集中供热热源备用方式的选择

小鹿

集中供热热源备用方式的选择

摘要：建设备用热源是提高集中供热可靠性、供热安全的有效方式之一。结合电蓄热锅炉、燃煤锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉、启动锅炉等不同备用热源的特点，从建设成本、运行成本等方面开展对比分析，为备用热源的选择提供指导。

集中供热是由热源、管网、热用户组成的供热系统，根据热源不同，主要分为热电联产供热与区域锅炉房供热。近年来，随着城镇化的快速发展以及供热清洁化的要求，热电联产供热已基本替代区域锅炉房供热，并且集中供热规模逐年扩增。对于部分城市，热电联产集中供热系统仅接入单一热源，存在着热源停机引发的民生事故的风险。供热企业尤其是采暖供热企业，担负着保证供热安全和供热质量的重要职责和使命，事关广大人民群众的切身利益和社会稳定，有必要通过建设备用热源的方式，提高供热可靠性，夯实供热安全基础，避免供热安全事故。

目前，供热可靠性已经引起了部分学者、专家的关注，并从备用热源的角度开展了分析与研究。康慧等对热电厂集中供热系统热源备用系数开展了分析，根据采暖室外计算温度划分了3档，并分别考虑了不同背用系数；王建兴等从安全方面、经济方面、环保方面对电热锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉进行了比较分析；朱向东等论述了调峰热源在多热源供热系统的作用；李友建对从投资、环保、运营成本对新建燃油锅炉、燃气锅炉、电锅炉供热开展比较分析。

为了解不同备用热源的特点，本文从建设成本、运行成本等方面对已建成的电蓄热锅炉、燃煤锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉、启动锅炉等开展分析。

1不同热源备用方式的工程概况

1.1电蓄热锅炉

某公司装机2×300MW供热机组，在电厂二期场地内新建260MW的固体电蓄热锅炉。在220kV母线上接引建设一台220kV/66kV降压变为电蓄热装置供电，安装4组电蓄热装置，容量分别为80MW、60MW、60MW、60MW。低压负荷从厂用电系统引接。电蓄热炉系统采用集中控制方式，在机组集中控制室的供热系统操作员站进行监控。蓄热系统接引在厂区内城市热网供水主管道上，实现热网回水经热泵系统一次加热后进入热网加热器二次加热，再经电锅炉系统3次加热，供给热用户（见表1）。

表1电蓄热锅炉设备参数

该项目静态投资为28506万元，单位容量造价为1096元/kW。该项目运行成本主要为电量消耗，按照合同协议，电价为0.25元/kW·h，折算到热量上为69.4元/GJ。

1.2燃煤锅炉

某电厂装机2×300MW供热机组，为保证供热的安全可靠，避免在停运最大一台机组时对供热产生过大影响，在厂内新建1×116MW循环流化床热水炉（见表2）。

表2燃煤锅炉参数

锅炉燃煤采用铁路敞车运输，利用电厂现有卸煤系统卸煤并输送至现有2×300MW供热机组煤场，再从现有煤场运输到本项目地下煤斗入口处。锅炉增加水量较小，电厂现有取水、处理、供水系统具备向其供水能力，不需新增取排水设施，仅从原系统接引即可，水源落实、可靠。锅炉灰渣拟全部综合利用。

该项目静态投资8912万元，单位容量造价约为768元/kW。

该项目运行成本主要为燃煤消耗，按照标煤单价700元/t计算，折算到热量上为28元/GJ。

1.3燃油锅炉

某电厂装机2×330MW机组，电厂平均供汽量130～150t/h，冬季最高达190t/h左右。单机运行期间，因各种不可控因素导致的机组停运造成供热中断的概率较大。为了提高工业供热可靠性，减少单机运行发生意外时的损失，电厂建设一台80t/h燃油锅炉作为供热备用炉。

备用炉由启动到达到额定参数仅需1h，一旦2台机组同时停运可减少巨额损失。备用锅炉参数为额定蒸发量80t/h、供热压力1.6MPa，温度260℃。该备用锅炉为自然循环燃油散装锅炉，N型布置、单炉膛、全钢构架，炉膛和通道四周为全膜式水冷壁，通道内布置高、低过热器，中间设面式减温器，通道出口布置对流受热面，尾部设二级省煤器（见表3）。

表3 80t/h燃油锅炉设计参数

燃油锅炉建设总投资约1290万元，单位容量造价约为203元/kW。

按照柴油价格7408.8元/t计算，每吨蒸汽折算价格为455元，约152元/GJ。

1.4燃气锅炉

某电厂已投运2×115MW燃气蒸汽联合循环机组，采用“一拖一”多轴建设方式。目前对外工业用汽用户6家，蒸汽平均使用量为55t/h，供热蒸汽参数为1.0MPa，250℃，用户用汽量较为稳定。

电厂原有一台20t/h燃气锅炉，为进一步提高供热可靠性，新增一台30t/h燃气锅炉，2台锅炉联合布置在同一个联合燃气锅炉房内。30t/h燃气锅炉供热压力为1.4MPa，温度为250℃，采用SZS型燃气启动锅炉，锅炉形式为双锅筒纵置式D型结构，并采用了密封性能可靠、炉膛承压能力高的全膜式水冷壁结构方式（见表4）。

表4 20t/h燃气锅炉设计参数

1.5启动锅炉

某公司9F级联合循环机组设计单机额定供热量145t/h，单机最大供热量为230t/h，公司已建成热网近6km。为满足电厂在没有启动汽源和供热汽源的情况下所必需的应急用汽，提高供热可靠性，电厂设一台燃气快装蒸汽锅炉，额定蒸发量为50t/h，额定蒸汽压力为1.2MPa，额定蒸汽温度为300℃（见表5）。

表5 50t/h启动锅炉设计参数

由于原启动锅炉燃烧器采用传统燃烧方式，属于黄火焰燃烧设计，不是低氮设计，氮氧化物（Nox）排放范围在150mg/m3左右，NOX排放指标大大高于50mg/m3标准要求。为满足NOX排放标准要求，必须进行50t/h启动锅炉降低NOX排放改造，采用低氮设计的燃烧器和燃烧系统才能满足对标要求。启动锅炉低氮燃烧改造投入约150万元。按照燃气价格2.5元/m3计算，热量价格约75元/GJ。

2不同热源方式备用对比分析

2.1建设必要性方面

供热企业担负着保证供热安全和供热质量的重要职责和使命，事关广大人民群众的切身利益和社会稳定。提高供热可靠性，夯实供热安全，是各供热企业切实需解决的问题。对于采暖供热企业，一般需保持70%供热安全裕量；对于工业供热企业，一般都需满足“一用一备”的供热要求。

但为了进一步提高工业供热可靠性，减少单机运行发生意外时的损失，部分供热规模大的企业新建备用热源或对厂内启动锅炉进行改造。采暖供热企业为了达到70%供热安全裕量的要求，或者增加供热调峰灵活性进行备用热源建设。

2.2造价方面

各种备用热源单位容量造价对比见表6。由于电蓄热锅炉具备蓄热的功能，因此造价最高，若去除蓄热模块，单位容量造价约为600元/kW。燃煤锅炉由于涉及到输煤、环保等辅助设施，造价相对较高。其次为燃气锅炉、燃油锅炉。

表6不同类型锅炉造价比较

对于大部分电厂，由于环保排放指标的升级，燃气式启动锅炉一般不具备长期供热的条件，需进行燃烧器改造，需投入150～200万元。

2.3成本方面

各种备用锅炉，由于燃料的不同，供热成本也不相同，分析结果见表7。

表7不同类型锅炉成本比较

各种供热锅炉供热成本与燃料价格线性相关，按照表格所述燃料价格，燃油锅炉供热成本最高，电蓄热锅炉、天然气锅炉供热成本相近，燃煤锅炉供热成本最低，能节约大量的标煤，产生巨大的环境效益。

3结束语

备用热源能够有效提高系统的供热可靠性，夯实供热安全，具有充分的建设必要性。燃煤锅炉的供热成本最低，适合于煤炭资源丰富的地区，但其存在的碳排放压力，应大力推荐采用超低排放燃煤锅炉；燃油锅炉虽然造价不高，但运行成本过高，且我国燃油资源相对匮乏，因此，仅在其他热源备用方式均无法配用的情况下推荐应用。与燃油锅炉相比，燃气锅炉的推广性更高。电蓄热锅炉具有清洁性高的特点，同时运行成本适中，但其建设需要充分考虑建设成本。

实际工程建设还应结合当地的能源结构、用能情况以及政策导向，同时考虑项目建造及运行成本，才能制定出合理备用热源建设方案。

本文作者：冯阳阳，吴畅，牟航宇，沈一新。