热水管网供热距离经济性分析

卢春田 习磊朋

中国核电工程有限公司河北分公司,石家庄 050000

热水管网供热距离经济性分析

卢春田 习磊朋

中国核电工程有限公司河北分公司,石家庄 050000

此文结合目前城市供热现状，从技术角度和经济角度对城市热电厂厂址的设置进行了分析，针对热电厂与热用户之间的距离进行了两个方案的分析、比较，最终得出结论。

供热距离；热效率；热损

heat-supply disatance; heat-supply efficiency; heating loss

1、概述

目前随着城市规模的不断扩大，原先处于城市外围的热电厂已经位于城市的中心区域。位于城市中心区域的热电厂不但污染了城市的环境，而且还造成了中心城区一定程度的噪音污染。为改善城市环境与居民的居住条件，目前有一部分城市对处在城市中心的热电厂进行了搬迁。热电厂的搬迁引起了供热距离的增加。因此，本文结合现有的经济技术参数，分析管网损耗、建设投资费用随供热距离变化等因素进行了分析，以寻求一种经济合理的供热距离。

2、经济分析基准数据及说明

2.1 基本数据

本经济分析基本的数据如下：

1)工业用电价格：0.4元/( kW·h)

2)热价取费标准：41.91元/GJ；

3)供热时间为4.5个月；

4)直埋管道材料费、安装费：1380万元/公里，按《市政工程投资估算指标》（建设部）选取；

5)计算过程中加热蒸汽的热力参数如下表:

6)计算过程中热网循环水参数根据相关规范确定 如下：

2.2 分析说明

1)计算分析所得到的热损及能耗，是供回水管线的总和；

2)如无特殊说明，计算都是依据最大供热负荷工况下参数计算进行；

3)管网分析按一供一回的形式考虑，根据水力计算结果，确定供回水管道规格为DN920X11；

4)供水管道保温材料厚度60mm，保护层厚度13mm；

5)回水管道保温材料厚度40mm，保护层厚度10mm；

6)热网首站及一级换热站内换热效率均取0.98。

3、方案介绍

3.1 方案一

3.1.1 系统介绍

方案一适用于供热距离≤20kM的情况，热网循环水系统主要由热网首站、供热管网、一级换热站等三大部分组成。一个热电厂设置一个热网首站，每个首站内设置5台热网循环水泵和4台热网换热器。

热网回水经首站内循环水泵加压、热网换热器加热后，经热网供水管线送往一级换热站，对二级网回水进行加热，并由一级换热站内回水加压泵加压，经回水管线送回热网首站。系统中，换热器压损及供水管线压损由热网首站内热网循环水泵克服，回水管线压损由一级换热站内回水加压泵克服。

3.1.2 供热效率及损耗分析

随着供热距离的增大，供热效率及供热管网引起的损耗都将变化。本方案管道敷设方式按直埋考虑（未考虑涵洞、隧道等特殊处理方式），管道采用单层保温方式。

计算得到管网热损率η 1、供热总热率η0和热损失折价随供热距离变化的情况如下：经过分析供热效率和管网热损耗随供热距离都成线性变化关系，随着供热距离的增大，热损线性增加，且管网热损所占总热损比重越来越大。当供热距离为20kM时，总热损率为7.21%，其中管网热损率为3.38%，每个采暖季管网热损总折价为585.96(万元)。

附表A 供热管网参数随供热距离变化情况表

附表B 循环水温降随供热负荷变化情况

经过分析可知，管网散热量与负荷变化情况无关。根据热力学相应公式推导可得出，管网流体温降除了与供热距离有关外，还与流体流量，即供热热负荷的变化有关。因此，本分析计算了几种不同热负荷情况下，流体温降的变化率，具体数值详见附表B。根据水力计算得到每个采暖季管网每公里耗能G（KW·h）：结合工业用电价格，可得到管网电耗量折价随供热距离变化的情况。管网电耗量随供热距离增加而线性增大，当供热距离为20kM时，每个采暖季管网总电耗折价为322.44万元。上述分析得到的各种参数的具体数值详见附表A。

3.2 方案二

3.2.1 系统介绍

当供热距离大于20kM时，热网首站和一级换热站内水泵无法满足克服管网阻力的要求，需在供回水管路上增加中继泵，建设中继泵站。结合方案一，确定20kM＜供热距离≤40kM的情况下热网循环水系统，方案二与方案一唯一不同的地方在于在热网首站与一级换热站之间设置中继泵站。

3.2.2 损耗分析

供热管网的热损失率、热损失折价和总电耗量随供热距离变化情况的分析方法详见方案一中的说明，此处不再表述。据分析得到上述三个参数随供热距离的都成线性变化。当供热距离为40kM时，总热损率为10.46%，其中管网热损率为6.77%，每个采暖季管网热损总折价为1171.92(万元)，管网电耗折价为644. 89万元。上述分析得到的各种参数的具体数值详见附表B。

3.2.3 中继泵站

随着供热距离的增大，方案二除引起的热、电损耗量增大外，还需增加建设中继泵站，的额外投资约850万元，具体金额如下：

热网循环水泵(低温)：60万元/台，共安装5台，投资300万元；

热网循环水泵(高温)：80万元/台，共安装5台，投资400万元；

中继泵站建设费用： 150万元。

3.3 方案比较

3.3.1 管网损耗比较

将管网热损耗折价与管网电耗折价相加，可得到如下结论，随着供热距离的增加，管网热损耗逐渐增大；因为两种方案选取的管网管径、保温等计算参数都一致。两种方案计算得到的损耗随供热距离变化率都相同，即供热距离每增加一公里，总能耗的增加值都相同。

经计算，两种方案损耗均为：

热损失折价=29.3万元/kM；

电耗折价=16.12万元/kM；

总能耗折价=45.42万元/kM。

与此同时，超过经济活动所需的过度货币投放及经济活动的过度货币化，将导致金融业产生“非分之想”，给经济带来负面影响。

3.3.1 初期投资比较

方案一中管网初期投资仅为管道的材料、安装费，方案二管网的初期投资包括管道的材料、安装费和中继泵站的建设费用。根据前述分析得到的管网建设费用和中继泵站建设费用，可得到两种方案管网初期建设投资费用随供热距离的增大而增加，方案二在供热距离超过20kM时，初期投资上有一个阶跃。

4、结论

本分析比较了供热距离≤20kM和20kM＜供热距离≤40kM两种情况下，热网系统的组成、热网损耗和初期投资随供热距离变化的情况。得到如下结论：

1)两种方案下，管网热损失折价和电耗折价随供热距离线性增加，且变化率相同，分别为：热损失折价=29.3万元/kM，电耗折价=16.12万元/kM，总能耗折价=45. 42万元/kM；

2)供热距离为20kM和40kM时，每个采暖季管网总能耗折价分别约为908.4万元和1816.81万元；

综上分析，供热距离为40kM时的，不仅管网能耗和管道的材料、安装费较供热距离为20kM时增加了一倍，且另需增加中继泵站的建设费用，大大增加了投资和运营费用。因此，建议热源与热用户之间的供热距离不宜超过20kM。

This paper has analysed the location of heat power plant technically and economically, Considering the actual of the city heat-supply. In order to analyse the relation between heat-supply efficiency and distance, which from the heat power plant to heat users, two projects has been compared with each other. Finally, the conclusions has been deduced.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.149

卢春田：大学本科 工程师 研究方向：热能动力。