区域供热燃煤锅炉房的优化配置.pdf

北京建筑工程学院硕士学位论文区域供热燃煤锅炉房的优化配置姓名：王玉峰申请学位级别：硕士专业：供热、供燃气、通风及空调工程指导教师：邵宗义20100301摘要摘要随着我国经济建设和城市建设的快速发展，集中供热系统作为城市能源建设的一项基础设旌，成为城市化发展水平的重要标志。从过去的节能环保要求，到今天的“低碳”生活，都对区域集中供热系统寄予了很大的期望。大中城市中推广热电联产的城市集中供热系统，而中小城市和城市郊区则可采用区域供热热源的集中供热系统。无论采用何种集中供热形式，随着城市的建设和发展，都会面临城市增容和热源增容问题，按需设置集中供热调峰热源就成为集中供热系统优化设计的重要措施之一。由于每一个城市的经济状况不同、资源情况不同、对节能减排的具体要求也不同，因此，采用各种热源形式的区域集中供热系统也成为区域集中供热所研究的课题之一。在我国大部分没有天然气源的地区以及经济欠发达地区，燃煤锅炉仍是区域集中供热系统的主要热源，因此，对于不同供热规模、不同供热半径的燃煤区域集中锅炉房的优化配置，成为人们研究供热节能的重要内容。本课题采用无因次综合公式的方法绘制出不同供热面积下的热负荷延续时间图，并根据集中供热系统的年耗热量计算公式，计算出不同规模的供热区域的年耗热量，依据G B 5 0 0 4 1 2 0 0 8 锅炉房设计规范以及相关技术措施的具体要求，确定了在不同供热规模下，区域燃煤供热系统锅炉的配置方案。通过运用动态年计算费用法，将区域集中供热燃煤锅炉房供热系统的初投资和运营费用建立了数学模型，通过耗电输热比E H R 限制及相关计算公式，参照不同供热面积、不同热源位置以及换热站的平均供热半径值，进行供热系统的技术经济比较，得出在不同供热规模的情况下热源的优化配置方案，以此为依据，并经过调研典型供热案例的验证，得出区域集中供热燃煤锅炉房的优化设计方法。本课题的研究结果具有一定的现实意义，对燃煤锅炉房区域集中供热系统的优化配置提供一定的技术依据。关键词：区域集中供热燃煤锅炉房锅炉配置供热半径技术经济分析A b s t r a c tA b s t r a c tW i t ht h ec o n s t r u c t i o na n dd e v e l o p m e n to fc i t y,c e n t r a lh e a t i n g，a sa l li m p o r t a n tc h a r a c t e r i s t i co ft h el e v e lo fu r b a nd e v e l o p m e n t，i sg r e a t l yc o n c e r n e da b o u t F r o mt h eE n e r g y s a v i n ge n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nr e q u i r e m e n t si np a s tt ot o d a y S”l o wc a r b o n”l i f e，w ea l lp l a c eg r e a te x p e c t a t i o n si nt h er e g i o nc e n t r a lh e a t i n gs y s t e m L a r g ea n dm e d i u mc i t i e sp r o m o t ec o g e n e r a t i o ni nu r b a nc e n t r a lh e a t i n gs y s t e m，w h i l em e d i u ma n ds m a l lc i t i e sa n ds u b u r b a na r e a sm a yb ea d o p t i o no fac e n t r a l i z e dd i s t r i c th e a t i n gs y s t e m N om a t t e rw h a tt h ef o r mo fc e n t r a lh e a t i n g，a st h ec i t y。Sc o n s t r u c t i o na n dd e v e l o p m e n t，w i l lf a c ec i t yc o m p a t i b i l i z e rc o m p a t i b i l i z e ra n dh e a tp r o b l e m s，s e tt h ec e n t r a lh e a t i n go nd e m a n dp e a k i n gs o u r c e so fh e a th a v eb e c o m ec e n t r a lh e a t i n gs y s t e mo p t i m i z a t i o nd e s i g no fo n eo ft h ei m p o r t a n tm e a s u m s A se a c hc o u n t r y Sd i f f e r e n c ei ne c o n o m i cs i t u a t i o n,r e s o u r c e ss i t u a t i o na n da l s oi nt h es p e c i f i ce n e r g y s a v i n ge m i s s i o nr e d u c t i o nr e q u i r e m e n t s，t h e r e f o r e，r e g i o n a lc e n t r a lh e a t i n gs y s t e m su s i n gv a r i o u sf o r m sh a v eb e c o m eo n eo ft h er e g i o n a lt o p i c su n d e rs t u d y M o s to fr e g i o n si nc h i n aw h i c hh a sn on a t u r a lg a ss o u r c ea n de c o n o m i c a l l yu n d e r d e v e l o p e d，t h er e g i o n a lc o n c e n t r a t i o no fc o a l-f i r e db o i l e rh e a t i n gs y s t e mi ss t i l lt h em a i ns o u r c eo fh e a t，S Ot h eo p t i m a la l l o c a t i o no ft h er e g i o no fc o a l-f i r e dh e a t i n gb o i l e rr o o mi nt h ed i f f e r e n ts i z eh e a ta n dd i f f e r e n tr a d i u sa l s ob e c o m ea ni m p o r t a n tr e s e a r c ht o p i co fe n e r g y-e f f i c i e n th e a t i n g I nt h i sp a p e r,i tf i r s t l yu s i n gt h em e t h o do ft h ed i m e n s i o n l e s sc o m p r e h e n s i v ef o r m u l a,m a p so u tt h eh e a tl o a dd u r a t i o nd i a g r a ma td i f f e r e n th e a t i n ga r e a，A l s oi ti n f e r st h ec e n t e rh e a t i n gs y s t e m Sy e a r l yc o n s u m i n gf o r m a t，t h e nb a s e do nG B 5 0 0 41-2 0 0 8”B o i l e rR o o mD e s i g nC o d e”a sw e l la st h es p e c i f i cm q u i r e m e n t so fr e l a t e dt e c h n i c a lm e a s u r e s，d e t e r m i n e st h er e g i o n a lc o a l-f i r e db o i l e rh e a t i n gs y s t e mc o n f i g u r a t i o ni nd i f f e r e n th e a t i n ga r e a B yu s i n gd y n a m i cy e a r Sc o s tc a c u l a t i n gm e t h o d，a n db a s e do nt h ea n a l y s i so fa c t u r a lp r o j e c t s，i te s t a b l i s h e sam a t h e m a t i c a lm o d e lf o rt h er e g i o n a lc o a l-f i r e dh e a t i n gs y s t e m Si n i t i a li n v e s t m e n ta n do p e r a t i n gc o s t s，t h r o u g ht h ep o w e rt r a n s m i s s i o nt h e r m a lr a t eE H Rl i m i t a t i o na n dt h er e l a t e df o r m u l a，T a k i n gd i f f e r e n th e a t i n ga r e a,d i f f e r e n th e a ts o u r c el o c a t i o na n dt h ea v e r a g eA b s t r a c th e a t i n gv a l u er a d i u so fh e a tt r a n s f e rs t a t i o n si n t oa c c o u n t,，a n dd o e st e c h n i c a la n de c o n o m i ch e a t i n gs y s t e m sc o m p a r a t i o n,c a r r i e so u tt h eh e a ts o u r c ea l l o c a t i o no fp r o g r a ma tad i f f e r e n th e a t i n ga r e a,a sab a s i sa n da f t e rh e a t i n gat y p i c a lc a s es t u d yo fv e r i f i c a t i o n,i to b t a i n st h eo p t i m a ld e s i g nm e t h o do ft h er e g i o n a lc o a l-f i r e dc e n t r a lh e a t i n gb o i l e rr o o m T h i st h e s i s Sr e s e a r c h i n gf i n d i n g sh a v es o m ep r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e，i tp r o v i d e sat e c h n i c a lb a s i sf o rt h ec o a l f i r e db o i l e rr o o ma r e a so p t i m a la l l o c a t i o no fc e n t r a lh e a t i n gs y s t e mK e yw o r d s：r e g i o n a lc o a l f i r e db o i l e rh o u s e；b o i l e rh o u s e Sa l l o c a t i o n；h e a t i n gr a d i u sT e c h n i c a la n dE c o n o m i cA n a l y s i s北京建筑工程学院硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：讼埠日期：如加年猬2 日授权书本人同意将所著硕士学位论文区域供热燃煤锅炉房的优化配置著作权中的数字化制品复制权、信息网络传播权和汇编权授权j 匕塞建笪王猩堂陵婴究生处行使。上述授权的范围包括：韭塞建箕王猩堂院自己使用或委托他人使用。本人保证为该论文作者，依法享有著作权，并愿承担因著作权问题引起的责任。蔓堡宝建笪王猩堂堕须依照我国著作权法的有关规定，充分尊重本人享有的著作权权利(包括获酬权)。本授权有效期王年。论文作者：王丑房(签章)驯口年月2 日作者联系方式：地址：北京市西城区展览馆路I 号北京建筑工程学院邮编：1 0 0 0 4 4手机：1 3 4 2 6 3 6 9 1 2 7电子信箱：w y f s x l2 2 7 y a h o o c n第一章绪论第一章绪论随着城市建设的迅猛发展、城市的市政设施越来越完善以及国家节能减排政策的实现，使得人们对区域集中供热有了新的要求。区域集中供热是城市重要的基础设施之一，为了促进城市供热事业的发展，避免盲目建设，重复建设，同时也为了使供热设施合理布局、有序实施。城市集中供热工程项目必须以科学的供热规划作为指导，以集中供热可行性研究为依据，统筹安排、尽早的充分发挥集中供热的经济效益和社会效益n 1。1 1 国内外集中供热的现状1 1 1 国外集中供热的现状俄罗斯、丹麦、芬兰、德国等欧洲发达国家以及美国等国家的集中供热发展较早，水平较高，无论从设备、技术和管理方面都位居世界领先水平，日本、韩国的集中供热系统也发展较快，他们在集中供热领域的一些做法值得我们学习和借鉴。俄罗斯(含前苏联)是世界上集中供热比较发达的国家之一，自1 9 2 4 年开始集中供热至今已有7 0 多年的历史。目前，俄罗斯的城市集中供热系统占总热量需求的8 6，其中热电厂供热占3 6，大型及超大型锅炉房占4 6，二次能源占4，其余为分散小锅炉房。无论是从供热负荷数量、热网的长度、热电厂的规模、锅炉房规模，还是从供热综合技术各方面来衡量，俄罗斯在世界上都占有极其重要的地位。其中，莫斯科具有世界上最大的热网、最大直径的供热管道和最大功率的热电厂翻。地处北欧的丹麦，主要采用集中供热的形式，采用以区域供热为主要的供热方式，目前已有6 0 的建筑面积采取区域集中供热。丹麦的热电联产在近几十年发展较快，其中热电联产又占区域供热的6 0 以上，每座大城市都建有热电厂和垃圾焚烧锅炉用于集中供热B 3。芬兰的集中供热占总需求热量的4 9，其中热电联产占7 7。由于芬兰7 0 的燃料依赖进口，因此，对能源的经济使用和运输政策特别重视。集中供热采用的能源依次为：煤3 1，天然气3 4，泥炭2 0，油7，木材小角料7，其他2 H 3。首都赫尔辛基集中供热率己达9 0 以上瞄1。德国集中供热系统较为发达，尤其是原东德地区。在实行集中供热的地区，热电第一苹绪论联产已占整个供热的6 0。美国是世界上第一个热电冷联供系统建成并投入运行的国家3。在亚洲，日本的集中供热(冷)系统发展速度比较快，特别是以东京为中心的关东地区尤为明显，集中供热(冷)已占日本全国的6 0。这种方式注重经济性、节能和环保，例如采用热电供给系统、蓄热槽及利用城市废热作为能源等，以提高能源的利用效率6 3 7 3 韩国集中供热的历史与中国相近，始于上世纪7 0 年代，8 0 年代中期进入快速发展阶段，集中供热的规划、设计、施工、监理的整个过程全面引进国外的供热先进技术和经验，扬长避短，达到了技术先进、投资效率高、施工运行管理方便、安全可靠的目的【7 1。经过近二十几年的建设，韩国的集中供热发展速度很快、已建成具有一定规模、领先技术的集中供热系统。1 1 2 国内集中供热的发展现状我国北方地区绝大部分尤其是黄河以北省市是必须采暖的区域需要采暖范围遍布全国仃个省、市、自治区，占全国面积的6 0 以上，采暖人口达7 亿以上，初步估算每年冬季单纯用于采暖所消耗的能源折合人民币近7 0 0 亿元，占全国能源总消耗的1 4 左右。其中集中供热又占全国整体供热的9 0 以上，所以集中供热对我国的节能减排，能源高效利用起着举足轻重的作用。我国集中供热的发展主要开始于七十年代在近二十多年的时间里得到了较快的发展，特别是燃煤锅炉集中供热系统，在我国的供热历史上具有举足轻重的作用。长期以来，我国习惯上将日平均温度小于5 超过9 0 天的地区称为供热采暖地区，这个范围大部分在陇海线东、中段以北，全部城镇居住人口约为1 5 亿鹏1。如此庞大的供热采暖能源需求，相对于人均资源匮乏的中国来说，选择适宜的集中供热方式是至关重要的。据资料统计，1 9 8 0 年在-j I L 地区(东北、西北、华-t L)，集中供热总面积只有11 2 4 8 万平方米，集中供热普及率仅为2。而到1 9 9 0 年“三北”地区的集中供热面积已发展到1 9 亿平方米，集中供热普及率提高到12。到2 0 0 6 年集中供热面积已达2 6 5 8 亿平方米。2 0 0 0 2 0 0 6 年集中供热情况见表l-1 口1。2第一章绪论表1-1 我国城市集中供热发展情况(2 0 0 0 年-2 0 0 6 年)时间供热能力供热总量管道长度集中供热蒸汽热水蒸汽热水面积(年)蒸汽(t h)热水(姗)(万GT)(万G T)(公单)(公卑)(万m 2)2 0 0 07 4 1 4 89 7 4 1 72 3 8 2 88 3 3 2 17 9 6 33 5 8 1 91 1 0 7 6 6 4 52 0 0 17 2 2 4 21 2 6 2 4 93 7 6 5 51 0 0 1 9 29 1 8 34 3 9 2 61 4 6 3 2 82 0 0 28 3 3 4 61 4 8 5 7 95 7 4 3 81 2 2 7 2 81 0 1 3 94 8 6 0 11 5 5 5 6 72 0 0 39 2 5 9 01 7 1 4 7 25 9 1 3 61 2 8 9 5 01 1 9 3 95 8 0 2 81 8 8 9 5 62 0 0 49 8 2 6 21 7 4 4 4 26 9 4 4 71 2 5 1 9 41 2 7 7 56 4 2 6 32 1 6 2 6 6 22 0 0 51 0 6 7 2 31 9 7 9 7 67 1 4 9 31 3 9 5 4 21 4 7 7 27 1 3 3 82 5 2 0 5 6 22 0 0 69 5 2 0 42 1 7 6 9 96 7 7 9 41 4 8 0 1 11 4 0 1 27 9 9 4 32 6 5 8 5 3 1目前，我国的供热采暖方式呈多样化格局，城市集中供热的热源主要包括热电联产、区域供热锅炉房、小区供热锅炉房、热泵机组等形式。目前，城市供热采暖已经逐步形成了以热电联产为主、集中锅炉房为辅、其他热源做为补充的供热局面。据不完全统计，我国供热产业热源总热量中，热电联产占6 2 9、区域锅炉房占3 5 7 5、其它占1 3 5。从表1-1 的数据可以看出，我国的城市集中供热虽然发展较快，但与一些发达国家比还有一定差距。北欧的丹麦全国集中供热普及率己超过4 0，而我国的集中供热普及率还不到2 0。我国集中供热事业经过4 0 多年的发展，特别是近二十多年来的发展，己具有相当规模，但还远远不能满足当前经济发展的需要，跟不上现代城市的发展速度。为了更有效、可行地节约能源、保护环境、提高能源的利用率，国家和地方均采取了许多的措施，推动集中供热事业的发展。根据最新国家有关部门机构统计，至2 0 0 8 年我国北方全部或部分具备集中供暖的有1 7 个省、市、自治区，集中供暖总面积达2 8 6 亿平方米，详见我国北方集中供暖面积概况一览表。表1 2我国北方集中供暖面积概况一览表集中供瑷面积集中供暖面积省市名省市名(万平方米)(万平方米)黑龙江2 8 0 I C o山西1 9()0 0吉林2，(J o陕西1 2 0 0 0辽宁3 2 0 0 0宁夏8 0(I o内蒙古2 8 0 0 0甘肃2 2 0(o北京l S：埏 o青海1 5 0 0 0天津1 3o l O O新疆1 8 0 0 0山东1 2 0(I o安徽3 S o o河北1 8 0 0 0西藏1 5 0 0河南8 0 0 0其它省市8(D O(本表均摘录自各省市有关机构公布的网站信息、文件资料、报纸等媒体统计数据)3第一苹绪论近年来，随着国家节能减排政策的出台，集中供热系统也发生了一定的变化，除大力推广集中供热外，还对集中供热系统的热源形式进行了优化，对有能力采用清洁能源的地区，大力推广使用清洁能源，对只能采用燃煤能源的地方，优化热源配置，提高供热效率，减少有害物质的排放。以北京市为例，集中供热初期，热力公司的集中供热管道只有1 3 4 公里，热力站9 座，供热面积2 7 5 万平方米。2 0 0 8 年北京热力集团已承担着6 座大型热电厂、8 座自营供热厂热能的输配、运行与管理工作，供热管网的主干线已达8 7 0 公里，热力站2 1 5 3座、供热面积已达到1 3 亿平方米，预计至I J 2 0 0 9 年3 月底，全市集中供热面积将达到1 5亿平方米。这里还不包括各小区自建锅炉房和远郊区县的集中供热系统。2 0 0 8 年北京热力集团新接收了华辰、芍药居、马家堡3 座城区燃煤锅炉供热厂(年耗煤量7 5 6 8 0吨)，以及3 4 8 万平方米供热面积。接收改造后将3 座供热厂并入城市集中供热管网，每年可减少排放二氧化碳9 6 8 7 0 吨、二氧化硫1 5 1 3 6 吨、氮氧化物6 6 6 吨、烟尘2 7 9 9 7吨、灰渣1 4 4 9 3 4 吨，实现了节能减排，有效地改善了首都的大气环境。1 2 国内燃煤锅炉房的发展现状及存在问题1 2 1 国内燃煤锅炉房的发展现状我国城市集中供热采用燃煤锅炉的系统很多，虽然燃煤锅炉的污染物超标等一系列问题比较突出，但是其经济性是很多地区可以接受的。特别是在一些大城市的郊区和中小城镇，燃煤供热方式仍然是其他供热方式不可替代的。如今，燃煤锅炉房的污染问题已经得到初步的解决，在一些空气治理较好的地区，燃煤锅炉仍然具有很广泛的应用前景。以北京市为例，2 0 0 5 年的供热统计数据见表卜2 训。表1-22 0 0 5 年底北京市供热情况统计表总面积集中供热所供热单位锅炉房供热方式锅炉(台)(万平方米)占百分数()(个)(座)燃煤锅炉房1 9 7 1 14 1 4 1 2 9 11 8 3 33 9 9 4燃煤锅炉房1 6 7 0 93 5。1 2 3 4 12 7 4 01 3 1 9 8燃油锅炉房8 0 01 7 7 0 88 2 61 2 6 7电锅炉房6 1 71 3 3 2 04 1 81 5 6 2城市管网9 7 3 02 0。5 18合计4 7 5 6 74 6 6 15 8 2 52 0 0 2 14第一苹绪论从表中可以看出，北京作为国际化大都市面临越来越大的环境压力。为确保2 0 0 8年北京奥运会大气达标，本市出台煤改气、禁止燃煤锅炉房等相关的政策性措施，此举虽然是解决问题的有效方法之一，但也给社会背上了沉重的经济包袱。以目前的天燃气价格计算，燃气锅炉的运营费用明显高于燃煤锅炉的运营费用，有资料显示：“燃煤常规锅炉房的运营费用为3 2 3 7 元平方米，其中，能源费用占7 6，大约合2 4 6元m 2。，改为天然气后，不包括改造费用，单独天然气的运营费用就是燃煤锅炉费用的2 5-v 4 0 倍。燃气锅炉房较高的运营费用以及随之带来的较高的采暖费用已影响到采暖用户。因此，在保证安全稳定供暖的前提下探寻一条即环保达标又成本较低的供暖途径是我们供暖行业关注的焦点，也是我们本课题研究的意义。以北京市为例，从今年开始，北京郊区的将用5 年的时间建设3 0 个集中供热中心，全面取代城郊6 7 0 座小型燃煤锅炉房，为1 亿多平方米城镇建筑集中供热，集中供热率将不小于4 0。采用集中供热不但能提高北京郊区的能源基础设施建设水平，而且能够节约3 0 以上的燃煤，减少二氧化硫、粉尘等污染物的排放量。按照城市整体规划，北京市郊区的集中供热热源仍将有部分锅炉房以燃煤作为燃料，优化配置锅炉房就成为人们普遍关注的问题。1 2 2 国内燃煤锅炉房研究存在的问题由于城市化的发展速度加快，在大中城市以及经济较发达的地区积极推广热电联产、使用清洁燃料的大规模区域锅炉房等供热热源形式、通过煤改气达到节能减排的目标是可以实现的，但对于广大无气源地区或经济欠发达的地区却是不现实的。目前，在供热系统的研究上，燃气锅炉供热方式、热电联产供热方式以及煤改气等方面的研究内容较多，而对燃煤锅炉供热方式的研究相对较少，对区域燃煤锅炉供热方式的优化配置的研究更少。鉴于目前我国的经济形式以及发展的需要，推广集中供热方式是不容质疑的，因此，对各类集中供热热源的研究也是必不可少的。1 3 课题的研究内容1 3 1 课题的研究背景本课题来源于“十一五”国家科技支撑计划项目“建筑节能关键技术研究与示范。为引导、规范和促进建筑节能技术在全国建筑工程中推广应用，围绕我国发展建筑节能必须解决的突出问题，瞄准国际前沿，结合我国实际和潜在需求，科技部决定5第一章绪论启动“十一五 科技支撑计划重大项目建筑节能关键技术研究与示范。其中，将“供热系统节能关键技术研究与示范 列入十三个重点研究项目之一。“研究开发采用小型燃煤锅炉与大型燃煤热电联产电厂或大型燃煤锅炉房联合供热的方式”是这一项目的六个研究内容之一。其中，具体研究内容中，包括了“在燃煤区域锅炉房为基本热源情况下，节省燃料和电能的集中运行调节方式的课题，由此可以看出，热源的优化配置与节能调节运行是供热系统节能的关键技术之一，且两者的关系密不可分、相辅相成。只有通过合理优化供热系统配置，才能使供热系统运行达到最佳运行状况。由于在我国广大北方地区，采用燃煤锅炉房的区域供热系统占有较大比例，因此，研究区域供热系统的燃煤锅炉房的优化配置，对于推动集中供热系统以及集中供热系统的节能运行有着重要的意义。这就是选择“区域供热燃煤锅炉房的优化配置”作为研究课题的基本原因。1 3 2 课题的研究内容通过对区域集中供热燃煤锅炉房供热负荷的工况分析，确定区域集中供热燃煤锅炉房锅炉的选型配置原则，通过对区域锅炉房进行输配能耗分析，确定锅炉房的供热规模(或供热半径)，将两者的分析内容进行有机结合，最终形成区域供热锅炉房及二次换热站的优化配置，使一次投资与运营费用形成最优搭配，形成“区域供热燃煤锅炉房的优化配置”的理论模型。具体研究内容包括：1)在已知供热面积与供热负荷的基础上，对不同规模、不同设备配置的区域集中供热燃煤锅炉房方案进行对比，得出量化指标；2)在锅炉房的供热规模和锅炉配置确定的情况下，研究影响供热系统输送能耗对运营成本的影响，确定一次水系统的供热半径，得出运营费用的最佳量化指标；3)将两者分析结论进行有机整合，形成区域供热锅炉房供热系统的优化配置方法。4)考虑供热系统的可靠性及后备供热能力对供热系统的影响。通过以上的对比分析，得出初步结论，提出在一定条件下的燃煤区域锅炉房的合理规模以及最优配置。6第一章绪论1 3 3 课题的研究过程1 3 4 课题的研究意义为适应中小城市以及大城市中远离供热管线地区的区域集中供热发展的需要，合理的选择区域集中供热燃煤锅炉房配置就成为了一项很重要的工作。本课题通过对燃煤锅炉房的初投资、燃料费用、电费、水费、材料费、安装费等方面的经济性进行分析比较，得出实际情况下最为合理的燃煤锅炉房最优配置，从而为燃煤区域供热锅炉房配置的选择提供可靠的决策依据。第二章区域集中供熟燃煤锅炉房的优化配置方案第二章区域集中供热燃煤锅炉房的优化配置方案区域集中供热(D i s t r i e tH e a t i n g，简称D H)是指对一定区域内的建筑物群体，由一个或多个热源制备热媒，通过区域统一供热管网提供给用户，实现用户需热要求的系统n。区域集中供热系统由热源、输送管道和末端设备三个基本部分组成，其中，热源是整个供热系统的心脏和灵魂，因此，研究区域热源的合理配置和运行费用对供热系统的影响是非常必要的。直供锅炉房供热原理图见图2-1。间供式锅炉房供热原理图见图2-2。接图2-I 直供锅炉房供热原理图次水 求累二次水事卜水泵图2 2间供锅炉房供热原理图8第二章区域集中供热燃煤锅炉房的优化配置方案直供锅炉房多供给9 5 以下的低温热水，是常用的供热采暖系统，适合于单台蒸发量小于4 2 M W 以下、供热规模不大(般l O 万平方米以下)的中小型区域锅炉房，以及新建锅炉房。近年来，直供采暖系统发展较快，目前已有供热面积达5 0万平方米的直供锅炉房建设实例。间供锅炉房多供给1 1 5。C 以上的高温水，常用于单台容量在7 M W 以上的大型锅炉和供热区域较大的集中锅炉房，更适合于将小型锅炉房改为大型集中锅炉房的改造工程。间供式锅炉房在锅炉房与热用户之间增加换热站，而且外网又出现了一次水与二次水的两个网路，高温一次水与低温二次水要在若干个换热站的水一水换热器中进行热交换，增加了许多设备，投资及占地都比直供式锅炉房高，但间供式锅炉房具有良好的安全性，一次水水质情况好、运行热效率高且锅炉寿命可延长、便于实现整个系统的能量调节，特别适合利用温度补偿器进行锅炉的自控调节、维修与管理较为方便等优点，在大容量热水锅炉的集中锅炉房中广为采用，效果很好。间供式锅炉房更适合于原有小型锅炉供热系统的集中改造，将原小型锅炉房改为热力站，新建或改建大型锅炉房替代原有分散热源，达到节能减排的目的。图2-3、2-4、2-5 是燃煤锅炉房平面图、剖面图和上煤系统，从图中可以看出锅炉房占地面积及锅炉房设备的组成，也为进行投资比较提供依据。面-、：己图2-3 燃煤锅炉房平面图9第二章区域集中供热燃煤锅炉房的优化配置方案图2-4 燃煤锅炉房剖面图图2-5 燃煤锅炉房上煤系统2 1 燃煤锅炉房设计基本规定燃煤锅炉房设计必须贯彻国家的有关方针政策，符合安全规定，节约能源和保护环境，使设计符合安全生产、技术先进和经济合理的要求。锅炉房具体设计时，应符合下列基本规定n 2 m 3 m 4 m5】1 7 3：(1)锅炉台数应能适应热负荷的变化。应保证锅炉房在较高或较低热负荷运行工况下能安全运行，并应使锅炉台数、额定蒸发量或热功率和其他运行性能均能有效地适应热负荷变化，且考虑全年热负荷低峰期锅炉机组的运行工况，单台燃煤锅炉或燃油锅炉经常工作状态的负荷不应低于额定负荷的5 0-,6 0。(2)锅炉台数应根据热负荷的调度、锅炉检修和扩建的可能性确定，并应有利1 0蔓三兰墨垫叁!堡垫签堡塑堑：生堑垡垡墼墨查墨于节省人力、物力和基建投资。锅炉单台容量过小或台数过多，不仅增加了锅炉房造价，而且给运行及维修管理带来诸多不便。原则上，锅炉台数以3 4 台为宜，一般不宜少于2 台；对新建锅炉房，不宜超过5 台；扩建和改建时，总台数一般不超过7厶口0(3)锅炉容量和台数应能确保锅炉房供热的安全、可靠性。采暖锅炉房原则上不设备用炉，检修安排可以安排在非采暖季节。锅炉房有多台锅炉时，当其中l 台额定蒸发量或热功率最大锅炉检修时，其余锅炉应满足下列要求：连续生产用热所需的最低热负荷；采暖通风、空调和生活用热所需的最低热负荷。(4)锅炉容量和台数应能保证所有运行锅炉在额定蒸发量或热功率工作时可满足锅炉房最大设计热负荷。(5)锅炉容量与热负荷大小及其发展趋势密切相关。热负荷大即近期内热负荷可能有较大增长，单台锅炉的容量也相应要大。如仅考虑远期负荷的增长，则可在锅炉房发展端留有安装扩建锅炉的预留位置，或在总平面布置时留有空地。(6)同一锅炉房内，应尽量选用同容量、同型号的锅炉。这样锅炉房布置上较整齐；锅炉相同，易于提高运行人员操作水平，人员互换性强，运行管理方便；锅炉备品备件统一，易于检修。(7)锅炉房建设规模按下列原则确定：特大城市或大型供热系统、单台容量在2 0 t h 以上；大中城市，单台容量在l O t h 以上；小城市，单台容量在4 t h 以上：工业锅炉，单台容量在l O t h 以上。2 2 采暖热负荷延续时间图的应用2 2 1 采暖热负荷延续时间图的介绍热负荷延续图是用来表示整个热源或用户系统热负荷随室外温度或时间变化的图。热负荷图形象地反映热负荷变化的规律。对集中供热系统设计、技术经济分析和运行管理，都有十分重要的意义n 刀。为了绘制采暖年负荷延续曲线，必须首先绘制采暖小时热负荷曲线，然后根据小时热负荷与该小时负荷的延续小时绘制该曲线。(1)小时热负荷曲线。我国采暖起始室外温度设定为+5，采暖室外计算温度采用历年平均不保证5 天的日平均温度，市内采暖计算温度一般采用1 8，可用公式：口-乞堍计算各室外温度相对应的小时耗热量。以热负荷为纵坐标，室外空气温度为左1 1翌三量匡苎墨!堡垫塑堡堡苎!：堡塑垡垡翌墨查墨方横坐标，可以先绘制小时热负荷曲线图(a)。(2)年采暖热负荷延续曲线。小时热负荷曲线和年采暖热负荷延续曲线可画在一张图上。因为热负荷Q 是室外空气温度t O 的函数，即Q=f(t O)；而每一室外空气温度t O 有给定的延续小时数T 的函数，即Q=f(T)。这样年采暖热负荷延续曲线可在小时热负荷曲线的基础上，以右方横坐标为延续小时数T 绘制出，如(b)。在采暖期内历年平均温度延续小时数n 可由当地气象部门提供，但该资料需要多年的积累统计，且不容易收集得很齐全。本课题采用了由许明哲、贺平等推荐的无因次综合公式数学方法绘制采暖热负荷延续时间图。在设计中只要已知当地的采暖期天l tN、当地采暖室外计算温度w 和采暖期室外平均温度p-，即可。本课题利用采暖热负荷延续时间图来确定可行的区域集中供热燃煤锅炉房的锅炉型号及台数n 8 m 引。热负荷延续时间图的无因次综合公式用分段函数表示为：f：5(2 1)，=L 厶一l，【f j+(5 一，：)R：5 N z h一或用下式表示：R：jo 5(2 2)R r2t R：5 N N 曲2 2 式中：R，、R。两个无因次群，分别代表室外气温和无因次延续天数或小时数；其中：R：堪(2 3)5 一，。足：卫二三：丝二塑(2 4)=一=一I 一斗，HN 咖一5n m 一1 2 0式中：t w 某一室外温度，；乇、f 川和5 采暖期室外计算温度，采暖期期室外日平均温度，采暖期开始及终止供暖的室外日平均温度，；心、n 妇、5 和1 2 卜采暖期总天数；采暖总小时数；不保证天数(5 天)或不保证小时数(1 2 0 h)：、n 延续天数或延续小时数，即采暖期内室外日平均温度等于或低于某乞的历年平均天数或小时数；1 2第二章区域集中供热燃煤锅炉房的优化配置方案b 足。的指数值；6：三塑(2 5)埘p j