熱從“遠方”來 讓供熱更清潔

凡是城市周邊200公里半徑內的火電廠余熱，均可實現(xiàn)長距離經(jīng)濟輸送。因此將北方60%的余熱用起來，再配合少量熱電聯(lián)產(chǎn)及燃氣調峰，就可滿足北方城鎮(zhèn)供熱全部需求。

“看過不少供熱管道，專門鑿出這么長的隧道用于供熱還是頭一次見?！?/p>

“熱源離這幾十公里遠，損耗大嗎?經(jīng)濟性怎么樣?”

“又是穿山又要過河，花這么大代價引熱真的值嗎?”

12月中旬，北方正值寒冬，氣溫已降至零下十幾攝氏度。在山西省太古高速交通隧道的一個入口處，4根巨型管道由西向東穿山而過，吸引來自全國各地主要供熱企業(yè)的100多名從業(yè)者爭相提問、取經(jīng)。這里是太古大溫差長輸供熱項目(下稱“太古項目”)一角，也是施工難度最大的一段主管道。

管道這頭是7600萬平方米采暖需求，另一頭則是近70公里開外的古交興能電廠。太古項目將清潔熱源從“遠方”引入太原主城區(qū)，一舉滿足全市約1/3的集中供暖需求，由此成為世界首個成功實施的大規(guī)模、長距離清潔供暖項目。

“煤都”遭遇供熱難題

煤炭資源豐富的“煤都”太原，為何反要從別處引熱?“一煤獨大”的資源稟賦帶來經(jīng)濟效益，同時也給太原埋下了環(huán)境隱患。

時隔6年，太古項目技術牽頭人、清華大學建筑節(jié)能研究中心教授付林仍清楚記得當時的困境?！敖刂?012年，太原供熱總面積已達1.46億平方米，其中各類燃煤鍋爐供熱量超過50%，污染大、效率低，給空氣帶來極大負擔。但按照發(fā)展規(guī)劃，就算把全市所有清潔熱源加起來，也只能供熱約5000萬平方米。缺口巨大的情況下，供暖面積仍在以每年800萬—1000萬平方米的增速擴容，進一步加大了太原保供壓力。主管負責人無奈找到我們，希望尋求一條可行路線?！?/p>

“起初不是沒有考慮其他方案?！碧袩崃瘓F有限責任公司(下稱“太原熱力”)相關負責人向記者坦言，早在2013年，“氣代煤”“電代煤”等措施尚未在北方大面積推廣，“氣化太原”等方案就已納入考量?！俺鲇跉庠垂⒐┡杀镜纫蛩乜紤]，這些方案均未成形，可以說從古交電廠長途引熱是被‘逼’出來的。”

為何選擇古交電廠?“首先是資源誘人，從客觀上保證了熱源穩(wěn)定。”付林說，除已建成一期2臺300兆瓦、二期2臺600兆瓦的燃煤機組外，該廠還計劃再建三期2臺660兆瓦機組。

“在達標排放的情況下，電廠排放著大量余熱，但因溫度多在30—40攝氏度，不能直接用于供熱而常被視作‘廢熱’。通過乏汽梯級加熱，原被浪費的余熱就成了有價值的清潔熱源，只需配合約20%燃氣調峰，即可用于集中供暖?！备读直硎?，待三期全部建成后，古交電廠的余熱足以滿足近1億平方米采暖需求。

成本比燃氣低五成

熱源有了，如何穩(wěn)定而經(jīng)濟地送出?上述太原熱力負責人告訴記者，考驗輸送效率的主要指標在于溫度?！巴局忻拷档?攝氏度，供熱面積相應減少56萬平方米;溫降達到10攝氏度，熱損失將高達10%。太古項目不僅距離長，熱源電廠與終點之間還有180米的地形高差，因此‘保溫’難度極大?！?/p>

以4條37.8公里長的主管道為例，中國市政工程華北設計研究總院有限公司高級工程師陳泓透露，僅此一項工程就6次越過汾河、3次穿過鐵路及高速公路，多處開山架管、穿越隧道?！盀楹畏且彸鏊淼溃皇潜苤?如果避開，要么繞遠路、要么加大高差，建設環(huán)節(jié)輕松了，無形中卻增加運行阻礙。正是這些穿山隧道，讓輸送路程大大縮短，自然高差也減少300米，由此確保了工程的可實施性?！?/p>

而首次應用的大溫差技術則是運行關鍵?！耙惶淄暾麩嵫h(huán)主要由‘一供一回’兩根管網(wǎng)組成。在常規(guī)供熱中，供水溫度為120—130攝氏度，回水降至50—60攝氏度，二者溫差越大，意味著熱網(wǎng)輸送效率越高、溫度損失越少?！备读纸榻B，通過大溫差技術，可在供水條件不變的情況下，將回水溫度降至20—30攝氏度，由此拉大溫差，將輸送能力提高60%以上，項目在實際運行工況下的平均降溫控制在0.9攝氏度。

“回水溫度降低，反過來又為電廠余熱回收創(chuàng)造有利條件。”付林進一步稱，在此推動下，古交電廠的余熱資源得到充分挖掘，現(xiàn)已占到總供熱量的70%以上，“相當于七成的熱由‘原被排掉的熱’提供。即便將48億元初始投資折算在內，每平方米供熱成本也不超過100元，在同等條件下遠低于其他清潔取暖方式。尤其相比以燃氣為主的采暖方式，前者不僅大大節(jié)約天然氣用量，還可減少供暖成本50%左右?！?/p>

可滿足北方城鎮(zhèn)供暖

太古項目的環(huán)保效益同樣不可忽視。統(tǒng)計顯示，項目運行以來已替代太原254臺分散燃煤鍋爐，減少城市用煤400萬噸，年節(jié)約標煤100萬噸左右。

近日在住建部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心與中國城鎮(zhèn)供熱協(xié)會主辦的評估會上，以中國工程院院士倪維斗、肖緒文、聞雪友為首的12位評審專家，進一步肯定太古項目的價值——該工程為北方地區(qū)供熱開辟了新途徑，余熱利用應作為城鎮(zhèn)清潔供暖的主流方式。專家組認為，若能全面挖掘燃煤機組的余熱潛力，未來每年將為北方地區(qū)節(jié)約標煤1億噸以上。

該觀點也得到中國工程院院士江億的贊同?！拔輧韧ǔＶ恍杈S持在20度左右，就可滿足冬季采暖需求。因此我們常說供熱是‘吃粗糧’，任何高于20度的熱源均可使用。為防止天然氣等寶貴‘細糧’被高能低用，電廠余熱應成為未來主流熱源之一?！?/p>

如何用好這些“主流”熱源?付林指出，燃煤電廠目前仍在我國電力系統(tǒng)占據(jù)主導地位，僅以單機容量300兆瓦以上的機組計算，北方火電裝機就達6億千瓦，對應供熱能力超9億千瓦?！胺彩浅鞘兄苓?00公里半徑內的火電廠，均可實現(xiàn)長距離經(jīng)濟輸送。因此將北方60%的余熱用起來，再配合少量熱電聯(lián)產(chǎn)及燃氣調峰，就可滿足約200億平方米供熱，足以覆蓋目前141億平方米城鎮(zhèn)供熱需求?！?/p>