北方地區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

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

2016年底，在中央財經領導小組第十四次會議上，習近平總書記指出，推進北方地區冬季清潔取暖是重大的民生工程、民心工程。我國北方地區正在探索企業為主、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，在中央財經領導小組第十四次會議上，習近平總書記指出，推進北方地區冬季清潔取暖是重大的民生工程、民心工程。我國北方地區正在探索“企業為主、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展之間的矛盾出發，著力解決北方地區散煤燃燒采暖、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研究院（以下簡稱“大唐科研院”）一直致力于北方地區冬季清潔取暖技術的研究，在國內率先開展燃煤蒸汽背壓機分布式供能系統技術及商業模式探索，著力解決常規燃煤蒸汽背壓機經濟性差、排放水平高等突出問題，目前已形成成熟的系統性技術模式。

近期國家發展改革委等10部門也聯合印發《北方地區冬季清潔取暖規劃（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北方城市城區、縣城和城鄉結合部應作為基礎性熱源使用，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中小城市清潔采暖重要途徑

我國大中城市基本實現集中供暖，而現行以30萬千瓦等級為主的熱電聯產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中小城市適合以采暖型背壓機組、工業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峰熱源的清潔采暖方案。

（一）燃煤蒸汽背壓機可以實現超低排放。發揮發電企業技術優勢，通過嫁接大機組成熟的除塵、脫硫、脫硝技術，燃煤背壓機可以實現超低排放。受機組特性差異影響，燃煤蒸汽背壓機和燃氣內燃機分布式熱電比分別為6和1左右，在產生相同熱量和冷量情況下，燃煤蒸汽背壓機發電量約為后者的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結構改革的背景下，相比天然氣分布式綜合供能，燃煤蒸汽背壓機發電少、供熱多，可在解決北方地區中小城市清潔采暖上發揮積極作用。

（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勢。中國國情決定在很長歷史階段，除了北京等經濟發達地區，多數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。目前燃煤熱電聯產、燃氣熱電聯產、燃氣鍋爐和熱泵能效比分別為5～7、5～6.4、1.7和2～3，燃煤熱電聯產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，可進一步實現高效節能。

（四）燃煤蒸汽背壓機建設周期短，見效快。燃煤蒸汽背壓機主要為5～15萬人口規模的中小城市提供基礎性熱源，項目規模相對較小，建設周期一般在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性技術模式

大唐科研院系統性技術模式以滿足居民采暖需求為基礎，配套工業園區、產業園區用能效果更佳，依托大唐集團供熱資產，大唐科研院已形成燃煤蒸汽背壓機分布式供能系統性技術模式（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性技術模式

大唐科研院系統性技術模式堅持四大設計原則，一是定位中小城市居民采暖，供熱為主；二是滿足國家技術規范和節能環保政策；三是適應當地經濟社會發展和居民承受能力；四是緊密結合當地政策、資源條件和生態保護要求。在充分論證、技術保障的條件下，推進燃煤蒸汽背壓機分布式供能系統的優化設計，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產機組，大唐科研院系統性技術模式突出以供熱為主的設計理念，注重供熱可靠性和穩定性，兼顧發電和其他產品，推進能源梯級利用，提高能源利用效率，同時實現系統多能源輸入和多產品供給，有助于實現其他能源的梯級利用及產品的梯級消費。

（二）運行靈活，清潔環保。大唐科研院系統性技術模式能夠合理選擇熱化系數和削峰填谷系數，通過合理配置背壓機、儲熱裝置、分布熱源及調峰鍋爐，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能環保等領域處于先進地位，燃煤機組煙塵一體化高效脫除與智能控制關鍵技術、機組全負荷煙氣SO3脫除高效脫硝關鍵技術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。大唐科研院系統性技術模式能夠實現對燃煤蒸汽背壓機分布式供能系統實施污染物超低排放控制，實現清潔供熱目標。

（三）網源合一、綜合供能。大唐科研院系統性技術模式強調業務創新，打造網源合一，實現就近消納。從規劃階段入手，推動配套管網工程建設，提升熱網及熱源的一體化集中控制、智能化控制和數字化管理水平，推進民生基礎設施建設，提高綜合利用效率，為用戶提供“冷、熱、電”多種能源服務，不僅滿足居民采暖需求，而且適宜工業園區用能，降低工業用能成本，促進當地經濟發展。

（四）因地制宜，多能互補。大唐科研院系統性技術模式引入先進儲熱技術，不僅確保作為區域主力熱源的燃煤蒸汽背壓機組長周期高效穩定運行，而且有利于耦合風、光、地熱、生物質等可再生能源，探索多能互補業務模式，創新中小城市綜合供能方式，促進可再生能源消納，提高系統效率，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性技術模式優化設計

大唐科研院系統性技術模式對系統、設備和備用等方面的多項重大領域進行創新優化，在確保安全穩定高效清潔運行的基礎上，大幅降低工程造價，已具備工程應用的條件。

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

（二）設備優化。大唐科研院系統性技術模式設備優化的核心是對汽機、除塵、輸煤、化學等方面進行全方位的模塊化和簡約化。設備模塊化可有效的縮短建設工期，降低安裝成本和難度，如相比于常規背壓式汽輪機，采用模塊化方式可實現一體化運輸、安裝；設備簡約化采用結構簡單、附件較少、輔助系統簡化的設備，減少設備占地面積和設計成本，如全膜法化學水處理中采用簡約化布置的EDI技術，減少了投資和廢水的排放。此外，通過系統模塊化和簡約化的布置，提高了系統自動化水平，降低了能源站的維護和運行成本。

（三）備用優化。大唐科研院系統性技術模式采用熱慣性大，容錯能力強的供熱系統，并采用先進的儲熱裝置，在保證系統安全運行的前提下，對各機組、系統、設備的備用進行科學優化。如，采用單輔機設置、優化回熱系統、優化壓縮空氣系統，對各種系統、設備的設計余量整體考慮，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性技術模式應用前景及建議

大唐科研院系統性技術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《熱電聯產管理辦法》，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，配置調峰熱水鍋爐，常規設計投資約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，大唐科研院系統性技術模式，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，相比常規設計方案降低3000萬元。

燃煤蒸汽背壓機系統性技術模式仍需政策給予支持。受發電量少、設備投資大、季節性運行、利用小時數低等因素影響，燃煤蒸汽背壓機分布式供能系統經濟性仍存一定問題，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。目前河北省發改委已出臺《關于支持民生采暖型背壓機組建設的若干意見》，建議地方政府明確燃煤蒸汽背壓機推薦技術方案，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，非供暖期執行容量電價，供暖期上網電量執行標桿電價，為燃煤蒸汽背壓機落地提供支持。

（二）支持熱源熱網統一運營管理,打造網源合一業務模式。從北方地區供熱管理經驗看，網源一體，供熱直管到戶是實現城市供熱健康發展的重要措施，也是解決“源”“網”“戶”供熱矛盾的最好辦法。建議地方政府規范供熱特許經營，推動配套管網工程建設，提升熱網及熱源的一體化集中控制、智能化控制和數字化管理水平，發揮網源一體作用，推動熱電聯供，提高綜合能源服務水平。

（三）推動熱網建設配套費政策落地。地方主管部門要做好供熱規劃；協調企業供熱管網建設；制定合理的熱網建設配套費并確保按規定足額繳納。

（作者：中國大唐集團科學技術研究院）