如何解决大城市区域集中供暖难题

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1、如何解决大城市区域集中供暖难题？华贲1熊永强1、2罗向龙1、3李亚军11华南理工大学天然气利用研究中心，2暨南大学化学系，3广东工业大学一、大城市中心供暖面临的高污染、低能效的严峻挑战近十多年来我国经济增长突飞猛进，另世人瞩目。但与主要发达国家不同，支撑中国经济快速增长所耗用的一次能源70%是煤。近年来几乎每年净增燃煤2--3亿吨。中国的煤碳消耗已超过全世界耗量的一半；致使碳排放过快增加。按最近bp公司发布的2012年CO2排放数据，中国已达92亿吨，几乎等于占世界第二、第三、第四位的美国（57亿吨）俄罗斯（18亿吨）印度（17亿吨）排放总量之和。另方面，工业和供暖锅炉以燃煤为主所导

2、致的PM2.5的排放已到了严重危害人民健康，难以容忍的地步。国家环保总局数据显示，600多个城市之中只有少部分PM2.5达标。华北地区许多城市大气质量达标的日数只占1/3。这使得我国北方大城市以燃煤为主的供暖格局面临终结。各个城市纷纷提出并实施了各种替代燃煤供暖的方案。这个历史性的趋势已不可避免。按照住建部统计，北方供暖需求总面积为400亿m2,2011年底全国城镇和部分乡镇集中供暖面积供57.57亿m2。其中热电联产供暖只占37%。“十二五”规划到2015年全国CHP装机达到2.5亿kW，集中供暖普及率达到65%，其中CHP占50%。也就是说，CHP供暖仍只占总供暖负荷的三成左右；

3、其余的分散或集中供暖还是依靠热水锅炉即使达到了“十二五”规划的上述目标，问题依然存在。按照科学用能的“高能高用、低能低用，温度对口、梯级利用”原则，保障18-20°C的室内环境温度，用60-45°C（散热片）或45-30的循环水（辐射供暖）已经足够。完全可以利用一次能源转换、利用最末端、“低级”温位的热量作为热源。而目前的CHP供暖从汽轮机抽出约0.5—1.0MPa、饱和温度约150--180°C的蒸汽，通过130—65°C的循环热媒水加热80-50°C不等的采暖循环水，保障18-20°C的室内环境温度；这其实也是“高能低用”。而热水锅炉用燃烧温度可达1400°C的天然气直接加热热水

4、，更是极端的“高能低用”。这是中国能源利用效率比世界平均低13个百分点的重要原因之一。一、目前的天然气替代燃煤供暖模式面临的能效和经济性问题北京、沈阳、大连等城市为解决PM2.5问题已经着手天然气替代燃煤供暖的改造。以北京市为例，方案的主旨是1）、迁出六环路以内的所有燃煤电站，2）、建设4个大型天然气热电联产机组集中供暖，3）、不足部分辅以天然气热水锅炉。其它城市以天然气为主的供暖方案也大同小异。这种供暖方案存在着三个致命的问题：1）、天然气机组的热电产出与实际需求比率严重不匹配。根据住建部的统计，我国建筑物终端耗能中空调和供暖占65%，热水占15%，电占14%，炊事占6%，即热电比

5、约为80/14，大于5。而大型天然气联合循环机组发电效率已达50%，抽汽供暖模式的热负荷即使达到燃料热值的20%，热电产出比都不到0.5。既不能满足供热需求而必须大量依靠锅炉供暖；大量多余电力上网又严重亏损。2）、我国终端消费的天然气与燃煤的等热值比价高于2，天然气发电成本比煤电高近一倍，大多数亏损。抽汽供热的成本也远远高于燃煤供暖。为避免增加居民负担，地方政府需支付数十到数百亿元计的补贴。仍占多数的天然气热水锅炉辅助供暖，不仅能源利用效率更低，亏损更多。3）、由于能效低，单位供暖耗天然气量过大，致使城市天然气耗量冬夏季节差高达10倍以上，给天然气上、中游生产、运输和贮存系统运行带来

6、极大的冲击和负担。导致冬季北方天然气价格上涨，进一步加剧了供暖的经济负担。二、其它替代方案和先进供暖模式的探索和分析评价迄今各地对解决供暖热源问题做出了许多努力和探索。北方许多地方采用了地源热泵，即利用大面积浅层土壤和地下水的蓄热能力，冬季用作热源取热并采用热泵升温供暖，地（水）温有所降低；夏季制冷用作热阱把热量回传，再使其温度回升。成功的案例系统投资约为400元/m2，但热泵的COP可达4左右；总体的供暖成本与燃煤机组抽汽供暖差不多。不过这种模式受到地质条件，城市中心可供打井的面积和成本的很大限制，并不是到处可用。特别是大城市打井更难。而且有冬夏供/取热不平衡，埋管传热系数衰减等问

7、题。沿海有的城市也学习瑞典经验，采用海水源热泵。冬季北方海岸附近水温3-4°C。即使采用50多°C的循环水温，因提升温度差高达50°C，热泵的功耗也很大，COP只有2-3左右。大连等地的试点项目表明，供暖费用十分昂贵。利用汽轮机乏汽冷凝潜热的尝试和创新不的涌现。早在20年前，北方电厂小机组就已经有“破坏真空”供暖的部分推广。即藉降低冷凝器的真空度（也就是适当提高背压到50kPa左右）提高凝气温度到70--75°C左右，用于直接加热68—50°C的供暖循环水