中國城鎮(zhèn)集中供熱的可持續(xù)發(fā)展

1、<p>　　中國城鎮(zhèn)集中供熱的可持續(xù)發(fā)展 </p><p>　　【摘要】從我國能源結(jié)構(gòu)，居民用能消費(fèi)結(jié)構(gòu)，集中供熱的 建設(shè)規(guī)模和人民的承受能力等方面說明城市集中供熱方式是我國供熱可持續(xù)發(fā)展的主力軍。 從房屋建 設(shè)發(fā)展規(guī)模，從城市大氣環(huán)境質(zhì)量的提高等方面說明我國城鎮(zhèn)供熱應(yīng)發(fā)展多能源的供熱方式 。 </p><p>　　供熱 要消耗大量的能源，據(jù)統(tǒng)計(jì)，三北地區(qū)采暖耗能約占全年總能耗

2、的13%，北京市冬季采暖 年用煤量約占全年總能耗3000萬噸的20～23%。1995年，我國燃煤排放C O25～6億噸，排放SO22000萬噸，排放煙塵1700萬噸， 城鎮(zhèn)集中供熱全年收費(fèi)收益可達(dá)121.5億元，供熱是與能源和環(huán)境緊密相連的 行業(yè)。</p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，供熱的發(fā)展速度將更快。因此，節(jié)能、環(huán)境保護(hù)、降低成本和提高效益等可持續(xù)發(fā)展問題已成為供熱行業(yè)首

3、要解決的問題。</p><p>　　1 燃煤的集中供熱方式與多種能源供熱方式的結(jié)合 </p><p>　　1.1 現(xiàn)階段我國城鎮(zhèn)供熱仍以燃煤的集中供熱方式為主。</p><p>　　1.1.1 能源結(jié)構(gòu)</p><p>　　1995年我國煤炭在一次能源生產(chǎn)和 消費(fèi)結(jié)構(gòu)中約占75%，石油約占17%，水電占6.5%，天然氣1.8%。

4、燃煤供熱方式中，較經(jīng)濟(jì)、較節(jié)能、環(huán)保效益較好的方式是集中供熱。</p><p>　　1.1.2 居民用能消費(fèi)結(jié)構(gòu)</p><p>　　居民能源消費(fèi)量隨著其生活質(zhì)量的提高而增長，居民生活用能的范圍包 括照明、家電、炊事、采暖、空調(diào)和生活熱水等。北京住宅不同用途用熱量的比例大致為采 暖44.4～55.6%，空調(diào)16.9～10.6%，生活熱水23.9～15.2%，炊事8.1～10.1%，家電

5、、照明 等6.7～8.5%。</p><p>　　近年來，城市對大氣環(huán)境質(zhì)量的要求不斷提高，居民用能品種構(gòu)成也發(fā)生了 很大變化，上海市1986年煤炭占71.66%，電力占12.15%，煤氣占16.06%，而到1991年，上述 的比例分別變成57.8%、20.94%和20.83%。北京市的變化見表1。</p><p>　　表1 終端能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)</p><p>&l

6、t;b>　　種類</b></p><p><b>　　1990年(%)</b></p><p><b>　　2000年(%)</b></p><p><b>　　2010年(%)</b></p><p><b>　　煤炭</b></

7、p><p><b>　　47.11</b></p><p><b>　　34.37</b></p><p><b>　　24.74</b></p><p><b>　　輕油</b></p><p><b>　　7.53<

8、/b></p><p><b>　　10.48</b></p><p><b>　　12.36</b></p><p><b>　　天然氣</b></p><p><b>　　2.51</b></p><p><b>

9、;　　3.66</b></p><p><b>　　6.44</b></p><p><b>　　電力</b></p><p><b>　　25.93</b></p><p><b>　　32.56</b></p><p&g

10、t;<b>　　38.11</b></p><p>　　從表1可知，以煤為主的燃料結(jié)構(gòu)，正在逐步得到改善，天然氣是潔凈能源，但“以氣代煤 ”面臨改造資金不易落實(shí)、天然氣價(jià)格過高(1.8元/Nm3約為煤的4～5倍)、天然氣供氣 量 不夠等問題。北京市公用局提供的居民采暖天然氣年用氣總量為26.10億m3(見表2)。居民 生活(做飯)年用氣量為8.32億m3(見表3)。</p>

11、<p>　　 表2 北京市居民采暖天然氣用氣總量</p><p><b>　　供熱方式</b></p><p><b>　　面積</b></p><p><b>　　小時(shí)供暖量</b></p><p><b>　

12、　年供暖量</b></p><p><b>　　供暖效率因素</b></p><p><b>　　折 天然氣量</b></p><p><b>　　單位</b></p><p><b>　　萬平方米</b></p><p&g

13、t;<b>　　吉焦</b></p><p><b>　　吉焦</b></p><p><b>　　%</b></p><p><b>　　億立方米</b></p><p><b>　　城市集中供暖</b></p>&l

14、t;p><b>　　3250</b></p><p><b>　　5443</b></p><p><b>　　15826104</b></p><p><b>　　80%</b></p><p><b>　　0.00</b>&

15、lt;/p><p><b>　　集中鍋爐供暖</b></p><p><b>　　4000</b></p><p><b>　　6699</b></p><p><b>　　19468620</b></p><p><b>　

16、　85%</b></p><p><b>　　6.51</b></p><p><b>　　分散小鍋爐采暖</b></p><p><b>　　10250</b></p><p><b>　　17166</b></p><p

17、><b>　　49864788</b></p><p><b>　　82%</b></p><p><b>　　17.29</b></p><p><b>　　小煤爐采暖</b></p><p><b>　　1500</b>&l

18、t;/p><p><b>　　2512</b></p><p><b>　　7285032</b></p><p><b>　　90%</b></p><p><b>　　2.30</b></p><p><b>　　總計(jì)&l

19、t;/b></p><p><b>　　19000</b></p><p><b>　　31820</b></p><p><b>　　92444544</b></p><p><b>　　26.1</b></p><p>　

20、　表3 北京市居民生活(做飯)天然氣用氣總量分析 </p><p><b>　　項(xiàng)目</b></p><p><b>　　單位</b></p><p><b>　　1995年</b></p><p><b>　　2000年</b></p>

21、<p><b>　　2005年</b></p><p><b>　　2010年</b></p><p><b>　　人口</b></p><p><b>　　萬人</b></p><p><b>　　1251</b><

22、/p><p><b>　　1267</b></p><p><b>　　1283</b></p><p><b>　　1300</b></p><p><b>　　家庭</b></p><p><b>　　萬戶</b&g

23、t;</p><p><b>　　393</b></p><p><b>　　398</b></p><p><b>　　403</b></p><p><b>　　408</b></p><p><b>　　居民用氣量熱

24、值</b></p><p><b>　　萬百萬大卡/年</b></p><p><b>　　28177164</b></p><p><b>　　28512108</b></p><p><b>　　28888920</b></p>

25、<p><b>　　293 07600</b></p><p><b>　　折天然氣量</b></p><p><b>　　億立方米</b></p><p><b>　　8.01</b></p><p><b>　　8.11<

26、/b></p><p><b>　　8.21</b></p><p><b>　　8.32</b></p><p><b>　　天然氣供氣量</b></p><p><b>　　億立方米/年</b></p><p><b

27、>　　1.5</b></p><p><b>　　3.08</b></p><p><b>　　8.21</b></p><p><b>　　8.32</b></p><p><b>　　天然氣供氣率</b></p><

28、;p><b>　　%</b></p><p><b>　　18.73</b></p><p><b>　　37.98</b></p><p><b>　　100.00</b></p><p><b>　　100.00</b>&l

29、t;/p><p>　　而實(shí)際供給北京市的天燃?xì)饪偭?000年約為10億m3(最多替代200萬噸煤)遠(yuǎn)低于上述 數(shù)據(jù) 。因此，燃清潔能源天然氣、油的采暖方式，只能在有限的范圍內(nèi)發(fā)展。電采暖方式的發(fā)展 受 到制約的因素更多。因此，在較長的時(shí)間內(nèi)，燃煤的集中供熱方式仍是我國發(fā)展城市供熱的 主力軍。</p><p>　　1.1.3 已建熱電廠、燃煤集中供熱工程為今后城市供熱的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

30、</p><p>　　經(jīng)過約20年的努力，我國城市集中供熱已具備一定規(guī)模，至1998年有286個(gè)城市有集中供 熱設(shè)施，供熱面積達(dá)8.6億m2，供熱管網(wǎng)約為3.5萬公里。已占華北、東北、西北、山東、 河南等采暖地區(qū)實(shí)有房屋面積319372萬m2的1/4以上，其中住宅面積占60%以上，用熱人口 達(dá)3000多萬。作為城市基礎(chǔ)設(shè)施之一的城市集中供熱工程除了已有的供熱能力之外，還具很 大的潛力。如北京在充分發(fā)揮現(xiàn)有熱

31、源和已立項(xiàng)建設(shè)熱源的供熱能力的條件下，就能新增供 熱面積4000萬m2；制定合理供熱范圍，就能充分發(fā)揮已建213公里熱網(wǎng)的供熱能 力。從而既能盡快地滿足房屋建設(shè)迅速增長和人民生活水平不斷提高的需要，又能為改善城 市的大氣環(huán)境作出貢獻(xiàn)。</p><p>　　1.1.4 科技進(jìn)步為城市燃用清潔煤創(chuàng)造了條件。</p><p>　　a 開發(fā)和推廣清潔煤技術(shù)。主要措施，嚴(yán)格限制高硫煤的開采和大

32、力推行煤炭的選洗加工 。1 995年我國含硫量大于3%的高硫煤的產(chǎn)量為9500多萬噸，為煤炭總產(chǎn)量的7%，但卻占全國二 氧化硫排放總量的25%。北京市經(jīng)委、市環(huán)保局等聯(lián)合發(fā)布了“關(guān)于全面推廣使 用低 硫優(yōu)質(zhì)煤的通告”，徹底封殺高硫煤。煤炭經(jīng)過洗選加工，可以將里面的硫分、灰分大部分 去除，是解決燃煤污染的一個(gè)重要手段。</p><p>　　b 開發(fā)和推廣循環(huán)流化床鍋爐。這種鍋爐 的最大優(yōu)勢是在燃燒過程中能有效控制

33、有害氣 體NOX和SO2的產(chǎn)生和排放(脫硫率可達(dá)90%)。</p><p>　　c 除塵技術(shù)和裝備制造。降塵技術(shù)和設(shè)備已向既除塵又脫硫的方向發(fā)展。</p><p>　　d 電廠脫硫技術(shù)及其成套裝備制造。目前采用的脫硫方法有簡易半干法，簡易濕法，爐內(nèi) 噴鈣尾部加濕和電子束脫硫工藝等。大幅度降低脫硫設(shè)備的造價(jià)，開發(fā)和推廣適合中國國情 的脫硫工藝是當(dāng)前的主要任務(wù)。</p>

34、<p>　　1.2 有條件的重點(diǎn)城市，建立無燃煤區(qū)，采用清潔能源，如天然氣，液化石油氣、輕油和 電等供熱方式，提高城市大氣環(huán)境質(zhì)量。</p><p>　　我國的大氣污染屬煤煙型污染，主要污染物是煙塵和二氧化硫，燃煤是形成我國大氣污染的 主要原因。</p><p>　　隨著電力進(jìn)入買方市場，隨著熱泵技術(shù)的發(fā)展，有些地區(qū)開始用電采暖。目前，我國電力暫 時(shí)供大于求，但峰谷差越來越

35、大，要發(fā)展用電供熱方式，就要求發(fā)展蓄熱(冷)裝置，增加用 電投資，在目前電價(jià)較高的條件下，用電供熱大多在南方地區(qū)，過渡地區(qū)，北方地區(qū)僅在10 月底，11月初或4月氣候較寒冷時(shí)采用。</p><p>　　燃天然氣不排放SO2，并比燃煤減少NOX45%，CO252%，比燃油減少NOX63%，CO226 %。按照國際上采用的成本效率分析法，即把大氣污染濃度降到指標(biāo)水平的成本最低分析方 法，發(fā)展天然氣供熱是一

36、個(gè)可選擇的較佳的方案。由于我國天然氣探明程度較低，即使從國 外 引進(jìn)，用于供熱的天然氣也是有限的，如北京2000年燃?xì)夤釤峄始s為11%，2010年約為2 8%。除此之外，燃天然氣供熱的熱價(jià)較高，用戶的承受能力有限，也限制了它的發(fā)展。</p><p>　　在當(dāng)前城市集中供熱的發(fā)展速度低于房屋建設(shè)發(fā)展速度和低于城市化水平的速度條件下，燃 天然氣供熱方式發(fā)展速度較快是不可避免的。目前，已從國外引進(jìn)了許多類型的燃?xì)?/p>

37、供熱設(shè)備，包括分戶采暖的璧掛式燃?xì)鈨捎脿t包括樓 棟式小鍋爐，包括直燃式溴化鋰制冷機(jī)和燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)方式 。</p><p>　　1.3 供熱商品化、市場化對集中供熱提出了更高的要求。</p><p>　　用戶對供熱要求安全、可靠、舒適、調(diào)節(jié)方便、維修方便，在計(jì)劃經(jīng)濟(jì) 體制下，民用采暖一直作為福利，采用按用熱面積計(jì)費(fèi)的收費(fèi)方法，這種方法既不利于節(jié)能 ，又給政府財(cái)政帶來了沉重的負(fù)擔(dān)，還出現(xiàn)了

38、熱費(fèi)收繳難的問題。對于集中供熱來說，正在 逐步建立和完善對供熱用戶計(jì)量收費(fèi)制度，積極開發(fā)熱量表和溫控閥，以滿足用戶的要求。 </p><p>　　2 可持續(xù)發(fā)展與供熱技術(shù)的進(jìn)步 </p><p>　　2.1 可持續(xù)發(fā)展</p><p>　　當(dāng)前，我國的能源形勢十分嚴(yán)峻，主要表現(xiàn)如下，能源年增長約4%，不能滿足國民經(jīng)濟(jì)年增 長8%～10%的要求。2000年約缺

39、能4.6～5.4億噸標(biāo)煤，2010年缺能8%，2050年 缺能24%；節(jié)能任務(wù)重，通過調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，貫徹執(zhí)行節(jié)能措施，2000年節(jié)能5～ 7萬噸標(biāo)煤，2010年約為8億噸標(biāo)煤，2050年約為17億噸標(biāo)煤。由此可見，節(jié)能是實(shí)現(xiàn)可持續(xù) 發(fā)展戰(zhàn)略的最有效、最經(jīng)濟(jì)的途徑。目前，我國城市環(huán)境污染嚴(yán)重，約有57%的城市總懸浮 微粒超過國家限制值；約有48個(gè)城市SO2濃度超過國家二級排放標(biāo)準(zhǔn)；約有82%的城市出現(xiàn) 酸雨。能效低、能源浪費(fèi)，

40、環(huán)境惡化與可持續(xù)發(fā)展極不相稱，只有貫徹執(zhí)行可持續(xù)發(fā)展的重 大戰(zhàn)略，才能使經(jīng)濟(jì)建設(shè)、人口、資源、環(huán)境相協(xié)調(diào)，才能實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。</p><p>　　2.2 提高供熱系統(tǒng)能效、降低能耗，降低造價(jià)是供熱行業(yè)當(dāng)前的主要任務(wù)。</p><p>　　城市民用建筑快速發(fā)展，建筑能源消費(fèi)增長迅速。1996～2000年，全國城鎮(zhèn)新建住宅面積共 12億m2，年均2.4億m2；2000～2010年，新建

41、住宅33.5億m2，年均3.35億m2。采暖 能耗約占總能耗的13%，與發(fā)達(dá)國家建筑能耗占總能耗的40%相距甚遠(yuǎn)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 ，人民生活水平必將朝著住房舒適化、生活現(xiàn)代化、娛樂多樣化目標(biāo)發(fā)展，建筑能耗的比重 將不斷增長。</p><p>　　近幾年來，集中供熱一直在貫徹執(zhí)行2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃，技術(shù)上、管理上取得了很 大的進(jìn)步，但與國際先進(jìn)水平比，仍存在技術(shù)水平偏低的現(xiàn)象。主要表現(xiàn)在熱源廠供熱

42、效 率不太高，如熱電廠平均供熱標(biāo)煤耗約為40kg/GJ，供熱鍋爐運(yùn)行效率平均約為70%，熱源廠 運(yùn)行時(shí)間短，供熱管網(wǎng)利用率低；供熱管網(wǎng)普遍存在管溝滲水、熱損失大、失水率高的問題 ；系統(tǒng)的控制及調(diào)節(jié)水平落后，許多城市均有多熱源，雖然管網(wǎng)已相互連接，但由于熱源仍 為定速循環(huán)水泵，系統(tǒng)中熱力站自動化水平不高，管網(wǎng)無監(jiān)控系統(tǒng)，因此，無法進(jìn)行多熱源 聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，降低了系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性；二次管網(wǎng)水力不平衡等問題。由此可知，集中供熱應(yīng) 針 對目前存在的

43、問題，從規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、施工建設(shè)等方面降低工程造價(jià)；推行采 暖、生活熱水和制冷三聯(lián)供；采用新技術(shù)、新設(shè)備等提高城市熱網(wǎng)的保證程度和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性 ；加強(qiáng)供熱系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)；盡快地改變收費(fèi)方法，實(shí)施計(jì)量收費(fèi)，適應(yīng)市場需求。</p><p>　　2.3 供熱技術(shù)的進(jìn)步是保證集中供熱可持續(xù)發(fā)展的先決條件。</p><p>　　我國集中供熱要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，只有加大科技的力度，正如200

44、0年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃所說 ，采取多種方法提高熱源熱能的綜合利用效率。采取多種措施提高管網(wǎng)輸送熱能的經(jīng)濟(jì)性、 安全性、可靠性，吸收和消化國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，降低供熱系統(tǒng)造價(jià)，才能促進(jìn)集中供熱的可持 續(xù)性的發(fā)展。如研制多熱源聯(lián)合運(yùn)行技術(shù)，開發(fā)利用垃圾能源技術(shù)及垃圾焚燒設(shè)備，有條件 的城市推廣應(yīng)用熱電冷三聯(lián)供，提高熱源廠供熱熱效率，推廣直埋管敷設(shè)技術(shù)，增加熱力站 調(diào)控設(shè)備，從實(shí)際出發(fā)，加速發(fā)展計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，逐步推廣計(jì)量收費(fèi)方法和研究適合按熱 量計(jì)

45、計(jì)量收費(fèi)需要的戶內(nèi)采暖系統(tǒng)等。</p><p>　　3 設(shè)計(jì)觀念的改變 </p><p>　　3.1 從靜態(tài)設(shè)計(jì)到動態(tài)設(shè)計(jì)</p><p>　　靜態(tài)設(shè)計(jì)指的是根據(jù)估算的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，根據(jù)產(chǎn)品額定工況下的數(shù)據(jù)，選擇熱源設(shè)備，設(shè)計(jì) 供熱熱網(wǎng)和用戶設(shè)備。各種設(shè)備(包括管網(wǎng))的特性曲線、工作點(diǎn)和所遵循的標(biāo)準(zhǔn)不一定能很 好地匹配，節(jié)能的設(shè)備不一定能組合成一個(gè)節(jié)能的系統(tǒng)

46、。而動態(tài)設(shè)計(jì)實(shí)際上是系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以 保證系統(tǒng)能效比為最高，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)熱源、熱網(wǎng)、熱力站和用戶各組件的最佳匹配。因此，設(shè) 計(jì)的任務(wù)就是要將系統(tǒng)全工況下的性能調(diào)整到最佳。這就是說，供熱設(shè)計(jì)者不僅要考慮系統(tǒng) 在設(shè)計(jì)工況下的效率，還要考慮系統(tǒng)在部分負(fù)荷下的運(yùn)行程序和控制邏輯。</p><p>　　3.2 從純技術(shù)設(shè)計(jì)到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的綜合設(shè)計(jì)。</p><p>　　國外學(xué)者提出了壽命周期分析(L

47、CA)的概念。他們認(rèn)為無論從投資的角度還是節(jié)能環(huán)保角度 來看，系統(tǒng)一生中的“重頭戲”是在其運(yùn)行階段。在此基礎(chǔ)上，國外學(xué)者進(jìn)一步提出了壽命 周期地球環(huán)境負(fù)荷的概念，將供熱系統(tǒng)在壽命周期中的廢熱排放量、溫室氣體排放量、酸性 氣體排放量、廢棄排放量以及破壞臭氧層氣體排放量等進(jìn)行綜合考慮。</p><p>　　3.3 從專業(yè)設(shè)計(jì)到跨專業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)。除專業(yè)設(shè)計(jì)之外，還要進(jìn)行能耗分析，系統(tǒng)模擬， 進(jìn)行自動控制和自動檢測設(shè)計(jì)

48、，采用技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析方法，及掌握物業(yè)設(shè)施管理中的運(yùn)行維護(hù) 理論等。</p><p>　　4 信息技術(shù)與供熱的發(fā)展 </p><p>　　4.1 供熱計(jì)算機(jī)的應(yīng)用提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和工作效率。目前，已從設(shè)計(jì)和簡單計(jì)算機(jī)輔助繪 圖逐步向設(shè)計(jì)全過程一體化、智能化和交互式的方向發(fā)展。</p><p>　　4.2 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，特別是互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，作為信息處理的人機(jī)系統(tǒng)正

49、在開始由一個(gè)封 閉系統(tǒng)向開放系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。計(jì)算機(jī)控制及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為供熱系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)提供了新的有 力工具。由此可見，計(jì)算機(jī)的發(fā)展，系統(tǒng)方法，信息方法和人工智能的應(yīng)用已經(jīng)成為供熱技 術(shù)發(fā)展的時(shí)代特征。</p><p>　　4.3 信息技術(shù)的發(fā)展對供熱技術(shù)進(jìn)步的影響。</p><p>　　計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代化通信的結(jié)合正在改變著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的傳統(tǒng)模式。因特網(wǎng)以令人驚訝的速 度發(fā)展。它將對供熱科

50、技的進(jìn)步產(chǎn)生重大的影響。用戶不僅從網(wǎng)上獲取信息，還可在網(wǎng)上 租用軟件?；赪WW信息搜集系統(tǒng)和IDGS也應(yīng)運(yùn)而生。</p><p>　　供熱能源、供熱方式及它們與節(jié)能、環(huán)保之間的關(guān)系一直是大家關(guān)注的問題。本文的分析論 證可能依據(jù)不充分，也可能不盡合理。如有不當(dāng)之處，請批評指正。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>