某小區集中供暖擴容改造方案分析

李平錠

(貴州鴻巨燃氣熱力工程有限公司，貴州貴陽550000)

1 項目概況

貴陽市某住宅小區，供暖面積約為65×104m2。項目由5臺額定熱功率為7 MW的燃氣熱水鍋爐作為熱源，經由6座換熱站換熱后，分別為4個分區住宅的末端散熱器提供熱量。供暖系統于2009年投入使用，系統運行初期(2009—2014年供暖期)，用戶入住率低于50%，住戶反映供暖效果比較好。從2015—2016年供暖期起，該小區供暖效果開始下降。經分析，主要由以下因素造成。

a.由于原先室內供暖設計負荷偏小，用戶現有散熱器散熱量不足而導致絕大多數用戶私自更換散熱器并成倍增加散熱器面積。b.多數用戶進行室內裝修時通過拆除陽臺隔斷等方式增加使用面積，不但增加了供暖面積還加大了窗墻面積比，導致熱負荷進一步加大。c.當地不屬于傳統供暖區域，人們沒有形成良好的用暖習慣，經常開窗，供暖期內室內過于頻繁通風。

目前本小區熱源滿負荷運行仍不能滿足供暖要求，一級管網及二級管網運行溫度低、溫差小。一級管網設計供回水溫度為115 ℃、70 ℃,實際供回水溫度小于90 ℃、65 ℃。二級管網設計供回水溫度為80 ℃、60 ℃, 實際供回水溫度小于65 ℃、50 ℃。經設計單位結合現場實際情況測試核算，本小區供暖系統熱源設備需要增容23 MW。

2 擴容改造方案簡介

本文只對3種方案的熱源主機設備配置方案進行對比分析，機房內其他相同的設備，如水泵等則不進行比較。

① 方案1，增加4臺燃氣熱水鍋爐

a. 主機主要技術參數及投資

增加4臺燃氣熱水鍋爐。其組合為：額定熱功率7 MW燃氣熱水鍋爐3臺，額定熱功率2.1 MW燃氣熱水鍋爐1臺，則增加的總供熱量為23.1 MW，滿足設計要求。

根據主機設備的尺寸及檢修空間要求，擴容主機機房尺寸(長×寬×高)為20 m×15 m×6.5 m，占地面積約300 m2。主機設備主要技術參數及投資見表1。設備總投資500×104元。

表1 主機設備主要技術參數及投資

續表1

b.運行費用

結合當地的實際情況，供暖期有效運行時間約1 000 h，天然氣價格為3.06 元/m3。熱源一個供暖期的運行費用約為765×104元。

② 方案2，增加3臺燃氣熱水鍋爐與1臺煙氣換熱器

本方利用傳統煙氣熱回收技術回收部分熱量，達到節能目的。本方案熱源組合為：額定熱功率10.5 MW燃氣熱水鍋爐1臺，額定熱功率7 MW燃氣熱水鍋爐2臺 ，額定熱功率920 kW煙氣換熱器1臺，增加的總供熱量約為25.42 MW，供熱量滿足設計要求。煙氣熱回收熱力流程見圖1。

圖1 煙氣熱回收熱力流程

a.主要設備及投資

設備機房尺寸(長×寬×高)約為20 m×16 m×7 m,占地面積約320 m2。WNS10.5燃氣熱水鍋爐主要技術參數及投資見表2，WNS7.0燃氣熱水鍋爐設備參數及投資見表1。煙氣換熱器主要技術參數及投資見表3，煙氣換熱器含煙氣回收設備、煙氣換熱設備及控制系統等。設備總投資670×104元。

表2 燃氣熱水鍋爐主要技術參數及投資

表3 煙氣換熱器主要技術參數及投資

b.運行費用

運行時間及天然氣價格與前文一致。考慮本方案總供熱量25.42 MW,最大供暖負荷時設備負荷率90.6%，得出一個供暖期的運行費用約為737×104元。

③ 方案3，增加燃氣熱水鍋爐和煙氣全熱回收型吸收式熱泵

本方案熱源組合為：額定熱功率10.5 MW燃氣熱水鍋爐1臺，額定熱功率 7 MW燃氣熱水鍋爐1臺，額定熱功率6 MW煙氣全熱回收型吸收式熱泵1臺，增加總供熱量為23.5 MW，滿足設計要求。

煙氣換熱器通常以熱網回水為冷源，回收煙氣余熱，排煙溫度至少要高于熱網回水20 ℃以上。煙氣中水蒸氣的凝結溫度在55 ℃左右，大量的凝結熱集中在30～55 ℃，煙氣換熱器無法回收，而煙氣全熱回收型吸收式熱泵能夠解決這個問題。

煙氣全熱回收熱力流程見圖2，圖中點劃線部分為煙氣全熱回收型吸收式熱泵。煙氣全熱回收型吸收式熱泵以原來的5臺7 MW鍋爐煙氣余熱為驅動能源，額定工況下，需要用天然氣補燃。煙氣與熱源水在直接接觸式換熱器內換熱，煙氣降溫后排放，熱源水升溫后再進入熱泵循環。熱水回水經熱泵升溫后，經鍋爐繼續升溫，經換熱站完成循環。

圖2 煙氣全熱回收熱力流程

a.主要設備及投資

根據設備的尺寸及檢修空間要求，主機機房長×寬×高約為18 m×16 m×7 m,機房占地面積約300 m2；煙氣全熱回收型吸收式熱泵主要技術參數及投資見表4。設備總投資750×104元。

表4 煙氣全熱回收型吸收式熱泵主要技術參數及投資

b.運行費用

結合當地的實際情況，一個供暖期的運行費用約為 607×104元。

3 擴容改造方案對比

3種擴容改造方案的對比見表5。對比過程中相同部分不作比較，按滿足擴容所需總熱負荷23 MW配置并進行比較。

設備投資回收期以燃氣熱水鍋爐方案為計算基準。供暖期有效運行時間1 000 h，天然氣價格為3.06 元/m3。

表5 3種擴容改造方案的對比

對比得出：增加燃氣熱水鍋爐和煙氣全熱回收型吸收式熱泵方案具有較好的經濟性，節能減排效果明顯，適合應用于本項目的擴容改造。