城市供热专项规划探讨
1 引言
热电联产集中供热，可以极大地提高能源利用率，使煤炭的利用率由单纯发电时的38%左右，提高到80%以上，从而节约大量的煤炭资源。发展集中供热是改善环境、减轻大气污染的重要一环；集中供热可以有效地提高供热质量，对于发展生产、改善人们的办公及生活环境意义重大。
但热电联产把电厂的发电与用户的用热紧密联系，降低了灵活性，同时也增加了电厂的投资。因此，只有对城市规划和集中供热区域作统筹安排，在热负荷充分保证的条件下，确定合理的建设方案，才能收到良好的综合效益。
本文谨以《莱芜市城市供热专项规划（2007-2020）》（该规划成果于2008年6月通过了专家评审，并于2009年3月31日 经山东省建设厅批复实施）为例，简要论述城市供热专项规划的编制办法、编制内容以及达到的效果，希望得到广大同仁的指正。
2 规划基本思路
供热专项规划的编制紧紧依托莱芜市新一轮总体规划，结合国家最新产业政策，并充分考虑了国家关于节能减排的要求，对莱芜市的供热现状进行了详细调研，对莱芜市未来城市热负荷进行了合理预测，规划以莱城南部的莱芜电厂和北部的莱城电厂作为远期两大供热主力热源，提出了合理实用的规划实施方案，并对高能耗现状蒸汽管网和换热站等提出了节能改造方案。
3 主要编制内容
3.1 城市供热现状分析
莱芜市城市集中供热起步于1993年，现状城市热源有：
① 莱芜兴源热电有限责任公司
位于莱城北部张家洼街道办事处，2003年9月投产，装机规模为：2×25MW抽凝式汽轮发电机组，配2×130t/h循环流化床锅炉，热源额定抽汽量为160 t/h，抽汽压力为0.981MPa，最大供热能力为200t/h。
② 莱芜泰钢热电有限公司
位于莱城西部新甫路1号，为泰钢集团自备热电厂，1990年元月投产，装机规模为：2×6MW和1×30MW抽汽式汽轮发电机组，配1×75t/h和、1×130t/h煤气锅炉。现管道对外供热能力为0.98MPa蒸汽80t/h，最大供热能力120t/h。
③ 莱芜泰丰热电有限公司
位于开发区孝义河东部，于2004年10月投产，负责供应泰丰集团内部热源和周边企事业单位的生产和生活用热。现装机规模：3×12MW抽凝式汽轮发电机组，配4×75t/h循环流化床锅炉。机组额定抽汽量为150 t/h，抽汽压力为0.98MPa，最大抽汽量240t/h。受管道所限，目前最大供热能力100 t/h。
④ 开发区调峰锅炉房
地处开发区中部原山南路与汇河大街交汇处，装机规模3×15t/h蒸汽锅炉，调峰供热能力为45t/h，主要供应市区中部生活用热及为城市热网供热调峰。
另有可发展为集中供热热源的大型热电企业两家：
莱城北部的莱城电厂：现有4台300MW纯凝机组
莱城南部的莱芜电厂：现有3台135MW纯凝机组
在建2台300MW抽凝机组
莱芜市城市集中供热主要由莱芜市燃气热力有限责任公司负责城区配套热网的建设、运行和管理。供热系统采用蒸汽管网供应到各单位换热站的供热方式，凝结水不回收，作为各换热站的循环补给水。用汽单位（或小区物业）负责建设小区内循环水管网和换热站以及小区内循环水管网的运行管理。至2007年底莱城范围内已敷设供热蒸汽主支管道56km，拥有汽水换热站199座，实际运行166座。2007年实际集中供热面积仅达到270万㎡，而莱城现状具备供热条件需供热的民用采暖面积为794万㎡，集中供热缺口达524万㎡。在现有供热管网覆盖区域内仍存在大量分散燃煤小锅炉，据统计现莱芜市城区共有分散锅炉房近100余处，登记注册的锅炉141台，总吨位554.93 t/h。
通过以上调查分析发现莱芜市供热现状主要存在如下问题：
其一：城市大型热源发展滞后，各种小锅炉建设未得到有效控制，能源利用率低下，环境污染严重；
其二：热网均为蒸汽管网，热损失高达25%以上，且凝结水无法回收，造成巨大的资源浪费。
其三，工业用热和采暖用热混供，致使管网在采暖期和非采暖期运行不一，失调现象严重；
其四：供热方式基本为分户单供，站点设置太多，站均供热面积仅为1.63万㎡，而分散站点用户为满足自身用热，在采暖期擅自调节，造成整个管网用热分配失衡；
其五：城市热网建设缺乏统一规划，热网规模不能有效适应城市建设，在一定程度上阻碍了城市集中供热发展进程。
3.2 热负荷调研和预测
热负荷是确定供热规划方案的基础，也是热电联产项目建设的基础。
① 工业热负荷
经过对莱芜市现状工业企业的详细调研，确定本规划范围内可采用集中供热的工业企业共36家，在严格核实各企业现状热负荷的基础上，适当考虑了企业的生产发展计划，测算各企业的近期热负荷。以企业生产计划及现状和近期热负荷为基础，按一定的增长率，测算远期规划工业用户的发展热负荷。
经测算近期最大工业热负荷折合1.6MPa、300℃蒸汽79.68t/h和0.98MPa、300℃蒸汽231.35t/h；远期最大工业热负荷折合1.6MPa、300℃蒸汽98.16t/h和0.98MPa、300℃蒸汽330.15t/h。
② 采暖热负荷
莱芜市莱城至2006年底城市建筑总量为1346万㎡，其中具备供热条件的建筑物总面积为794万㎡，近期2010年达到1036万㎡。根据城市总体规划布局，确定2020年前莱芜市莱城集中供热综合普及率达到80%。按照居住建筑、公共建筑、工业建筑及既有建筑、规划建筑的比例,计算确定近期规划综合热指标为44W/㎡； 远期莱芜市城市采暖建筑物的构成将以节能建筑为主，根据国家最新关于建筑节能的规范标准并考虑管网热损失，确定远期综合采暖热指标取值为35W/㎡。
经测算本规划近、远期城市采暖热负荷分别为2010年1641 GJ/h（1036万㎡），2020年3195 GJ/h（2017万㎡）。
③ 空调制冷热负荷
规划以节约能源和综合利用为前提，以提高热源运行效率为目的，充分利用小型热源非采暖期供热能力余量和莱城电厂4×300MW纯凝机组发电余热利用节能优势，对供热范围内有条件进行蒸汽溴化锂吸收式制冷改造的重要公建项目（如高层建筑、宾馆、酒店、医院和大型商场等）考虑空调供冷。远期按公建面积857.01万㎡的16%考虑进行蒸汽溴化锂吸收式制冷，可以实现总供冷面积140.2万㎡。
④ 热水供应热负荷
民用生活热负荷考虑分户利用天然气、太阳能、电能等清洁能源，本规划暂不考虑集中的生活热水供应负荷。
3.3 供热能源结构
供热能源结构的确定既要符合我国的国情、能源政策，又要结合莱芜市的总体发展规划和能源发展情况，还要从经济性、环保的角度进行综合考虑。本规划确定莱芜市供热能源结构为：以煤炭为主，以油品、天然气、焦炉煤气、液化石油气等优质洁净燃料为辅。
3.4 城市供热发展方案
根据莱芜市城市总体发展布局，充分考虑莱城供热发展现状，结合热负荷布局特点和现有热源发展条件，以贯彻国家最新节能和热电联产发展政策为前提，经方案比较论证后，科学制定莱芜市莱城城市供热发展方案：
① 2008年底之前实现莱芜电厂二期工程2×300MW燃煤供热机组建成投产，达到热源供热能力1.6MPa蒸汽100-200t/h和0.5MPa蒸汽400-700t/h。
② 近期2010年前充分利用莱城电厂4×300MW纯凝机组的发电余热作为兴源热电的补充，增加热源供热能力0.98MPa蒸汽100-200t/h，以缓解近期兴源热电厂一台机组的关停以后城市热源供热能力不足带来的供热压力。
③ 远期2020年前将莱城电厂其中两台300MW热电机组进行挖潜供热改造，增加热源供热能力0.98MPa蒸汽100-200t/h和0.5MPa蒸汽400-600t/h，可基本满足城市供热发展，并可为北部莱城工业区预留部分供热余量。
④ 根据国家最新热电联产产业政策和莱芜市小型热源点关停计划，远期将逐步关停兴源热电厂；泰钢热电厂属于钢铁企业自备热电厂，具备能源综合利用条件，予以保留完善，在保证企业自用汽的同时实现对外供热能力100t/h；泰丰热电厂远期考虑生产运营的不确定性，建议保留两台原有蒸汽锅炉，发展为热源厂，保证对外供热能力150t/h以满足开发区及东部辛庄工业园未来的工业负荷需求。
3.5 热力管网规划
热源引出1.6MPa和0.98MPa蒸汽管线，直供工业用户和其它蒸汽用户。在热源内建设汽水换热首站，外供130℃/70℃ 高温热水，在各采暖区域建设水—水换热站外供 80℃ / 60℃ 低温热水，直供采暖热用户。
① 蒸汽管网
现有蒸汽供热管网以充分整合利用为基础，以供热改造为主，局部延伸建设为工业用户和常年蒸汽用户供热专线。为逐步实现城区蒸汽采暖供热系统向高温热水采暖系统的改造创造条件。
莱芜电厂建设1.6MPa蒸汽主线一条，出口管径529×7，为城南工业园，高庄工业园工业用户供热，并引入城区与现有蒸汽管网搭接，解决近期城市供热盲点区域的供热问题，并为泰丰热电厂将来出现运营变化时做好准备。
② 高温热水管网
高温热水供热管网系统在本规划实现后将成为莱芜市城市供热的主要方式，届时热损不到3%的高温热水供热系统将替代目前主城区热损高达25%的蒸汽采暖供热系统，为莱芜市尽快实现国家要求“十一五”期间节能降耗20%的目标做贡献。
莱芜电厂建设高温热水供回水管线一路，为主城区和开发区供暖，出口管径为2×920×10，在孝义河北侧沿河公路和大桥南路交叉口建设中继加压泵站一座，分出东西两支干线，管径均为2×820×10，分别沿开发区凤凰路和万福路敷设至开发区和主城区。
莱城电厂建设高温热水主线两路，一路为远期建设，出口管径2×920×10，由电厂西向引出后沿长勺路向北进张家洼片区供热，在保证莱城采暖需求的前提下经过进一步挖潜改造为北部莱城工业区采暖预留供热余量；一路为近期建设，出口管径2×1020×10，由电厂南向引出后沿文化北路向南敷设至龙潭西大街转向东，在万福路与莱芜电厂热源建设的高温热水管线联网。远期在城市中心区和高新区形成两大环网供热，城市两大主力热源南北呼应，提高供热保障性。
3.6 投资估算与经济效益分析
实现本规划总投资6.77亿元，其中近期投资4.36亿元，远期追加投资2.41亿元。到户含税平均热价为44元/GJ。内部收益率近期规划为8.25%，远期规划为12.02%。投资回收期近期规划8.31年，远期规划6.35年。
3.7 节能减排
本规划节能专篇从热源到热用户五个环节提出了有效、可行的节能措施：
① 采用大型热源
节约燃料：可降低煤耗18g/kwh左右。
节水：300MW级以上供热机组，冷却水采用中水回用。
② 供热设施
在对现有供热锅炉房和汽水换热站改造时，充分利用其场地和现有供热系统设备（热能输送、控制和调节设备等），充分利用现有资源。
③ 一级供热管网
对于民用采暖，提倡利用高温热水作为一级管网热媒的二级换热系统。
④ 二级供热管网
高温热水供热管网设计时，充分考虑城市已有的二级低温热水供热管网，经过对现有热力站整合改造，其二级网尽量保留使用，充分利用现有供热管网资源。
⑤ 热用户
对现有采暖热用户进行维护结构保温措施强化改造和户内供热系统改造，实现集中供热的分户计量；对新建小区和企事业单位采暖用户一律按采暖分户计量供热系统进行建筑设计。
本规划实现后，莱芜市在城市集中供热方面可节省标准煤消耗61.19万吨/年，减少SO2排放量1.22万吨/年，减少烟尘排放量0.92万吨/年，减少灰渣排放量15.91万吨/年。
3.8 近期建设规划
3.8.1 热源建设
尽快实现莱芜电厂2×300MW热电机组扩建工程的供热发电。以保证企业发电经济效益为前提充分利用莱城电厂的余热作为北部地区供热主要热源兴源热电的补充，解决莱芜市城市集中供热发展一直滞后于城市经济发展的问题。
3.8.2 热网建设
力争2010年前完成莱芜市现有供热管网改造，在此期间如有新建热力站应符合供热规划；力争2010年前莱芜电厂蒸汽供热管网进入城区，解决近期城市供热盲点区域的供热问题，尽快建设高温热水管网从根本上解决现有供热系统热损高、供热效率低、供热能力不足的问题。
3.9 现状热力站整合改造规划
对现有能耗高的小型热力站制定详细的整合改造规划，近期将199座热力站逐步整合为61座热力站，其中8座可发展为常年热用户，整合后每站供热面积5-10万㎡左右。并首先将整合之后的19座汽水换热站先行置换改造为水水换热站，充分利用现有资源。
4 规划实施效果
目前，该规划已由山东省建设厅批复实施，取得了良好的效果，促进了莱芜市集中供热事业更加健康、有序发展。根据供热规划，莱芜市城市供热系统和设施整合改造已经全面展开，城市供热进一步节能；华能莱芜电厂莱城区供热工程已于2009年初全线开工，目前已经全部实现供热试运行。
5 结束语
城市供热专项规划，是指导城市集中供热建设的纲领性文件。城市供热专项规划文件的编制，既要与国家产业政策紧密结合，又要兼顾当地的城市发展状况，更要具有很强的可操作性。城市集中供热是现代化城镇的重要基础设施之一，是城镇公共事业的重要组成部分，其成败关乎国计民生。大力发展热电联产集中供热，可以提高能源利用率，保护环境、节能减排，这一点已经深入人心。同时应该看到，现阶段我国的集中供热事业不够完善，技术水平不够成熟，地区之间发展极不平衡，这就需要我们广大从业人员审时度势，不懈努力，为我国集中供热事业的发展贡献自己的聪明才智。热电联产集中供热大有可为！
参考文献
[1] 汤惠芬 范季贤.热能工程设计手册[M]. 北京：机械工业出版社，1999
[2] 贺平.供热工程[M]. 北京：中国建筑工业出版社，1993
[3]城市热力网设计规范（CJJ34-2002）[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2002
[4] 热电联产项目可行性研究技术规定[M]. 计基础[2001]26号文，2001