关于信阳市城市集中供热工程的研究

2018-03-23吴中正

山西建筑 2018年14期

吴中正

(河南省城乡规划设计研究总院有限公司,河南郑州 450044)

1 概述

1.1 城市概况

信阳市位于河南省最南部，处于东经114°01′～114°06′，北纬31°46′～31°52′，地跨淮河，位于中国亚热带和暖温带的地理分界线(秦岭—淮河)上，属亚热带向暖温带过渡区，在全国建筑热工分区中为夏热冬冷地区，冬季日平均温度不大于8 ℃，天数仅105 d，供暖室外平均温度为4.2 ℃[1]。

信阳市域面积18 925 km2，2017年年末全市总人口875.17万人，中心城区建成区面积84 km2，现状人口90万人。根据《信阳市城市总体规划(2013—2030)》可知，信阳市中心城区近期到2020年人口规模110万人，建设用地规模115 km2，远期到2030年人口规模185万人，建设用地规模为185 km2。

1.2 城市供热现状及现状分析

1.2.1城市供热现状

信阳市目前尚未实施城市集中供热，大唐信阳华豫电厂总装机容量1 960 MW，现有2×320 MW和2×660 MW纯凝机组，机组尚未进行供热改造，主要以发电为主。大多数居民冬季采暖主要依靠空调和燃气壁挂炉采暖；事业单位、大型酒店和商业建筑依靠空气源热泵或地下水源热泵冬季采暖夏季制冷。

1.2.2供热现状分析

1)由热源侧方面看，信阳现状存在大型电厂尚未进行热电联产改造，如电厂改造后，2×320 MW供热机组采暖抽汽量为700 t/h，可供采暖面积约为1 100万m2，2×660 MW供热机组采暖抽汽量为1 000 t/h，可供采暖面积约为1 600万m2，电厂供热改造后供热能力非常大，能够满足信阳市的供热需求，电厂未被改造利用，是造成现状无集中供热的原因之一。

2)由于历史原因和气候条件，信阳市处于夏热冬冷地区，冬季采暖天数较短，最冷时间段仅30 d左右，最低温度约为-10 ℃，居民使用空调就可解决供暖问题，无需耗费大量的人力、物力和财力，敷设大型集中供热管网进行集中供热。

2 实施集中供热的必要性

2.1 贯彻执行国家能源政策的需要

在国家相关法律政策大力提倡“节能环保”的大背景下，集中供热作为一种节约能源、减少环境污染的供热方式已经逐步成为我国城镇的主要供热方式，我国北方城市集中供热事业得到快速发展，已形成了以热电联产为主，集中锅炉房为辅，其他方式为补充的供热局面。热电联产集中供热可以充分发挥能源的阶梯利用率，节约大量能源，减少大量环境污染，对于大唐信阳华豫电厂而言，供热机组的改造已经成为必然，能够产生很大的环境效益和社会效益。

2.2 集中供热具有巨大的社会经济效益

城市集中供热是城市的基础设施之一，热是改善城市环境、改善城市大气质量、提高城市现代化水平的重要措施之一，具有良好的社会效益、环境效益和经济效益，是国家产业政策重点支持发展的行业。

信阳市城区近年经济增长速度较快，随着城市的发展，规划各民用建筑、公用建筑已经在建设中或准备建设中，热用户逐渐增多，同时，随着城市化建设速度的加快，城区规模的扩大及人口的增长，必将对居民住房、居住环境、供热、供电等提出更高的要求。针对信阳市目前的具体情况，作为城市的基础设施，城市集中供热的建设已经迫在眉睫。实施集中供热能够满足日益增长的热负荷需要，有效的控制和减少信阳市大气及水质污染，改善环境质量，提高人民生活水平。

3 城市集中供热工程内容

3.1 工程建设的范围及时序

信阳市中心城区集中供热工程主要是满足《信阳市城市总体规划(2013—2030)》确定的2030规划中心城区范围内采暖热用户的供热需要。中心城区主要有羊山新区、浉河区、平桥区、工业城西区和工业城东区，其中浉河区和平桥区为老城区，大部分建筑为多层节能老建筑，建筑室内未安装末端采暖设施；工业城西区和工业城东区均为工业发展用地，只有少量民用和公共用地，且目前尚未全面开发；羊山新区作为信阳市重点发展区域，涵盖了商业办公、公共事业单位和大型中高档居住社区，该区域居民对供热的接受程度较高，基础设施条件较好，是本次供热工程重点发展区域。所以根据各个区域的热负荷实际情况，工程分三期建设：

一期工程主要建设范围为羊山新区，建设期限为：2018年—2020年；

二期工程是在一期工程的基础上以浉河区作为重点发展区域，兼顾发展羊山新区和平桥区；建设期限为：2021年—2025年；

三期工程是在一期和二期工程的基础上，重点发展工业城西区和工业城东区；建设期限为：2026年—2030年。

3.2 热负荷的预测

3.2.1热指标的确定

根据CJJ 34—2010城镇供热管网设计规范,JGJ 134—2010夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准及DBJ 71/062—2012河南省居住建筑节能设计标准(夏热冬冷)的有关规定，结合实地调查，信阳市现状建筑均为节能建筑，考虑到信阳市所处的地理位置，参照类似城市耗热指标，确定信阳市居住建筑采暖热指标为38 W/m2，公共建筑为50 W/m2。

按照党中央、国务院加强食品药品安全的重大决策部署，河间市食品药品监管局始终坚持高标准、高质量狠抓食品药品监管工作，全力保障人民群众饮食用药安全。建局以来河间未发生重大食品药品安全事故，2011～2013年先后被省食品药品监管局授予“先进集体”“省药械稽查先进集体”“省党风廉政建设先进集体”；2008年起连续8年被沧州市食品药品监管局授予“先进集体”；2015年被河间市委市政府授予“实绩突出领导班子”；2015年首批顺利通过省级食品药品安全县验收。

3.2.2热负荷的预测

通过对供热区域内现有建筑面积和羊山新区居住社区入住率以及新区内公共建筑空调采暖情况的调研，并根据城市总体规划确定的近远期人口规模，对于规划区域，考虑人均居住和公共建筑面积分别为35 m2和12 m2～15 m2，综合计算分析得出信阳市中心城区近远期需采暖建筑面积，并结合上文确定的采暖热指标计算得出采暖热负荷：

2018年—2020年，信阳市中心城区供热范围内集中供热总面积451.0万m2，采暖期采暖热负荷为179.8 MW；

2021年—2025年，信阳市中心城区供热范围内集中供热总面积2 530.18万m2，采暖期采暖热负荷为1 051.7 MW；

2026年—2030年，信阳市中心城区供热范围内集中供热总面积3 992.0万m2，采暖期新增采暖热负荷为1 657.0 MW。

3.3 热源的确定

项目集中供热热源为大唐信阳华豫电厂，电厂机组改造后总供热能力为2 700万m2，能够满足信阳市城区一期和二期工程的供热需求，但随着三期热负荷的增长，需增加其他热源才能满足城区的用热需求。为了更好的改善信阳市的空气质量，减少大气污染，结合当地能源资源情况，规划采用燃气锅炉、空气源热泵、污水源热泵等清洁热源作为供热热源，远期根据热负荷的增长情况，合理确定热源的规模。

本文仅对污水源热泵做出详细的计算说明。根据城市总体规划建设城北污水处理厂，处理规模为10万t/d，位于城区北部。规划在处理厂内新建城污水源热泵站，冬季污水厂排放水温一般稳定在12 ℃左右，热泵换热机组可利用换热温差为5 ℃，考虑污水实际排放量，取保障系数为0.9，所以污水处理厂可利用排水量约为3 000 t/h，利用热量约为24 MW[2]，可供热面积约60万m2，同时配套建设低温热水管网，承担部分区域民用采暖热负荷。

3.4 供热管网工程

3.4.1供热介质的确定

本工程供热范围内主要以民用和公共建筑采暖热用户为主，承担民用建筑物采暖、通风、空调及生活热水热负荷的城镇供热管网应采用水作供热介质，为了提高集中供热的安全性，便于管网联网运行，本工程供热区域内的采暖热用户采用高温水作为供热介质。

3.4.2供热介质参数的选择

热网敷设以直埋为主，目前高温水直埋保温管的耐热一般不超过140 ℃，供回水温度若选用130 ℃/70 ℃，供回水温差为60 ℃，与常用的供回水温度120 ℃/70 ℃，110 ℃/70 ℃供热参数相比，在输送相同热量的情况下，热网输送流量分别减少13.7%和33.6%，所需热网管径小，热网阻力损失也小，热网循环水泵的耗电少，管道耗钢量小，可大量降低热网一次投资及运行费用；与供回水温度120 ℃/60 ℃相比，130 ℃/70 ℃供回水温度较高，对管材及管道附件保温等要求较高，投资相对较高，130 ℃高温水的汽化压力为17 m水柱，对补给水泵定压要求较高。

结合本工程具体特点，考虑热源、热网、用户系统以及热网敷设和热网保温材料等多方面因素，进行技术经济比较，确定热水管网供回水温度为120 ℃/60 ℃。

3.4.3供热管网形式

枝状管网布置简单，供热管道直径随着与热源距离的增大而逐渐减小；且金属耗量小，基建投资小，运行管理简单；环状管网投资高，过多的占用城市地下空间，为以后其他市政管道的敷设造成很大的困难。但枝状管网不具备后备供热的性能。当供热管网某处发生故障时，在故障点以后的热用户都将停止供热。由于建筑物具有一定的蓄热能力，通常可采用迅速消除热网故障的方法，以使建筑物室温不致大幅度地降低。因此，枝状管网是热水管网最普遍采用的方式。

由于信阳市冬季严寒天数较少，环状管网投资高，过多的占用城市地下空间，为以后其他市政管道的敷设造成很大的困难，枝状管网比环状管网更适合信阳市城区的实际情况，经过经济技术比较后，确定选择枝状管网作为主要的供热方案，支干网设置连通管，形成环网以保证供热的安全性。

4 节能减排效益

本工程热源利用大唐信阳华豫电厂和其他清洁能源供热，原则上不额外消耗煤，可取消大量燃煤小锅炉。热电厂供热耗标煤指标按38 kg/GJ，分散小锅炉供热耗标煤指标，按平均供热效率80%计算，则为42.65 kg/GJ；则1 GJ供热量情况下，热电厂供热可节约标煤量4.65 kg。则按全年供热量为1 032万GJ，可节约标煤量为47 337 t，可减少SO2,CO2，氮氧化物分别为3 550.3 t/年,118 011.1 t/年,1 775.1 t/年。