集中供熱是指由集中熱源所產生的蒸汽、熱水，通過管網供給一個城市 （鎮）或部分區域生產、採暖和生活所需的熱量的方式。集中供熱是現代化城市的基礎設施之一，也是城市公用事業的一項重要設施。
集中供熱不僅能給城市提供穩定、可靠的高品位熱源，改善人民生活，而且能節約能源，減少城市污染，有利於城市美化，有效地利用城市有效空間。所以，集中供熱具有顯著的經濟效益和社會效益。
基本介紹
- 中文名：集中供熱
- 概念：向用戶供應熱能的方式
- 作用：提供熱源、減少城市污染等
- 系統組成：由熱源、供熱管網、熱用戶
- 熱源廠：熱電廠、區域鍋爐房
- 所屬學科：工程技術
設施介紹,重要概念,類別及整理,熱負荷收集,核算與整理,熱源廠,熱電廠,區域鍋爐房,熱介質,系統類型,鍋爐房,熱電廠,
設施介紹
集中供熱是建設現代化城市的重要基礎設施。集中供熱不僅能給城市提供穩定、可靠的高品位熱源，改善人居環境條件，而且能節約能源，降低能耗，減少城市污染，保護生態環境。
集中供熱系統由熱源、供熱管網、熱用戶三部分組成。集中供熱熱源包括熱電聯產的電廠、集中鍋爐房、工業與其他餘熱、地熱、核能、太陽能、熱泵等，亦可是由幾種熱源共同組成的多熱源聯合供熱系統。熱源分布要儘量集中、合理，而熱源設備儘量選擇高參數、大容量、高效率的設備。熱源的位置應儘量設在熱負荷中心，並根據燃料運輸、熱力管網和輸電出線、水源、除灰、地形、地質、水文、環保、綜合利用等諸因素，通過技術經濟比較確定。集中供熱熱源、熱力管網和熱用戶設施要統一規劃、統籌安排、同步建設，儘早發揮集中供熱的經濟效益和社會效益。
重要概念
1、同時使用係數
在集中供熱區域內許多熱用戶、一個企業內許多用熱設備不能同時出現最大熱負荷，因此在計算供熱區域的最大熱負荷時，必須考慮各熱用戶 （或各用熱設備）的同時使用係數。它表示全部用熱設備運行時實際的最大熱負荷與各熱用戶 （或各用熱設備）最大熱負荷總和的比值，即：
K=全部用熱設備運行時實際的最大熱負荷/各用熱設備最大熱負荷總和
式中K為同時使用係數。
2、最大熱負荷利用小時數
在一定時間 （供暖期或年）內總耗熱量按設計熱負荷折算的工作小時數。其數值等於在一定時間內總耗熱量與設計熱負荷之比，即：
H1=一定時間內總耗熱量/設計熱負荷
式中H1為最大熱負荷利用小時數，h。
3、發電設備年利用小時數
用來衡量發電設備的利用程度，為發電廠年發電量與同期內發電機組額定容量總和的比值，即：
H2=發電廠年發電量/發電機組額定容量總和
式中H2為發電設備年利用小時數，h。
4、熱化係數
熱電聯產的最大供熱量占供熱區域最大熱負荷的份額，即：
a=熱電聯產的最大小時供熱量/供熱區域最大熱負荷
式中a為熱化係數。
熱電聯產的最大供熱量指汽輪機抽汽或背壓排汽的最大供熱量，是扣除熱電廠自用汽量後的最大相對供熱量；區域最大熱負荷是考慮同時使用係數之後的最大熱負荷。
熱化係數反映了該供熱區域的熱電聯產程度，有條件時應進行最佳化選擇。最佳熱化係數與國家經濟技術發展水平有關，一般均小於1。
5、熱負荷中心
所謂熱負荷中心是指在供熱區域內，各熱用戶的熱負荷最集中，通往各熱用戶的供熱管網最短的點。若將集中供熱區域看作一個坐標系，則可以求出熱負荷中心，即：
式中x，y為熱負荷中心點坐標，km；
x1，x2，…，xn為各熱用戶x軸上的坐標，km；
y1，y2，…，yn為各熱用戶y軸上的坐標，km；
Q1，Q2，…，Qn為各熱用戶熱負荷，GJ/h。
類別及整理
在集中供熱設計中，熱負荷是最重要的基礎資料。無論確定供熱熱源、供熱系統，還是選擇各類供熱設備都離不開熱負荷。所以，即使是運行管理人員，也應對熱負荷的計算及確定有所了解。
在集中供熱設計中，首先要確定熱負荷。為了準確地確定熱負荷，要進行熱負荷資料的收集和整理。熱負荷可以分為採暖熱負荷、通風熱負荷、生產工藝熱負荷、生活熱水供應熱負荷及空調製冷熱負荷等。
熱負荷收集
1、採暖通風熱負荷 採暖通風熱負荷是季節性負荷，所以，其負荷量與室外溫度、建築圍護結構的熱工特性有關。
2、生產工藝熱負荷 生產工藝熱負荷是全年性較穩定的負荷，但由於生產工藝的要求，有的晝夜負荷變化較大，或由於生產班制連續與否等，使負荷發生波動。也有一些生產工藝負荷屬於季節性的。此外，還有某些產品，其工藝熱負荷雖然比較穩定，但也常有波動。為了從各方面分析熱負荷，在可能的條件下，還要收集原設計產品數量、產品用熱或用熱標準的單耗指標、生產班次、季節性特性、檢修周期等。此外，還需要收集各時段具有代表性的典型生產日小時熱負荷。
3、生活熱水供應熱負荷 生活熱水供應熱負荷是全年性負荷，帶有一定的季節變化特性。
4、空調製冷負荷 空調製冷負荷是季節性的，隨著夏季室外溫度的變化而改變。
5、熱負荷收集方法 熱負荷的種類較多，要針對各類熱負荷的具體對象進行收集。生產工藝熱負荷以生產廠為主，亦可向生產主管部門收集。了解工業鍋爐運行時間、用煤量、蒸汽參數、蒸汽量、鍋爐效率、回水率等。採暖熱負荷，主要向城市規劃部門、建設部門落實各類建築面積的現狀及發展情況，向燃料公司了解採暖用煤供應情況，向鍋爐部門了解採暖鍋爐運行情況。熱負荷供應應該有雙方的協定書。對新建項目的熱負荷，必須以主管部門批准的設計任務書為依據。
核算與整理
在核實和重點調查熱負荷時應考慮以下事項：
① 熱用戶的生產原料是否落實，產品是否適銷對路，有無轉產、停產的可能，及轉產、停產後的熱負荷情況。
② 有無一級熱負荷用戶，並注意用戶的生產班次和同時使用係數。
③ 對供熱連續的要求，中斷供熱時對生產的影響。
④ 對新增熱用戶的熱負荷，應通過初步設計或有關主管領導機關批准的建設規模進行核定。
對已有熱負荷的核算可採用耗煤量及設計能耗等方法進行驗算。按耗煤量或原設計產品數量、產品單耗、用汽規律等進行驗算，能反映真實情況。用戶所提供的熱負荷往往出入較大，包括所提供的耗煤量、用汽量等，因管理、計量、監測儀表等不準確，在一定程度上只能是估算數據。此外，小鍋爐熱效率低，往往達不到額定出力，但仍按額定出力上報等原因，導致了熱負荷量與煤耗量的誤差。對上述兩種驗算方法的結果進行比較，如果誤差太大，還應進一步分析，直到最後得出較符合實際的負荷量。
對新增加的熱負荷，只能按該項目的初步設計，參考類似企業資料確定。
供熱機組或鍋爐確定後，各用戶汽量無論是直接或間接用熱量，均應換算到熱電廠出口或鍋爐出口的供熱蒸汽參數處的相應汽量。
熱源廠
熱電廠
1、熱電廠熱電聯產原理 
熱電廠汽輪機的熱電聯產過程是在熱力循環的基礎上進行的，其原理如右圖a所示。在鍋爐 （Ⅰ）內生產的高溫高壓蒸汽在汽輪機 （Ⅱ）內膨脹做功，轉化為汽輪機軸上的機械能，而後由發電機 （Ⅲ）轉化為電能。汽輪機乏汽送往用戶 （Ⅳ），然後在用戶處凝結，放出汽化潛熱，用凝結水泵 （V）打回鍋爐 （Ⅰ）。
在Y-S圖（右圖b）中，水在爐內加熱、汽化、過熱等過程用曲線1-2-3-4表示，曲線1-2-3-4-5-6-7-1下的面積表示鍋爐內吸收的總熱量，蒸汽在汽輪機內膨脹過程用直線5-5表示，往用戶傳遞熱量的過程用直線5-1表示；轉變為電能的熱量用面積1-2-3-4-5-1表示，傳遞給熱用戶的熱量用面積1-5-6-7-1表示。由此可見，熱電廠熱力循環中，由於沒有低溫熱損失，汽輪機乏汽的餘熱被熱用戶所利用，所以，大大提高了熱效率。這樣，熱電聯產時，熱效率為70%~90%。而熱電分產時，凝汽式電廠熱效率為35%~40%。
2、供熱機組形式及其系統
① 背壓式供熱機組及其系統
這種機組不帶凝汽器，經汽輪機做過功的乏汽全部供給熱用戶，這種機組以熱定電，是一種節能效果較好的機型，但其發電量受到供熱量的制約，當沒有有熱負荷時，機組停運。
② 抽汽凝汽式機組
這種機組比背壓式機組靈活，發電量不受外部熱負荷的制約，但熱負荷降低到某限額時，特別是當機組純凝汽運行時，發電煤耗高，不經濟。抽汽凝汽式機組有單抽汽和雙抽汽供熱機組兩種。
③ 大型抽汽供熱發電兩用機組 這種機組是高壓、超高壓和亞臨界壓力大型抽汽凝汽式供熱機組。它主要用於城市大面積的集中供熱。這種機組具有較高的經濟性，即使在凝汽工況下運行，機組效率也不降低，所以這種機組適合於電廠與熱網分階段建設。
④ 凝汽機組改造為供熱機組 在凝汽機組高中壓缸和中壓缸之間的導汽管開孔，將部分蒸汽抽出來供熱，類似於抽汽供熱機組，但這種改造的機組抽汽不可調，供汽能力有限。還有一種改造方式是將凝汽器中乏汽壓力提高，也就是降低凝汽器真空度，將凝汽器改造為供熱系統的熱網加熱器，而冷卻水直接作為熱網的循環水。這種方法叫做凝汽機組的惡化真空供熱。另外，還有拆除部分葉輪改為背壓運行等方式。
3、供熱機組選擇原則
① 為了熱電廠經濟運行，供熱機組的熱化係數應小於/1，一般可取0.5~0.8。
② 在保證安全、經濟運行的條件下，應儘量選擇較高參數和較大容量的機組經濟效益。
③ 凝汽機組低真空運行供採暖熱負荷的項目，只適用於老的凝汽式發電廠改造。
④ 供熱汽輪機組的選型可按如下原則：熱負荷全年穩定，且熱負荷較大的熱電廠可以選擇背壓機組或抽汽背壓機組；熱負荷較大，且部分熱負荷不穩定時，可以選一台抽汽凝汽式機組作為負荷的調節；當季節性負荷占較大比例時，可以選擇抽汽凝汽式機組；對利用原有鍋爐房發電或改建鍋爐房搞小熱電工程時，一般應選擇背壓機組。
⑤ 當一台機組停運時，其餘機組 （包括調峰機組）承擔用戶連續生產所需的生產用汽量，而且負擔冬季採暖、通風、空調、生活用熱量的60%~75%。
⑥ 鍋爐單台容量在10t/h或20t/h以上，供熱設備年利用小時超過4000h，經技術經濟比較確實具有較為顯著的經濟效益者，均應建設熱電站。
4、熱電廠布置原則
① 熱電廠的布置應符合城市總體規劃及供熱規模的要求。
② 熱電廠儘量布置在熱負荷中心，同時根據燃料運輸、熱網和輸電出線、地形、地質、水文、氣象、環保、綜合利用等條件，通過技術經濟比較確定。
③ 熱電廠應儘量占用荒地、次地和低產田，應避開滑坡、溶洞及有塌方、斷裂、淤泥、水淹等不良地質的地段。
④ 熱電廠的布置應滿足工藝流程的要求。應以主廠房為中心，確定主廠房位置後再確定輔助設施位置，使交通運輸線路和各種管線通順短捷，避免迂迴交叉。
⑤ 主廠房的擴建端應面向廠區施工和發展方向；固定端靠近進廠幹道一側；汽輪機間儘可能靠近供排水的水源地，在可能的條件下要有較好的朝向，併兼顧高壓輸電線進出線方便。
⑥ 遠近結合與分期建設。當熱電廠需要發展時，總平面布置除預留發展用地滿足主要廠房的需要外，尚應考慮相應輔助設施及各種管線和交通運輸的發展需要，切實搞好遠近結合，做到近期合理、遠期適當。
區域鍋爐房
1、供熱鍋爐的形式
鍋爐按供熱介質分類，可分為蒸汽鍋爐、熱水鍋爐及汽-水兩用鍋爐；按所燒燃料分類，可分為燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃氣鍋爐、垃圾鍋爐及生物質鍋爐；按鍋爐燃燒方式分類，可分為鏈條爐排鍋爐、沸騰爐、循環流化床鍋爐及煤粉爐。
2、鍋爐房的布局
① 鍋爐房應靠近熱負荷中心，以便節能和運行管理方便。
② 鍋爐房應便於燃料貯運、灰渣排放、場地污水排放。
③ 鍋爐房儘可能靠近公路、水路、鐵路。
④ 鍋爐房應布置在總體主導風向的下風側。
⑤ 鍋爐房的布置應便於熱網管道進出和凝結水的回收。
⑥ 鍋爐房的操作面一般布置在南側。
⑦ 新建的鍋爐房應考慮擴建的可能性，並留有餘地。
熱介質
集中供熱系統的熱介質有兩種：蒸汽和熱水。
熱水介質有如下優點：
① 熱能效率高。從能源角度分析，以熱水為熱介質時，由於熱水是用低壓抽汽加熱而得到的，所以能提高聯產發電量。
② 調節方便。熱水溫度可以根據室外空氣溫度進行調節，以達到節能和保證室內採暖溫度的目的。
③ 熱水蓄熱能力強，熱穩定性好。
④ 輸送距離長。一般可達5~10km。
⑤ 熱損失小。
熱水介質的缺點是輸送耗電量大，不能滿足蒸汽熱用戶的需要。蒸汽介質有如下優點：
① 可以滿足多種熱用戶的需要。
② 輸送靠自身壓力，不用循環泵。
③ 使用和輸送過程中不用考慮靜壓，甚至輸送到15~20km也不會有什麼問題。
④ 使用蒸汽介質，熱用戶的散熱設備面積可減小。
但蒸汽熱介質有如下缺點：
① 能源效率低。輸送蒸汽需要的壓力高，所以降低了聯產發電量。
② 蒸汽使用後凝結水回收困難，不僅除鹽水 （或軟化水）損失大，而且熱損失亦大。
③ 蒸汽在使用和輸送過程中損失大。
④ 比熱水介質輸送距離短，一般可以輸送到3~5km，最大可以輸送到5~7km。
熱水參數愈高，輸送能力愈大，愈能節省輸送電量，但溫度過高反而不經濟。要提高熱水參數則需要的蒸汽壓力高，能耗大，設備投資大，所以確定熱水溫度時，要經過技術經濟比較，蒸汽參數應根據熱用戶的需要和輸送距離確定。
系統類型
鍋爐房
為單個企業供熱的鍋爐房稱為企業自備鍋爐房，為多個企業 （單位）供熱的鍋爐房稱為區域鍋爐房。
1、蒸汽鍋爐房集中供熱系統
在工礦企業，生產工藝需要蒸汽，供暖需要熱水，同時還需生活熱水供應。當工藝用蒸汽數量占鍋爐房總熱負荷的30%以上時，鍋爐房宜只設定蒸汽鍋爐，而所需的熱水通過汽-水熱交換器獲得。該系統以工藝用汽為主，鍋爐壓力應滿足工藝所需蒸汽壓力。加熱採暖熱水所需的蒸汽壓力低於工藝用汽壓力，可通過減壓閥獲得。
2、熱水採暖系統
這種系統比較簡單，不論鍋爐容量大小、台數多少、供水溫度高低，系統原理基本相同。圖中雙點畫線所畫的方框代表補水定壓裝置。
3、有熱水採暖和生活用汽的系統
這種系統適用於賓館和飯店的供熱。蒸汽鍋爐產生的蒸汽可供吸收式制冷機、廚房、洗衣機房和生活熱水加熱等民用供熱，其蒸汽壓力一般在0.1~0.4MPa，蒸汽鍋爐以0.4MPa壓力運行，低壓蒸汽可通過減壓閥減壓獲得。熱水鍋爐專用於冬季供暖，如果採暖用戶是散熱器系統，則供回水溫度為95/70℃或80/60℃；如果是風機盤管系統，則供回水溫度還可以降低。
4、汽水兩用鍋爐供熱系統
該系統的熱水鍋爐可以利用蒸汽鍋爐改裝而成，系統可一爐二用，在供熱水同時也可供少量的蒸汽，在必要時，還可以按蒸汽鍋爐方式運行，完全供應蒸汽，因而對熱用戶的需要具有較大適應性。
熱電廠
1、生產工藝用汽供熱系統
在南方地區，工業企業熱用戶主要以蒸汽為主，因此熱電廠集中供熱主要由抽凝式汽輪機及背壓式汽輪機的抽 （排）汽提供，經蒸汽熱網管道送至各熱用戶。
2、採暖用供熱系統
在北方地區，一般以採暖為主，因此熱電廠集中供熱主要由抽凝式汽輪機的抽汽作為熱源，經熱網加熱器加熱循環水向用戶提供採暖熱水。
3、多熱源集中供熱系統
在大中型城市的集中供熱系統中，往往有一個以上的熱源。這樣的系統統稱作多熱源集中供熱系統。這類多熱源系統在運行中具有較大的靈活性，且備用性好，因此在我國近年新建的大中城市集中供熱系統上得到了廣泛套用。但是，多熱源系統在運行調節和設計上比較複雜，比如，各熱源是同時啟動還是遞次啟動，是共網運行還是摘網運行，運行中如何調節管理等等。
4、利用集中供熱系統集中供冷
在夏季高溫、高濕的集中供熱地區，當集中供熱區域內的賓館、飯店、商場和影劇院等公共建築的製冷負荷足夠大，且供熱系統供熱參數又能滿足製冷要求時，應儘量利用現有的集中供熱系統實現集中供冷 （又稱熱力製冷）。
