某小區(qū)集中供暖擴容改造方案分析

李平錠

(貴州鴻巨燃氣熱力工程有限公司，貴州貴陽550000)

1 項目概況

貴陽市某住宅小區(qū)，供暖面積約為65×104m2。項目由5臺額定熱功率為7 MW的燃氣熱水鍋爐作為熱源，經(jīng)由6座換熱站換熱后，分別為4個分區(qū)住宅的末端散熱器提供熱量。供暖系統(tǒng)于2009年投入使用，系統(tǒng)運行初期(2009—2014年供暖期)，用戶入住率低于50%，住戶反映供暖效果比較好。從2015—2016年供暖期起，該小區(qū)供暖效果開始下降。經(jīng)分析，主要由以下因素造成。

a.由于原先室內(nèi)供暖設計負荷偏小，用戶現(xiàn)有散熱器散熱量不足而導致絕大多數(shù)用戶私自更換散熱器并成倍增加散熱器面積。b.多數(shù)用戶進行室內(nèi)裝修時通過拆除陽臺隔斷等方式增加使用面積，不但增加了供暖面積還加大了窗墻面積比，導致熱負荷進一步加大。c.當?shù)夭粚儆趥鹘y(tǒng)供暖區(qū)域，人們沒有形成良好的用暖習慣，經(jīng)常開窗，供暖期內(nèi)室內(nèi)過于頻繁通風。

目前本小區(qū)熱源滿負荷運行仍不能滿足供暖要求，一級管網(wǎng)及二級管網(wǎng)運行溫度低、溫差小。一級管網(wǎng)設計供回水溫度為115 ℃、70 ℃,實際供回水溫度小于90 ℃、65 ℃。二級管網(wǎng)設計供回水溫度為80 ℃、60 ℃, 實際供回水溫度小于65 ℃、50 ℃。經(jīng)設計單位結(jié)合現(xiàn)場實際情況測試核算，本小區(qū)供暖系統(tǒng)熱源設備需要增容23 MW。

2 擴容改造方案簡介

本文只對3種方案的熱源主機設備配置方案進行對比分析，機房內(nèi)其他相同的設備，如水泵等則不進行比較。

① 方案1，增加4臺燃氣熱水鍋爐

a. 主機主要技術(shù)參數(shù)及投資

增加4臺燃氣熱水鍋爐。其組合為：額定熱功率7 MW燃氣熱水鍋爐3臺，額定熱功率2.1 MW燃氣熱水鍋爐1臺，則增加的總供熱量為23.1 MW，滿足設計要求。

根據(jù)主機設備的尺寸及檢修空間要求，擴容主機機房尺寸(長×寬×高)為20 m×15 m×6.5 m，占地面積約300 m2。主機設備主要技術(shù)參數(shù)及投資見表1。設備總投資500×104元。

表1 主機設備主要技術(shù)參數(shù)及投資

續(xù)表1

b.運行費用

結(jié)合當?shù)氐膶嶋H情況，供暖期有效運行時間約1 000 h，天然氣價格為3.06 元/m3。熱源一個供暖期的運行費用約為765×104元。

② 方案2，增加3臺燃氣熱水鍋爐與1臺煙氣換熱器

本方利用傳統(tǒng)煙氣熱回收技術(shù)回收部分熱量，達到節(jié)能目的。本方案熱源組合為：額定熱功率10.5 MW燃氣熱水鍋爐1臺，額定熱功率7 MW燃氣熱水鍋爐2臺 ，額定熱功率920 kW煙氣換熱器1臺，增加的總供熱量約為25.42 MW，供熱量滿足設計要求。煙氣熱回收熱力流程見圖1。

圖1 煙氣熱回收熱力流程

a.主要設備及投資

設備機房尺寸(長×寬×高)約為20 m×16 m×7 m,占地面積約320 m2。WNS10.5燃氣熱水鍋爐主要技術(shù)參數(shù)及投資見表2，WNS7.0燃氣熱水鍋爐設備參數(shù)及投資見表1。煙氣換熱器主要技術(shù)參數(shù)及投資見表3，煙氣換熱器含煙氣回收設備、煙氣換熱設備及控制系統(tǒng)等。設備總投資670×104元。

表2 燃氣熱水鍋爐主要技術(shù)參數(shù)及投資

表3 煙氣換熱器主要技術(shù)參數(shù)及投資

b.運行費用

運行時間及天然氣價格與前文一致?？紤]本方案總供熱量25.42 MW,最大供暖負荷時設備負荷率90.6%，得出一個供暖期的運行費用約為737×104元。

③ 方案3，增加燃氣熱水鍋爐和煙氣全熱回收型吸收式熱泵

本方案熱源組合為：額定熱功率10.5 MW燃氣熱水鍋爐1臺，額定熱功率 7 MW燃氣熱水鍋爐1臺，額定熱功率6 MW煙氣全熱回收型吸收式熱泵1臺，增加總供熱量為23.5 MW，滿足設計要求。

煙氣換熱器通常以熱網(wǎng)回水為冷源，回收煙氣余熱，排煙溫度至少要高于熱網(wǎng)回水20 ℃以上。煙氣中水蒸氣的凝結(jié)溫度在55 ℃左右，大量的凝結(jié)熱集中在30～55 ℃，煙氣換熱器無法回收，而煙氣全熱回收型吸收式熱泵能夠解決這個問題。

煙氣全熱回收熱力流程見圖2，圖中點劃線部分為煙氣全熱回收型吸收式熱泵。煙氣全熱回收型吸收式熱泵以原來的5臺7 MW鍋爐煙氣余熱為驅(qū)動能源，額定工況下，需要用天然氣補燃。煙氣與熱源水在直接接觸式換熱器內(nèi)換熱，煙氣降溫后排放，熱源水升溫后再進入熱泵循環(huán)。熱水回水經(jīng)熱泵升溫后，經(jīng)鍋爐繼續(xù)升溫，經(jīng)換熱站完成循環(huán)。

圖2 煙氣全熱回收熱力流程

a.主要設備及投資

根據(jù)設備的尺寸及檢修空間要求，主機機房長×寬×高約為18 m×16 m×7 m,機房占地面積約300 m2；煙氣全熱回收型吸收式熱泵主要技術(shù)參數(shù)及投資見表4。設備總投資750×104元。

表4 煙氣全熱回收型吸收式熱泵主要技術(shù)參數(shù)及投資

b.運行費用

結(jié)合當?shù)氐膶嶋H情況，一個供暖期的運行費用約為 607×104元。

3 擴容改造方案對比

3種擴容改造方案的對比見表5。對比過程中相同部分不作比較，按滿足擴容所需總熱負荷23 MW配置并進行比較。

設備投資回收期以燃氣熱水鍋爐方案為計算基準。供暖期有效運行時間1 000 h，天然氣價格為3.06 元/m3。

表5 3種擴容改造方案的對比

對比得出：增加燃氣熱水鍋爐和煙氣全熱回收型吸收式熱泵方案具有較好的經(jīng)濟性，節(jié)能減排效果明顯，適合應用于本項目的擴容改造。