北方地區(qū)中小城市清潔采暖重要途徑：燃煤蒸汽背壓機分布式供能系統(tǒng)

2017-12-26 12:49:01 來源:北極星電力網(wǎng) 　點擊量：評論 (0)

2016年底，在中央財經(jīng)領(lǐng)導小組第十四次會議上，習近平總書記指出，推進北方地區(qū)冬季清潔取暖是重大的民生工程、民心工程。我國北方地區(qū)正在探索企業(yè)為主、政府推動、居民可承受的清潔取暖模式。黨的十九大報告明

2016年底，在中央財經(jīng)領(lǐng)導小組第十四次會議上，習近平總書記指出，推進北方地區(qū)冬季清潔取暖是重大的民生工程、民心工程。我國北方地區(qū)正在探索“企業(yè)為主、政府推動、居民可承受”的清潔取暖模式。黨的十九大報告明確提出，從現(xiàn)在到二〇二〇年，是全面建成小康社會決勝期。未來三年，要堅持以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，從解決人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾出發(fā)，著力解決北方地區(qū)散煤燃燒采暖、大氣污染排放等突出問題。

2015年以來，中國大唐集團科學技術(shù)研究院（以下簡稱“大唐科研院”）一直致力于北方地區(qū)冬季清潔取暖技術(shù)的研究，在國內(nèi)率先開展燃煤蒸汽背壓機分布式供能系統(tǒng)技術(shù)及商業(yè)模式探索，著力解決常規(guī)燃煤蒸汽背壓機經(jīng)濟性差、排放水平高等突出問題，目前已形成成熟的系統(tǒng)性技術(shù)模式。

近期國家發(fā)展改革委等10部門也聯(lián)合印發(fā)《北方地區(qū)冬季清潔取暖規(guī)劃（2017—2021年）》，明確清潔化燃煤（超低排放）是清潔取暖重要方式，清潔燃煤集中供暖在多數(shù)北方城市城區(qū)、縣城和城鄉(xiāng)結(jié)合部應作為基礎(chǔ)性熱源使用，推動燃煤蒸汽背壓機清潔取暖應用。

一、燃煤蒸汽背壓機是解決北方地區(qū)中小城市清潔采暖重要途徑

我國大中城市基本實現(xiàn)集中供暖，而現(xiàn)行以30萬千瓦等級為主的熱電聯(lián)產(chǎn)機組與中小城市居民采暖需求不匹配。燃煤鍋爐和分散燃煤鍋爐仍是中小城市居民采暖的重要方式，是我國散燒煤控制的重點。盡管國家對燃煤鍋爐嚴格管控，但受用戶成本承受力、天然氣供應不足等多方面因素影響，散燒煤替代的措施仍難以落地。我國北方大部分地區(qū)中小城市適合以采暖型背壓機組、工業(yè)余熱和乏汽余熱利用為主，以可再生能源為補充，以天然氣和熱泵為調(diào)峰熱源的清潔采暖方案。

（一）燃煤蒸汽背壓機可以實現(xiàn)超低排放。發(fā)揮發(fā)電企業(yè)技術(shù)優(yōu)勢，通過嫁接大機組成熟的除塵、脫硫、脫硝技術(shù)，燃煤背壓機可以實現(xiàn)超低排放。受機組特性差異影響，燃煤蒸汽背壓機和燃氣內(nèi)燃機分布式熱電比分別為6和1左右，在產(chǎn)生相同熱量和冷量情況下，燃煤蒸汽背壓機發(fā)電量約為后者的18%，NOX（氮氧化物）和CO2（二氧化碳）的年排放量分別約為后者的57%和87%，其中NOX（氮氧化物）已被研究證明是霧霾重要成因之一。在當前電力供應寬松和供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革的背景下，相比天然氣分布式綜合供能，燃煤蒸汽背壓機發(fā)電少、供熱多，可在解決北方地區(qū)中小城市清潔采暖上發(fā)揮積極作用。

（二）燃煤蒸汽背壓機符合我國基本國情。采用燃煤作為一次能源采暖，老百姓用得起，政府補貼壓力小。按居民取暖熱負荷50瓦特/平方米、標煤單價600元/噸、用電價格0.5元/千瓦時和用氣價格2.5元/立方米測算，僅考慮用能成本，一個采暖季四個月，相同采暖面積消耗煤炭、燃氣和電力成本比例為1:3:6，燃煤清潔采暖具有更大的成本優(yōu)勢。中國國情決定在很長歷史階段，除了北京等經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，多數(shù)城市仍需依靠燃煤清潔采暖。

（三）燃煤蒸汽背壓機具有高效節(jié)能特點。燃煤蒸汽背壓機以熱定電，就近消納，蒸汽利用充分，機組的熱效率可達到85%左右。目前燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)、燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)、燃氣鍋爐和熱泵能效比分別為5～7、5～6.4、1.7和2～3，燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)能效比明顯高于其它供暖方式。同時燃煤蒸汽背壓機通過熱源及管網(wǎng)的智能化運行、多能互補綜合能源供應等方式，可進一步實現(xiàn)高效節(jié)能。

（四）燃煤蒸汽背壓機建設(shè)周期短，見效快。燃煤蒸汽背壓機主要為5～15萬人口規(guī)模的中小城市提供基礎(chǔ)性熱源，項目規(guī)模相對較小，建設(shè)周期一般在6～9個月，能夠快速滿足居民采暖需求。

二、大唐科研院燃煤蒸汽背壓機分布式供能系統(tǒng)性技術(shù)模式

大唐科研院系統(tǒng)性技術(shù)模式以滿足居民采暖需求為基礎(chǔ)，配套工業(yè)園區(qū)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)用能效果更佳，依托大唐集團供熱資產(chǎn)，大唐科研院已形成燃煤蒸汽背壓機分布式供能系統(tǒng)性技術(shù)模式（如圖1所示）。

圖1大唐科研院燃煤蒸汽背壓機分布式供能系統(tǒng)性技術(shù)模式

大唐科研院系統(tǒng)性技術(shù)模式堅持四大設(shè)計原則，一是定位中小城市居民采暖，供熱為主；二是滿足國家技術(shù)規(guī)范和節(jié)能環(huán)保政策；三是適應當?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展和居民承受能力；四是緊密結(jié)合當?shù)卣摺①Y源條件和生態(tài)保護要求。在充分論證、技術(shù)保障的條件下，推進燃煤蒸汽背壓機分布式供能系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，其突出特點如下：

（一）供熱為主、梯級利用。相比于大型燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機組，大唐科研院系統(tǒng)性技術(shù)模式突出以供熱為主的設(shè)計理念，注重供熱可靠性和穩(wěn)定性，兼顧發(fā)電和其他產(chǎn)品，推進能源梯級利用，提高能源利用效率，同時實現(xiàn)系統(tǒng)多能源輸入和多產(chǎn)品供給，有助于實現(xiàn)其他能源的梯級利用及產(chǎn)品的梯級消費。

（二）運行靈活，清潔環(huán)保。大唐科研院系統(tǒng)性技術(shù)模式能夠合理選擇熱化系數(shù)和削峰填谷系數(shù)，通過合理配置背壓機、儲熱裝置、分布熱源及調(diào)峰鍋爐，可以進行多方案靈活布置，選擇最佳運行方案。目前大唐科研院在節(jié)能環(huán)保等領(lǐng)域處于先進地位，燃煤機組煙塵一體化高效脫除與智能控制關(guān)鍵技術(shù)、機組全負荷煙氣SO3脫除高效脫硝關(guān)鍵技術(shù)等多項重大科技成果可靠地解決了超低排放等重大工程難題。大唐科研院系統(tǒng)性技術(shù)模式能夠?qū)崿F(xiàn)對燃煤蒸汽背壓機分布式供能系統(tǒng)實施污染物超低排放控制，實現(xiàn)清潔供熱目標。

（三）網(wǎng)源合一、綜合供能。大唐科研院系統(tǒng)性技術(shù)模式強調(diào)業(yè)務(wù)創(chuàng)新，打造網(wǎng)源合一，實現(xiàn)就近消納。從規(guī)劃階段入手，推動配套管網(wǎng)工程建設(shè)，提升熱網(wǎng)及熱源的一體化集中控制、智能化控制和數(shù)字化管理水平，推進民生基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高綜合利用效率，為用戶提供“冷、熱、電”多種能源服務(wù)，不僅滿足居民采暖需求，而且適宜工業(yè)園區(qū)用能，降低工業(yè)用能成本，促進當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展。

（四）因地制宜，多能互補。大唐科研院系統(tǒng)性技術(shù)模式引入先進儲熱技術(shù)，不僅確保作為區(qū)域主力熱源的燃煤蒸汽背壓機組長周期高效穩(wěn)定運行，而且有利于耦合風、光、地熱、生物質(zhì)等可再生能源，探索多能互補業(yè)務(wù)模式，創(chuàng)新中小城市綜合供能方式，促進可再生能源消納，提高系統(tǒng)效率，降低污染物排放。

三、大唐科研院燃煤蒸汽背壓機分布式供能系統(tǒng)性技術(shù)模式優(yōu)化設(shè)計

大唐科研院系統(tǒng)性技術(shù)模式對系統(tǒng)、設(shè)備和備用等方面的多項重大領(lǐng)域進行創(chuàng)新優(yōu)化，在確保安全穩(wěn)定高效清潔運行的基礎(chǔ)上，大幅降低工程造價，已具備工程應用的條件。

（一）系統(tǒng)優(yōu)化。中小城市清潔供暖是一個系統(tǒng)工程，要綜合平衡基礎(chǔ)熱源、調(diào)峰熱源和終端用能等系統(tǒng)優(yōu)化。系統(tǒng)性技術(shù)模式可對城市熱負荷進行精準核實，根據(jù)當前及遠期，采暖期和非采暖期的最大、平均、最小熱負荷等，優(yōu)化熱化系數(shù)和削峰填谷系數(shù)。突破對原有背壓機組認識，優(yōu)化熱源側(cè)熱力系統(tǒng)設(shè)計和實際工程系統(tǒng)，提高機組初參數(shù)，降低機組容量，減少機組、系統(tǒng)、設(shè)備的臺套次數(shù)。采用先進的水力平衡計算，優(yōu)化一二次熱網(wǎng)系統(tǒng)。通過網(wǎng)源一體化的智能供暖調(diào)節(jié)系統(tǒng)，降低一次能源消耗。

（二）設(shè)備優(yōu)化。大唐科研院系統(tǒng)性技術(shù)模式設(shè)備優(yōu)化的核心是對汽機、除塵、輸煤、化學等方面進行全方位的模塊化和簡約化。設(shè)備模塊化可有效的縮短建設(shè)工期，降低安裝成本和難度，如相比于常規(guī)背壓式汽輪機，采用模塊化方式可實現(xiàn)一體化運輸、安裝；設(shè)備簡約化采用結(jié)構(gòu)簡單、附件較少、輔助系統(tǒng)簡化的設(shè)備，減少設(shè)備占地面積和設(shè)計成本，如全膜法化學水處理中采用簡約化布置的EDI技術(shù)，減少了投資和廢水的排放。此外，通過系統(tǒng)模塊化和簡約化的布置，提高了系統(tǒng)自動化水平，降低了能源站的維護和運行成本。

（三）備用優(yōu)化。大唐科研院系統(tǒng)性技術(shù)模式采用熱慣性大，容錯能力強的供熱系統(tǒng)，并采用先進的儲熱裝置，在保證系統(tǒng)安全運行的前提下，對各機組、系統(tǒng)、設(shè)備的備用進行科學優(yōu)化。如，采用單輔機設(shè)置、優(yōu)化回熱系統(tǒng)、優(yōu)化壓縮空氣系統(tǒng)，對各種系統(tǒng)、設(shè)備的設(shè)計余量整體考慮，減少不必要的投資，進一步降低投資造價。

四、大唐科研院燃煤蒸汽背壓機分布式供能系統(tǒng)性技術(shù)模式應用前景及建議

大唐科研院系統(tǒng)性技術(shù)模式可顯著降低造價。以典型的10萬人口級，300萬平米供熱面積的中小城市為例，國家《熱電聯(lián)產(chǎn)管理辦法》，推薦配置2臺12兆瓦背壓機和3臺75噸/小時的中溫中壓鍋爐，配置調(diào)峰熱水鍋爐，常規(guī)設(shè)計投資約10000元/千瓦，總投資約2.4億元。在滿足相同供熱需求的情況下，大唐科研院系統(tǒng)性技術(shù)模式，配置1臺25兆瓦背壓機和2臺80噸/小時的高溫高壓蒸汽鍋爐，加必要輔助設(shè)施，機組單位投資成本可降至8500元/千瓦左右，總投資2.1億元左右，相比常規(guī)設(shè)計方案降低3000萬元。

燃煤蒸汽背壓機系統(tǒng)性技術(shù)模式仍需政策給予支持。受發(fā)電量少、設(shè)備投資大、季節(jié)性運行、利用小時數(shù)低等因素影響，燃煤蒸汽背壓機分布式供能系統(tǒng)經(jīng)濟性仍存一定問題，需要地方政策給予一定的政策補貼，否則影響企業(yè)投資積極性。

（一）出臺民生采暖型燃煤蒸汽背壓機支持政策，并確保落地。目前河北省發(fā)改委已出臺《關(guān)于支持民生采暖型背壓機組建設(shè)的若干意見》，建議地方政府明確燃煤蒸汽背壓機推薦技術(shù)方案，出臺民生采暖型燃煤蒸汽背壓機支持政策，推進兩部制電價，非供暖期執(zhí)行容量電價，供暖期上網(wǎng)電量執(zhí)行標桿電價，為燃煤蒸汽背壓機落地提供支持。

（二）支持熱源熱網(wǎng)統(tǒng)一運營管理,打造網(wǎng)源合一業(yè)務(wù)模式。從北方地區(qū)供熱管理經(jīng)驗看，網(wǎng)源一體，供熱直管到戶是實現(xiàn)城市供熱健康發(fā)展的重要措施，也是解決“源”“網(wǎng)”“戶”供熱矛盾的最好辦法。建議地方政府規(guī)范供熱特許經(jīng)營，推動配套管網(wǎng)工程建設(shè)，提升熱網(wǎng)及熱源的一體化集中控制、智能化控制和數(shù)字化管理水平，發(fā)揮網(wǎng)源一體作用，推動熱電聯(lián)供，提高綜合能源服務(wù)水平。

（三）推動熱網(wǎng)建設(shè)配套費政策落地。地方主管部門要做好供熱規(guī)劃；協(xié)調(diào)企業(yè)供熱管網(wǎng)建設(shè)；制定合理的熱網(wǎng)建設(shè)配套費并確保按規(guī)定足額繳納。

（作者：中國大唐集團科學技術(shù)研究院）