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北京市集中供热发展的展望北京市热力公司成立于1958年，是以集中供热为主的大型一类企业，主要为首都党政军和国家机关、各国驻华使馆、公寓、教科文等大型建筑、工业企业及居民生活提供优质的供热服务。四十多年来，特别是党的十一届三中全会以来，热力公司在供热发展、生产运行、企业发展等方面都取得了长足的进步和较大的发展，截止1998年，供热能力近5000MW，集中供热面积3800万m2。一、北京集中供热的回顾集中供热理论的提出可追溯到一百五十多年以前，早在1845年，伟大导师恩格斯就预见到分散的取暖形式必须被集中供热代替。他说：“就拿取暖来说吧，不知浪费了多少劳动和物质，每个房间必须有一个大火炉，每个火炉必须分别生火，添煤和照顾；必须把燃料送到每一个房间，而炉灰还得加以清除，可是像目前的一些大的公共建筑物，如工厂、教堂等，装置一个巨大的总的取暖设备，比如用一个发热中心和一些蒸汽管子来代替这些单独的火炉，那是多么简单和便宜。”我们现在的集中供热就是用这样一种形式，通过管道把热能输送到每一个建筑物、每一户中，减少了人口稠密地区的污染，提高了室内的舒适程度，这是人类的一个进步。北京集中供热发展到今天，经历了从无到有、从小到大、从弱到强、艰苦奋斗、竞争发展的历程。回顾四十一年的历史，北京热力公司的发展大致可分为三个阶段。第一阶段是从1958年至1965年。北京市集中供热最早开始于1956年。1956年，党中央成立了都市规划建设委员会，负责北京市的总体建设规划，其中专门制定了北京的热化方案。根据这一热化方案，1957年开始筹建北京第一热电厂，同时开始修建两条热力管线，一条是直径400mm长7.2公里的蒸汽管线；一条是直径500mm长6公里的热水管线，并建成了11座热力站，当年年底供热面积为2.75万平方米，从而拉开了北京城市集中供热的序幕。1958年8月，北京市煤气热力公司成立。1959年，为配合建国十周年，北京市建成了东起八王坟西至民族饭店，长达10公里，管径为700mm的热水网长安线，当年供热面积达到61.15万平方米。同时建成蒸汽管网的多条干线开始向化工区供热，从此北京市的集中供热开始形成规模。从1958年至1965年，由于集中供热刚刚开始，属于初创规模不大，管理也比较单纯，主要管理几条供热管网和为数不多的热力站，因此也称为单纯管理阶段。供热发展的第二阶段是从1965年至1979年底。1965年，为弥补北京第一热电厂蒸汽供应不足，公司开始筹建第一座热源厂双井蒸汽厂，国家投资630万元，装机6台蒸发量为每小时30吨的燃煤链条锅炉。1966年蒸汽厂建成投产，季供汽量30万吨蒸汽，使北京市集中供热能力又有了进一步的提高。1969年民用集中供热面积204万平方米，外供蒸汽为820吨/小时。1969年至1976年集中供热发展基本停顿，至1976年公司的供热面积增加了147万平方米，供热总面积为350万平方米。1976年北京第二热电厂开始修建，电厂南线与北线于1977年动工，南线管道直径800mm，沿着前三门大街往东，北线管径最大1000mm，是从白云路向北至燕京饭店，向东与民族饭店前的第一热电厂管网相连，全长14公里。至1979年底，公司供热面积为509万平方米。在这十年里，公司发展处于管理热源、供热管网和用户的阶段，并逐步积累了管理集中供热系统的经验，培养了自己的管理干部和技术人才。从1980年开始至今，热力公司进入综合发展阶段。1981年，北京第二热电厂的供热面积为312万平方米，当年全市集中供热总面积为646万平方米。1982年，热力公司开始筹建左家庄供热厂，随后陆续建成了左热东干线和西干线，1985年建成投入运行，共投资7800万元。至此，北京市集中供热热源厂的布局基本形成，同年集中供热面积达916万平方米。1988年开始兴建方庄供热厂，装机容量为10台29MW/台的热水锅炉，总供热能力290MW，没有自发电，是扩建方庄小区配套的供热厂，1989年投入运行。位于北京市西部，距西三环17公里的石景山热电厂于1986年建成投产发电，但外部供热管网由于市政府财政紧张，没有建成。1990年市政府向世界银行申请贷款，建设供热管线。经世界银行专家评估后，同意将此项目列为北京城市环保项目贷款，代款金额5400万美元。项目内容主要为建设直径1200mm管网20公里、中继加压泵站2座、双榆树供热厂。国内配套资金部分由市政府解决。1991年10月石热供热管网开始建设，1992年3月15日，长20公里的供热管网全面开工，同年10月建成试运行，当年供热面积350万平方米。1993年又建设了两座热网加压泵站，达到了外供热至696MW的供热能力。进入90年代，城市东郊地区建设迅速发展，为缓解东部地区供热紧张的状况，1994年市政府同意扩建左家庄供热厂，安装四台容量为29MW的热水锅炉，可增加供热面积100万平方米。在工期紧、任务重的情况下，当年设计、当年施工、当年对外供热，得到市政府领导的肯定。华能北京热电厂是华能集团和市政府共同建设的城市热电工程，该厂一期装机容量650MW，民用供热总能力1349MW，工业蒸汽每小时500吨。厂内建设由华能集团负责，厂外供热管网由我公司负责建设。至1998年底，华能北京热电厂市内供热管网工程已完工。这项工程热水输配干线24.96公里，蒸汽输送干线4公里，最大的热水管网管径1400mm，蒸汽管径1000mm，是目前国内口径最大的供热管网。目前，华能北京热电厂蒸汽管网已完成试运行，从今年冬季开始将对外供热。双榆树供热厂是与石景山热电厂配套的尖峰锅炉房，由公司自己负责建设。原在北京市的总体规划中有双榆树供热厂这个项目，但建成时间没有确定。在市、局向世界银行申请贷款过程中，经过世界银行的专家评估，认为石景山热电厂对外供热能力的696MW在一年中几乎有五分之四的时间里发挥不出最大的供热能力。按合理的规则，应该在热网中建设一座与之相配套的尖峰锅炉房，以使石景山热电厂发挥出最大的供热效益。经过北京市政府商议，决定提前建设双榆树供热厂，把双榆树供热厂作为石景山热电厂供热系统的尖峰锅炉房，增加供热面积500万平方米。这样石景山热电厂的最终供热能力就从原来的696MW增加到1044MW，供热面积从原来规划的1000万平方米增加到1500万平方米。目前，双榆树供热厂及外网管线已经建成，进行了试运，今年冬季可对外供热。从1997年开始，为改善首都环境，根据市政府指示、公司贷款1亿元人民币，先后对左家庄供热厂、方庄供热厂的锅炉进行了燃料结构的改造，两厂共24台锅炉全部由燃煤改为烧天然气，至1998年底改造工作全部完成。改造后两厂可提供供热能力近116MW，增加供热面积200万平方米，并减少燃煤27万吨，废渣6万吨，废水45万吨，减少二氧化硫排放6400吨，为改善首都的空气质量作出了贡献。回顾从1956年北京市成立都市规划委员会，有了热化方案开始，发展到今天共走过四十多年的历程。经过四十多年的发展，热力公司从第一年供热的2.75万平方米已经发展到目前的3799万平方米，供热面积增加了1381倍；供热管网主干线达到328公里，比1958年的13.2公里管网增加了近25倍；热力交换站达1015座，比58年的11座热力站增加了92倍；公司的固定资产已达到38亿元人民币；职工人数达到四千六百多人。目前，公司下属有左家庄供热厂、方庄供热厂、双榆树供热厂和双井蒸汽厂等4座热源厂；有负责蒸汽管网和热水管网运行管理的管网管理所；有负责热力交换站运行的热力站管理所以及负责热力仪表安装运行的仪表管理所。公司还拥有生产供热设备的专业制造厂，建设部批准的甲级设计资质的专业设计公司，担负热力外网管道、热力站施工的热力工程公司，并与一些跨国公司成立了生产供热工程所用的预制保温管、换热器、温度控制阀等合资企业。二、对供热发展中几个重大技术改造的体会回顾北京集中供热的发展历程，归纳起来在技术问题和发展上围绕着压力平衡、水力平衡、能量平衡、全局控制来进行，根据每一个阶段，公司采取了不同的技术措施，下面归纳整理出来供大家借鉴。1.热网直接改为间接连接是大型供热网的必由之路北京集中供热网在发展初期，除个别重点用户外，均采用外网与用户直接联接的方式。发展到1985年，供热面积达到900万m2，出现了大面积水力失调，管网漏水量明显增大的倾向，一般补水量在热网循环水量的2％，而瞬时达5％，致使热源厂因补水不足压力下降关闭热网泵的情况时有发生，严重影响供热质量。面对这种情况，热力公司的领导和技术人员向国外同行学习，先后赴丹麦、芬兰等国考察，又聘请德国供热专家讲学，逐渐认识到，在如此庞大的供热网，又有热电厂和尖峰锅炉房同时存在的情况下，必须改善以往的连接方式，改用户和热网的直接连接为间接连接，这也是国外同行已经走完的过程。北京供热系统的改造历经三年，自1986年开始，至1988年基本完成，在改造中摸索了一些新的思路。(1)在北京供热网中首次大规模使用了板式换热器，由于大部分热力站的改造是在原有热力站的土建结构中进行，而传统使用的列管式换热器占地面积大传热系数一般在1000～2000Kcal/h.m2，而板式换热器传热系数可达3000～4000Kcal/h.m2，满足了现场占地的要求，且间接换热使用板式换热器一次回水温度比二次回水温度在正常情况下仅高2～3℃，从此开始了北京集中供热系统中采暖用换热器主要使用板式换热器的局面。(2)在设计中采用了多项新技术。例如，有采暖和生活热水供应的热力站采用一次水串并联的方式，即把生活热水换热器分为二级，先用采暖一次回水加热自来水，进一步降低热网回水温度，生活热水温度不够时，再开启热网一次水加热，达到节省热网一次水量，降低回水温度，利用低势热能的目的。在设备上使用了蝶阀，立式水泵等新产品。(3)首次使用整体组装式热力站，实现了工厂化生产，减少了现场占地和安装时间。(4)研制了热力站自动化控制仪表，提出了根据二次水平均温度控制供热的模式，实现了供热和自控方式的结合。通过三年的改造，至1988年底，供热面积达到1304万m2，全部实现了用户和热网的间接连接，热网补水率从原来的百分位数，降低到千分位数，为热网的发展建立了基础。直接改间接连接工作，从技术上讲是解决了全网的压力平衡问题，起到了两个作用：(1)由于控制了热网的补水，使热网定压点压力得到控制，不致产生因补水不足循环水泵人口压力降低而被迫停泵的后果，热网压力的稳定，为热源厂生产和用户流量调节起到了基础保证作用。(2)现代城市建筑物高差很大，间接连接起到了全网和局部隔绝的作用，各自按照自己的安全、经济合理的压力运行。2.热网流量控制是做好热量输送的基础完成直接改间接的第一步工作，解决了热网补水的压力平衡问题，而此时水力失调则显得更加突出，供热系统由于自身因素决定，在没有自动控制的条件下，属于非自我稳定性系统而有别于供电系统，例如：供电系统负荷减少时，由于设备电抗增加而自发减少电流达到新的平衡。而供热系统则不然，在因负荷减少而引起放热量减少的情况下，如不进行控制，只会引起回水温度的升高，而流量并不能自行减少，这样就形成了热网水力失调的内在因素。而在大型供热网中，由于分支多、环路多、用热设备种类多，造成水力失调的引发条件，在这种情况下，热力公司每年不得不投入大量人力物力进行调节，但仍不能很好解决失调问题，只能用加大循环水量的方法来保证不利用户而造成大量用户过热形成整体热量的浪费。解决水力失调的问题，开始我们把注意力放在了自动控制，采用电动阀门，虽然可以实现，但由于国产设备质量不可靠，管理人员技术水平低，投入大量资金而仍不能很好发挥效益。1985年德国供热专家来公司讲学，提出在德国广泛使用自力式流量控制阀对各热力站按照负荷分配流量进行控制，后公司派人到欧洲考察也看到了该阀门的使用情况，并于1988年进行实验，效果很好，使用可靠，操作简便，不需电力和任何能源，很适合北京情况，于是热力公司作出规定，对旧用户在两年内安装完成，新建热力站一律配套安装。经过两年的努力，自力式流量控制阀的安装比率达到了90％以上，彻底改变了过去