城市集中供热工程设计方案

1 城市集中供热工程设计方案 目名称： 城市集中供热工程 办单位概况 三甲炼焦有限公司 是 大型民营企业，在 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 105h， 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 450的蒸汽 420 t/h。 该焦化厂 拟建 123 台空冷抽汽汽轮发电机组，一台 12凝机组。 目前已经在建 12冷抽汽和 纯凝汽轮发电机组各一台。 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 2 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水作热媒， 现状供热面积约 10 万 目前政府正在组建 供热工程指挥部。 建地点：山西省 设内容与规模 本工程拟建主要内容如下： （ 1） 热网首站一座（位于 三甲炼焦公司厂区范围） （ 2） 供热一次管网： 度约 7KM x 2 （ 3） 热网热力站约 1015 座 （ 4） 供热二次管网 度暂按 8km x 2 考虑 设年限 建议 分 23 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 3 工程随规划实施进度确定。 资估算 根据工程范围内建设内容，经测算 工程投资约： 元 4 2项目建设的必要性和条件 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 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， 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 h，均采用常压热水锅炉，现状实际供热面积仅为 103万 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 个新兴城市形象受到影响。 5 目建设的有利条件 ： 鉴于市区各区域 供热面积初具规模 ； 三甲炼焦有限公司具备稳定热源 。在 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 105h， 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 450的蒸汽 420 t/h。 该焦化厂拟建 123 台空冷抽汽汽轮发电机组，一台 12凝机组。 目前已经在建 12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 12蒸汽 96135t/h，其中 抽汽 部分5080 t/h（ 310）用于向 区供热 。 3 台抽汽机组抽汽量（ 5080） t/h 3=150240 t/按每吨蒸汽可供暖 平方米计算， 可向 区供暖 150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。 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， 6 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。 政府的决心 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张状况。 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。 7 目建设 城市概况 域概况 （ 1）地理位置 地处黄河腹地， 山西省东南部，泽州盆地北端，太行山西南边缘 。地理坐标为北纬 35 40 360，东经 112 40 113 10，海拔高度在 800 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，东北自泉山与长治县相接，南至界牌岭与晋城郊区交界。东西广 40 公里，南北纵 45 公里， 总面积 946约占全国总面积的万分之一。 （ 2）自然条件 地势北高南低， 周围环山， 境内丘陵起伏，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。 区概况 8 区位于市域中心， 现状 建成区面积 区周边部分村镇建设用地未计入），市区 人口 （ 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，东临七佛山，丹河南北纵贯市区， 交通便利。 市区有太焦铁路、太洛公路、曲辉公路穿过。城市向南同晋城以及豫北中原城市群中的焦作、郑州和洛阳，向北同长治、太原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。 9 设规模： 根据 三甲炼焦有限公司现状以及未来发展规模 ,结合 现状以及城市总体发展规划进行平衡，推荐可行方案。 三甲炼焦有限公司（热源）蒸汽产能平 衡 锅炉产汽量： 420t/h 汽机进汽量： 288405t/h（额定 最大） . 汽机抽汽量： 150240t/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： 12发。 10 蒸汽产能平衡 序号 项目 锅炉蒸发量（ t/h） 汽机参数 汽） 1抽汽 ） 1 1锅炉 35 96/135（额定 /最大） 50/80（额定 /最大） 2 2锅炉 35 3 3锅炉 35 4 4锅炉 35 96/135（额定 /最大） 50/80（额定 /最大） 5 5锅炉 35 6 6锅炉 35 7 7锅炉 35 96/135（额定 /最大） 50/80（额定 /最大） 8 8锅炉 35 9 9锅炉 35 11 10 10锅炉 35 11 11锅炉 35 12 12锅炉 35 13 合计 420 288/405(t/h) 150/240(t/h) 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 12 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 712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 。 计参数的确定 关于供热介质 由于来自三甲炼焦有限公司的热源首先是 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范（ 求，由于本设计所要满足的用户，主要是民用或公用建筑 13 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范 （ 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 110150 ，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 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 。 设内容 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 。以上内容也是此次设计的工作内容。 一次网参数： 130/70 二次网参数： 85/60 一次网长度： 714 一次网主干管径： 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 ，内设水 15 艺方案 计原则： 热电联产、以热定电 。 热力网采用闭式双管制。 一次管网为 130/70；二次管网为 85/60 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。 管网敷设 需要因地制宜， 城区以外低支架架空为主 ； 城区内以直埋敷设为宜 。 本工程范围：热网首站、热力主干管一次网、二次网换热站、部分二次管网 。 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 16 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，而本工程拟建城市范围内，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 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 。 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） 17 方案二 5080 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 100160 t/h （通过抽凝机组供） 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： 288405t/h（额定 最大） . 三台汽机抽汽量： 150240t/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： 12 3 满发。 18 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： 50100 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： 150240 万米 2 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 168设计考虑设 4 台换热器，单台换热能力 42 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 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，在国内都可以得到解决。 建工程方案 建、 构筑物的建筑特征、结构 19 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 建筑物类别 建筑特征 结构形式 备注 供热热网首站 单层、局部二层 框架 热力站 单层 内框架 阀门井 钢砼 补偿器井 钢砼 管道固定支墩 钢砼 20 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。 位于市区内的 各个热力站，应该接取市政电力和自来水 。 21 6建设条件和厂址初步方案 6 1 厂址所在地区现状 地处山西省东南部，泽州盆地北端，太行山西南边缘 。地理坐标为北纬 35 40 36 0，东经112 40 113 10，海拔高度在 800 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，东北自泉山与长治县相接，南至界牌岭与晋城郊区交界。地势北高南低，周围环山，境内丘陵起伏，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。 区位于市域中心，现状建成区面积 区西靠西山，东临七佛山，丹河南北纵贯市区，交 通便利。市区 有太焦铁路、太洛公路、曲辉公路穿过 。 城市向南同晋城以及豫北中原城市群中的焦作、郑州和洛阳，向北同长治、太原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 22 高，西部、北部为丘陵浅丘地，南部有牛山环抱，中部地势平坦。 本工程热源所在地位于 区东北方向约 7 公里的三甲镇 ，目前由 三甲炼焦公司正在逐步完成其 120万吨焦化项目的热电配套部分可以为市区集中供热提供热源 。 址建设条件及比选 由于本工程的特点决定了 热网首站 一定 位于热源附近 ，并且据现场踏勘， 在三甲炼焦公司已经为本工程热网首站预留了位置。 23 程环境条件 根据 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， 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 h， 均采用常压热水锅炉， 现状实际供热面积仅为 103万 这些 小锅炉布置分散，煤耗高，热效率低，不仅造成了能源的浪费，而且给城市空气环境造成了严重的污染，粉尘、二氧化硫排放造成污染严重的问题日益突出。使 个新兴 城市形象受到影响。 由于本次集中供热工程的供热能力可解决 150240 万米 2 面积，如果同样的采暖面积依靠目前小锅炉来解决供热，需要 400t/h。依据 400t/h 的小锅炉蒸发量测算可知，由于建设集中供热，将在 环保方面取得下列成果： 燃煤量：节约 吨 /每个采暖期 灰渣量：减少 吨 /每个采暖期 24 粉尘量：减少 3900 吨 /每个采暖期 烟尘量：减少 680 吨 /每个采暖期（除尘效率 85%计） 放量减少： 1890 吨 /每个采暖期（含硫量 1%计） 目建设和生