热电联产规划编制的几点体会

2023-01-06许高升

江西煤炭科技 2022年1期

许高升

（江西省中赣投勘察设计有限公司，江西南昌 330029）

“十三五”期间，受国家能源和节能环保政策的影响，江西省要求：2019年底国家级开发区基本实现集中供热，到2020年底省级开发区基本实现集中供热。到2020年，基本淘汰10 蒸吨/小时及以下燃煤锅炉，各设区市建成区35 蒸吨/ 小时及以下燃煤锅炉基本完成清洁能源替代。

为提高能源利用效率，降低污染物排放，江西省各县（市、区）在此基础上陆续开展了热电联产规划编制工作。

1 编制原则

热电联产是联合生产电能和热能的发电厂。联合生产电能和热能的方式，取决于采用供热汽轮机的形式。热电联产具有节约能源、增加电力供应、提高能源综合利用率、改善城市大气环境质量、提高供热质量等综合效益。热电联产是国家大力发展的通用节能技术，符合国家可持续发展战略。

热电联产规划是热电联产项目规划建设的必要条件。

1.1 供热范围和规划期限

（1）供热范围

根据《江西省能源局关于规范全省热电联产项目规划管理的通知》（赣能电力[2017]37 号）文，江西省县级热电联产的规划范围应为：全县域，含工业园区。因此热电联产规划范围应为全县域或同级类区域。通常县域内的热负荷主要集中在工业园区，但不可以单个或几个工业园的形式单独编制热电联产规划，应以全县域的热负荷和供热方式作为编制范围统一规划热源点布置。

热电联产规划的编制范围宜依据最新城市总体规划，工业园区供热范围应同工业园区控制性详细规划确定的范围相一致。

（2）规划期限

热电联产规划期限应遵循该区域最新城市总体规划。近期规划宜为热电联产规划编制年的3-5年，远期规划应与城市总体规划的远期规划保持一致。

1.2 热负荷预测

热负荷是热电联产规划中最重要、最基础的资料之一，直接决定热电联产机组选型。通常热负荷按性质可分为：建筑采暖（制冷）热负荷、生活热水热负荷、工艺用蒸汽热负荷。热负荷预测时应对上述各类负荷分别进行统计，不应遗漏。

热负荷按规划期限可分为：现状热负荷、近期新增热负荷、远期新增热负荷。现状热负荷统计时，应认真核实县域内各单位用热负荷及其供热设备情况。对个别企业采用燃油、燃气和生物质为燃料以及不属于淘汰类的锅炉，建议当地政府应给予该部分企业一定的优惠政策，逐步将其锅炉进行替代，规划阶段可将这部分企业的用汽量纳入热电联产的热负荷预测中。远期新增热负荷通常主要为县域工业园区规划用地范围内用热负荷，根据园区工业企业性质不同，其热负荷可参照《城市供热规划规范》（GB/T51074-2015）中常见工业热负荷指标按面积指标法进行预测，也可以根据现状热负荷再按一定的增长比例进行逐年推算。

近期热负荷预测时，应分别计算最大热负荷、平均热负荷、最小热负荷。在计算热网的最大生产工艺热负荷时，应以调查统计的各用户最大生产工艺热负荷之和乘以同时使用系数。通常，同时系数一般取0.7～0.9。需要强调的是：在现状负荷统计时各用户提供的热负荷普遍大于其实际用热负荷，造成热电机组规模近期选型偏大，机组建成投产后多数时间处于低负荷状态运行，系统热效率低。因此在热负荷调研阶段，应严格核实各用户的真实热负荷和用热时间、用热制度、用汽参数，确保热电联产机组规模选型合理。

1.3 热源方案和热源厂

发展热电联产应以集中供热为前提，遵循“统一规划、以热定电、立足存量、结构优化、提高能效、环保优先”的原则。

（1）热源方案

热电联产的机组有多种，锅炉按燃料不同可分为燃煤、燃气、燃油、生物质锅炉以及垃圾焚烧锅炉等；常用的供热汽轮机有背压式、单抽汽式、双抽汽式、抽汽背压式和凝汽式汽轮机五种形式。各类热电联产机组规划选型时均应考虑相应的备用热源。

热电联产机组应优先利用规划区及周边既有的热源或对其实施供热改造。《江西省能源局关于规范全省现役纯凝发电机组供热改造的通知》赣能电力字[2019]24 号文规定：优先对城市和工业园区周边具备改造条件且运行未满15年的在役纯凝发电机组实施采暖供热改造。通知同时要求：供热改造应以不影响机组发电能力、确保运行安全为前提。

新建燃煤热电项目必须采用背压机组，并严格实施煤炭等量或减量替代政策。同时，新建热电机组形式选择应符合《关于印发< 热电联产管理办法>的通知》（发改能源[2016]617 号）相关规定。

近年来，“垃圾围城”形势日益严峻，垃圾焚烧发电作为“减量化、无害化、资源化”处置生活垃圾的有效方式，引起国家高度重视与关注。其特点主要有：垃圾焚烧发电厂发电成本比常规火力发电厂低得多，垃圾焚烧发电厂更适宜于热电联产项目。

（2）热源厂

通常以蒸汽为供热介质的供热半径最大不宜超过10 km，以热水为供热介质的供热半径最大不宜超过20 km。《江西省打赢蓝天保卫战三年行动计划》（2018-2020年）指出：到2020年底，基本实现集中供热范围内的分散供热锅炉全部淘汰，不再新建分散供热锅炉，确保实现“一区一热源”。原则上一个县域内只设置一个热源厂，对于热负荷相对分散的规划区（如县域内有两个或多个分散的工业园区），当设置一个热源厂难以满足供热半径要求时，可考虑设置两个或多个热源厂。

规划新建热源厂位置宜靠近热负荷集中区，其用地性质应符合该区域相关规划用地要求，热源厂建设用地应预留远期机组扩建需求。规划阶段还应落实热源厂水源、交通、燃料供应、设备运输等建设条件。

1.4 供热参数和供热管网

（1）供热参数

供热介质分以蒸汽介质和以热水为供热介质两种，以蒸汽为介质又分为饱和蒸汽和过热蒸汽两种。以热水为介质又分为低温热水和高温热水两种。

①凡以生产工艺供热为主的系统，应选择以蒸汽为介质，热水供应从热交换器或蒸汽喷射取得。

②凡以生活用热为主的系统，或有少量低压（0.3 MPa 以下）生产用蒸汽可选高温水为介质。少量蒸汽由高温水交换取得。

③既有较高压力的生产工艺用蒸汽，又有较大量的生活供热，需经过技术经济比较，可选以蒸汽为介质或选蒸汽、热水两种锅炉。

供热介质、介质温度、压力的确定原则上依据热用户对用热介质的要求确定。在选择供热介质参数时还应考虑介质在输送过程中的压降和温降。

（2）供热管网

供热管网规划总的原则是技术上可靠、经济上合理和施工维修方便。供热管道的布置力求短直，主干线应通过热用户密集区，并靠近热负荷大的用户。管道的走向宜平行于厂区或建筑区域的干道或建筑物。

供热管网通常采用枝状管网。枝状管网的优点是系统简单，造价较低，运行管理较方便；其缺点是没有供热的后备性能，即当管路上某处发生故障或进行检修时，在损坏地点或检修地点以后的所有用户供热中断，甚至造成整个系统停止供热。

供热管道敷设形式宜根据规划区域的现状条件灵活选用，主要有架空敷设、地沟敷设和直埋敷设三种形式。工业园区常采用架空支架形式，城市中心区宜采用管沟或直埋的方式。管道布置应符合《城市工程管线综合规划规范》GB50289-2016的要求。特别强调的是：管网布置时应预留远期供热管网的空间位置要求，对选用高参数供热介质时还应论证供热管道对经过周边区域空间影响。供热管网布置宜依据城市总体规划土地利用图和工业园区控制性详细规划用地图，新增的供热管道布置还应符合该区域综合管廊规划要求。

（3）水力计算

热电联产规划阶段应对选定的供热参数和供热管网进行水力计算，水力计算一般按近期热负荷进行计算，并用远期负荷进行复核。通常根据各管段的流量和预设的蒸汽流速范围初选供热蒸汽管道管径。水力计算时应计算每个管段的蒸汽流量值、压损、各节点的压力和温度值，确保供热管网中每个点供热参数均可满足用户用热需求。

1.5 节能环保

（1）节能

新建和改造热电联产机组均应计算热电项目的热经济指标，并进行能源利用效率评价。热电联产机组主要热经济指标包括年供热总量、年发电总量、产用电率、供电年均标准煤耗、供热年均标准煤耗、热电比、全厂热效率和节煤量等。热电联产项目节煤量应按热电联产耗煤量和热电分产耗煤量的差值进行计算。热电分产年发电耗煤量（t/a）应按照当地同容量机组发电年均标准煤耗（g/kWh）×热电分产年发电量（kWh/a）/106进行计算,热电分产年供热耗煤量（t/a）应按集中供热锅炉标准煤耗率（kg/GJ）×热电分产年供热总量（GJ/a）/103进行计算。

（2）环保

根据《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》（发改委[2014]2093 号）和《关于印发< 热电联产管理办法> 的通知》（发改能源[2016]617 号）要求：新建和改造热电联产机组的污染物浓度均应实现超低排放。《江西省打赢蓝天保卫战三年行动计划（2018-2020年）》计划提出，在确保全省电力安全稳定供应的基础上，统筹推进全省现役燃煤发电机组超低排放改造。炉后烟气应设置脱硫、脱硝和除尘设施。2018年，全部启动全省所有热电联产机组、循环流化床机组以及工业企业自备燃煤发电机组超低排放改造。主要污染物烟尘、二氧化硫、氮氧化物的排放浓度应分别低于10 mg/Nm3、35 mg/Nm3、50 mg/Nm3。

垃圾焚烧发电厂供热的主要污染物为二噁英，具有强致癌性。其防治措施通常为控制垃圾焚烧炉炉内温度；采用石灰石脱硫，同时实现炉内脱氯；尾部烟气采用活性炭吸附、催化分解、紫外光分解、微生物降解和综合静电烟气净化等方法进行处理。