撤并小锅炉房改建为小型调峰热源工程案例分析

王晶 吕冰 吉林省热力工程设计研究有限责任公司

在城镇化建设和取缔燃煤小锅炉的背景下，部分城市热电厂和调峰锅炉房供热能力已经不足，热电厂一般距离市区较远，由于管网主干线管径及承压能力等限制性因素，热电厂的输热能力有限，不足的热量主要依靠调峰热源供给，但现有调峰锅炉房多数不具备改扩建的条件，新建大的调峰供热厂也不容易实现，本文提出了改建原独立运行现已撤并的小锅炉房为市政大网分布式调峰热源的思路，通过对个别案例分析，从技术可行性和经济效益两个方面论述得出该思路不仅能够一定程度上解决市政大网供热能力不足的问题。

1 概况

由于市政大网供热能力不足，本项目利用撤并锅炉房安装1 台燃气热水锅炉，以较小的投资解决了若干小区的供暖难题。一是在原除尘间安装1 台14MW 燃气热水锅炉及配套；二是新建消防系统，同时对原厂房部分墙体、屋面、门窗等进行消防安全改造。

2 热负荷

调峰锅炉房供热区域供暖面积115万m2，综合热指标取40W/m2，热负荷为46MW。年总供热量44 万GJ。其中，电厂供热量39万GJ，锅炉房供热量5 万GJ。尖峰期，电厂能够提供的热量为115.6GJ/h,当室外温度在-9.3℃及以上时，由热电厂基本热源供热，当室外温度小于-9.3℃时，启动调峰锅炉房联网运行，调峰锅炉年运时间为77d。

3 工程方案

3.1 厂址现状

本项目位于原撤并锅炉房厂区，利用原锅炉房改建。原锅炉房为2012 年建设，规模为2 台14MW 燃煤锅炉，多年未曾使用，大多设备皆已拆除。

3.2 燃料

燃料采用天然气，引自周边道路中压燃气管线，天然气低位热值为8300kcal/m3，连网运行调峰供热量为5 万GJ，年耗燃气量147.3万m3。

3.3 锅炉选型及平面布置

锅炉房设计规模为1 台14MW 燃气热水锅炉，型号为SZS14-1.25/115/70-Q(Y)。燃气锅炉布置于原除尘间，炉前净距为3.5m、锅炉侧面与墙净距为3m，锅炉后侧通道净距为2.8m。

3.4 工艺系统

3.4.1 水系统

热力系统利用原有锅炉供回水均为单母管制，外网回水经除污器后由循环水泵送至锅炉进行加热升温，然后供出。锅炉供回水温差45℃，循环水量268t/h，管径为DN300，比摩阻36.2Pa/m。新增软化水处理系统，处理能力为15m3/h，水质满足《工业锅炉水质》要求。

3.4.2 燃烧系统

燃气与空气通过燃烧器充分混合燃烧，燃烧效率高。每台锅炉燃气干管上应配套性能可靠的燃气阀组，阀组前燃气供气压力和阀组规格应满足燃烧器最大负荷需要；阀组基本组成和顺序应为切断阀、压力表、过滤器、稳压阀、波纹接管、2 级或组合式检漏电磁阀、阀前后压力开关和流量调节蝶阀；点火用的燃气管道宜从燃烧器前燃气干管上的2 级或组合式简检漏电磁阀前引出，并应在其上装设切断阀和2 级电磁阀。为确保运行安全，锅炉采用先进的自动化燃烧系统，自动燃烧系统包括火焰检测、点火程序控制、熄火保护等连锁控制以及声、光、电报警装置等。当天燃气充分燃烧时，基本不产生烟尘和SO2，只有少量的NOx 生成，锅炉采用低氮燃烧方式，尾部烟气NOx 初始排放浓度不大于30mg/m3。

3.4.3 烟风系统

拆除除尘间原有设备，用于布置锅炉、鼓风机等主要设备。新建钢烟囱，锅炉烟气出口至烟囱入口水平烟道布置时应尽量缩短，以减少烟气阻力损失，烟囱抽力满足锅炉微正压燃烧要求。在烟气容易集聚的地方装设防爆门，防爆门的位置有利于泄压，设在不危及人员安全及转弯前的适当位置，当爆炸气体可能危及操作人员的安全时，防爆装置上装设泄压导向管。根据《锅炉大气污染物排放标准》，燃气锅炉烟囱高度不低于8m，新建锅炉房的烟囱周围半径200m 距离内有建筑物时，其烟囱高度应高出最高建筑物3m，具体高度按环评批复文件确定。

3.5 通风防烟

锅炉间设置独立送排风系统，其通风装置采用防爆型，燃气锅炉房位于首层，通风量满足正常换气次数不少于6 次/h，事故换气次数不少于12 次/h。通风量同时考虑了锅炉额定负荷运行时所需的空气量。吸风口设置在锅炉间上部区域，上边缘至顶棚平面或屋顶的距离不大于0.1m。

3.6 消防

锅炉房属丁类生产厂房，耐火等级为Ⅱ级，根据《消防给水及消火栓系统技术规范》，总消防水量为25L/s。火灾次数按1 起考虑，火灾延续时间为2h，一次灭火消防用水量为180m3，新建200m3的消防水池一座。厂区设置环状消防供水管网，两路供水与环状管网相连，采用地下式消火栓，在适当位置设隔断阀门。厂房高点气体易于积聚处设置报警探测器,当燃气管道泄露、可燃气体泄露探头检测到泄露浓度超标时，首先启动事故风机，同时紧急切断电磁阀关闭供气回路，可燃气体泄露探头的报警信号传输至报警器，通知附近值守的工作人员，以便于及时消除隐患。燃气锅炉房主要出入口和疏散楼梯口设置手动火警报警按钮和手提式灭火器。

3.7 电气

3.7.1 供配电

项目实施后用电设备减少，不需电增容。设备配电采用放射式，电缆敷设以电缆桥架为主，到设备附近后穿保护管引到设备上。照明配线以暗敷为主，消防配电为保证消防安全设有专门的供电回路。爆炸气体环境内的电缆采用穿镀锌钢管埋地或沿墙敷设。照明灯具系统、开关和轴流风机选用防爆型。

3.7.2 防雷接地

锅炉房按二类防雷建筑物设计。电气设备金属外壳、槽钢底座、电缆保护管、建筑物金属构件等与原有接地系统可靠连接，控制系统设单独接地，接地电阻皆不大于1Ω。

3.7.3 火灾报警及控制系统

火灾报警系统由火灾报警控制器、可燃气体检测报警控制器、现场控测器、手动报警按钮、报警总线、消防联动等设备组成。全厂火灾探测及报警系统设置一套总屏，布置在消防控制室。火灾探测及报警系统由集中报警控制器和测控器组成。不同的保护对象采用不同的报警探测器，火灾发生时探测器探测到火灾后由集中报警控制器发出声光报警并记录火灾时间，同时发信号启动消防水泵。

3.8 自动控制

3.8.1 控制方案

锅炉厂配套提供现场PLC 控制柜。控制室内PLC 微机控制系统，结合MODBUS 总线技术，工业以太网技术、变频调速及PID技术，把整个设备组成了一个分布式的控制系统。控制室内公共PLC 控制柜与现场两台PLC 控制柜协议通信。控制室内设置一台操作员站兼工程师站，将PLC 信号传至锅炉房控制系统操作员站中，在操作员站监视其运行状态。控制均采用手/自动控制两种方式，设定由转换开关完成。计算机采用双机热备，以提高系统可靠性。

3.8.2 控制设备

流量测量采用防爆型电磁流量计，压力表、压力变送器均选用防爆型，集中显示的温度表，根据介质及操作条件不同分别选用防爆型热电偶或防爆型热电阻。就地显示的温度表，选用防爆型双金属温度计。

3.9 土建

锅炉房为多层工业厂房,火灾危险性类别为丁类。锅炉房体量不大，划分为一个防火分区，采用自然排烟。锅炉房局部增设疏散楼梯，部分隔墙改建为防火墙，屋面和外墙局部改造，以满足泄压要求。设备采用钢筋混凝土独立基础。消防泵房地上部分为砌体结构，地下部分及消防水池为钢筋混凝土筏板基础。

4 环境效益分析

天燃气属于清洁燃料，基本不产生颗粒物和SO2。锅炉采用低氮燃烧器，通过自控手段控制燃烧温度和过量空气系数，以减少NOX生成量，NOX初始排放浓度控制在30mg/m3以下，可实现超低排放，本项目对周围大气环境质量影响较小。

5 单位供热成本分析

5.1 建设进度及生产经营年限

项目是基于供热区域内年总供热量的综合成本分析，计算期20a，建设期7 个月。

5.2 成本分析

5.2.1 主要技术经济指标

项目建设投资为1122.02 万元，利用原有固定资产折旧724 万元；电厂买热39 万GJ。调峰锅炉房年耗燃气量147.3 万m3，年耗电量176.2×104kWh，年耗水量2.52 万t。

5.2.2 总成本预测

原、辅助材料及燃料动力成本本工程所需原材料、燃料动力按建设单位提供价格，预测到生产期初进行定价，其中天然气3.99元/m³（含税价）；水6.64 元/t（不含税价）；电0.75 元/kWh（不含税价）；购热42 元/GJ（含税价）。固定生产定员15 人，人员工资按6 万元/人·a 计取，福利费按工资总额的14%计取；工会经费、职工教育经费分别按工资总额的2%和1.5%计取。修理费按固定资产原值的2.4%计取。采用分类折旧法，本次改造内容折旧年限分别为建筑工程30a，设备及安装工程20a，利用原有固定资产按20a 折旧,残值率均为5%。其他费用按5a 摊销。其他制造费用占年折旧费的1.5%,其他营业费用占年营业收入的2%,其他管理费占年工资总额的2%。

5.2.3 营业收入预测

住宅热费27 元/m2（含税价）,公建热费29 元/m2（含税价）。

5.3 供热成本

按照总成本构成计算单位供热成本，计算期折合每m2成本平均值（不含税价）为22 元/m2。

6 结论

本案例利用原撤并闲置锅炉房建设调峰热源，以较小的投资（1122.02 万元）解决了115 万m2用户供暖难题，同时释放了电厂的部分供热能力给其他用户，提升了用户整体满意度和幸福感，具有良好的社会效益。而燃气锅炉采用低氮燃烧技术，大气污染物可实现超低排放，具有较好的环境效益。因此，通过对本案例的分析可以看出，利用撤并小锅炉房改建为小型调峰热源是解决城市供热能力不足的可行性方案。