2019第十五届建筑节能学术论坛：太原清洁供热规划（34页）.pdf

1、太原市清洁供热规划 北京清华同衡规划设计研究院有限公司 李永红 2019.3 1. 规划背景 2. 清洁供热规划方案简介 3. 节能减排 4. 经济性 5. 规划实施情况 6. 总结 目目 录录 规划背景 2012年供热情况及存在问题 总供热面积1.46亿m2 热源严重不足 满足城市发展要求的热源（包括太二、太钢自 备电厂、瑞光电厂及其它清洁供热方式面积约 5000万 ）仅占1/3。 各类燃煤锅炉供热面积超过50%，太一电厂关 停替代，各类煤改气、煤改电供热方式成本昂 贵 每年新增供热面积8001000万 规划背景 太原市当年备选解决方案 新建58套29F燃气蒸汽联合循环电厂（包 括嘉节电厂）

2、，年增加电厂耗气4064亿m3 新建瑞光热电二期4300MW机组 大型热源厂煤改气，燃气锅炉作调峰热源东山东山 49F 瑞光瑞光 6300MW 西山综合利用电厂西山综合利用电厂 350MW 太钢太钢 2300MW 大唐清徐燃气大唐清徐燃气29F 嘉节燃气嘉节燃气29F 太一燃气太一燃气29F 太二太二 2300MW+29F 西贾燃气电厂西贾燃气电厂29F 城西热源厂 东山热源厂 小店热源厂 城南热源厂 大井峪燃气大井峪燃气 29F 燃气热电联产 燃煤热电联产 燃气热源厂 备选方案存在的问题 采用燃气热电联产供同样的供热面积，采暖季耗天然气是燃气锅炉的5倍， 造成采暖成本高昂和用气紧张。且和燃煤

3、相比需要增加巨额的供热和发 电补贴。 城区内新建燃煤电厂和燃煤锅炉房由于环保限制和控制新增燃煤量，无 法落地实施 规划背景 1. 规划背景 2. 清洁供热规划方案简介 3. 节能减排 4. 经济性 5. 规划实施情况 6. 总结 目目 录录 采暖供热方式的比较 全年当地大气污染物排放量 供热成本（系统总初投资折算+运行费用） 0 0 5050 100100 150150 200200 250250 废热废热电动热泵电动热泵电采暖电采暖燃气锅炉燃气锅炉燃气热电燃气热电燃煤锅炉燃煤锅炉燃煤热电燃煤热电 当地大气污染物（当地大气污染物（g/m2g/m2） PM10 SO2 NOx 0 00 0 18

4、18 145145 139139 215215 0 0 注：天然气采暖3.15元/Nm3，标煤600元/tce， 燃气热电厂天然气价2.3元/ Nm3，供热成本为扣 除发电收益后的折算（由于燃气热电厂投建的 主要目的为供热，上网发电价格参照燃煤发电 上网价格0.4元/kWh计算）。电采暖谷电价格 0.292元/kWh，电热泵电价，居民电价0.467元 /kWh，一般工商业电价0.676元/kWh 0 20 40 60 80 100 120 废热废热电动热泵电动热泵电采暖电采暖燃气锅炉燃气锅炉燃气热电燃气热电燃煤锅炉燃煤锅炉燃煤热电燃煤热电 供热成本（元供热成本（元/GJ） 45456060 1

5、 10303 102 4 40 0 2828 25254 40 0 81 清洁供热规划方案 余热资源6575MW，可满足1.3 亿平米供热面积 热源 现状电厂抽 汽（MW） 乏汽余热 （MW） 太二六期630281 太二七期498361 太钢350989 瑞光515198 古交4480 交城410266 合计24036575 太钢电厂及余热太钢电厂及余热 瑞光电厂瑞光电厂 二电二电 六期、新建七期六期、新建七期 古交电厂古交电厂 新一电新一电 2300MW+ 2600MW+2660MW 2350MW 2300MW 2300MW +2330MW 太钢余热资源 工段介质 流量回水温度供水温度热量

6、t/hMW 焦化 一段初冷水1500584522.5 二段初冷水3750433528.5 净环水1500453512 高炉4350（2座）冲渣水24487050 93 高炉1800冲渣水 14307050 二钢北区 软水1330403310.8 软水133039339.3 软水46531.5281.9 净环水100039319.3 软水180037.63015.9 净环水240032305.6 净环水96032302.2 软水1182413015.1 浊环水 1500453320.9 1490403017.3 浊环水 100036307 1000433015.1 二钢南区 浊环水7604032

7、7.1 浊环水100040329.3 浊环水75042.13010.5 浊环水60032301.4 轧钢 浊环水16000353092.9 净环水5500353031.9 浊环水11000353063.9 净环水4200353024.4 ccpp等发电机循环水16000 271991 干熄焦乏汽706345.5 2*300MW机组乏汽500 50325 合计989 低温余热量低温余热量989MW 41MW 175MW 134MW 340MW 114MW 379MW 2.48% 10.5% 8.01% 20.4% 6.85% 29.1% 22.7% 20-30度余热 30-40度余热 40-45

8、度余热 45-60度余热 60-70度余热 150-200度烟气余热 200-400度烟气余热 484MW 供热规划方案总体思路 以以热电联产热电联产 + +工业余热为主，其他清洁能源为补充，建立清洁、安工业余热为主，其他清洁能源为补充，建立清洁、安 全、稳定的供热系统全、稳定的供热系统 市区内部热电厂和工业余热全面挖潜，大温差改造，提高供热能力 引入远郊电厂余热，通过大温差运行的长输管线向主城区大热网输配 由热电联产及工业余热承担基础负荷，利用燃气承担尖峰负荷，大型热源 厂作为备用安全保障 太原清洁供热规划 热源 供热能 力 （MW） 采暖抽 汽 （MW） 余热 （MW） 供热面 积（万 ）

9、 备注 新太一电厂 （4350M W） 186814004683525旧址拆除，异地重建 太二电厂 （4300M W） 170310626413213 拆除四五期，新建七期， 七期兼顾工业用汽 古交电厂 （2300M W+4600 MW） 3488143020586251 新建三期2600MW，新 建向市区供热长输管线， 考虑热损 太钢13393759642526含自备电厂及工艺余热 嘉节燃气电 厂（29F） 6024031991136 现状,按70%负荷率，含烟 气余热 瑞光电厂 （2300M W） 9347351991762 现状，向榆次供热30%， 向太原供热70% 阳曲热电厂 （235

10、0M W） 9347002341762新建 东山燃气电 厂（29F） 6635101531251 新建，按70%负荷率，含 烟气余热 调峰燃气热 源 28835439 合计144146615491626866 燃气热电厂 燃煤热电厂 太钢电厂及余热 瑞光电厂 嘉节燃气电厂 二电 六期、新建七期 古交电厂 新一电 新建东山燃气电厂 新建阳曲县电厂 38km 18km 8km 35km 1. 往南的两组DN1400管线中一组沿西中环敷设，另一组沿 西外环高速敷设。用于往南输送古交热源热量； 2. 沿北中环敷设DN1200管线用于往东、往南输送古交热源 热量及太原二热、太钢； 3. 沿东中环敷设DN

11、1200管线东中环地势标高较高，远期作 为东山片区低区供热干管使用 4. 沿南中环敷设DN1200管线用于往东输送古交热量及往西 输送瑞光热量 规划2020年形成八源一网的供热格局 太钢低温供热，主要供太钢周围地区 1-281-312-32-62-92-122-152-182-212-242-27 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 二次水进 一次水出 二次水出 一次水进 温度 日期 图图错误!文档中没有指定样式的文字。.1-1 吸收式换热 机组的性能测试结果 分体型 补燃型 模块机 大温差的实现 分布式降温热力站大温差改造 热力站空间不够

12、，采用分体型和模块机 调峰和降温结合 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 05001000150020002500300035004000 热热 负负 荷荷 （MW） 时间（时间（h） 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 05001000150020002500300035004000 万元万元 /MWh.年年 时间（时间（h） 长输热网 燃气调峰 调峰比例18% 大温差的实现 太古长输大温差系统 突破常规换热的温差极限，一次网回水温度显著低于二次网温度； 提高热网输送能力60%以上； 热网回水温度的降低同时也为回收

13、电厂余热创造了有利条件 50 120 60 45 二次网一次网 常规水水换热 25 120 60 45 二次网 一次网 吸收式换热 抽汽尖 峰加热 热用户 吸收式 换热机组 高背压机组 常规机组 多级凝汽器 串联梯级加热 25 长输管网 130 30 120 25 热用户 补燃型吸收 式换热机组 20 天然气 60 45 热用户 常规板换 50 120 120 120 60 45 60 45 一级热网 二级网二级网二级网 中 继 能 源 站 125 30 电厂余热利用在供热能耗和经济性方面具有突出优势 供热能耗只有常规热电联产50%，仅有锅炉房供热的 20% 热乏汽余热占总热量的70.8% 供

14、热煤耗7.69kgce/GJ 投资较少，总供热成本10.26元/GJ，远低于其他方式 主要原因 热网回水温度显著降低 多级汽轮机乏汽串联梯级加热工艺 不同供热方式的供热煤耗比较 二期抽 汽供热 三期抽 汽供热 并联 高背压 并联 吸收式 多级串 联加热 不同供热方式的供热成本比较 古交电厂余热回收 不同供热方式的供热煤耗比较 二期抽 汽供热 三期抽 汽供热 并联 高背压 并联 吸收式 多级串 联加热 太钢余热回收流程示意图 太钢余热回收项目 太钢厂内供热站太钢厂内供热站 251MW 热泵机组热泵机组 120 热泵机组热泵机组热泵机组热泵机组 热泵机组热泵机组 1525 二钢北区二钢北区、二钢南

15、区二钢南区、 轧钢轧钢、炼焦循环水炼焦循环水 回收余热量回收余热量：964MW 供热量供热量：1693MW 热力站热力站 换热器换热器 CCPP发电乏汽发电乏汽 一网水泵一网水泵 一网水泵一网水泵 2200026000t/h 148MW 换热器换热器 二钢北区二钢北区、二钢南区二钢南区、 轧钢轧钢、炼焦循环水炼焦循环水 干熄焦乏汽干熄焦乏汽 换热器换热器 239MW 120 炼焦一段初冷水炼焦一段初冷水 高炉冲渣水高炉冲渣水 燃气热量燃气热量：308MW 电力电力：46MW 3040 300MW机组乏汽机组乏汽500t/h 325MW 太二电厂太二电厂 热泵热泵 机组机组 电力电力 46MW

16、7090 城北热力热力站城北热力热力站 900012000t/h 1525 300MW机组抽汽机组抽汽500t/h 375MW 燃气燃气12068Nm3/h 106MW 能源站能源站 热力站热力站 1525 50008000t/h 60008000t/h 1100016000t/h4555 分布式燃气调峰分布式燃气调峰 23092Nm3/h 202MW 二次网二次网 二次网二次网 1525 太钢设计方案 太钢方案 太钢供热系统1为工艺循环水余热、 CCPP乏汽以及自备电厂30万kW发电机组 乏汽余热构成的独立的供热循环，其主要的 供热区域为城北热力公司北部、西部及东北 部供热区域和市热力高温水

17、供热区域 太钢供热系统2为太钢炼焦工段和干熄焦 发电工段的低温余热构成的独立供热循环， 其主要的供热区域为城北热力公司东部供热 区域 太钢供热系统3为太钢高炉工段的低温余 热构成的独立供热循环，其主要的供热区域 为城北热力公司东南部供热区域 电厂供热首站电厂供热首站 两台高炉两台高炉 焦化焦化 一台高炉一台高炉 东南区域 东部区域东部区域 东北部区域东北部区域 北部区域北部区域 西部区域西部区域 轧钢等循环水余热轧钢等循环水余热 1. 规划背景 2. 清洁供热规划方案简介 3. 节能减排 4. 经济性 5. 规划实施情况 6. 总结 目目 录录 太原市集中供热系统供热能源结构 4.2%4.2%

18、 43.6%43.6% 51.2%51.2% 0.9%0.9% 燃气燃气 采暖抽汽采暖抽汽 余热余热 电电 节能减排分析 规划方案充分挖掘现有大型热电厂和工业余热潜力，同时远距离引入城 市以外的电厂余热供热，实现了市区燃煤锅炉的全部替代，大幅度降低 供热能耗和污染排放 将规划方案的污染物当地排放量与对比方案（保留现有大部分大型热源 厂和热电厂，新建燃煤机组和燃气热电机组）进行比较，规划方案能减 少燃煤消耗249.7万吨标煤，燃气消耗29亿m3，减少PM10、SO2、 NOx排放合计约14021吨，减排幅度达到49%。 1. 规划背景 2. 清洁供热规划方案简介 3. 节能减排 4. 经济性 5

19、. 规划实施情况 6. 总结 目目 录录 总投资将达到149.1亿元 八大热源厂内余热回收改造投资15.7亿元 主城区热力站调峰及大温差技术改造投资52.1亿元 古交电厂及瑞光、太一、阳曲新建电厂至主城区的长输管线系统 （含隔压站及到城区的主干管线）需投入建设资金56.8亿元。 方案投资预测 热源名称 热源热网系统供热系统 投资成本 能源成 本 总成本投资成本能源成本总成本投资成本 能源成本 总成本 元/平米元/GJ元/GJ元/平米元/GJ元/GJ元/平米元/GJ元/GJ 古交10.4413158019.638.287.719.640 太钢23.415.920 低温网31.727.534.3

20、46.325.135.2 高温网23.123.928.9 嘉节9.459.861.516.263.166.623.763.168.2 新太一2.216.116.526.822.428.42922.428.8 太二216.416.825.121.426.826.621.427.2 瑞光2.516.216.732.421.128.334.921.128.8 余热供热平均8.218.720.344.324.934.950.924.836.4 参考值：区域 燃煤锅炉 452840452840 规划方案改造供热成本预测 除了嘉节燃气电厂外，其他几个项目的经济性并没有明显劣势，从规划最终形成的余热供热系统

21、来看， 供热系统总成本36.4元/GJ，低于区域燃煤锅炉的供热成本，在经济上是可行的。 1. 规划背景 2. 清洁供热规划方案简介 3. 节能减排 4. 经济性 5. 规划实施情况 6. 总结 目目 录录 规划实施情况 热源实施情况 回收第二热电厂、瑞光、嘉节、太钢自备电厂等电厂的乏汽余热，和太钢冲渣水、烧结烟气等 工业余热 引入距离太原市38km的古交电厂热源 目前除新太一电厂和阳曲电厂受煤电建设影响未建设外，其它热源均已投用。城区内的城西燃 煤热源厂保留备用，城南、小店、东山燃煤热源厂均进行煤改气调峰备用。 规划实施情况 热网实施情况 发展远郊区的大型电厂热源通过大温差运行的长输管线远距离

22、向主城区大热网输配，是全国首 个大规模利用电厂余热实现大温差长距离输配供热的城市，解决了长距离输送、地形高差、经济输 送三大技术难题。 城市主干环线随中环路修建均已完成，南部热电联产2*DN1400长输管线在新太一电厂未投建 的情况下依托于交城电厂热源也已建成 自2013年开始至2016年逐年新增集中供热扩网面积1200万2500平方米，包 括替代分散小燃煤锅炉和满足新增供热面积供热。 规划实施情况 热电联产+工 业余热 79.2% 调峰燃煤 热源厂 9.0% 燃气热源厂 4.1% 其它分散清洁 采暖方式 7.6% 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2

23、01220132014201520162017 1.05 1.3 1.56 1.69 1.78 1.91 集中供热面积（亿平米）集中供热面积（亿平米） 2017年太原市现状供热面积年太原市现状供热面积2.07亿平米亿平米 红色点为大温差站 大温差改造情况 城区供热范围内热力站广泛设 置吸收式换热机组，并结合燃气 调峰发展了燃气补燃型吸收式换 热机组，扩大供回水温差，提高 了热网的热量输送能力。 初步统计2017年太原市各热力 企业已经安装吸收式换热机组的 热力站总供热面积达到6496万平 米，已改造大温差面积占太原市 集中供热面积（17063万平米，除 太钢电厂和工业余热外）的38%。 90.

24、88 19.58 43.74 35.77 0 20 40 60 80 100 5 55 105 155 205 255 305 355 405 455 505 555 605 655 705 755 805 855 905 955 1005 1055 1105 1155 1205 1255 1305 1355 1405 温度（） 时间（min） 热力站温度 一次供水温度一次回水温度二次供水温度二次回水温度 2018/12/11某大温差热力站吸收式换热机组参数 31.89 0 20 40 60 80 100 120 123456789101112131415161718 温度（） 电厂供水温度电

25、厂回水温度一级网供水温度一级网回水温度 2018/12/4长输热网及一次热网供回水温度 规划实施情况 2012年20162017年太原 4100万平米小燃煤锅炉 太原市2018年的空气环境质量与2013年相比有较大的好转 规划实施情况 2018 2013 1. 规划背景 2. 清洁供热规划方案简介 3. 节能减排 4. 经济性 5. 规划实施情况 6. 总结 目目 录录 总结 规划采用热电联产+工业余热利用为主的新型模式，引入古交电厂热源，充分 利用太钢余热，新建阳曲、东山燃气热电、新太一热电，八大供热热源可实现 清洁供热全覆盖 规划方案实施后，在均实现小燃煤锅炉替代和满足新增负荷的前提下，主城区 与常规供热方案相比减少大气污染物排放49%，为改善太原冬季大气环境质量 提供强有力的保障。 问题 近几年内太原市现状热源挖潜回收热电厂乏汽、烟气余热，发展调峰供热热源 是发展方向，否则就要上更多的燃气锅炉和电厂 热网大温差改造解决输配问题，同时为回收余热创造条件，尤其是长输供热工 程需要推进热网回水进一步降温，在分布式降温改造的基础上建设中继能源站 结合调峰热源进一步降低热网回水温度 改进价格机制，热价制定应体现按温度分段计价，低温低价，促进热力企业实 施降低热网回水温度的积极性； 在电厂参与电力调峰的情况下如何保障热源供热能力；