“看過不少供熱管道，專門鑿出這么長(zhǎng)的隧道用于供熱還是頭一次見。”
“熱源離這幾十公里遠(yuǎn)，損耗大嗎?經(jīng)濟(jì)性怎么樣?”
“又是穿山又要過河，花這么大代價(jià)引熱真的值嗎?”
12月中旬，北方正值寒冬，氣溫已降至零下十幾攝氏度。在山西省太古高速交通隧道的一個(gè)入口處，4根巨型管道由西向東穿山而過，吸引來自全國各地主要供熱企業(yè)的100多名從業(yè)者爭(zhēng)相提問、取經(jīng)。這里是太古大溫差長(zhǎng)輸供熱項(xiàng)目(下稱“太古項(xiàng)目”)一角，也是施工難度最大的一段主管道。
管道這頭是7600萬平方米采暖需求，另一頭則是近70公里開外的古交興能電廠。太古項(xiàng)目將清潔熱源從“遠(yuǎn)方”引入太原主城區(qū)，一舉滿足全市約1/3的集中供暖需求，由此成為世界首個(gè)成功實(shí)施的大規(guī)模、長(zhǎng)距離清潔供暖項(xiàng)目。
“煤都”遭遇供熱難題
煤炭資源豐富的“煤都”太原，為何反要從別處引熱?“一煤獨(dú)大”的資源稟賦帶來經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也給太原埋下了環(huán)境隱患。
時(shí)隔6年，太古項(xiàng)目技術(shù)牽頭人、清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心教授付林仍清楚記得當(dāng)時(shí)的困境。“截至2012年，太原供熱總面積已達(dá)1.46億平方米，其中各類燃煤鍋爐供熱量超過50%，污染大、效率低，給空氣帶來極大負(fù)擔(dān)。但按照發(fā)展規(guī)劃，就算把全市所有清潔熱源加起來，也只能供熱約5000萬平方米。缺口巨大的情況下，供暖面積仍在以每年800萬—1000萬平方米的增速擴(kuò)容，進(jìn)一步加大了太原保供壓力。主管負(fù)責(zé)人無奈找到我們，希望尋求一條可行路線。”
“起初不是沒有考慮其他方案。”太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司(下稱“太原熱力”)相關(guān)負(fù)責(zé)人向記者坦言，早在2013年，“氣代煤”“電代煤”等措施尚未在北方大面積推廣，“氣化太原”等方案就已納入考量。“出于氣源供應(yīng)、供暖成本等因素考慮，這些方案均未成形，可以說從古交電廠長(zhǎng)途引熱是被‘逼’出來的。”
為何選擇古交電廠?“首先是資源誘人，從客觀上保證了熱源穩(wěn)定。”付林說，除已建成一期2臺(tái)300兆瓦、二期2臺(tái)600兆瓦的燃煤機(jī)組外，該廠還計(jì)劃再建三期2臺(tái)660兆瓦機(jī)組。
“在達(dá)標(biāo)排放的情況下，電廠排放著大量余熱，但因溫度多在30—40攝氏度，不能直接用于供熱而常被視作‘廢熱’。通過乏汽梯級(jí)加熱，原被浪費(fèi)的余熱就成了有價(jià)值的清潔熱源，只需配合約20%燃?xì)庹{(diào)峰，即可用于集中供暖。”付林表示，待三期全部建成后，古交電廠的余熱足以滿足近1億平方米采暖需求。
成本比燃?xì)獾臀宄?/p>
熱源有了，如何穩(wěn)定而經(jīng)濟(jì)地送出?上述太原熱力負(fù)責(zé)人告訴記者，考驗(yàn)輸送效率的主要指標(biāo)在于溫度。“途中每降低1攝氏度，供熱面積相應(yīng)減少56萬平方米;溫降達(dá)到10攝氏度，熱損失將高達(dá)10%。太古項(xiàng)目不僅距離長(zhǎng)，熱源電廠與終點(diǎn)之間還有180米的地形高差，因此‘保溫’難度極大。”
以4條37.8公里長(zhǎng)的主管道為例，中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司高級(jí)工程師陳泓透露，僅此一項(xiàng)工程就6次越過汾河、3次穿過鐵路及高速公路，多處開山架管、穿越隧道。“為何非要鑿出隧道，而不是避著走?如果避開，要么繞遠(yuǎn)路、要么加大高差，建設(shè)環(huán)節(jié)輕松了，無形中卻增加運(yùn)行阻礙。正是這些穿山隧道，讓輸送路程大大縮短，自然高差也減少300米，由此確保了工程的可實(shí)施性。”
而首次應(yīng)用的大溫差技術(shù)則是運(yùn)行關(guān)鍵。“一套完整熱循環(huán)主要由‘一供一回’兩根管網(wǎng)組成。在常規(guī)供熱中，供水溫度為120—130攝氏度，回水降至50—60攝氏度，二者溫差越大，意味著熱網(wǎng)輸送效率越高、溫度損失越少。”付林介紹，通過大溫差技術(shù)，可在供水條件不變的情況下，將回水溫度降至20—30攝氏度，由此拉大溫差，將輸送能力提高60%以上，項(xiàng)目在實(shí)際運(yùn)行工況下的平均降溫控制在0.9攝氏度。
“回水溫度降低，反過來又為電廠余熱回收創(chuàng)造有利條件。”付林進(jìn)一步稱，在此推動(dòng)下，古交電廠的余熱資源得到充分挖掘，現(xiàn)已占到總供熱量的70%以上，“相當(dāng)于七成的熱由‘原被排掉的熱’提供。包括熱源、輸送工程、系統(tǒng)改造等成本在內(nèi)，整個(gè)項(xiàng)目初投資為48億元，相當(dāng)于每平米投入不超過100元，在同等條件下遠(yuǎn)低于其他清潔取暖方式。尤其相比以燃?xì)鉃橹鞯牟膳绞?，前者不僅大大節(jié)約天然氣用量，還可減少供暖成本50%左右。”
可滿足北方城鎮(zhèn)供暖
太古項(xiàng)目的環(huán)保效益同樣不可忽視。統(tǒng)計(jì)顯示，項(xiàng)目運(yùn)行以來已替代太原254臺(tái)分散燃煤鍋爐，減少城市用煤400萬噸，年節(jié)約標(biāo)煤100萬噸左右。
近日在住建部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心與中國城鎮(zhèn)供熱協(xié)會(huì)主辦的評(píng)估會(huì)上，以中國工程院院士倪維斗、肖緒文、聞雪友為首的12位評(píng)審專家，進(jìn)一步肯定太古項(xiàng)目的價(jià)值——該工程為北方地區(qū)供熱開辟了新途徑，余熱利用應(yīng)作為城鎮(zhèn)清潔供暖的主流方式。專家組認(rèn)為，若能全面挖掘燃煤機(jī)組的余熱潛力，未來每年將為北方地區(qū)節(jié)約標(biāo)煤1億噸以上。
該觀點(diǎn)也得到中國工程院院士江億的贊同。“屋內(nèi)通常只需維持在20度左右，就可滿足冬季采暖需求。因此我們常說供熱是‘吃粗糧’，任何高于20度的熱源均可使用。為防止天然氣等寶貴‘細(xì)糧’被高能低用，電廠余熱應(yīng)成為未來主流熱源之一。”
如何用好這些“主流”熱源?付林指出，燃煤電廠目前仍在我國電力系統(tǒng)占據(jù)主導(dǎo)地位，僅以單機(jī)容量300兆瓦以上的機(jī)組計(jì)算，北方火電裝機(jī)就達(dá)6億千瓦，對(duì)應(yīng)供熱能力超9億千瓦。“凡是城市周邊200公里半徑內(nèi)的火電廠，均可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離經(jīng)濟(jì)輸送。因此將北方60%的余熱用起來，再加上不到總熱量5%的天然氣在嚴(yán)寒期調(diào)峰，就可滿足約200億平方米供熱，足以覆蓋目前141億平方米城鎮(zhèn)供熱需求。”
