目前淄博市的供熱方式以熱電聯產為主，區(qū)域鍋爐為輔，清潔能源為補，近幾年淄博市城市發(fā)展較為迅速，根據對淄博市供熱熱負荷詳細資料的調研，全市集中供熱面積已達1.1億㎡，但工業(yè)余熱供熱面積占比不足10%，余熱資源浪費巨大。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，可加快推進減污降碳工作，對打贏大氣污染攻堅戰(zhàn)，實現“碳達峰、碳中和”目標具有非常重要的意義。

淄博市熱力集團有限責任公司（以下簡稱淄博熱力）以爭取法國開發(fā)署貸款為契機，先后建設了開泰首站、金晶首站余熱供暖項目，供熱區(qū)域為淄博市高新區(qū)，涉及石化、玻璃等工業(yè)產業(yè)，實際供熱面積為650萬㎡，僅余熱回收量可實現年節(jié)約標煤約0.9萬tce。此工業(yè)余熱利用項目榮獲“北方城鎮(zhèn)供暖節(jié)能最佳實踐案例”，并編入《中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告2019》。

淄博市高新區(qū)供熱發(fā)展迅速，同時前幾年淄博市政府積極出臺推進大氣環(huán)境治理以及節(jié)能減排相關政策，部分熱源廠被拆除，區(qū)域內熱源出現嚴重缺口，淄博熱力為提升供熱能力，充分利用現有熱源，挖掘周邊工業(yè)企業(yè)的余熱、廢熱進行供熱，于2015-2017年先后建設了利用工業(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”多熱源聯網供熱模式，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、祥和熱源運行，科技園鍋爐房作為調峰熱源及應急備用。5個供熱站壓力、溫度等參數各不相同，且要同時滿足不同機組的運行壓力和流量要求，淄博熱力經過科學計算、精準調控，實現了不同類型熱源的聯網供熱，各熱源廠（鍋爐房）主要供熱設備、供熱溫度參數、供熱功率和實際供熱面積如表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）主要供熱設備、

供熱溫度參數、供熱功率和實際供熱面積

表1

（1）設備選型

1）熱泵機組

針對丙烯酸生產工藝中循環(huán)水和玻璃窯爐生產線降溫水流量大但溫度低的特點，開泰首站和金晶首站均選擇蒸汽驅動型溴化鋰吸收式熱泵。兩首站均位于廠區(qū)內，廠區(qū)汽輪機發(fā)電后的乏汽可作為熱泵的驅動能源，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)運行的可靠性和經濟性，最大限度保證運行安全，熱網循環(huán)水管路和余熱水管路均同時設汽動循環(huán)泵和電動循環(huán)泵，汽動循環(huán)泵可以通過改變拖動汽輪機的進汽量，改變泵轉速，排汽亦可作為熱泵機組的驅動蒸汽；電動循環(huán)泵通過變頻進行調速。其中熱網循環(huán)管路配備2臺汽動循環(huán)泵和1臺電動循環(huán)泵，正常情況下，開啟1臺汽動循環(huán)泵和1臺電動循環(huán)泵，1臺汽動循環(huán)泵作為備用，事故情況下，兩臺汽動循環(huán)水泵互為備用；余熱水管路配備1臺汽動余熱循環(huán)泵和1臺電動循環(huán)泵，正常情況下，開啟汽動循環(huán)泵，電動循環(huán)泵作為備用。

3）補水定壓系統(tǒng)

開泰首站設計2臺補水泵，一用一備，系統(tǒng)定壓值根據外網靜壓確定。為保證凝結水全部回收，設計3臺疏水泵，凝結水一部分返回廠內回收利用，一部分通過疏水泵補至管網。熱網采用連續(xù)補水定壓，系統(tǒng)沖洗、排污或事故狀態(tài)補水均由補水進網，同時設一路自來水作為緊急補水。

金晶首站設置2臺補水泵，一用一備。由補水泵補到一次管網循環(huán)水泵的入口母管上，根據系統(tǒng)水壓圖設定補水點壓力。

4）凝結水回收裝置

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

金晶首站設置20m3閉式凝結水罐及凝結水泵，一部分凝結水補入熱網，剩余凝結水輸送至廠區(qū)現有凝結水系統(tǒng)。

（2）自控策略

自控的首要任務是安全運行，在此前提下實現對整個供熱系統(tǒng)的監(jiān)控。自控系統(tǒng)由中央控制室系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、首站現場自控系統(tǒng)組成，可實現實時監(jiān)測、上位機控制、數據查詢、報警等功能。項目實際點位555個，標間變量約2100個，高級報警項30項。為更精確地實現自動控制，進一步確保運行安全符合實際需求，設置相關的連鎖保護程序，包含設備控制、控制策略、安全連鎖等。

設備控制主要有汽輪機、循環(huán)泵、補水泵、凝結水泵、蒸汽調節(jié)閥、排空蒸汽閥、尖峰加熱器調節(jié)閥、泄壓閥、自來水電磁閥、疏水泵等設備和閥門的自身保護程序和相互影響參數連鎖保護程序?？刂撇呗灾饕卸位厮a水策略（補水上下限、順序等）、尖峰加熱器調節(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、泵閥聯動策略、上電策略等。

安全連鎖主要有手動/自動安全連鎖、遠程就地切換安全連鎖、補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、熱泵進氣壓力超壓連鎖等。連鎖需要操作管理與技術實現結合，技術是固化的，結合操作管理才能更好地適應生產。

（1）項目簡介

開泰首站外觀、站內情況分別如圖2、圖3所示，針對丙烯酸生產工藝循環(huán)水流量大但溫度低的特點，設計建設2臺30MW蒸汽驅動型溴化鋰吸收式熱泵，配套尖峰加熱器提溫供熱，蒸汽凝結水通過高溫水管網輸送至各二級熱力站做供熱系統(tǒng)補水。設計3臺汽動輪機分別作為熱網水和余熱水的動力源，利用電廠蒸汽驅動汽動循環(huán)泵后再作為熱泵驅動熱源。

圖2 開泰首站外觀

圖3 開泰首站站內情況

余熱熱泵機組作為一級加熱器，承擔基礎負荷，尖峰加熱器承擔升溫和負荷調峰的作用。在供熱初期和末期，采用余熱熱泵機組直接為外網供熱；在嚴寒期，利用余熱回收系統(tǒng)將40～50℃的一次管網回水經過熱泵機組提溫到76℃后，再經尖峰加熱器繼續(xù)加熱至95℃作為一次管網供水。首站設計最大供熱能力為150MW，極寒天氣下最多承擔約330萬㎡的供熱面積。

嚴寒期金晶首站供熱系統(tǒng)實際運行流程和參數如圖4所示，2022—2023供暖期典型工況為：熱泵、汽動循環(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，提取瞬時余熱量為13MW。開泰首站總供熱功率69MW，實際供熱面積197萬㎡。

圖4 嚴寒期開泰首站供熱系統(tǒng)實際運行流程和參數

（2）主要設備參數

開泰首站主要設備參數如表2所示。

開泰首站主設備表

表2

（1）項目簡介

金晶首站外觀、站內情況分別如圖5、圖6所示。

圖5 金晶首站外觀

圖6 金晶首站站內情況

以高溫煙氣余熱鍋爐產出的蒸汽和開泰電廠供給的蒸汽作為熱泵驅動源，并提取玻璃窯爐生產線降溫水余熱。熱泵為熱網水的一級加熱，汽水換熱器為熱網水的二級加熱。建設1臺45MW蒸汽驅動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約145萬㎡的供熱面積。

嚴寒期金晶首站供熱系統(tǒng)實際運行流程和參數如圖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，提取瞬時余熱量為9MW。首站總供熱功率53MW，實際供熱面積136萬㎡。

圖7 嚴寒期金晶首站供熱系統(tǒng)實際運行流程和參數

（2）主要設備參數

金晶首站主要設備參數如表3所示。

金晶首站主要設備參數

表3

續(xù)表

根據首站2022年12月、2023年1月運行記錄顯示，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，供熱量根據室外溫度調節(jié)，最大供熱功率分別為69MW、53MW、29MW、51MW、62MW，合計最大供熱功率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熱源，其余高成本熱源作為補充，始終保證運行的經濟性，改變了多數余熱項目將余熱熱源作為調峰熱源的現狀；根據各熱源特點和價格制定詳細的熱源平衡方案，熱源之間參數匹配合理且實現了參數統(tǒng)一調度，大大提高了運行的可靠性和經濟性。

設置多個補水點，地理位置分布較廣，但對補水點集中聯網控制，對運行參數集中采集、處理、分析，可根據各點壓力、凝結水箱液位、水處理中心軟化水水箱液位等對參數自動調節(jié)，并設置有一次管網儲水箱，實現了管網整體的運行平穩(wěn)，并實現凝結水的最大回收和利用。

淄博熱力在設計和建設首站、一次管網以及二級站時都進行了科學、細致的考慮，為降低一次管網回水溫度，提高熱泵運行效率，最大程度提取余熱，于2018年對區(qū)域所有二級站進行了設備校核，對不符合要求的站點進行了換熱器加片，配合科學的運行調度策略，使得供暖期內，即便是在嚴寒期，一次管網的回水溫度也嚴格控制在48℃以內，大大提高了熱泵和熱電聯產的運行效率。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，投運以來首站余熱利用量如表4所示。首站累計余熱利用量為179.4萬GJ，累計回收凝結水245萬t，累計節(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個供暖期。

首站余熱利用量和節(jié)電量

表4

兩個首站運行穩(wěn)定后，平均單個供暖期余熱量約為27萬GJ，折合標準煤約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)展和現有供熱管網布局的基礎上，為充分利用現有管網資源，鑒于集中供熱服務的公益性和管網運行的安全性特點，本著“一網多源，網源分開；全網調控，多源互備；上新改舊，由外及內”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，多個熱源，供需協(xié)調，市場化運行”的體系，充分體現出可持續(xù)發(fā)展理念，實現了社會、經濟、環(huán)境三個效益的統(tǒng)一。

淄博熱力在工藝設計時，利用了不同類型的余熱水供熱，最大限度實現了能源的梯級利用；在設備選擇上，選用節(jié)能高效的設備，選用導熱系數小、保溫效果好、綠色環(huán)保的保溫材料；以余熱資源為基礎熱源，熱電聯產，蒸汽、燃氣鍋爐等高成本熱源為調節(jié)熱源，實現了多種類型熱源的多熱源聯網供熱；從設計到運行調度，科學匹配設備參數和運行參數，實現首站、熱源、補水中心、二級站、管網等的相關參數的集中監(jiān)控和控制，始終保持經濟、安全、科學的運行模式。

展望未來，在國家“雙碳”目標指引下，淄博熱力將繼續(xù)做好供熱民生服務工作，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)揮示范引領作用。根據調研，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)約標準煤約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。