目前淄博市的供熱方式以熱電聯(lián)產(chǎn)為主，區(qū)域鍋爐為輔，清潔能源為補(bǔ)，近幾年淄博市城市發(fā)展較為迅速，根據(jù)對淄博市供熱熱負(fù)荷詳細(xì)資料的調(diào)研，全市集中供熱面積已達(dá)1.1億㎡，但工業(yè)余熱供熱面積占比不足10%，余熱資源浪費(fèi)巨大。有效利用排放的余熱資源，替代燃煤鍋爐作為供熱主要熱源，可加快推進(jìn)減污降碳工作，對打贏大氣污染攻堅(jiān)戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)具有非常重要的意義。

淄博市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司（以下簡稱淄博熱力）以爭取法國開發(fā)署貸款為契機(jī)，先后建設(shè)了開泰首站、金晶首站余熱供暖項(xiàng)目，供熱區(qū)域?yàn)樽筒┦懈咝聟^(qū)，涉及石化、玻璃等工業(yè)產(chǎn)業(yè)，實(shí)際供熱面積為650萬㎡，僅余熱回收量可實(shí)現(xiàn)年節(jié)約標(biāo)煤約0.9萬tce。此工業(yè)余熱利用項(xiàng)目榮獲“北方城鎮(zhèn)供暖節(jié)能最佳實(shí)踐案例”，并編入《中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報(bào)告2019》。

淄博市高新區(qū)供熱發(fā)展迅速，同時(shí)前幾年淄博市政府積極出臺推進(jìn)大氣環(huán)境治理以及節(jié)能減排相關(guān)政策，部分熱源廠被拆除，區(qū)域內(nèi)熱源出現(xiàn)嚴(yán)重缺口，淄博熱力為提升供熱能力，充分利用現(xiàn)有熱源，挖掘周邊工業(yè)企業(yè)的余熱、廢熱進(jìn)行供熱，于2015-2017年先后建設(shè)了利用工業(yè)余熱供熱的兩座首站—開泰首站和金晶首站，并將其納入現(xiàn)有城市集中供熱系統(tǒng)。

淄博熱力高新區(qū)供熱區(qū)域采用“5+1”多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱模式，如圖1所示。正常狀態(tài)下開泰首站、金晶首站、匯豐石化、鑫港首站、祥和熱源運(yùn)行，科技園鍋爐房作為調(diào)峰熱源及應(yīng)急備用。5個(gè)供熱站壓力、溫度等參數(shù)各不相同，且要同時(shí)滿足不同機(jī)組的運(yùn)行壓力和流量要求，淄博熱力經(jīng)過科學(xué)計(jì)算、精準(zhǔn)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了不同類型熱源的聯(lián)網(wǎng)供熱，各熱源廠（鍋爐房）主要供熱設(shè)備、供熱溫度參數(shù)、供熱功率和實(shí)際供熱面積如表1所示。

圖1 淄博熱力高新區(qū)供熱系統(tǒng)圖

各熱源廠（鍋爐房）主要供熱設(shè)備、

供熱溫度參數(shù)、供熱功率和實(shí)際供熱面積

表1

（1）設(shè)備選型

1）熱泵機(jī)組

針對丙烯酸生產(chǎn)工藝中循環(huán)水和玻璃窯爐生產(chǎn)線降溫水流量大但溫度低的特點(diǎn)，開泰首站和金晶首站均選擇蒸汽驅(qū)動(dòng)型溴化鋰吸收式熱泵。兩首站均位于廠區(qū)內(nèi)，廠區(qū)汽輪機(jī)發(fā)電后的乏汽可作為熱泵的驅(qū)動(dòng)能源，一方面未增加一次能源（煤）的消耗，另一方面可回收部分蒸汽熱量，提高了能源的利用率。

2）水泵

為提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，最大限度保證運(yùn)行安全，熱網(wǎng)循環(huán)水管路和余熱水管路均同時(shí)設(shè)汽動(dòng)循環(huán)泵和電動(dòng)循環(huán)泵，汽動(dòng)循環(huán)泵可以通過改變拖動(dòng)汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，改變泵轉(zhuǎn)速，排汽亦可作為熱泵機(jī)組的驅(qū)動(dòng)蒸汽；電動(dòng)循環(huán)泵通過變頻進(jìn)行調(diào)速。其中熱網(wǎng)循環(huán)管路配備2臺汽動(dòng)循環(huán)泵和1臺電動(dòng)循環(huán)泵，正常情況下，開啟1臺汽動(dòng)循環(huán)泵和1臺電動(dòng)循環(huán)泵，1臺汽動(dòng)循環(huán)泵作為備用，事故情況下，兩臺汽動(dòng)循環(huán)水泵互為備用；余熱水管路配備1臺汽動(dòng)余熱循環(huán)泵和1臺電動(dòng)循環(huán)泵，正常情況下，開啟汽動(dòng)循環(huán)泵，電動(dòng)循環(huán)泵作為備用。

3）補(bǔ)水定壓系統(tǒng)

開泰首站設(shè)計(jì)2臺補(bǔ)水泵，一用一備，系統(tǒng)定壓值根據(jù)外網(wǎng)靜壓確定。為保證凝結(jié)水全部回收，設(shè)計(jì)3臺疏水泵，凝結(jié)水一部分返回廠內(nèi)回收利用，一部分通過疏水泵補(bǔ)至管網(wǎng)。熱網(wǎng)采用連續(xù)補(bǔ)水定壓，系統(tǒng)沖洗、排污或事故狀態(tài)補(bǔ)水均由補(bǔ)水進(jìn)網(wǎng)，同時(shí)設(shè)一路自來水作為緊急補(bǔ)水。

金晶首站設(shè)置2臺補(bǔ)水泵，一用一備。由補(bǔ)水泵補(bǔ)到一次管網(wǎng)循環(huán)水泵的入口母管上，根據(jù)系統(tǒng)水壓圖設(shè)定補(bǔ)水點(diǎn)壓力。

4）凝結(jié)水回收裝置

開泰首站選用閉式凝結(jié)水回收機(jī)組，一部分凝結(jié)水由閉式凝結(jié)水回收機(jī)組加壓送至廠區(qū)除氧器，大部分凝結(jié)水存至水箱補(bǔ)到高溫水管網(wǎng)。

金晶首站設(shè)置20m3閉式凝結(jié)水罐及凝結(jié)水泵，一部分凝結(jié)水補(bǔ)入熱網(wǎng)，剩余凝結(jié)水輸送至廠區(qū)現(xiàn)有凝結(jié)水系統(tǒng)。

（2）自控策略

自控的首要任務(wù)是安全運(yùn)行，在此前提下實(shí)現(xiàn)對整個(gè)供熱系統(tǒng)的監(jiān)控。自控系統(tǒng)由中央控制室系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、首站現(xiàn)場自控系統(tǒng)組成，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測、上位機(jī)控制、數(shù)據(jù)查詢、報(bào)警等功能。項(xiàng)目實(shí)際點(diǎn)位555個(gè)，標(biāo)間變量約2100個(gè)，高級報(bào)警項(xiàng)30項(xiàng)。為更精確地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，進(jìn)一步確保運(yùn)行安全符合實(shí)際需求，設(shè)置相關(guān)的連鎖保護(hù)程序，包含設(shè)備控制、控制策略、安全連鎖等。

設(shè)備控制主要有汽輪機(jī)、循環(huán)泵、補(bǔ)水泵、凝結(jié)水泵、蒸汽調(diào)節(jié)閥、排空蒸汽閥、尖峰加熱器調(diào)節(jié)閥、泄壓閥、自來水電磁閥、疏水泵等設(shè)備和閥門的自身保護(hù)程序和相互影響參數(shù)連鎖保護(hù)程序?？刂撇呗灾饕卸位厮a(bǔ)水策略（補(bǔ)水上下限、順序等）、尖峰加熱器調(diào)節(jié)閥控制策略、熱泵入口壓力穩(wěn)定控制策略、水箱液位控制策略、泵閥聯(lián)動(dòng)策略、上電策略等。

安全連鎖主要有手動(dòng)/自動(dòng)安全連鎖、遠(yuǎn)程就地切換安全連鎖、補(bǔ)水泵和疏水泵安全連鎖、循環(huán)泵安全連鎖、一次蒸汽排空安全連鎖、熱泵進(jìn)氣壓力超壓連鎖等。連鎖需要操作管理與技術(shù)實(shí)現(xiàn)結(jié)合，技術(shù)是固化的，結(jié)合操作管理才能更好地適應(yīng)生產(chǎn)。

（1）項(xiàng)目簡介

開泰首站外觀、站內(nèi)情況分別如圖2、圖3所示，針對丙烯酸生產(chǎn)工藝循環(huán)水流量大但溫度低的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)建設(shè)2臺30MW蒸汽驅(qū)動(dòng)型溴化鋰吸收式熱泵，配套尖峰加熱器提溫供熱，蒸汽凝結(jié)水通過高溫水管網(wǎng)輸送至各二級熱力站做供熱系統(tǒng)補(bǔ)水。設(shè)計(jì)3臺汽動(dòng)輪機(jī)分別作為熱網(wǎng)水和余熱水的動(dòng)力源，利用電廠蒸汽驅(qū)動(dòng)汽動(dòng)循環(huán)泵后再作為熱泵驅(qū)動(dòng)熱源。

圖2 開泰首站外觀

圖3 開泰首站站內(nèi)情況

余熱熱泵機(jī)組作為一級加熱器，承擔(dān)基礎(chǔ)負(fù)荷，尖峰加熱器承擔(dān)升溫和負(fù)荷調(diào)峰的作用。在供熱初期和末期，采用余熱熱泵機(jī)組直接為外網(wǎng)供熱；在嚴(yán)寒期，利用余熱回收系統(tǒng)將40～50℃的一次管網(wǎng)回水經(jīng)過熱泵機(jī)組提溫到76℃后，再經(jīng)尖峰加熱器繼續(xù)加熱至95℃作為一次管網(wǎng)供水。首站設(shè)計(jì)最大供熱能力為150MW，極寒天氣下最多承擔(dān)約330萬㎡的供熱面積。

嚴(yán)寒期金晶首站供熱系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行流程和參數(shù)如圖4所示，2022—2023供暖期典型工況為：熱泵、汽動(dòng)循環(huán)泵和尖峰加熱器三者消耗蒸汽熱功率為59MW，其中熱泵和尖峰加熱器利用蒸汽熱功率為56MW，提取瞬時(shí)余熱量為13MW。開泰首站總供熱功率69MW，實(shí)際供熱面積197萬㎡。

圖4 嚴(yán)寒期開泰首站供熱系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行流程和參數(shù)

（2）主要設(shè)備參數(shù)

開泰首站主要設(shè)備參數(shù)如表2所示。

開泰首站主設(shè)備表

表2

（1）項(xiàng)目簡介

金晶首站外觀、站內(nèi)情況分別如圖5、圖6所示。

圖5 金晶首站外觀

圖6 金晶首站站內(nèi)情況

以高溫?zé)煔庥酂徨仩t產(chǎn)出的蒸汽和開泰電廠供給的蒸汽作為熱泵驅(qū)動(dòng)源，并提取玻璃窯爐生產(chǎn)線降溫水余熱。熱泵為熱網(wǎng)水的一級加熱，汽水換熱器為熱網(wǎng)水的二級加熱。建設(shè)1臺45MW蒸汽驅(qū)動(dòng)型溴化鋰吸收式熱泵，一臺10.5MW低壓蒸汽尖峰加熱器，首站最大供熱能力55.5MW，極寒天氣下最多可承擔(dān)約145萬㎡的供熱面積。

嚴(yán)寒期金晶首站供熱系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行流程和參數(shù)如圖7所示。2022—2023供暖期典型工況為：熱泵和尖峰加熱器消耗蒸汽熱功率為44MW，提取瞬時(shí)余熱量為9MW。首站總供熱功率53MW，實(shí)際供熱面積136萬㎡。

圖7 嚴(yán)寒期金晶首站供熱系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行流程和參數(shù)

（2）主要設(shè)備參數(shù)

金晶首站主要設(shè)備參數(shù)如表3所示。

金晶首站主要設(shè)備參數(shù)

表3

續(xù)表

根據(jù)首站2022年12月、2023年1月運(yùn)行記錄顯示，極寒期開泰首站、金晶首站、匯豐石化、鑫港首站、祥和熱源的供熱功率如圖8所示，供熱量根據(jù)室外溫度調(diào)節(jié)，最大供熱功率分別為69MW、53MW、29MW、51MW、62MW，合計(jì)最大供熱功率264MW。

圖8 2022年12月、2023年1月各熱源廠日供熱量

淄博熱力將余熱熱源作為基礎(chǔ)熱源，其余高成本熱源作為補(bǔ)充，始終保證運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，改變了多數(shù)余熱項(xiàng)目將余熱熱源作為調(diào)峰熱源的現(xiàn)狀；根據(jù)各熱源特點(diǎn)和價(jià)格制定詳細(xì)的熱源平衡方案，熱源之間參數(shù)匹配合理且實(shí)現(xiàn)了參數(shù)統(tǒng)一調(diào)度，大大提高了運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

設(shè)置多個(gè)補(bǔ)水點(diǎn)，地理位置分布較廣，但對補(bǔ)水點(diǎn)集中聯(lián)網(wǎng)控制，對運(yùn)行參數(shù)集中采集、處理、分析，可根據(jù)各點(diǎn)壓力、凝結(jié)水箱液位、水處理中心軟化水水箱液位等對參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)，并設(shè)置有一次管網(wǎng)儲(chǔ)水箱，實(shí)現(xiàn)了管網(wǎng)整體的運(yùn)行平穩(wěn)，并實(shí)現(xiàn)凝結(jié)水的最大回收和利用。

淄博熱力在設(shè)計(jì)和建設(shè)首站、一次管網(wǎng)以及二級站時(shí)都進(jìn)行了科學(xué)、細(xì)致的考慮，為降低一次管網(wǎng)回水溫度，提高熱泵運(yùn)行效率，最大程度提取余熱，于2018年對區(qū)域所有二級站進(jìn)行了設(shè)備校核，對不符合要求的站點(diǎn)進(jìn)行了換熱器加片，配合科學(xué)的運(yùn)行調(diào)度策略，使得供暖期內(nèi)，即便是在嚴(yán)寒期，一次管網(wǎng)的回水溫度也嚴(yán)格控制在48℃以內(nèi)，大大提高了熱泵和熱電聯(lián)產(chǎn)的運(yùn)行效率。2022年12月—2023年1月首站供、回水溫度和首站熱量、余熱量分別如圖9和圖10所示。

圖9 2022年12月-2023年1月首站供、回水溫度

圖10 2022年12月-2023年1月首站熱量與余熱量

開泰首站和金晶首站總投資約5200萬元，投運(yùn)以來首站余熱利用量如表4所示。首站累計(jì)余熱利用量為179.4萬GJ，累計(jì)回收凝結(jié)水245萬t，累計(jì)節(jié)電1602萬kWh，已于2019—2020供暖期收回成本，靜態(tài)回收期少于5個(gè)供暖期。

首站余熱利用量和節(jié)電量

表4

兩個(gè)首站運(yùn)行穩(wěn)定后，平均單個(gè)供暖期余熱量約為27萬GJ，折合標(biāo)準(zhǔn)煤約9207tce；減排二氧化碳2.4萬t，二氧化硫78t，氮氧化物68t。

淄博熱力在淄博市城市發(fā)展和現(xiàn)有供熱管網(wǎng)布局的基礎(chǔ)上，為充分利用現(xiàn)有管網(wǎng)資源，鑒于集中供熱服務(wù)的公益性和管網(wǎng)運(yùn)行的安全性特點(diǎn)，本著“一網(wǎng)多源，網(wǎng)源分開；全網(wǎng)調(diào)控，多源互備；上新改舊，由外及內(nèi)”的原則，打造可統(tǒng)籌管理的供熱體制，形成“市域統(tǒng)籌，一張熱網(wǎng)，多個(gè)熱源，供需協(xié)調(diào)，市場化運(yùn)行”的體系，充分體現(xiàn)出可持續(xù)發(fā)展理念，實(shí)現(xiàn)了社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境三個(gè)效益的統(tǒng)一。

淄博熱力在工藝設(shè)計(jì)時(shí)，利用了不同類型的余熱水供熱，最大限度實(shí)現(xiàn)了能源的梯級利用；在設(shè)備選擇上，選用節(jié)能高效的設(shè)備，選用導(dǎo)熱系數(shù)小、保溫效果好、綠色環(huán)保的保溫材料；以余熱資源為基礎(chǔ)熱源，熱電聯(lián)產(chǎn)，蒸汽、燃?xì)忮仩t等高成本熱源為調(diào)節(jié)熱源，實(shí)現(xiàn)了多種類型熱源的多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱；從設(shè)計(jì)到運(yùn)行調(diào)度，科學(xué)匹配設(shè)備參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)首站、熱源、補(bǔ)水中心、二級站、管網(wǎng)等的相關(guān)參數(shù)的集中監(jiān)控和控制，始終保持經(jīng)濟(jì)、安全、科學(xué)的運(yùn)行模式。

展望未來，在國家“雙碳”目標(biāo)指引下，淄博熱力將繼續(xù)做好供熱民生服務(wù)工作，下好余熱利用這盤棋，為我國供熱行業(yè)工業(yè)余熱利用發(fā)揮示范引領(lǐng)作用。根據(jù)調(diào)研，淄博市可提供大量余熱的企業(yè)有中國石化齊魯石化公司、山東鋁業(yè)公司、山東金城石化集團(tuán)等，估算全市工業(yè)余熱量約2000MW以上，供熱面積超6000萬㎡。如果將全市余熱資源充分利用，每年將節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約71萬tce，減排二氧化碳186萬t、二氧化硫6035t、氮氧化物5254t。因此，淄博市在余熱資源挖掘和利用上將大有可為。