

XX市地势北高南低，周围环山，境丘陵起伏，丹河从北至南纵贯中南部，俯视全景，基本成“簸箕状”。全市山河相间，地貌较破碎，大至可分为平川、丘陵、山区三个类型。气候属温带大陆性季风气候区，四季分明，冬长夏短，季风强盛。春燥多风，十年九旱：夏季多雨，雨热不均；秋凉气爽，阴雨稍多；冬季寒冷，雨季稀少。

2.5.2市区概况

XX市区位于市域中心，现状建成区面积7.15 Km2（市区周边部分村镇建设用地未计入），市区人口6.88万人（2000年统计数据，包括三个街道办事处非农业人口、25个自然村农业人口及市区暂住人口）。

市区西靠西山，东临七，丹北纵贯市区，交通便利。市区有太焦铁路、太洛公路、曲辉公路穿过。城市向南同以及豫北中原城市群中的、和，向北同、保持着密切的经济关系。

市区现状建成区是在丹河河谷平川区上发展起来的，呈现出典型的山区谷地特征。市区东部山体地势较高，西部、北部为丘陵浅丘地，南部有牛山环抱，中部地势平坦。

3.建设规模与容

3.1建设规模：

根据XX市三甲炼焦现状以及未来发展规模,结合XX市现状以及城市总体发展规划进行平衡，推荐可行方案。

①三甲炼焦（热源）蒸汽产能平衡

●锅炉产汽量：420t/h

●汽机进汽量：288~405t/h（额定~最大）.

●汽机抽汽量：150~240t/h（额定~最大）冬季根据用户热负荷调整抽汽量。（此项为汽轮机正常运行时的

可以外供热量）

●汽机发电量： 12MWX3满发。

●

错误！未找到引用源。供热能力分析

●根据上述供热能力测算可解决用户面积最大为：240万米2（以每户120米2面积计算，可以解决2万户

居民采暖）

错误！未找到引用源。汽轮机运行稳定性分析

●根据上述汽轮机配置情况，正常情况下由于焦炉一旦投产将会稳定运行30年左右，因此余热锅炉的运行

也将会稳定，这样就为汽轮机稳定运行创造了有利条件。

●汽轮机运行：由于本工程所涉及的小型汽轮发电机组，在我国已经有几十年的制造、使用经验，小型汽

轮发电机组根据实际使用经验在汽源稳定，正常操作情况下可以很稳定的运行。该工程中冬季抽凝机可

以满发甚至超发，凝汽机停运。在满足用户采暖要求的同时，最大限度发电为企业创造良好的效益；夏季凝汽机、抽凝机（纯凝运行）均可以满发；

如果考虑城市夏季供冷的需求也可以使一台抽凝机抽汽运行，通过向市区供高温热水，在市区建设热水型溴化锂吸收式冷水机组，制取7~12℃冷冻水，用于空调系统。这样集中供热系统就有了新的功能，其综合效益将更加突出。

综上所述：本工程拟建规模按照240米2面积进行设计。

3.2设计参数的确定

关于供热介质

由于来自三甲炼焦的热源首先是蒸汽，但是蒸汽用于民用的供热系统存在进入城市以后的大量二次换热站设置，另外根据蒸汽系统输送的特点，沿途会有大量凝结水需要排出，系统压力下降很快，到达用户时几乎没有压力，由于此次主干管长达近7公里，也已经远超出规定的4公里供热半径要求，所以，设计不考虑采用蒸汽输送方案。

根据《城市热力网设计规》（CJJ34-2002）要求，由于本设计所要满足的用户，主要是民用或公用建筑采

暖，所以设计考虑采用热水作为输送介质。这样，根据有关规定要求集中供热一次网，供热半径可达10公里以上，完全满足本工程实际。

关于供热参数

根据《城市热力网设计规》（CJJ34-2002）要求，结合本工程是以热电厂为热源的实际，设计供水温度可取110~150℃，回水温度不应高于70℃。另外根据大量已经投运的工程实践，结合未来XX市供热工程运行、维护检修的难易，设计初步确定本工程中一次网参数为：供水温度130℃；回水温度70℃。

3.3建设容

根据上述供热250万米2的规模，系统分为热网首站、一次网、热力站、二次网。以上容也是此次设计的工作容。

一次网参数：130/70℃

二次网参数：85/60 ℃

一次网长度：7km

一次网主干管径：DN700

管网敷设需要因地制宜，从三甲镇到城市东北方向的铁路桥区域，考虑架空敷设为主，过铁路桥进入城区后埋地敷设为主，直埋管道为：“塑套钢”结构，沿途设补偿器及阀门小室。

热力站尽量利用已有设施，设水-水换热器。

4.工程技术初步方案

4.1工艺方案

4.1.1设计原则：

①热电联产、以热定电。

②热力网采用闭式双管制。

③一次管网为130/70℃；二次管网为85/60℃

④对已有采暖小区，在减少原有采暖系统改造工程量的前提下，利用原有锅炉房改造为二次网换热站，尽量减少热力站数量；新建小区配套新建换热站，规模原则上不超过本街区。

⑤管网敷设需要因地制宜，城区以外低支架架空为主；城区以直埋敷设为宜。

⑥本工程围：热网首站、热力主干管一次网、二次网换热站、部分二次管网。

4.1.2热源的确定

实现城市集中供热首先必须要有可靠的热源，热源可以是区域集中供热锅炉房，也可以是通过热电联产

的供热首站供给，相比较而言，后者的综合经济效益、社会效益更加突出。

一般来讲，当本地区没有条件实现热电联产时，才会考虑区域集中供热锅炉房，而本工程拟建城市围，恰好具备三甲炼焦公司热电联产工程，这样实现热电联产就具备了良好的基础。位于三甲镇的三甲炼焦公司距离市区约6公里，也是未来XX市重点发展的煤炭深加工区域，并且该公司焦炉项目已经形成年产30万吨规模；预期明年将达到60万吨规模，配套建设的发电机组厂房已经完成。据此，由三甲炼焦公司提供热源为市区供热，只要协调好政府与企业之间的关系，签订具有对双方互惠互利，并又有约束的协议，搞好城市集中供热工程无论从技术上、还是实际操作上都没有问题。

据此，设计以热电联产的三甲炼焦公司热源供热开展设计。

4.1.3热源供热能力

错误！未找到引用源。近期供热能力

30万吨焦炭产量时:

余热锅炉产量: 105t/h

供热能力：方案一 105 t/h（通过减温减压装置直接供）

方案二 50~80 t/h （通过抽凝机组供）

●60万吨焦炭产量时:

余热锅炉产量: 210t/h

供热能力：方案一 210 t/h（通过减温减压装置直接供）

方案二 100~160 t/h （通过抽凝机组供）

②远期供热能力

三甲炼焦公司最终规模为120万吨焦炭产量

●120万吨焦炭产量时

余热锅炉产汽量：420t/h

三台汽机进汽量：288~405t/h（额定~最大）.

三台汽机抽汽量：150~240t/h（额定~最大）

冬季根据用户热负荷调整抽汽量。（此项为汽轮机正常运行时的可以外供热量）三台汽机发电量： 12MW X 3 满发。

从上述分析看：采用热电联产方案，近期可以解决的供热面积为：50~100万米2，最大供热量时冬季需要牺牲电厂部分利益；远期在保证电厂最大利益前提下，也可以达到供热面积为：150~240万米2

4.2主要设备方案

●根据上述分析，在三甲炼焦公司自备电厂旁边预留场地上，由本工程实施新建热网首站，规模为总换热

能力168MW。本设计考虑设4台换热器，单台换热能力42 MW，近期建设2台，远期再建设2台。

●根据热网首站能力，供热主干管网管径初步确定为DN700，管线沿途配套分段阀门、补偿器等必要设施。

沿途配套分段阀门通过大量供热工程实践证明应该选用焊接连接方式。

补偿器采用无推力套筒补偿器。

对于地下水位较高地区的阀门小室，管道穿井壁时应增加专用防水套管。

●热力站换热器可以采用板式换热机组。

上述主要设备通过大量供热工程实践证明，在国都可以得到解决。

4.3土建工程方案

建、构筑物的建筑特征、结构

根据本工程的特点，拟建的建构筑物主要有：供热热网首站、热力站、供热管线沿途所设分段阀门井、补偿器等热力小室以及沿途管道固定支墩。

建、构筑物的建筑特征、结构一览表

5．动力供应

本工程中所涉及的能源介质供应主要有:电力、水两类。建议就近的原则进行保供。

位于三甲炼焦公司的热网首站其介质供应宜从该公司接取，并且供水水质应为软化水、生活水两种。

位于市区的各个热力站，应该接取市政电力和自来水。