吴桥县生物质能供热示范区规划.docx
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吴桥县生物质能供热示范区规划
吴桥县生物质能供热示范区规划
（2013--2017）
一、规划概述
（一）示范区范围和规划期限
吴桥县生物质能供热示范区包括吴桥县城城区和吴桥经济开发区，规划面积20平方千米
示范区规划期为2013—2017年
（二）示范区概况
经济社会概况
吴桥县总人口28万人，下辖五乡五镇473个村，区域面积582.9平方千米，东西横距22千米，南北纵距36千米。
2010年全县实现地方生产总值496189万元，同比增长13.5%；规模以上工业增加值94449万元，同比增14.9%；全社会固定资产投资451906万元，同比增35.2%；全部财政收入20830万元，同比增30%；一般预算内收入13526万元，同比增33.9%；城镇居民可支配收入14933万元，同比增10.7%；农民人均纯收入5364元，同比增13.5%；三次产业比例为34：
27：
39。
1、地势地貌
吴桥县地处华北平原东部。
处于中部平原与海滨平原的过度地带。
地势平坦，南高北低，西高东低，稍向东北倾斜，自然坡降不足1/1000.平均海拔高度17米，相对最大高差8米。
平原地貌差异较大，缓岗、沙丘及洼地遍布全县。
沙河两岸有低洼风沙带，呈南北走向，上游多风沙、沙丘，是境内特殊地貌带。
境内地表岩性为砂质粘土，低洼处盐渍化严重。
2、地质土壤
县域土壤类型是河北省沉积平原发育的浅色草甸土潮土土类。
其中普通潮土在全县分布较广；褐化潮土一般分布在缓岗地带，土壤肥力不高；在县域西部低洼处，有少量盐化潮土分布。
3、河流水系
吴桥县属海河流域漳南运河水系，境内有行洪河道两条；东边是漳卫新河，西边是南运河；有排涝河道两条；西边有宣慧河，中部有沙河，东边有龙王河。
南运河位于县城西侧，由山东省德州市西北第三店村北进入县境，是本县一条主要的行洪河道，县境内全长34.8公里，河底宽40米左右，河底高程12.88~11.0米，境内设计水位20.01~17.68米，设计行洪流量300立方米/秒。
漳卫新河在吴桥县境内分为老河段、岔河段两股河道，老河段河底高程14.21~1.27米，流量1500立方米/秒，岔河段河底高度12.9~11.2米，流量2000立方米/秒。
宣惠河位于县城东3公里处，境内全长24公里，设计水位15.3~12.2米，河底宽6~13米，河底高度11.8~9.2米，为主要的排沥河道，排涝能力74立方米/秒。
龙王河是宣慧河的一大排沥支流河道，位于县城东11公里处，境内全长37.6公里，设计水位16.03~12.8米，河底宽3~9米，河底高程13.03~9.2米，排沥能力37.06立方米/秒。
沙河市宣惠河的一大排沥支流河道，全长42.1公里，境内全长21.6公里，设计水位15.04~13.70米，河底宽4~7米，河底高程12~9.2米，排沥能力20立方米/秒。
4、气候
吴桥县属暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明。
初级干旱多风，风沙较多；夏季炎热多雨，年降雨量的75.9%集中在7月中旬~8月下旬，形成汛期；秋季晴朗昼暖夜凉；冬季寒冷少雪。
年平均气温12.67℃，极端最高气温42℃，极端最低气温-24℃。
平均无霜期197天，最长267天，最短184天。
≥0℃的初日至终日间隔时间平均为278天，活动积温4862.9℃，适宜种植喜热作物棉花等。
最大冻土深度为53厘米。
年平均日照2693小时，日照率61%，属北方长日照区，适宜各类作物生长。
多年平均降水量551.7毫米，年最大降水量967.4毫米，年最小降水量262.6毫米。
主导风向冬季为东北风，夏季为西南风。
吴桥县森林覆盖率1984年达6.5%，1994年达12.0%，2000年达18.9%。
冬季采暖室外计算温度-7.1℃
采暖期内日平均温度-0.5℃
冬季平均大气压1027hPa
冬季平均室外风速2.6m/s
冬季主导风向及风频SW12%
采暖天数118天
5、地质状况
吴桥县城工程地质条件好，区内地层较简单，京沪铁路西的老城区以粘土和亚粘土为主，含有一定量的亚粘土和粉沙；京沪铁路东以亚沙土为主，含有一定量的亚粘土和粉沙。
粘土的抗压强度为19.6T/m2；亚粘土的抗压强度为13.94~15.47T/m2；亚沙土的抗压强度为15.04~15.8T/m2。
由于全新统地层中，在1~3米间有一层粉沙之透镜体，该层有上层滞水，县城地层6米以下有一厚3.99米的淤泥质粘土夹淤泥质亚粘土及粉沙，在受力时易产生流动或沉降，应给予重视。
6、地震烈度
城区工程抗震设防烈度为6度。
能源消耗概况
见下表
吴桥县2012年度能源消费情况表
项目
单位
折合标准煤
消费比重
供热燃煤消费所占比重
能源消耗总量
47.2万吨
47.2万吨
煤炭消耗量
38万吨
27.43万吨
58%
油消耗量
8万吨
11.7万吨
25%
气消耗量
150万立方米
182吨
电力消耗量
3.1亿千瓦时
3.8万吨
8%
其它
4.3万吨
9%
二、供热现状
（一）热负荷及热源
吴桥县现无集中供热，目前大多数城市居民供热仍然以一个单位建一幢楼配套一个锅炉房和为数众多的小煤炉供热为主，而且发展极不平衡。
各小煤炉在冬季运行时，由于数量较多，设置的烟囱高度较低（一般在30米以下），部分甚至没有高出附近建筑物的高度，不利于烟尘和二氧化硫、氮氧化物的扩散，对城区的环境污染及人民的身体健康危害较大。
目前吴桥县供热热源主要为分散在市区的小型采暖锅炉，这些锅炉一般效率低，能耗高，煤耗量较大，且部分建设年代比较早，设备老化及腐蚀情况严重，维护费用较高，使供热成本增加，并且随着时间的推移对供热的可靠性会带来众多不利的影响。
从目前城区采暖小锅炉来看，尽管单台容量不尽相同，但主要以4t/h及以下居多，此类锅炉不仅效率低（锅炉效率≤60%）、燃料的浪费大、操作工人劳动强度大，而且由于大部分锅炉采用除尘效率低于60%的旋风除尘器或水膜除尘器，甚至不除尘，对环境造成极大污染。
上述锅炉除少部分用于工业企业生产外，大部分主要以冬季供暖为主。
吴桥县城区民用供暖2012—2013年供暖期为118天，供暖面积60万平方米，供暖户数1.5万户，人口4.8万人，供暖平均价格22元/平方米。
工商业2012年度全年热负荷52MW，用热功率76%以上，年利用十万小时以上，均自行解决。
（二）燃煤供热引起的大气污染
从环境污染情况看，燃煤所排放的二氧化硫、氮氧化物，污染空气，毒化水质，形成酸雨，这些是对人畜和其他生物的极为有害的或致癌的物质。
同时，还有其他很难处理的废物在不断产生，例如一座百万千瓦的燃煤火电站每年产生40多万吨废渣和灰尘。
多少年来，特别是进入20世纪以来，煤炭作为能源的这些越来越严重的危害性，人们熟视无睹，习以为常，有的竟然心甘情愿。
仅就煤炭生产本身而言，就包括矿井、露天开采对地表的破坏、生产过程中“三废”对环境的污染和煤炭贮存、运输过程中对环境的影响等。
由于煤的发热量低，当前主要用于燃烧。
要获得与重油相同的热量，必须使用约1.5倍的煤炭。
煤的平均灰分约20%，是重油的100～300倍。
因此，如果以燃烧时放出相同的热量来计算，则烧煤时排出的烟尘量约相当于重油的150～450倍。
煤炭燃烧中的环保问题主要来自燃烧后生成的SOx、NOx、煤烟和煤灰。
据估算，每燃烧100万吨煤，平均要排放出2万吨SO2气体，20万吨灰渣和3万吨烟尘。
排出的SOx和NOx又二次生成硫酸盐和硝酸盐，形成酸雨，破坏生态，而且对远距离外的地区也会产生严重污染。
三、供热需求分析
（一）替代现有燃煤供热和新增供热需求
根据国家和省里大气污染防治要求，结合吴桥县的实际情况，提出利用国能吴桥生物发电公司所产的热能，新上整体取暖工程，彻底取代现存的燃煤小锅炉，预计2014年投资建设，2014～2015年，敷设一级供热管网2×9.49km，建设小区热力站14座，实现供热面积139×104㎡。
到2017年，再敷设一级供热管网2×5.028km，建设小区热力站6座。
实现供热面积61×104㎡。
向吴桥县中心城区提供101.76MW供热总量，满足供热面积200×104㎡。
能够满足吴桥县城区及开发区的替代现有燃煤锅炉和新增供热需求，以及工商业新增用热需求。
四、生物质能供热潜力分析
（一）农林生物质资源评价
吴桥县是农业大县，全县耕地59万亩，主要以种植棉花、小麦、玉米为主，其次是林木、果树、蔬菜。
植棉27万亩，粮田20万亩（双季），其中小麦20万亩、玉米及杂粮面积20万亩，林地12.2万亩。
每年产生秸秆量：
可产生棉柴杆14万吨、玉米秸秆9万吨、麦秸3万吨、林木枝条12.2万吨，总计秸秆量39.05万吨。
吴桥县农作物秸秆资源统计表
作物名称项目
种植面积（万亩）
平均亩产（公斤）
总产
（万吨）
秸秆平均亩产（吨）
秸秆总产
（万吨）
双季
小麦
20
400
8
0.15
3
玉米
20
500
10
0.45
9
棉花
27
80
2.24
0.55
14.85
林木
12.2
1.0
12.2
合计
21.12
39.05
吴桥周边区域秸秆资源状情况
距吴桥县城半径30公里内涉及到8个县市、52个乡镇、土地面积2826平方公里，总耕地面积459万亩，其中棉花165万亩、小麦148万亩，玉米146万亩。
距吴桥县城半径50公里内设涉及到14个县市、121个乡镇、土地面积7850平方公里，总耕地面积971万亩，其中棉花337万亩、小麦317万亩，玉米317万亩。
距吴桥县城半径30公里内秸秆资源调查统计表（丰年）
项目
作物名称
种植面积
（万亩）
平均亩产
（公斤）
总产
（万吨）
秸秆平均亩产（吨）
秸秆总产
（万吨）
小麦
148
450
67
0.169
25
玉米
146
550
80
0.495
72.27
棉花
165
80
13.2
0.55
90.75
合计
459
160.2
188.82
距吴桥县城半径30公里内秸秆资源调查统计表（欠年）
项目
作物名称
种植面积
（万亩）
平均亩产
（公斤）
总产
（万吨）
秸秆平均亩产（吨）
秸秆总产
（万吨）
小麦
148
350
52
0.131
19.39
玉米
146
450
66
0.405
59.13
棉花
165
70
12
0.55
90.75
合计
459
130
169.27
秸秆成分分析
名称
单位
空气干燥基ad
干燥基d
干燥无灰基daf
收到基
全水
%
12.6
分析水
%
2.44
灰分
%
3.62
3.71
3.24
挥发分
%
72.82
74.64
77.52
65.24
固定碳
%
21.12
21.65
22.48
18.92
高位发热量
MJ/kg
18.44
18.90
19.63
16.52
低位发热量
MJ/kg
17.26
15.22
全硫
%
0.11
0.11
0.12
0.10
碳
%
46.18
47.33
49.16
41.37
氢
%
5.47
5.61
5.82
4.90
氮
%
0.90
0.93
0.96
0.81
氧
%
41.28
42.31
43.94
36.98
磷
%
氯
%
0.155
0.159
0.166
0.139
砷
ug/g
氟
ug/g
哈氏可磨性
--
灰成分分析
灰熔融性
二氧化硅
%
11.99
三氧化铝
%
2.75
变形温度
1400
氧化铁
%
0.88
软化温度
＞1500
氧化钙
%
22.54
半球温度
氧化镁
%
6.98
流动温度
二氧化钛
%
0.28
三氧化硫
%
4.12
五氧化二磷
%
6.82
氧化钾
%
29.90
氧化钠
%
3.62
总量Amount
%
89.88
（二）现有生物质能供热及扩产能力
国能吴桥发电有限公司建设一台采用丹麦BWE技术130吨/小时高温高压震动炉排锅炉，配备一台30MW高温高压凝汽式汽轮发电机组。
建成投产后，年可以消耗当地农林废弃物20余万吨，发电1.8亿千瓦时左右，节约标准煤8万余吨，减排二氧化碳20万吨左右。
四、生物质能资源评价
吴桥县目前有生物质发电厂一座，地址在吴桥县开发区。
装机设备为JG130-9.2-T1型锅炉一台，C30-8.8-0.98型汽机一台，没有可供的生产用热，生活用热也尚未开发，机组在纯凝状况下运行，经过技术改造为可以热电联产。
根据国家相关政策，对民用建筑采暖供热的城市热网宜采用热水作为其供热介质。
因此，本规划确定供热介质经汽水换热首站换热为热水。
热水介质有如下优点：
a、热能效率高。
b、调节方便。
c、热水蓄热能力强，热稳定性好。
d、输送距离长。
（一）生物质能供热技术及工艺
汽水换热首站设在电厂厂内，汽轮机发电后的饱和蒸汽输送至汽水换热首站，将换热后产生的凝结水进入凝结水箱回收后用凝结水泵通过凝结水管送回制水系统。
汽水换热首站通过换热器交换出110℃的高温水送至各小区热力站。
（1）热水供热介质参数与供热系统流程：
高温水供水温度一般为130℃，回水温度为70℃。
高温水经一级管网输送至各小区热力站，经热交换器换成低温水后，再由二级管网输送至各热用户（用户一般不宜采用高温水直接采暖）。
一、二级供热管网均为闭式循环系统。
供热系统工艺流程如下：
一级网供水管二级网供水管
110℃
一级网回水管二级网回水管
60℃
针对吴桥县城区的实际情况，供热规模、范围较大，供热范围内地势较为平坦，适合采用高温水供热系统，从长期的运行角度看，高温水系统具有良好的经济效益和社会效益。
参照相关城市的供热参数，考虑当地海拔高度等因素，供热系统供水温度确定为110℃，回水温确定为度60℃。
二级管网供、回水温度根据热用户性质确定。
（2）汽水换热首站调节方式
汽水换热首站的调节是一级热网系统调节的重要组成部分，其主要目的是保证小区热力站的需要，同时达到节能的目的，在室外温度不断变化，一级管网采用质-量调节方式。
为了满足小区热力站耗热量的需要，通过对水泵变频调节一级管网的供水流量，从而满足小区热力站对供热量需求的不断变化。
为了保证热水管网达到设计参数的要求，通过测量仪表装置，把所有热力站内一级管网供水量、供回水压力、温度；二级网供水量、供回水压力、温度及循环水泵、补给水泵、电动阀门的运行状态传到设置在热网的控制中心，做为供热站调节一级管网参数的主要依据。
本项目采用“质量-流量”调节。
（3）备用电源
1、建设备用热源的原因
由于本项目采用吴桥县生物质发电厂作为本项目的热源，而该电厂只有一台生物质锅炉及配套发电机组，设置备用热源的主要理由为：
1）电厂为生物质电厂，因燃料不足无法正常开机；
2）锅炉及发电机组均为一台，一旦发生故障均无法保证正常供暖；
3）集中供热面积较大，规模200×104㎡，涉及到千家万户；
4）供热市居民冬季的基本需要，一旦不能供暖，将造成不可预料的社会影响。
2、备用热源的厂址
根据当地的实际情况，本项目备用热源厂址选在现在生物质电厂厂区内。
3、备用热源热负荷
根据热负荷预测，供热负荷101.76MW，因而选用2台58MW热水锅炉。
4、锅炉燃料
根据当地环保部门的要求，备用热源的燃料为天然气。
5、备用锅炉参数
选用58MW燃气热水锅炉，锅炉额定供热能力58MW，供水温度110℃，回水温度60℃，额定压力1.25MPa。
锅炉选用2台，近期建设1台，远期建设1台。
供水系统：
本项目年用水量为22.55万m3，由市政供水。
供电系统：
供电电源为两路10KV市电，变压器为2000KVA两台（一用一备），315KVA一台（非采暖期检修使用）。
污水系统：
厂区定期排水、软水制备排水等生产系统排水循环利用。
生活污水排入化粪池后，再接入市政污水排水系统。
在热源厂内的生产区和办公区各选用一座2号钢筋混凝土化粪池，有效容积为4m3。
厂区设计排水量为给水量的80%-90%，根据排水量设计管径。
（二）、热负荷
根据《吴桥县县城总体规划》和吴桥县现状建筑采暖面积及规划建筑物采暖面积，分别计算出各片区及换热站的最大、平均及最小热负荷。
详见表1，表2。
面积及供热负荷分别按2016年和2020年预测。
本工程换热站采暖热负荷表表1
热力站编号
现状采暖热负荷（MW）
近期增加采
暖热负荷（MW）
远期增加采
暖热负荷（MW）
热力站规模
热力站性质
非节能建筑
节能建筑
节能建筑
节能建筑
面积
万㎡
热
负荷
面积
万㎡
热负荷
面积
万㎡
热
负荷
面积
万㎡
热负荷
面积
万㎡
热
负荷
1
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
15.00
7.63
15.00
7.63
新建
2
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8.00
4.07
8.00
4.07
新建
3
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
10.00
5.09
10.00
5.09
新建
4
0.00
0.00
0.00
0.00
8.00
4.07
0.00
0.00
8.00
4.07
新建
5
0.00
0.00
0.00
0.00
8.00
4.07
0.00
0.00
8.00
4.07
新建
6
9.75
4.96
3.25
1.65
1.00
0.51
0.00
0.00
14.00
7.12
新建
7
6.75
3.43
2.25
1.14
1.00
0.51
0.00
0.00
10.00
5.09
新建
8
10.50
5.34
3.50
1.78
1.00
0.51
0.00
0.00
15.00
7.63
新建
9
8.25
4.20
2.75
1.40
1.00
0.51
0.00
0.00
12.00
6.11
新建
10
5.25
2.67
1.75
0.89
1.00
0.51
0.00
0.00
8.00
4.07
新建
11
6.75
3.43
2.25
1.14
1.00
0.51
0.00
0.00
10.00
5.09
新建
12
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
10.00
5.09
10.00
5.09
新建
13
0.00
0.00
0.00
0.00
8.00
4.07
0.00
0.00
8.00
4.07
新建
14
0.00
0.00
0.00
0.00
8.00
4.07
0.00
0.00
8.00
4.07
新建
15
6.00
3.05
2.00
1.02
2.00
1.02
0.00
0.00
10.00
5.09
新建
16
0.00
0.00
0.00
0.00
8.00
4.07
0.00
0.00
8.00
4.07
新建
17
6.75
3.43
2.25
1.14
1.00
0.51
0.00
0.00
10.00
5.09
新建
18
0.00
0.00
0.00
0.00
10.00
5.09
0.00
0.00
10.00
5.09
新建
19
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8.00
4.07
8.00
4.07
新建
20
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
10.00
5.09
10.00
5.09
新建
合计
60.00
30.53
20.00
10.18
59.00
30.02
61.00
31.04
200.00
101.76
（1）供热面积
本规划供热面积为200×104m2，其中现状供热面积为80×104m2，至2015年新增供热面积为59×104m2，至2017年新增供热面积为61×104m2。
（2）供热负荷
规划最大供热负荷为101.76MW，最小供热负荷为52.70MW，平均供热负荷为75.01MW。
（3）年供热量
根据吴桥县的气象资料，冬季室内采暖计算温度18℃，室外采暖计算温度-7.1℃，起始采暖温度5℃，全年采暖天数为118天，采暖期室外日平均温度-0.5℃，利用下列计算公式计算供热全年采暖热负荷；
式中：
β０——温度修正系数；
5——采暖期开始及终止采暖的室外日平均温度，℃；
tw′——采暖室外日平均温度，℃；
tn——采暖室内计算温度，取18℃；
μ——修正系数；
nz——采暖期总小时数，h；
120——不保证小时数，h；
b——Rn的指数值；
tpj——采暖期室外日平均温度；
tw——某室外温度，℃；
Rt——无因子室外温度系数；
Rn——无因子延续小时数系数；
n——延续小时数，h；
Qn′——采暖设计热负荷，MW；
Qn——某一室外温度下的采暖热负荷，MW。
根据设计热负荷和不同的室外平均温度，计算出不同室外平均温度下的热负荷值，规划全年采暖热负荷详见表3.4。
全年采暖总耗热量：
7.58×105GJ/年
总采暖小时数2832h
全年最大利用小时数：
2087h
见图表2
全年采暖热负荷表表2
序号
室外温度tw℃
某室外温度下延续小时数（h）
某室外温度下设计热负荷（MW）
采暖总耗热量（GJ）
1
＞5
5928
2
5
2832
52.70
50246.79
3
4
2567
56.76
53186.77
4
3
2307
60.81
55915.69
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