熱水管網供熱距離經濟性分析

盧春田 習磊朋

中國核電工程有限公司河北分公司,石家莊 050000

熱水管網供熱距離經濟性分析

盧春田 習磊朋

中國核電工程有限公司河北分公司,石家莊 050000

此文結合目前城市供熱現狀，從技術角度和經濟角度對城市熱電廠廠址的設置進行了分析，針對熱電廠與熱用戶之間的距離進行了兩個方案的分析、比較，最終得出結論。

供熱距離；熱效率；熱損

heat-supply disatance; heat-supply efficiency; heating loss

1、概述

目前隨著城市規模的不斷擴大，原先處于城市外圍的熱電廠已經位于城市的中心區域。位于城市中心區域的熱電廠不但污染了城市的環境，而且還造成了中心城區一定程度的噪音污染。為改善城市環境與居民的居住條件，目前有一部分城市對處在城市中心的熱電廠進行了搬遷。熱電廠的搬遷引起了供熱距離的增加。因此，本文結合現有的經濟技術參數，分析管網損耗、建設投資費用隨供熱距離變化等因素進行了分析，以尋求一種經濟合理的供熱距離。

2、經濟分析基準數據及說明

2.1 基本數據

本經濟分析基本的數據如下：

1)工業用電價格：0.4元/( kW·h)

2)熱價取費標準：41.91元/GJ；

3)供熱時間為4.5個月；

4)直埋管道材料費、安裝費：1380萬元/公里，按《市政工程投資估算指標》（建設部）選取；

5)計算過程中加熱蒸汽的熱力參數如下表:

6)計算過程中熱網循環水參數根據相關規范確定 如下：

2.2 分析說明

1)計算分析所得到的熱損及能耗，是供回水管線的總和；

2)如無特殊說明，計算都是依據最大供熱負荷工況下參數計算進行；

3)管網分析按一供一回的形式考慮，根據水力計算結果，確定供回水管道規格為DN920X11；

4)供水管道保溫材料厚度60mm，保護層厚度13mm；

5)回水管道保溫材料厚度40mm，保護層厚度10mm；

6)熱網首站及一級換熱站內換熱效率均取0.98。

3、方案介紹

3.1 方案一

3.1.1 系統介紹

方案一適用于供熱距離≤20kM的情況，熱網循環水系統主要由熱網首站、供熱管網、一級換熱站等三大部分組成。一個熱電廠設置一個熱網首站，每個首站內設置5臺熱網循環水泵和4臺熱網換熱器。

熱網回水經首站內循環水泵加壓、熱網換熱器加熱后，經熱網供水管線送往一級換熱站，對二級網回水進行加熱，并由一級換熱站內回水加壓泵加壓，經回水管線送回熱網首站。系統中，換熱器壓損及供水管線壓損由熱網首站內熱網循環水泵克服，回水管線壓損由一級換熱站內回水加壓泵克服。

3.1.2 供熱效率及損耗分析

隨著供熱距離的增大，供熱效率及供熱管網引起的損耗都將變化。本方案管道敷設方式按直埋考慮（未考慮涵洞、隧道等特殊處理方式），管道采用單層保溫方式。

計算得到管網熱損率η 1、供熱總熱率η0和熱損失折價隨供熱距離變化的情況如下：經過分析供熱效率和管網熱損耗隨供熱距離都成線性變化關系，隨著供熱距離的增大，熱損線性增加，且管網熱損所占總熱損比重越來越大。當供熱距離為20kM時，總熱損率為7.21%，其中管網熱損率為3.38%，每個采暖季管網熱損總折價為585.96(萬元)。

附表A 供熱管網參數隨供熱距離變化情況表

附表B 循環水溫降隨供熱負荷變化情況

經過分析可知，管網散熱量與負荷變化情況無關。根據熱力學相應公式推導可得出，管網流體溫降除了與供熱距離有關外，還與流體流量，即供熱熱負荷的變化有關。因此，本分析計算了幾種不同熱負荷情況下，流體溫降的變化率，具體數值詳見附表B。根據水力計算得到每個采暖季管網每公里耗能G（KW·h）：結合工業用電價格，可得到管網電耗量折價隨供熱距離變化的情況。管網電耗量隨供熱距離增加而線性增大，當供熱距離為20kM時，每個采暖季管網總電耗折價為322.44萬元。上述分析得到的各種參數的具體數值詳見附表A。

3.2 方案二

3.2.1 系統介紹

當供熱距離大于20kM時，熱網首站和一級換熱站內水泵無法滿足克服管網阻力的要求，需在供回水管路上增加中繼泵，建設中繼泵站。結合方案一，確定20kM＜供熱距離≤40kM的情況下熱網循環水系統，方案二與方案一唯一不同的地方在于在熱網首站與一級換熱站之間設置中繼泵站。

3.2.2 損耗分析

供熱管網的熱損失率、熱損失折價和總電耗量隨供熱距離變化情況的分析方法詳見方案一中的說明，此處不再表述。據分析得到上述三個參數隨供熱距離的都成線性變化。當供熱距離為40kM時，總熱損率為10.46%，其中管網熱損率為6.77%，每個采暖季管網熱損總折價為1171.92(萬元)，管網電耗折價為644. 89萬元。上述分析得到的各種參數的具體數值詳見附表B。

3.2.3 中繼泵站

隨著供熱距離的增大，方案二除引起的熱、電損耗量增大外，還需增加建設中繼泵站，的額外投資約850萬元，具體金額如下：

熱網循環水泵(低溫)：60萬元/臺，共安裝5臺，投資300萬元；

熱網循環水泵(高溫)：80萬元/臺，共安裝5臺，投資400萬元；

中繼泵站建設費用： 150萬元。

3.3 方案比較

3.3.1 管網損耗比較

將管網熱損耗折價與管網電耗折價相加，可得到如下結論，隨著供熱距離的增加，管網熱損耗逐漸增大；因為兩種方案選取的管網管徑、保溫等計算參數都一致。兩種方案計算得到的損耗隨供熱距離變化率都相同，即供熱距離每增加一公里，總能耗的增加值都相同。

經計算，兩種方案損耗均為：

熱損失折價=29.3萬元/kM；

電耗折價=16.12萬元/kM；

總能耗折價=45.42萬元/kM。

與此同時，超過經濟活動所需的過度貨幣投放及經濟活動的過度貨幣化，將導致金融業產生“非分之想”，給經濟帶來負面影響。

3.3.1 初期投資比較

方案一中管網初期投資僅為管道的材料、安裝費，方案二管網的初期投資包括管道的材料、安裝費和中繼泵站的建設費用。根據前述分析得到的管網建設費用和中繼泵站建設費用，可得到兩種方案管網初期建設投資費用隨供熱距離的增大而增加，方案二在供熱距離超過20kM時，初期投資上有一個階躍。

4、結論

本分析比較了供熱距離≤20kM和20kM＜供熱距離≤40kM兩種情況下，熱網系統的組成、熱網損耗和初期投資隨供熱距離變化的情況。得到如下結論：

1)兩種方案下，管網熱損失折價和電耗折價隨供熱距離線性增加，且變化率相同，分別為：熱損失折價=29.3萬元/kM，電耗折價=16.12萬元/kM，總能耗折價=45. 42萬元/kM；

2)供熱距離為20kM和40kM時，每個采暖季管網總能耗折價分別約為908.4萬元和1816.81萬元；

綜上分析，供熱距離為40kM時的，不僅管網能耗和管道的材料、安裝費較供熱距離為20kM時增加了一倍，且另需增加中繼泵站的建設費用，大大增加了投資和運營費用。因此，建議熱源與熱用戶之間的供熱距離不宜超過20kM。

This paper has analysed the location of heat power plant technically and economically, Considering the actual of the city heat-supply. In order to analyse the relation between heat-supply efficiency and distance, which from the heat power plant to heat users, two projects has been compared with each other. Finally, the conclusions has been deduced.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.149

盧春田：大學本科 工程師 研究方向：熱能動力。