北京市集中供热发展的展望doc191.docx
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北京市集中供热发展的展望doc191
市集中供热发展的展望
市热力公司成立于1958年，是以集中供热为主的大型一类企业，主要为首都党政军和国家机关、各国驻华使馆、公寓、教科文等大型建筑、工业企业及居民生活提供优质的供热服务。
四十多年来，特别是党的十一届三中全会以来，热力公司在供热发展、生产运行、企业发展等方面都取得了长足的进步和较大的发展，截止1998年，供热能力近5000MW，集中供热面积3800万m2。
一、集中供热的回顾
集中供热理论的提出可追溯到一百五十多年以前，早在1845年，伟大导师恩格斯就预见到分散的取暖形式必须被集中供热代替。
他说：
“就拿取暖来说吧，不知浪费了多少劳动和物质，每个房间必须有一个大火炉，每个火炉必须分别生火，添煤和照顾；必须把燃料送到每一个房间，而炉灰还得加以清除，可是像目前的一些大的公共建筑物，如工厂、教堂等，装置一个巨大的总的取暖设备，比如用一个发热中心和一些蒸汽管子来代替这些单独的火炉，那是多么简单和便宜。
”我们现在的集中供热就是用这样一种形式，通过管道把热能输送到每一个建筑物、每一户中，减少了人口稠密地区的污染，提高了室内的舒适程度，这是人类的一个进步。
集中供热发展到今天，经历了从无到有、从小到大、从弱到强、艰苦奋斗、竞争发展的历程。
回顾四十一年的历史，热力公司的发展大致可分为三个阶段。
第一阶段是从1958年至1965年。
市集中供热最早开始于1956年。
1956年，党中央成立了都市规划建设委员会，负责市的总体建设规划，其中专门制定了的热化方案。
根据这一热化方案，1957年开始筹建第一热电厂，同时开始修建两条热力管线，一条是直径400mm长7.2公里的蒸汽管线；一条是直径500mm长6公里的热水管线，并建成了11座热力站，当年年底供热面积为2.75万平方米，从而拉开了城市集中供热的序幕。
1958年8月，市煤气热力公司成立。
1959年，为配合建国十周年，市建成了东起八王坟西至民族饭店，长达10公里，管径为700mm的热水网长安线，当年供热面积达到61.15万平方米。
同时建成蒸汽管网的多条干线开始向化工区供热，从此市的集中供热开始形成规模。
从1958年至1965年，由于集中供热刚刚开始，属于初创规模不大，管理也比较单纯，主要管理几条供热管网和为数不多的热力站，因此也称为单纯管理阶段。
供热发展的第二阶段是从1965年至1979年底。
1965年，为弥补第一热电厂蒸汽供应不足，公司开始筹建第一座热源厂双井蒸汽厂，国家投资630万元，装机6台蒸发量为每小时30吨的燃煤链条锅炉。
1966年蒸汽厂建成投产，季供汽量30万吨蒸汽，使市集中供热能力又有了进一步的提高。
1969年民用集中供热面积204万平方米，外供蒸汽为820吨/小时。
1969年至1976年集中供热发展基本停顿，至1976年公司的供热面积增加了147万平方米，供热总面积为350万平方米。
1976年第二热电厂开始修建，电厂南线与北线于1977年动工，南线管道直径800mm，沿着前三门大街往东，北线管径最大1000mm，是从白云路向北至燕京饭店，向东与民族饭店前的第一热电厂管网相连，全长14公里。
至1979年底，公司供热面积为509万平方米。
在这十年里，公司发展处于管理热源、供热管网和用户的阶段，并逐步积累了管理集中供热系统的经验，培养了自己的管理干部和技术人才。
从1980年开始至今，热力公司进入综合发展阶段。
1981年，第二热电厂的供热面积为312万平方米，当年全市集中供热总面积为646万平方米。
1982年，热力公司开始筹建左家庄供热厂，随后陆续建成了左热东干线和西干线，1985年建成投入运行，共投资7800万元。
至此，市集中供热热源厂的布局基本形成，同年集中供热面积达916万平方米。
1988年开始兴建方庄供热厂，装机容量为10台29MW/台的热水锅炉，总供热能力290MW，没有自发电，是扩建方庄小区配套的供热厂，1989年投入运行。
位于市西部，距西三环17公里的石景山热电厂于1986年建成投产发电，但外部供热管网由于市政府财政紧X，没有建成。
1990年市政府向世界银行申请贷款，建设供热管线。
经世界银行专家评估后，同意将此项目列为城市环保项目贷款，代款金额5400万美元。
项目内容主要为建设直径1200mm管网20公里、中继加压泵站2座、双榆树供热厂。
国内配套资金部分由市政府解决。
1991年10月石热供热管网开始建设，1992年3月15日，长20公里的供热管网全面开工，同年10月建成试运行，当年供热面积350万平方米。
1993年又建设了两座热网加压泵站，达到了外供热至696MW的供热能力。
进入90年代，城市东郊地区建设迅速发展，为缓解东部地区供热紧X的状况，1994年市政府同意扩建左家庄供热厂，安装四台容量为29MW的热水锅炉，可增加供热面积100万平方米。
在工期紧、任务重的情况下，当年设计、当年施工、当年对外供热，得到市政府领导的肯定。
华能热电厂是华能集团和市政府共同建设的城市热电工程，该厂一期装机容量650MW，民用供热总能力1349MW，工业蒸汽每小时500吨。
厂内建设由华能集团负责，厂外供热管网由我公司负责建设。
至1998年底，华能热电厂市内供热管网工程已完工。
这项工程热水输配干线24.96公里，蒸汽输送干线4公里，最大的热水管网管径1400mm，蒸汽管径1000mm，是目前国内口径最大的供热管网。
目前，华能热电厂蒸汽管网已完成试运行，从今年冬季开始将对外供热。
双榆树供热厂是与石景山热电厂配套的尖峰锅炉房，由公司自己负责建设。
原在市的总体规划中有双榆树供热厂这个项目，但建成时间没有确定。
在市、局向世界银行申请贷款过程中，经过世界银行的专家评估，认为石景山热电厂对外供热能力的696MW在一年中几乎有五分之四的时间里发挥不出最大的供热能力。
按合理的规则，应该在热网中建设一座与之相配套的尖峰锅炉房，以使石景山热电厂发挥出最大的供热效益。
经过市政府商议，决定提前建设双榆树供热厂，把双榆树供热厂作为石景山热电厂供热系统的尖峰锅炉房，增加供热面积500万平方米。
这样石景山热电厂的最终供热能力就从原来的696MW增加到1044MW，供热面积从原来规划的1000万平方米增加到1500万平方米。
目前，双榆树供热厂及外网管线已经建成，进行了试运，今年冬季可对外供热。
从1997年开始，为改善首都环境，根据市政府指示、公司贷款1亿元人民币，先后对左家庄供热厂、方庄供热厂的锅炉进行了燃料结构的改造，两厂共24台锅炉全部由燃煤改为烧天然气，至1998年底改造工作全部完成。
改造后两厂可提供供热能力近116MW，增加供热面积200万平方米，并减少燃煤27万吨，废渣6万吨，废水45万吨，减少二氧化硫排放6400吨，为改善首都的空气质量作出了贡献。
回顾从1956年市成立都市规划委员会，有了热化方案开始，发展到今天共走过四十多年的历程。
经过四十多年的发展，热力公司从第一年供热的2.75万平方米已经发展到目前的3799万平方米，供热面积增加了1381倍；供热管网主干线达到328公里，比1958年的13.2公里管网增加了近25倍；热力交换站达1015座，比58年的11座热力站增加了92倍；公司的固定资产已达到38亿元人民币；职工人数达到四千六百多人。
目前，公司下属有左家庄供热厂、方庄供热厂、双榆树供热厂和双井蒸汽厂等4座热源厂；有负责蒸汽管网和热水管网运行管理的管网管理所；有负责热力交换站运行的热力站管理所以及负责热力仪表安装运行的仪表管理所。
公司还拥有生产供热设备的专业制造厂，建设部批准的甲级设计资质的专业设计公司，担负热力外网管道、热力站施工的热力工程公司，并与一些跨国公司成立了生产供热工程所用的预制保温管、换热器、温度控制阀等合资企业。
二、对供热发展中几个重大技术改造的体会
回顾集中供热的发展历程，归纳起来在技术问题和发展上围绕着压力平衡、水力平衡、能量平衡、全局控制来进行，根据每一个阶段，公司采取了不同的技术措施，下面归纳整理出来供大家借鉴。
1.热网直接改为间接连接是大型供热网的必由之路
集中供热网在发展初期，除个别重点用户外，均采用外网与用户直接联接的方式。
发展到1985年，供热面积达到900万m2，出现了大面积水力失调，管网漏水量明显增大的倾向，一般补水量在热网循环水量的2％，而瞬时达5％，致使热源厂因补水不足压力下降关闭热网泵的情况时有发生，严重影响供热质量。
面对这种情况，热力公司的领导和技术人员向国外同行学习，先后赴丹麦、芬兰等国考察，又聘请德国供热专家讲学，逐渐认识到，在如此庞大的供热网，又有热电厂和尖峰锅炉房同时存在的情况下，必须改善以往的连接方式，改用户和热网的直接连接为间接连接，这也是国外同行已经走完的过程。
供热系统的改造历经三年，自1986年开始，至1988年基本完成，在改造中摸索了一些新的思路。
（1）在供热网中首次大规模使用了板式换热器，由于大部分热力站的改造是在原有热力站的土建结构中进行，而传统使用的列管式换热器占地面积大传热系数一般在1000～2000Kcal/h.m2，而板式换热器传热系数可达3000～4000Kcal/h.m2，满足了现场占地的要求，且间接换热使用板式换热器一次回水温度比二次回水温度在正常情况下仅高2～3℃，从此开始了集中供热系统中采暖用换热器主要使用板式换热器的局面。
（2）在设计中采用了多项新技术。
例如，有采暖和生活热水供应的热力站采用一次水串并联的方式，即把生活热水换热器分为二级，先用采暖一次回水加热自来水，进一步降低热网回水温度，生活热水温度不够时，再开启热网一次水加热，达到节省热网一次水量，降低回水温度，利用低势热能的目的。
在设备上使用了蝶阀，立式水泵等新产品。
（3）首次使用整体组装式热力站，实现了工厂化生产，减少了现场占地和安装时间。
（4）研制了热力站自动化控制仪表，提出了根据二次水平均温度控制供热的模式，实现了供热和自控方式的结合。
通过三年的改造，至1988年底，供热面积达到1304万m2，全部实现了用户和热网的间接连接，热网补水率从原来的百分位数，降低到千分位数，为热网的发展建立了基础。
直接改间接连接工作，从技术上讲是解决了全网的压力平衡问题，起到了两个作用：
（1）由于控制了热网的补水，使热网定压点压力得到控制，不致产生因补水不足循环水泵人口压力降低而被迫停泵的后果，热网压力的稳定，为热源厂生产和用户流量调节起到了基础保证作用。
（2）现代城市建筑物高差很大，间接连接起到了全网和局部隔绝的作用，各自按照自己的安全、经济合理的压力运行。
2.热网流量控制是做好热量输送的基础
完成直接改间接的第一步工作，解决了热网补水的压力平衡问题，而此时水力失调则显得更加突出，供热系统由于自身因素决定，在没有自动控制的条件下，属于非自我稳定性系统而有别于供电系统，例如：
供电系统负荷减少时，由于设备电抗增加而自发减少电流达到新的平衡。
而供热系统则不然，在因负荷减少而引起放热量减少的情况下，如不进行控制，只会引起回水温度的升高，而流量并不能自行减少，这样就形成了热网水力失调的内在因素。
而在大型供热网中，由于分支多、环路多、用热设备种类多，造成水力失调的引发条件，在这种情况下，热力公司每年不得不投入大量人力物力进行调节，但仍不能很好解决失调问题，只能用加大循环水量的方法来保证不利用户而造成大量用户过热形成整体热量的浪费。
解决水力失调的问题，开始我们把注意力放在了自动控制，采用电动阀门，虽然可以实现，但由于国产设备质量不可靠，管理人员技术水平低，投入大量资金而仍不能很好发挥效益。
1985年德国供热专家来公司讲学，提出在德国广泛使用自力式流量控制阀对各热力站按照负荷分配流量进行控制，后公司派人到欧洲考察也看到了该阀门的使用情况，并于1988年进行实验，效果很好，使用可靠，操作简便，不需电力和任何能源，很适合情况，于是热力公司作出规定，对旧用户在两年内安装完成，新建热力站一律配套安装。
经过两年的努力，自力式流量控制阀的安装比率达到了90％以上，彻底改变了过去那种热网流量不能控制的局面，每年发展面积超过150万平方米以上，至1990年总供热面积达1610万平方米。
在热力站中安装流量控制阀，从技术上讲是解决热网的水力平衡问题，水力平衡是衡量平衡的基础。
在基本解决水力平衡之后，热力公司的管理人员才从繁重的手工调节中解放出来，热网的启动变得安全平缓。
以往是外网拚命向热源要流量，现在是热源要求放流量，稳定了大局。
为供热启动每天投入近千万平米创造了条件，现在供热投诉率逐年降低。
3.多热源联合运行实现能量平衡
在集中供热系统内共有8座热源厂，其中四座热电厂，四座作为尖峰锅炉房的大型锅炉房，如果把热电厂内的热水锅炉也作为尖峰热源计算，基本能力和尖峰能力各占约50％，热源厂中分别以煤、重油、天然气作燃料，从成本上讲，燃气成本最高，因此，以热网的经济性上讲应该是：
优先使用燃煤电厂的热能，其次是燃油，最后使用燃气锅炉房。
在集中供热系统中，由于一直处于热源紧X的局面，因而一直是各热源厂独立运行，影响了供热的经济性，加之技术方面的原因，认为没有变频泵无法解决定压问题，不敢并网，1998年，公司经过慎重讨论，在技术上反复论证，解决了并网的几个技术认识问题，即：
对并网后定压点转移的认识，温度平衡的变化，厂内工况的变化和管网流动状态的变化。
于1998年10月5日两厂并网，取得了对上述理论认识的验证，并节约了上千万元的运行费用，为今后市集中供热多热源联网运行打开了大门。
单位：
MW
热 源基 本尖 峰合 计
第一热电厂233348581
第二热电厂348348696
石景山热电厂696/696
高碑店热电厂8844651349
左 热/408408
方 热/291291
双榆树供热厂/348348
合 计216122084369
百分比4951100
解决多热源联网运行的问题，从经济角度讲是降低供热的成本，提高集中供热的经济效益，从技术角度上讲，是解决了能量平衡的问题。
因为各热源厂和部分管网独立运行，必然出现有的地区热量富余，有的地区不够用的局面，即大马拉小车和小马拉大车，这是目前普遍存在的情况，并网后由于管网实现了水力工况的新平衡状态，就可以通过热源调节供热量而达到平衡全局，节省能源的目的。
当前，集中供热系统要全部实现联网还有很多工作要做，但毕竟开始了第一步。
4.市热力公司所管理的集中供热的调度自成立到80年代初一直是靠一部，调度人员两眼一摸黑，完全是靠下面反映情况，给调度的及时性、准确性带来很大困难。
在70～80年代，公司曾建立了几个区域数据传输网，但由于受到技术和设备的限制，还没有投入使用就淘汰了。
1989年，热力公司和航天部502所、16所等单位共同建立了一套用无线信号传输的监控系统，可以把两座热电厂和20多个热网关键点的数据传输至调度室。
1990年，利用丹麦政府贷款，热力公司建立了一座中继泵站和一个热力站的远程监测和控制。
1997年，公司利用世界银行贷款，建立了自石景山热电厂至城区供热管网的监测系统，采用光纤通信。
至1998年，我们基本建成一套和管网相适应的集中监测系统，可以将8座热源厂和47个热网关键点，5个热力站的温度、压力、流量、补水量等参数瞬时传输至公司总调度室，在公司总调的100平方米大屏上可随时观察各点参数，计算机显示屏可显示当前和历史的参数，提高了调度水平。
在1998年7月4日，因热网中一条户线跑水，在监测系统的帮助下，不到2小时，操作热网阀门70多道，迅速找出了漏点。
1998年11月21日，左家庄供热厂经历了先停天然气，刚刚启动转入供热又全厂停电的连续故障的考验，设备未出现任何问题。
上述两个故障，如果没有这一套监测系统，是不可能短时间处理完成的。
热网监测是第一步，有了这一步，我们可以做到掌握全局。
控制是第二步，我们正在考虑在经济条件允许下的控制方案。
三、城市集中供热面临的发展机遇和挑战
从2000年至2010年这十年间，在稳步发展集中供热的同时，市还要积极推行清洁能源供热，进一步控制大气污染，节约能源。
未来十年里，市将新建太阳宫供热厂、草桥供热厂、X常庄供热厂、东郊供热厂四座大型供热厂及配套的城市热水管网；积极推广清洁能源供热；结合城市热力网的新建和改造，积极采用新技术、新设备，不断提高热网的运行管理水平。
下面分别就2000年至2010年十年间的热源、供热X围、热力管网和集中供热效益等问题作一展望：
1.热源
现在热源能力5000MW，可供热面积7000万m2，现只供3800万m2，可发展3200万m2，为加速发展提供了条件。
2000年至2010年间，华能热电厂将增加供热能力1349MW；方庄供热厂将增加供热能力116MW；新建草桥供热厂供热能力为349MW；新建太阳宫供热厂供热能力为349MW；新建X常庄供热厂供热能力为349MW；新建东郊燃气轮机供热厂供热能力为232MW；从而使城市热力网新增供热能力1744MW。
根据2000年至2010年间市区规划建筑发展速度、清洁能源供应情况和其他集中供热方式的增长速度，为确保市的大气环境，增加1744MW的供热能力，可以使2010年市区的集中供热率与清洁能源供热率之和达到88.8％。
从城市热网供热系统的热源分布看，新增以上热源，有利于联网运行后各热源的供热量调配，使热源分布更加合理。
新建以上热源和建设有限的热源连通线，可向三环路内（特别是二环路内）供热约2000万平方米，经济效益相当明显。
为了增加华能热电厂的供热能力，供水温度达到150℃，未来十年内还增加3台供热量各为116MW的尖峰热水锅炉，使华能热电厂外供民用热负荷能力达到1698MW。
2000年至2010年的十年间，城市热力网供热系统中各热源厂供热总能力将达到6700MW，供热热源的分布更趋合理。
西部热源除石景山热电厂、第二热电厂和双榆树供热厂外，新增了X常庄供热厂；东部热源除华能热电厂（供热能力增加349MW）、第一热电厂和左家庄热电厂外，新增了太阳宫供热厂和东郊供热厂；中南部的方庄供热厂联网，并新增了草桥供热厂。
在这十年里，城市热力网供热系统的蒸汽总外供能力仍为1320吨，没有新增加蒸汽热源。
2.供热X围
2000年至2010年间，由于蒸汽热源没有增加，蒸汽负荷的分布也变化不大，仍集中在东郊工业区。
根据市冬季蒸汽供不应求，夏季蒸汽供大于求的特点，应优先保障生产用户生产工序的蒸汽负荷需求，并逐步将有条件的非生产用户和生产用户的非生产用汽部分改为热水介质供热。
为解决夏季蒸汽负荷的供求矛盾，利用蒸汽制冷是一条非常有利的发展途径，要鼓励采用蒸汽介质夏季制冷。
对于在蒸汽管网X围内的用户，推荐使用蒸汽作动力进行制冷，不仅使用户经济效益明显，也使蒸汽负荷在夏季找到了一条好的出路，还可以提高热力公司的经济效益和供热管网的利用率。
民用热负荷在2000年至2010年间仍主要集中在市三环路以内，其供热面积达9344万平方米，三环路以外供热面积为1156万平方米，三环路内与三环路外供热面积之比为1∶0.12。
2000年至2010年间市区集中供热总面积将达到18400万平方米，其中市热力公司的供热面积将达到1.05亿平方米。
市区民用集中供热率为60.53％，其中三环路以内达72.19％；2000年至2010年间市区民用集中供热率和清洁能源供热率之和为88.8％。
3.热力管网
到2010年，城市民用热力管网总长约500公里，最大管径为1400MM。
2000年至2010年间城市热力管网有四条东西大干线：
平安大道干线、原长安线、长安复线和广外干线。
热力管网把除东郊供热厂以外的西部热源（石景山热电厂、第二热电厂、双榆树供热厂、X常庄供热厂）和东部热源（华能热电厂、第一热电厂、左家庄供热厂、太阳宫供热厂）以及中南部热源（草桥供热厂、方庄供热厂）连接起来，形成了10个热源联网运行的格局。
为了充分发挥热力管网的输送能力，提高供热系统运行的经济性和可靠性，市要利用2000年至2010年这十年的时间，实现城市热力管网供热系统的10个热源联网运行。
但集中供热目前也遇到了空前的挑战，这种挑战主要来自燃料结构的改变和集中供热与分散供热理论上的争议两个方面，我们从事集中供热行业的同志对此必须有清醒的认识。
由于中国是一个富煤贫油的国家，我国的燃料结构在90年代初以前一直以煤为主。
例如，在总体能源消耗中，燃煤占了65％，而随着近年来国民经济的发展，环保意识的增强，产业结构的调整，出现了在供热领域中，多种能源并存，相互竞争的局面。
如在，目前就有燃煤、燃油、燃气、电采暖等多种形式，应该讲各种供热形式有其内在的优势与劣势，在一个国家和地区的发展中，应因地制宜、合理确定热源种类不能搞一刀切。
但目前，有一些对集体供热行业并不十分了解的人把供热收费难这种管理体制上的问题，强加给集中供热事业本身，因此而否定集中供热，错误地得出了“市不宜再建燃煤的大型热电厂和大型区域锅炉房”的结论。
热力学第二定律说明，在能量的转换过程中，必然产生熵增，由于熵增，使原来能量的品位或者说能级降低，也就是说，从第二定律可以看出，能量并不是永远可以转化并被利用，我们所能够利用的，只是能量中的可用部分。
这里人们又引出了和的概念来说明这个问题：
和系统在给定环境的相互作用下，其能量中可以完全地、连续地转化为任何一种其它形式的能量的那部分是，而不具有任何可转化的那部分叫做。
能=＋
En=E＋A
这里说的是能量转化的有限性，为了解释这种有限性，人们对能En又提出了有序能和无序能的概念：
有序能是指载能物系中的基本载能粒子所具有的势或运动方向是完全相同的能。
如电能、磁场、重力场等。
有序能从一种形式转变为另一种形式是以功的形式来实现的，并可百分之百地转化。
无序能是指由于载能体内的载能粒子紊乱运动而宏观体现的一类能量，如热能。
在一定条件下，无序能可转化为有序能，但数量不可能百分之百。
这种对能、、有序能、无序能的认识，正是我们热电联产集中供热对能量利用的理论基础，即：
在燃料燃烧、能量释放这一过程中，既产生了有序能，又产生了无序能，单发电不供热的发电厂，只利用了能中有序的那一部分，把无序能未加利用而丢掉了；而只供热不发电的锅炉房把燃料中有序能可作功的那部分未加利用，只作为无序能来利用，等于把能量降等，也不经济。
而热电联产方式，把能量中有序的部分发电作功，把无序能部分供热输出，实现了对能源的梯有利用。
从这个角度来说：
热电联产方式是目前人类对能源利用的最好方式之一，这正是我们集中供热的根本优势所在。
2.正是有了第一条理由，产生了热电联产的节能效应，例如：
根据我们国家有关部门的统计，分散小锅炉标准煤耗55－62kg/GJ，而热电厂供热煤耗在44kg/GJ，1997年全年供热量95067万GJ，节煤量估计1800万吨，节煤效益约43亿元人民币。
3.当然，还有很多同志认为集中供热有改善环境质量；缓解当地电力紧X；发展生产、改善生活；节约城市用地等好处。
已经被社会所公认了。
我们认为，发展集中供热最大的好处还是节省宝贵的能源，因为我们现在所使用的煤、石油、天然气等能源是不能再生的。
而且我们一定不要忘记，中国是一个发展中国家，大量使用天然气和电力采暖毕竟是在有限地区和有限用户。
而且，不论是对集中供热持赞同观点和反对观点的人都一致认为，
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