中国北方城镇供热方案.doc

中国北方城镇供热方案
东北电力大学张炳文
工业园区
使用太阳能电能储热系统
采用太阳能蒸汽锅炉满足工业生产的需要,属于使用洁净再生能源,是长久之计。其系统如图1所示。其中,储热罐储备了足够的太阳能热量,可以在夜里或阴雨天使用;蒸汽发生器中装有电热器,可以使用市电生产蒸汽,作为太阳能的备用。太阳能蒸汽锅炉已经有产品可以订货或定做,见图2~图9,还可以建成太阳能热电厂,其系统如图10所示。
图1 太阳能蒸汽工业锅炉系统
图2 太阳能蒸汽锅炉
图3 小型槽式太阳能中温系统替代传统工业蒸汽锅炉
图4 太阳能蒸汽锅炉与蒸汽工程。利用阳光能产生110~150°饱和蒸汽,~100吨不等,可根据客户需求进行专业设计。
图5 公司已在北京怀柔建成面积为300平方米的太阳能集热场试验系统,可以连续生产温度、压力稳定的蒸汽。该系统可广泛应用于食品加工、塑料加工、玻璃加工、化学工业、造纸工业、木材加工、合成橡胶、纺织工业、医药工业、烟草行业等工业领域。
图6 中高温太阳能集热管,耐400℃以上高温
图7 山东德州皇明屋顶太阳能中高温蒸汽(100~250℃)系统
图8 太阳能锅炉是指通过太阳能集热器、管路、水箱、电器控制等分系统组成的可以产生大量热水或蒸汽的太阳能系统,俗称为“太阳能锅炉”。
图9 太阳能锅炉平屋顶、斜屋顶均可安装,一次性投资,长期受益,使用寿命长达15年以上;一般三年左右可收回投资,相当于免费使用十二年以上,投资回报率高。
图10 聚光光热(CSP:Concentrated Solar Power)技术是太阳能开发利用的一种主要方式,聚光方式包括了槽式、塔式、碟式和菲涅尔式。槽式太阳能聚光光热发电技术是当前发展最热和最具商业化前景的聚光光热技术,它采用槽式抛物面聚光器对太阳光汇集吸收,可直接将传热工质加热到300-500℃的一项技术。
使用天然气热电联产装置
在天然气资源丰富的地区,可以考虑采用热电联产装置满足工业生产的需要,经济上临界容量对应于6~8t/h蒸汽,供热量过少将使工程的投资回收期过长。此方案比燃煤的排污量少,但不属于使用洁净能源,也不是长久之计。
使用天然气锅炉
在天然气资源丰富的地区,并且企业用汽量少的工业区,可以考虑采用天然气热水锅炉或蒸汽锅炉满足生产的需要。此方案比燃煤的排污量少,但不属于使用洁净能源,也不是长久之计。
居民住宅
太阳能光伏发电住宅楼
东北三省属于太阳能丰富地带,如图11所示,可以考虑将太阳能光伏电站建设在住宅楼的屋顶,满足住宅楼的能量需要。
图11 中国太阳能资源分布图
设单户建筑面积为100m2、建筑平面尺寸为11m×,在进一步增加墙体保温之后,选择300W单晶硅光伏电池板(×)建成屋顶太阳能发电站,在东北地区可使二层住宅楼房的采暖、生活热水和生活用电自给自足。非采暖期的剩余电量馈入电网,采暖期不足电量取自电网。此方案的实质是,住宅楼完全使用了洁净再生能源——太阳能。此方案适合于单个建筑物的热、电统一构建,不但适合于平房和楼房的住宅,而且适合于医院、疗养院、学校、办公室、商场、剧院、生产车间等。
能量平衡估算关系列于表1中。在表1的能量平衡计算中,需说明以下几点:
采暖指标(W/m2)为节能建筑的数值,低于现行设计规程;
保温采暖指标(W/m2)为对现有住宅楼进一步增加墙体保温层之后的数值,东北不同地区的日照小时不同,屋顶太阳能发电站的发电量不同,所以,需要增加墙体的保温层厚度也不同;
生活用电估计为1400kWh/每户每年;
按照单户建筑面积为100m2估计参暖需要热量;
采暖收费(元/年﹒平米)为2012年当地标准;
选择的300W单晶硅光伏电池板总标称功率为8100(W);
(万元)
现方式支出等于投资的年限(年)指的是,如果维持现况,不进行任何技术改建,每年需要交采暖费和电费,累计交费等于发电装置和保温材料投资时的累计年限。
单晶硅光伏电池板使用寿命20~25年
当楼层大于等于3层时,屋顶面积相对减少,需要市电补充电能运行。
表1 太阳能光伏发电住宅楼能量平衡表

沈阳地区
长春地区
哈尔滨地区
大连地区
居民电价(元/度)




采暖指标(W/m2)




增加保温厚度(mm)
250
280
370
50
保温采暖指标(W/m2)




100平方米单户采暖功率(kW)




平均每天单户采暖耗热量(kWh)
1