環保和社會綜合效益，長期以來一直為國家所鼓勵與支持。
據不完全統計，我國六百多個城市中已有近三百個建設了集中供熱設施，其中屬于熱電聯產集中供熱的占了60％以上，其鍋爐運行熱效率一般超過80％，節能、環保及社會綜合效益顯著，因此發展熱電聯產，是提高供熱效率、降本增效的根本出路，是對“節約能源、持續發展”的有力支持。
1.3 國家鼓勵熱電聯產集中供熱
把對一種技術、一種生產方式的鼓勵以法律形式明確下來的做法，是不多見的，但是，在《中華人民共和國節約能源法》的第三十九條中即明確指出：“國家鼓勵發展下列通用節能技術：（一）推廣熱電聯產、集中供熱，提高熱電機組的利用率，發展熱能梯級利用技術，熱、電、冷三聯產技術和熱、電、煤氣三聯供技術，提高熱能綜合利用率……”，可見，國家對熱電聯產及由之進一步發展的相關通用節能技術的重視。不但如此，國家計委、國家經貿委、原電力工業部和建設部還于1998年2月17日聯合印發了《關于發展熱電聯產的若干規定》（計交能〔1998〕220號），作為《節能法》的配套規章，指導發展熱電聯產。2000年8月22日，為了適應新的熱電聯產發展形勢，更好地落實《節能法》，指導熱電聯產工作，國家計委、國家經貿委、環保總局和建設部在廣泛調查、審慎研討基礎上，聯合對計交能〔1998〕220號文件進行了修改和補充，使其更為全面，更具有行政規章的嚴肅性和執行力度，并以《關于發展熱電聯產的規定》（急計基礎〔2000〕1268號）發布執行。計基礎〔2000〕1268號文是現階段在鼓勵發展熱電聯產方面最為全面、最為具體的行政規章，對推進我國經濟增長方式由粗放型向集約型轉變，實施可持續發展戰略，促進熱電聯產健康發展，正在發揮著其應有的重要作用。
2 我國熱電聯產的發展趨勢
2.1 常規熱電聯產仍是發展主流
從二十世紀的規模經濟（工業經濟）轉入二十一世紀的信息經濟（知識經濟），電子高科技蓬勃發展，新興產業與日俱增，但能源的開發與利用是不會減少的，就供熱領域的能源利用而言，民用熱與商用熱方面，生活品質要提高，供暖需求只能是單調上升；工業用熱方面，石油化工、化纖、建材、造紙及紡織印染等行業的規模效益仍將延續，用熱需求也是增長態勢，因此在我國以煤為主的能源結構未做根本性調整前，常規熱電聯產的發展趨勢仍將是向上的，且仍是發展主流，而我國以煤為主的能源結構中短期內是不可能改變的。當前，為保護環境可持續發展，在煤燃燒技術方面，潔凈煤技術正被大力發展與推廣，循環流化床鍋爐燃燒技術已成為潔凈煤燃燒技術中最為成熟的一種，因此預測我國二十一世紀上半葉熱電聯產集中供熱的主要形式，最為可能的應是以循環流化床鍋爐作為燃燒設備配套供熱汽輪機的常規熱電聯產集中供熱。
2.2 燃氣—蒸汽聯合循環熱電聯產集中供熱也是發展方向
近幾十年來，燃氣輪機在國外發展迅速，向大型化和小型化兩個方向深入。在我國，隨著具有清潔能源特征的天然氣的開發步伐的加快，相信以天然氣為燃料的燃氣輪機的應用也必將進入一個嶄新的階段。燃機與汽機組成的大型的聯合循環發電機組，最大功率可達420～480MW，循環效率可達55～58％，比同等功率的燃煤亞臨界機組效率高出近20個百分點。如用燃機進行熱電聯產，其能源利用率可達80～90％，更為節能，而其燃用的油、氣等燃料對環境影響極小，還具有建設周期短、耗水量少、占地少、起停性能好等優點。小型的燃機熱、電（冷）聯產以小型天然氣燃機發電，將燃機尾氣供直燃機制冷、制熱水、供采暖，可以取得能質合理匹配、能源多級利用、能源利用率高的效果，環保方面也極有利，并且有利于抵御因地震、臺風等自然災害造成大電網解列的困擾和戰爭等突發事變造成大電網停電的危害。因此當天然氣供給充足，價格為公眾普遍接受后，以天然氣為燃料的燃氣－蒸汽聯合循環熱電聯產集中供熱及小型燃機熱電（冷）聯產必將是供熱領域的一支生力軍，以其更為優越的性能在競爭中占據一席之地。我國正在抓緊的“西氣東輸”工程的成熟投運，將是其快速發展的有利契機。
3 做好城市供熱規劃和熱電聯產規劃
3.1 城市供熱規劃和熱電聯產規劃
城市供熱規劃是城市總體規劃的組成部分，是對城市總體規劃中供熱專業規劃的深化，是城市集中供熱和熱電結合項目可行性研究的重要依據。制定科學的城市供熱規劃并按規劃組織實施是避免盲目建設、重復建設、充分發揮城市集中供熱整體效益的有效手段。熱電聯產集中供熱做得好的先進城市，往往是供熱規劃較為完善的城市；熱電工程布局不合理，經濟效益不能充分發揮，往往都與供熱規劃不合理、不執行或根本就不制定供熱規劃有關。城市供熱規劃范圍包括集中熱源向城市市區供應生產和生活用蒸汽、熱水的所有供熱方式，要在城市總體規劃的指導下，嚴格按照《城市供熱規劃的技術要求》和《城市供熱規劃的內容深度》的規定編制，并與城市規劃部門協調。編制工作由城市建設行政主管部門主持，計劃、電力、環保等有關部門參加，必須委托具有相當資質和級別的城市規劃和供熱專業設計單位進行，經過相當級別的從事供熱專業工作的專家論證后，才由相應級別的建設行政主管部門批準實施。熱電聯產規劃依據城市供熱規劃和電力規劃編制，目的在于保證熱電聯產機組建設做到統一規劃、統一部署、分步實施，符合節約能源、改善環境和提高供熱質量的要求，避免盲目建設、重復建設。熱電聯產規劃應包括對城市供熱現狀和熱電聯產現狀的具體描述，以及對熱電聯產機組建設進行規劃的具體內容等，并且要闡述清楚熱電聯產在城市供熱、改善環境及電力系統中發揮的作用等。對于城市供熱規劃和熱電聯產規劃，《關于發展熱電聯產的規定》（計基礎〔2000〕1268號）將其提到了相當高的高度，并且給出了明確的、具體的要求，可見國家對此有深刻的認識。
3.2 對供熱經濟半徑的理解
對于蒸汽供熱，建設部、國家計委于1995年3月14日發出的《關于加強城市供熱規劃管理工作的通知》中要求 “蒸汽管網的輸送距離一般不宜超過4公里”；已發行的供熱手冊指出的蒸汽管線輸送距離最長的限定為不超過7公里但都未做詳細論證。由此可以推斷，目前較為普遍認可的蒸汽供熱經濟半徑應是在4公里左右，根據具體情況也許7公里內還是經濟的。那么，在現階段成片開發的工業區蓬勃發展，均需要大量生產用汽的形勢下，如果二塊工業區相距超過7公里，它們是否就必要分別建設熱源點，形成各自的集中供熱體系呢？抑或是開展較遠距離供熱，僅在其中一個工業區設熱源點，兩工業區共享？推廣看，問題實質其實是對供熱經濟半徑的質疑，即供熱經濟是否有具體的長度限定，如4公里，或是應依據具體工程情況判定是否經濟而不局限于其長短。筆者認為，后者的觀點才是實事求是，與時俱進的。對于具體工程，只要是經過嚴格考察，縝密論證，做到了技術上可行，經濟上合理，有利于環保，有利于資源合理配置，就應該是好工程。
筆者即遇有一例：某新興工業區是某市的一個重點工業發展區，定位為電子、制藥類的現代化工業園區，有多家大中型企業進駐，用熱負荷集中，需求迫切，如果新上熱源項目，目前只有燃用動力煤的熱電聯產熱源一次能耗最低，供熱成本最小，但在這樣一個現代化工業園區上燃用動力煤的熱電聯產熱源很顯然極不利于環保，為此該區管理部門左右為難，暫且讓各單位采用自備油爐供熱，但油爐供熱成本高，企業較難承受，均希望盡早解決集中供熱問題。而毗鄰該區有一個老工業區，已有較為完備的熱電聯產集中供熱設施，供熱成本較低，因此如果能實現由老工業區對之可靠供熱，是最好結果。一來保護了新區的環境，用戶也可降低動力成本支出，獲得實惠；二來可充分挖掘老工業區熱源點的潛力，擴大供熱半徑，壯大供熱實力，爭取更大的熱電結合、節能壓油、改善環境、減少占地及綜合利用等綜合效益。很顯然，這樣的設想必然是要突破4公里乃至7公里的蒸汽輸送距離限定的，粗略測算當在10公里以上，可能在12公里左右。筆者認為，該設想是否可行，應是在論證了技術可行的基礎上，將該方案與其他方案，例如油爐供熱、電供熱或直接在新區內興建熱源點方案的經濟性相比較而定，可以比較各個方案到達用戶端的蒸汽單位銷售成本，如果是該方案最優，就是可行的。
3.3 開展較遠距離供熱有利于城市集中供熱的發展
集中供熱的發展初期，往往是一個熱源點支撐著一片熱力管網，很顯然供熱的風險是較大的，一旦熱源點故障，供熱質量就受到影響，甚至可能導致熱網停止供熱，用戶的損失就更大了。因此，一個地區的幾個熱源點在利益能夠協調一致的情況下，往往是愿意進行聯網供熱的，以提高熱網運行的可靠性，強化整體抗風險能力。如果各熱源點的分布是足夠密集的，顯然聯網后只要調度得當，熱網的抗風險能力是強的。這里就有一個科學規劃的問題，即確定熱源點分布密集程度多高合適，或者說熱源點之間相距多遠合適的問題。密集程度太高難免有重復建設之嫌，太低則熱網抗風險能力不足，無法保證對用戶尤其邊遠用戶的可靠供熱。但總的看法，應當是以熱源點分布能疏不密為原則，才有利于環保，有利于資源的合理配置。有人會說，熱源點分布疏了，熱介質輸送遠，散熱損失大，不是浪費嗎？不錯，散熱損失可能會增大，但畢竟有提高保溫水平的技術措施可以補救，而多設熱源點，因各熱源點的管理、運行水平的參差不齊帶來的額外損耗、協調成本增高以及環境污染面增大等諸因素，恐怕是更為棘手的問題。因此，開展較遠距離供熱有利于壯大熱源點的規模，獲取規模經濟，也有利于城市集中供熱的發展，使熱網更為可靠，為用戶所信賴。至于這個距離的遠的限度，應根據具體工程的技術水平、該地區社會實際情況及用戶的承受能力等具體因素而定。
4 開展較遠距離供熱的幾點考慮
開展較遠距離供熱需要考慮的幾個方面的問題，無非是技術的可行性、經濟的合理性、對環保及城市景觀的影響等因素，尤其技術可行性問題是基礎問題，沒有技術可行性前提即無法形成供熱方案。對于具體工程是否可行，應堅持具體問題具體分析的原則，不可輕易照搬成功范例即定論可行，也不應憑主觀臆斷即予放棄。
4.1 較遠距離供熱的技術可行性
為說明考慮較遠距離供熱技術可行性時應注意的問題，即以上述設想老工業區熱源點向新興工業區供熱為例進行論述。做較遠距離供熱技術可行性研究，應先掌握用戶的熱負荷狀況，確定供熱距離。新區的熱負荷狀況是至為重要的基礎資料，其用熱大小、峰谷值規律、用熱發展預測等所有有關用戶用熱的信息資料都是進行方案研究論證前必須收集齊全的。從收集的基礎數據看，該新區內有十多家大中型企業需要用汽，均使用飽和蒸汽，壓力大多在0.8MPa(表壓)左右，最高為1.0MPa(表壓)，考慮各種折算系數后，每日所需最大用汽量約為45t/h，平均用汽量為32t/h，最小用汽量約為18t/h；各企業間的淡、旺季相互交錯，隨季節變化而引起的熱負荷變化較小；各企業的用熱發展均呈穩步增長態勢，但近期不會有明顯增加。最大的用熱企業位于離熱源點最遠處，從初步測定的供熱距離，確定以12公里為管線展開長度進行各項工程計算。
作為論證方案可行性的計算，至少應進行供熱管道的保溫計算與水力計算，以選取合適的供汽參數以滿足用汽要求并測算出輸送過程中的能量損耗量等，為估算工程造價，進行經濟性分析提供基礎數據。計算可依據有關供熱手冊及設計規程提供的計算方法及算式進行，如下：⑴保溫計算：確定選用硅酸鈣制品作為工程的保溫層材料，首先按保溫層經濟厚度計算法進行保溫層厚度的初步選取，介質溫度按400℃考慮，經計算得選取的保溫層厚度應為150mm；然后按允許散熱密度方法中的管道單層保溫和表面溫度方法中的管道單層保溫進行校核，計算結果：保溫層厚度150mm時，對應于400℃的介質溫度， [q]=144W/m2，ts=31.5℃，遠低于規范要求（規范要求[q]≤227W/m2，ts≤50℃），校核合格。可見選取的150mm保溫層厚度對于管線遠距離供熱的減少散熱損失十分有利。綜合以上計算，選用保溫層厚度150mm，進行水力計算。⑵水力計算：熱源點正常提供的熱電聯產供汽參數范圍為（2.0±0.1MPa，400℃左右），選取設計流量、管道口徑進行幾個典型工況的水力計算時，應注意到這一點。只有對于用戶用汽量驟減或驟增，管線運行工況偏離正常值太大時，才考慮以備用的主汽減溫減壓方式供汽。綜合考慮用熱負荷情況，選取管線設計流量為32t/h，末端壓力13kgf/cm2，按單一干線進行以下幾種較典型工況的水力計算，結果匯總見附表：1末端參數為干飽和蒸汽（13kgf/cm2,194℃），設計流量32t/h，供熱管道長度、規格為12000m×325×10，架空敷設，使用波紋管補償器，取管件局部阻力與沿程阻力比值α=0.2，計算始端參數；2計算80％設計流量(26t/h)下，其余條件同1的始端參數；3計算在流量45t/h下，其余條件同1的始端參數；4末端參數為13kgf/cm2干度95％的飽和蒸汽，其他條件同1，始端參數高限為（22kgf/cm2,400℃）的低極限流量。從以上的水力計算結果分析，末端參數為13kgf/cm2的飽和蒸汽，如果允許有5％的含濕度（即干度為95％），該管線供熱的低限流量可以達到17t/h。在該流量以上，進行遠距離供熱的技術可行性是有保障的。而對應于45t/h的日最高流量，可能需要略微提高供汽壓力。從水力計算與保溫優化計算等相關技術測算，可以得出結論：集中供熱系統的合理輸送距離應該是相對的，關鍵看用熱負荷特性，對于較大規模的持續而穩定的熱負荷，進行較遠距離輸送仍然是合理的。進行較遠距離供熱，為維持末端參數穩定，始端參數的調控應能隨負荷波動在較大調整區域內適應，例如優先選擇熱電聯產供熱時應配合使用減溫減壓裝置作為備用及補充汽源；同時也要求對于用熱加強計劃與調度，努力使用熱負荷保持良好的穩定性與持續性。一句話，進行遠距離供熱，需要供用汽雙方密切配合，才能取得良好效果。
作為技術方案，進行較遠距離供熱的管道敷設方式也是需要重點考慮的一點，要根據地區的地理情況，避免影響管道保溫性能的敷設方式，對于保溫應切實強調其設計、施工、運行、維護的全過程管理，以保障蒸汽輸送安全、經濟。熱補償方式要盡量利用管道自然補償；疏水器的規格尺寸應滿足排凝水量的要求，尤其低流量工況下蒸汽輸送至末端凝結量較大，應考慮提前設置自動經常疏水裝置以盡早排盡凝結水。較遠距離供熱的供熱調節非常重要，較遠距離供熱管線中間容積大，不穩定工況和低負荷工況下容易發生蒸汽凝結，產生水擊，因此要選取科學合理的調節方式并進行水擊防范，要有切實、周全的保障措施確保供熱安全可靠。管道的熱力特性應在投運前的調試中即有較為全面的掌握；生產調度的及時準確應得到供用汽雙方的密切協調與可靠的技術保障。供熱調節應考慮以下幾個因素：⑴供汽側調節：1汽機抽汽調節：當流量持續、穩定且供汽參數符合汽機抽汽參數時，選擇汽機抽汽供熱。汽機抽汽原則上帶穩定負荷；2減溫減壓器調節：當以汽機抽汽為主進行供熱時，減溫減壓器作為適量的補充汽源或熱備用；當汽機抽汽參數滿足不了供熱需求時，由減溫減壓器進行供熱調節。減溫減壓器應具有良好調節性能，能快速跟進調整較大幅度變動負荷，保持供出參數合格。供汽溫度根據管道設計與調試情況，在掌握管道熱力特性和滿足末端用汽參數要求前提下，可適當調低，以減少沿途熱損耗。⑵用汽側調節：1用熱廠家自備油爐調節：高、低負荷工況，異常工況及熱網檢修停汽情況下，自備油爐作為補充汽源或備用汽源，為熱網起調峰與備用作用；2減溫減壓器調節：熱網供至用汽側的供汽參數仍較大幅度高于用熱廠家的用汽參數時，應投運減溫減壓器進行二次調節。⑶熱網監測系統：對各主要用熱端的熱網參數裝設聯網監測系統，實時采集用熱端參數，通過有線或無線通訊方式回饋供熱端，指導供熱調節。⑷水擊防范：1制定并嚴格執行熱網啟停操作卡，規范熱網運行工作；2合理設置疏水點，滿足啟停及檢修疏水需求。特別應針對管線運行中容易積水的危險點，設置經常疏水；3密切供用汽操作聯系工作，用汽變動預警，力求運行操作平穩、細致，禁止大開大合的危險操作行為；4防止洪澇、臺風等自然災害導致管道保溫被侵襲或破壞，蒸汽急劇冷凝，危及安全供熱的事件發生。
4.2 較遠距離供熱的經濟可行性
對于較遠距離供熱的經濟可行性，應測算工程造價及其投入產出情況。工程造價依據工程量測算得出，供熱成本考慮固定成本和變動成本，其中固定成本由折舊費、大修理費、維護人工費、還貸利息和其他費用（辦公費、差旅費、勞動保護費、財產保險費、業務招待費、養老保險、待業保險費、住房公積金、福利費、教育經費、工會經費和其他管理費等）組成；變動成本考慮因較遠距離供熱和熱負荷變化造成熱耗加大而增加的費用以及為抵償工程投資，提高熱價部分增加的增殖稅金及附加費等因素。較遠距離供熱的定價應極為審慎，因為較遠距離供熱對于較大規模的持續而穩定的熱負荷的依賴嚴重，需要調動用戶的用熱積極性，使工程投產后即能快速達到較高負荷，才能保證管線安全、穩定運行，因此應確定較為優惠的熱價，盡量讓利給熱用戶，以拉動其需求。定價要貫徹保本微利原則，以滿足貸款償還年限為首要，盡量壓縮供熱的盈利空間。在確定了工程造價、供熱成本及蒸汽銷售單價后，即可進行各項經濟指標，如內部收益率指標和投資回收期指標等的計算，以客觀評估工程的經濟效果。
另外，還應進行敏感性分析，分析工程相關的煤價、油價、電價、熱價、熱量、電量等敏感性因素對工程項目的影響，并應與其他的供熱方案進行比較，例如與油爐供熱方案等進行比較。在此僅舉比較油爐供熱一例：油爐供熱的成本隨油價上升而升，作為與較遠距離供熱方案相比較的用戶使用的干飽和蒸汽（13kgf/cm2,194℃），其焓值為2788kJ/kg，按環境溫度20℃，相應的其單位熱焓為2.705GJ/t。而油爐熱效率一般為87％，油熱值約41,868 kcal/kg，因此油汽比=1:13.47。可以看出，僅燃油費一項，未考慮油爐及配套的制供水等系統設備的投資及運營費用，如水費、材料費等，用戶需要支付的汽成本即為0.0742×噸油價格／噸汽，假定現階段的噸油價格為1650元，則僅汽的燃油成本一項就達到了122元／噸汽，可見油爐供熱的高成本。對其他供熱方案例如電供熱也可按此思路從電汽比及電價等要素入手進行初步比較，容易得出電供熱成本更高的結論。只有對于確有競爭力的方案，才需要從細分析比較。
4.3 較遠距離供熱對城市景觀及環保等的影響
如果為了節省投資，全部采用架空敷設，進行較遠距離供熱對于城市景觀的影響無疑是較大的，畢竟熱力管網側重考慮的是實用價值而非其觀賞性，其實雖然全部架空對于較遠距離供熱管線的運行操作與檢查維護也都較為有利，但對其熱損耗也是不利的，大家知道架空的熱損耗最大，一旦被臺風等自然災害破壞了保溫，熱損耗就更為嚴重了，因此進行較遠距離供熱的管線敷設方式以采取地下敷設為主較為適合，只有管段在確認不太影響城市景觀且不易為自然災害等破壞的情況下才適宜架空，采用架空的管段也應以低架為主。地下敷設應特別注意管道保溫的防水防潮，如果采用地溝則還應注意溝內防水與防洪排水設施的齊全完備，否則后果不堪設想。成熟的蒸汽直埋管技術可能是較遠距離供熱敷設方式的最好選擇，保溫性能好，與地溝相比施工土方量小，且不必象地溝那樣全程考慮防洪排水問題，可節省該方面投資，但由于較遠距離供熱的蒸汽介質溫度、壓力均較高，要求施工質量嚴格；另外管線較長，途經地域的地下水位及地質狀況等情況多變，也不利于直埋敷設；還有需要對方便運行監測、檢修維護等等方面因素多加考慮，因此在較遠距離供熱上蒸汽直埋管道技術能否可靠適用，應當謹慎論證。
開展較遠距離供熱對環保是極為有益的。由于進行了較遠距離供熱，削減了熱源點，工業污染物的排放更為集中了，使得污染僅污染了一點而不至于污染一大片。而作為進行較遠距離供熱的熱源點，要適應較遠距離供熱需求，其生產設備只能是往較大規模方向發展，生產系統包括污染物排放處理系統也必須要更加完備，這樣其鍋爐效率高了，污染物排放處理水平高了，煙塵、粉煤灰、廢水等“三廢”污染物的排放相應必然減少了。由于將更多的熱負荷由較少的熱源點承擔，熱源點有望通過有效的營銷運作壯大自身實力，進行擴大再生產，從而提高供熱技術水平及自動化程度，進一步提高供熱可靠性及文明生產水平，快步向現代化企業目標邁進。
5 結束語
城市集中供熱是城市公益性、基礎性設施，是社會文明的表現。在我國能源結構中還大量使用燃煤為一次能源的現階段，如何發揮城市集中供熱的效益，努力降低其對環境的污染程度是人們共同關心的問題，開展較遠距離供熱應該是一條較好的途徑。以蒸汽為介質的較遠距離供熱現階段還不普遍，當然如果用于采暖供熱，由于較遠距離供熱的熱損耗相對較大，而群眾能夠接受的采暖熱費卻是低廉的，因此恐怕難于推行，但是作為工業區的生產用熱，企業用戶有較強的價格承受能力，加之與其相比較的供熱方案往往是成本更高的油爐供熱、電供熱等，也可能使企業用戶更傾向于接受較遠距離供熱方案，因此適合推行較遠距離供熱。較遠距離供熱用于工業區生產用熱，由于是大批量消耗，熱負荷平穩而持續，也有利于供熱調節，容易取得成功。從技術上看，開展較遠距離供熱有一定難度，例如要求有平穩、持續的較大的熱負荷，要求有靈敏而及時的適應較大幅度調節的供熱調節設備，最好有更高技術水平的成熟可靠的蒸汽直埋管技術予以支持等等，但這些都不是不可逾越的技術鴻溝，因此，可以認為，只要具體工程經縝密論證是可行的，并不必局限于蒸汽輸送距離只能是4公里或7公里內的限定。如果有更多的熱源點開展較遠距離供熱成功了，更大規模的聯網供汽將提上日程，則供汽的可靠性可獲得更進一步的提高。無論從節能、環保還是社會的綜合效益角度看，開展較遠距離供熱都應該是一個好項目，應當給予支持，讓更多有條件的地區，更多有條件的熱源點來多加嘗試。
據不完全統計，我國六百多個城市中已有近三百個建設了集中供熱設施，其中屬于熱電聯產集中供熱的占了60％以上，其鍋爐運行熱效率一般超過80％，節能、環保及社會綜合效益顯著，因此發展熱電聯產，是提高供熱效率、降本增效的根本出路，是對“節約能源、持續發展”的有力支持。
1.3 國家鼓勵熱電聯產集中供熱
把對一種技術、一種生產方式的鼓勵以法律形式明確下來的做法，是不多見的，但是，在《中華人民共和國節約能源法》的第三十九條中即明確指出：“國家鼓勵發展下列通用節能技術：（一）推廣熱電聯產、集中供熱，提高熱電機組的利用率，發展熱能梯級利用技術，熱、電、冷三聯產技術和熱、電、煤氣三聯供技術，提高熱能綜合利用率……”，可見，國家對熱電聯產及由之進一步發展的相關通用節能技術的重視。不但如此，國家計委、國家經貿委、原電力工業部和建設部還于1998年2月17日聯合印發了《關于發展熱電聯產的若干規定》（計交能〔1998〕220號），作為《節能法》的配套規章，指導發展熱電聯產。2000年8月22日，為了適應新的熱電聯產發展形勢，更好地落實《節能法》，指導熱電聯產工作，國家計委、國家經貿委、環保總局和建設部在廣泛調查、審慎研討基礎上，聯合對計交能〔1998〕220號文件進行了修改和補充，使其更為全面，更具有行政規章的嚴肅性和執行力度，并以《關于發展熱電聯產的規定》（急計基礎〔2000〕1268號）發布執行。計基礎〔2000〕1268號文是現階段在鼓勵發展熱電聯產方面最為全面、最為具體的行政規章，對推進我國經濟增長方式由粗放型向集約型轉變，實施可持續發展戰略，促進熱電聯產健康發展，正在發揮著其應有的重要作用。
2 我國熱電聯產的發展趨勢
2.1 常規熱電聯產仍是發展主流
從二十世紀的規模經濟（工業經濟）轉入二十一世紀的信息經濟（知識經濟），電子高科技蓬勃發展，新興產業與日俱增，但能源的開發與利用是不會減少的，就供熱領域的能源利用而言，民用熱與商用熱方面，生活品質要提高，供暖需求只能是單調上升；工業用熱方面，石油化工、化纖、建材、造紙及紡織印染等行業的規模效益仍將延續，用熱需求也是增長態勢，因此在我國以煤為主的能源結構未做根本性調整前，常規熱電聯產的發展趨勢仍將是向上的，且仍是發展主流，而我國以煤為主的能源結構中短期內是不可能改變的。當前，為保護環境可持續發展，在煤燃燒技術方面，潔凈煤技術正被大力發展與推廣，循環流化床鍋爐燃燒技術已成為潔凈煤燃燒技術中最為成熟的一種，因此預測我國二十一世紀上半葉熱電聯產集中供熱的主要形式，最為可能的應是以循環流化床鍋爐作為燃燒設備配套供熱汽輪機的常規熱電聯產集中供熱。
2.2 燃氣—蒸汽聯合循環熱電聯產集中供熱也是發展方向
近幾十年來，燃氣輪機在國外發展迅速，向大型化和小型化兩個方向深入。在我國，隨著具有清潔能源特征的天然氣的開發步伐的加快，相信以天然氣為燃料的燃氣輪機的應用也必將進入一個嶄新的階段。燃機與汽機組成的大型的聯合循環發電機組，最大功率可達420～480MW，循環效率可達55～58％，比同等功率的燃煤亞臨界機組效率高出近20個百分點。如用燃機進行熱電聯產，其能源利用率可達80～90％，更為節能，而其燃用的油、氣等燃料對環境影響極小，還具有建設周期短、耗水量少、占地少、起停性能好等優點。小型的燃機熱、電（冷）聯產以小型天然氣燃機發電，將燃機尾氣供直燃機制冷、制熱水、供采暖，可以取得能質合理匹配、能源多級利用、能源利用率高的效果，環保方面也極有利，并且有利于抵御因地震、臺風等自然災害造成大電網解列的困擾和戰爭等突發事變造成大電網停電的危害。因此當天然氣供給充足，價格為公眾普遍接受后，以天然氣為燃料的燃氣－蒸汽聯合循環熱電聯產集中供熱及小型燃機熱電（冷）聯產必將是供熱領域的一支生力軍，以其更為優越的性能在競爭中占據一席之地。我國正在抓緊的“西氣東輸”工程的成熟投運，將是其快速發展的有利契機。
3 做好城市供熱規劃和熱電聯產規劃
3.1 城市供熱規劃和熱電聯產規劃
城市供熱規劃是城市總體規劃的組成部分，是對城市總體規劃中供熱專業規劃的深化，是城市集中供熱和熱電結合項目可行性研究的重要依據。制定科學的城市供熱規劃并按規劃組織實施是避免盲目建設、重復建設、充分發揮城市集中供熱整體效益的有效手段。熱電聯產集中供熱做得好的先進城市，往往是供熱規劃較為完善的城市；熱電工程布局不合理，經濟效益不能充分發揮，往往都與供熱規劃不合理、不執行或根本就不制定供熱規劃有關。城市供熱規劃范圍包括集中熱源向城市市區供應生產和生活用蒸汽、熱水的所有供熱方式，要在城市總體規劃的指導下，嚴格按照《城市供熱規劃的技術要求》和《城市供熱規劃的內容深度》的規定編制，并與城市規劃部門協調。編制工作由城市建設行政主管部門主持，計劃、電力、環保等有關部門參加，必須委托具有相當資質和級別的城市規劃和供熱專業設計單位進行，經過相當級別的從事供熱專業工作的專家論證后，才由相應級別的建設行政主管部門批準實施。熱電聯產規劃依據城市供熱規劃和電力規劃編制，目的在于保證熱電聯產機組建設做到統一規劃、統一部署、分步實施，符合節約能源、改善環境和提高供熱質量的要求，避免盲目建設、重復建設。熱電聯產規劃應包括對城市供熱現狀和熱電聯產現狀的具體描述，以及對熱電聯產機組建設進行規劃的具體內容等，并且要闡述清楚熱電聯產在城市供熱、改善環境及電力系統中發揮的作用等。對于城市供熱規劃和熱電聯產規劃，《關于發展熱電聯產的規定》（計基礎〔2000〕1268號）將其提到了相當高的高度，并且給出了明確的、具體的要求，可見國家對此有深刻的認識。
3.2 對供熱經濟半徑的理解
對于蒸汽供熱，建設部、國家計委于1995年3月14日發出的《關于加強城市供熱規劃管理工作的通知》中要求 “蒸汽管網的輸送距離一般不宜超過4公里”；已發行的供熱手冊指出的蒸汽管線輸送距離最長的限定為不超過7公里但都未做詳細論證。由此可以推斷，目前較為普遍認可的蒸汽供熱經濟半徑應是在4公里左右，根據具體情況也許7公里內還是經濟的。那么，在現階段成片開發的工業區蓬勃發展，均需要大量生產用汽的形勢下，如果二塊工業區相距超過7公里，它們是否就必要分別建設熱源點，形成各自的集中供熱體系呢？抑或是開展較遠距離供熱，僅在其中一個工業區設熱源點，兩工業區共享？推廣看，問題實質其實是對供熱經濟半徑的質疑，即供熱經濟是否有具體的長度限定，如4公里，或是應依據具體工程情況判定是否經濟而不局限于其長短。筆者認為，后者的觀點才是實事求是，與時俱進的。對于具體工程，只要是經過嚴格考察，縝密論證，做到了技術上可行，經濟上合理，有利于環保，有利于資源合理配置，就應該是好工程。
筆者即遇有一例：某新興工業區是某市的一個重點工業發展區，定位為電子、制藥類的現代化工業園區，有多家大中型企業進駐，用熱負荷集中，需求迫切，如果新上熱源項目，目前只有燃用動力煤的熱電聯產熱源一次能耗最低，供熱成本最小，但在這樣一個現代化工業園區上燃用動力煤的熱電聯產熱源很顯然極不利于環保，為此該區管理部門左右為難，暫且讓各單位采用自備油爐供熱，但油爐供熱成本高，企業較難承受，均希望盡早解決集中供熱問題。而毗鄰該區有一個老工業區，已有較為完備的熱電聯產集中供熱設施，供熱成本較低，因此如果能實現由老工業區對之可靠供熱，是最好結果。一來保護了新區的環境，用戶也可降低動力成本支出，獲得實惠；二來可充分挖掘老工業區熱源點的潛力，擴大供熱半徑，壯大供熱實力，爭取更大的熱電結合、節能壓油、改善環境、減少占地及綜合利用等綜合效益。很顯然，這樣的設想必然是要突破4公里乃至7公里的蒸汽輸送距離限定的，粗略測算當在10公里以上，可能在12公里左右。筆者認為，該設想是否可行，應是在論證了技術可行的基礎上，將該方案與其他方案，例如油爐供熱、電供熱或直接在新區內興建熱源點方案的經濟性相比較而定，可以比較各個方案到達用戶端的蒸汽單位銷售成本，如果是該方案最優，就是可行的。
3.3 開展較遠距離供熱有利于城市集中供熱的發展
集中供熱的發展初期，往往是一個熱源點支撐著一片熱力管網，很顯然供熱的風險是較大的，一旦熱源點故障，供熱質量就受到影響，甚至可能導致熱網停止供熱，用戶的損失就更大了。因此，一個地區的幾個熱源點在利益能夠協調一致的情況下，往往是愿意進行聯網供熱的，以提高熱網運行的可靠性，強化整體抗風險能力。如果各熱源點的分布是足夠密集的，顯然聯網后只要調度得當，熱網的抗風險能力是強的。這里就有一個科學規劃的問題，即確定熱源點分布密集程度多高合適，或者說熱源點之間相距多遠合適的問題。密集程度太高難免有重復建設之嫌，太低則熱網抗風險能力不足，無法保證對用戶尤其邊遠用戶的可靠供熱。但總的看法，應當是以熱源點分布能疏不密為原則，才有利于環保，有利于資源的合理配置。有人會說，熱源點分布疏了，熱介質輸送遠，散熱損失大，不是浪費嗎？不錯，散熱損失可能會增大，但畢竟有提高保溫水平的技術措施可以補救，而多設熱源點，因各熱源點的管理、運行水平的參差不齊帶來的額外損耗、協調成本增高以及環境污染面增大等諸因素，恐怕是更為棘手的問題。因此，開展較遠距離供熱有利于壯大熱源點的規模，獲取規模經濟，也有利于城市集中供熱的發展，使熱網更為可靠，為用戶所信賴。至于這個距離的遠的限度，應根據具體工程的技術水平、該地區社會實際情況及用戶的承受能力等具體因素而定。
4 開展較遠距離供熱的幾點考慮
開展較遠距離供熱需要考慮的幾個方面的問題，無非是技術的可行性、經濟的合理性、對環保及城市景觀的影響等因素，尤其技術可行性問題是基礎問題，沒有技術可行性前提即無法形成供熱方案。對于具體工程是否可行，應堅持具體問題具體分析的原則，不可輕易照搬成功范例即定論可行，也不應憑主觀臆斷即予放棄。
4.1 較遠距離供熱的技術可行性
為說明考慮較遠距離供熱技術可行性時應注意的問題，即以上述設想老工業區熱源點向新興工業區供熱為例進行論述。做較遠距離供熱技術可行性研究，應先掌握用戶的熱負荷狀況，確定供熱距離。新區的熱負荷狀況是至為重要的基礎資料，其用熱大小、峰谷值規律、用熱發展預測等所有有關用戶用熱的信息資料都是進行方案研究論證前必須收集齊全的。從收集的基礎數據看，該新區內有十多家大中型企業需要用汽，均使用飽和蒸汽，壓力大多在0.8MPa(表壓)左右，最高為1.0MPa(表壓)，考慮各種折算系數后，每日所需最大用汽量約為45t/h，平均用汽量為32t/h，最小用汽量約為18t/h；各企業間的淡、旺季相互交錯，隨季節變化而引起的熱負荷變化較小；各企業的用熱發展均呈穩步增長態勢，但近期不會有明顯增加。最大的用熱企業位于離熱源點最遠處，從初步測定的供熱距離，確定以12公里為管線展開長度進行各項工程計算。
作為論證方案可行性的計算，至少應進行供熱管道的保溫計算與水力計算，以選取合適的供汽參數以滿足用汽要求并測算出輸送過程中的能量損耗量等，為估算工程造價，進行經濟性分析提供基礎數據。計算可依據有關供熱手冊及設計規程提供的計算方法及算式進行，如下：⑴保溫計算：確定選用硅酸鈣制品作為工程的保溫層材料，首先按保溫層經濟厚度計算法進行保溫層厚度的初步選取，介質溫度按400℃考慮，經計算得選取的保溫層厚度應為150mm；然后按允許散熱密度方法中的管道單層保溫和表面溫度方法中的管道單層保溫進行校核，計算結果：保溫層厚度150mm時，對應于400℃的介質溫度， [q]=144W/m2，ts=31.5℃，遠低于規范要求（規范要求[q]≤227W/m2，ts≤50℃），校核合格。可見選取的150mm保溫層厚度對于管線遠距離供熱的減少散熱損失十分有利。綜合以上計算，選用保溫層厚度150mm，進行水力計算。⑵水力計算：熱源點正常提供的熱電聯產供汽參數范圍為（2.0±0.1MPa，400℃左右），選取設計流量、管道口徑進行幾個典型工況的水力計算時，應注意到這一點。只有對于用戶用汽量驟減或驟增，管線運行工況偏離正常值太大時，才考慮以備用的主汽減溫減壓方式供汽。綜合考慮用熱負荷情況，選取管線設計流量為32t/h，末端壓力13kgf/cm2，按單一干線進行以下幾種較典型工況的水力計算，結果匯總見附表：1末端參數為干飽和蒸汽（13kgf/cm2,194℃），設計流量32t/h，供熱管道長度、規格為12000m×325×10，架空敷設，使用波紋管補償器，取管件局部阻力與沿程阻力比值α=0.2，計算始端參數；2計算80％設計流量(26t/h)下，其余條件同1的始端參數；3計算在流量45t/h下，其余條件同1的始端參數；4末端參數為13kgf/cm2干度95％的飽和蒸汽，其他條件同1，始端參數高限為（22kgf/cm2,400℃）的低極限流量。從以上的水力計算結果分析，末端參數為13kgf/cm2的飽和蒸汽，如果允許有5％的含濕度（即干度為95％），該管線供熱的低限流量可以達到17t/h。在該流量以上，進行遠距離供熱的技術可行性是有保障的。而對應于45t/h的日最高流量，可能需要略微提高供汽壓力。從水力計算與保溫優化計算等相關技術測算，可以得出結論：集中供熱系統的合理輸送距離應該是相對的，關鍵看用熱負荷特性，對于較大規模的持續而穩定的熱負荷，進行較遠距離輸送仍然是合理的。進行較遠距離供熱，為維持末端參數穩定，始端參數的調控應能隨負荷波動在較大調整區域內適應，例如優先選擇熱電聯產供熱時應配合使用減溫減壓裝置作為備用及補充汽源；同時也要求對于用熱加強計劃與調度，努力使用熱負荷保持良好的穩定性與持續性。一句話，進行遠距離供熱，需要供用汽雙方密切配合，才能取得良好效果。
作為技術方案，進行較遠距離供熱的管道敷設方式也是需要重點考慮的一點，要根據地區的地理情況，避免影響管道保溫性能的敷設方式，對于保溫應切實強調其設計、施工、運行、維護的全過程管理，以保障蒸汽輸送安全、經濟。熱補償方式要盡量利用管道自然補償；疏水器的規格尺寸應滿足排凝水量的要求，尤其低流量工況下蒸汽輸送至末端凝結量較大，應考慮提前設置自動經常疏水裝置以盡早排盡凝結水。較遠距離供熱的供熱調節非常重要，較遠距離供熱管線中間容積大，不穩定工況和低負荷工況下容易發生蒸汽凝結，產生水擊，因此要選取科學合理的調節方式并進行水擊防范，要有切實、周全的保障措施確保供熱安全可靠。管道的熱力特性應在投運前的調試中即有較為全面的掌握；生產調度的及時準確應得到供用汽雙方的密切協調與可靠的技術保障。供熱調節應考慮以下幾個因素：⑴供汽側調節：1汽機抽汽調節：當流量持續、穩定且供汽參數符合汽機抽汽參數時，選擇汽機抽汽供熱。汽機抽汽原則上帶穩定負荷；2減溫減壓器調節：當以汽機抽汽為主進行供熱時，減溫減壓器作為適量的補充汽源或熱備用；當汽機抽汽參數滿足不了供熱需求時，由減溫減壓器進行供熱調節。減溫減壓器應具有良好調節性能，能快速跟進調整較大幅度變動負荷，保持供出參數合格。供汽溫度根據管道設計與調試情況，在掌握管道熱力特性和滿足末端用汽參數要求前提下，可適當調低，以減少沿途熱損耗。⑵用汽側調節：1用熱廠家自備油爐調節：高、低負荷工況，異常工況及熱網檢修停汽情況下，自備油爐作為補充汽源或備用汽源，為熱網起調峰與備用作用；2減溫減壓器調節：熱網供至用汽側的供汽參數仍較大幅度高于用熱廠家的用汽參數時，應投運減溫減壓器進行二次調節。⑶熱網監測系統：對各主要用熱端的熱網參數裝設聯網監測系統，實時采集用熱端參數，通過有線或無線通訊方式回饋供熱端，指導供熱調節。⑷水擊防范：1制定并嚴格執行熱網啟停操作卡，規范熱網運行工作；2合理設置疏水點，滿足啟停及檢修疏水需求。特別應針對管線運行中容易積水的危險點，設置經常疏水；3密切供用汽操作聯系工作，用汽變動預警，力求運行操作平穩、細致，禁止大開大合的危險操作行為；4防止洪澇、臺風等自然災害導致管道保溫被侵襲或破壞，蒸汽急劇冷凝，危及安全供熱的事件發生。
4.2 較遠距離供熱的經濟可行性
對于較遠距離供熱的經濟可行性，應測算工程造價及其投入產出情況。工程造價依據工程量測算得出，供熱成本考慮固定成本和變動成本，其中固定成本由折舊費、大修理費、維護人工費、還貸利息和其他費用（辦公費、差旅費、勞動保護費、財產保險費、業務招待費、養老保險、待業保險費、住房公積金、福利費、教育經費、工會經費和其他管理費等）組成；變動成本考慮因較遠距離供熱和熱負荷變化造成熱耗加大而增加的費用以及為抵償工程投資，提高熱價部分增加的增殖稅金及附加費等因素。較遠距離供熱的定價應極為審慎，因為較遠距離供熱對于較大規模的持續而穩定的熱負荷的依賴嚴重，需要調動用戶的用熱積極性，使工程投產后即能快速達到較高負荷，才能保證管線安全、穩定運行，因此應確定較為優惠的熱價，盡量讓利給熱用戶，以拉動其需求。定價要貫徹保本微利原則，以滿足貸款償還年限為首要，盡量壓縮供熱的盈利空間。在確定了工程造價、供熱成本及蒸汽銷售單價后，即可進行各項經濟指標，如內部收益率指標和投資回收期指標等的計算，以客觀評估工程的經濟效果。
另外，還應進行敏感性分析，分析工程相關的煤價、油價、電價、熱價、熱量、電量等敏感性因素對工程項目的影響，并應與其他的供熱方案進行比較，例如與油爐供熱方案等進行比較。在此僅舉比較油爐供熱一例：油爐供熱的成本隨油價上升而升，作為與較遠距離供熱方案相比較的用戶使用的干飽和蒸汽（13kgf/cm2,194℃），其焓值為2788kJ/kg，按環境溫度20℃，相應的其單位熱焓為2.705GJ/t。而油爐熱效率一般為87％，油熱值約41,868 kcal/kg，因此油汽比=1:13.47。可以看出，僅燃油費一項，未考慮油爐及配套的制供水等系統設備的投資及運營費用，如水費、材料費等，用戶需要支付的汽成本即為0.0742×噸油價格／噸汽，假定現階段的噸油價格為1650元，則僅汽的燃油成本一項就達到了122元／噸汽，可見油爐供熱的高成本。對其他供熱方案例如電供熱也可按此思路從電汽比及電價等要素入手進行初步比較，容易得出電供熱成本更高的結論。只有對于確有競爭力的方案，才需要從細分析比較。
4.3 較遠距離供熱對城市景觀及環保等的影響
如果為了節省投資，全部采用架空敷設，進行較遠距離供熱對于城市景觀的影響無疑是較大的，畢竟熱力管網側重考慮的是實用價值而非其觀賞性，其實雖然全部架空對于較遠距離供熱管線的運行操作與檢查維護也都較為有利，但對其熱損耗也是不利的，大家知道架空的熱損耗最大，一旦被臺風等自然災害破壞了保溫，熱損耗就更為嚴重了，因此進行較遠距離供熱的管線敷設方式以采取地下敷設為主較為適合，只有管段在確認不太影響城市景觀且不易為自然災害等破壞的情況下才適宜架空，采用架空的管段也應以低架為主。地下敷設應特別注意管道保溫的防水防潮，如果采用地溝則還應注意溝內防水與防洪排水設施的齊全完備，否則后果不堪設想。成熟的蒸汽直埋管技術可能是較遠距離供熱敷設方式的最好選擇，保溫性能好，與地溝相比施工土方量小，且不必象地溝那樣全程考慮防洪排水問題，可節省該方面投資，但由于較遠距離供熱的蒸汽介質溫度、壓力均較高，要求施工質量嚴格；另外管線較長，途經地域的地下水位及地質狀況等情況多變，也不利于直埋敷設；還有需要對方便運行監測、檢修維護等等方面因素多加考慮，因此在較遠距離供熱上蒸汽直埋管道技術能否可靠適用，應當謹慎論證。
開展較遠距離供熱對環保是極為有益的。由于進行了較遠距離供熱，削減了熱源點，工業污染物的排放更為集中了，使得污染僅污染了一點而不至于污染一大片。而作為進行較遠距離供熱的熱源點，要適應較遠距離供熱需求，其生產設備只能是往較大規模方向發展，生產系統包括污染物排放處理系統也必須要更加完備，這樣其鍋爐效率高了，污染物排放處理水平高了，煙塵、粉煤灰、廢水等“三廢”污染物的排放相應必然減少了。由于將更多的熱負荷由較少的熱源點承擔，熱源點有望通過有效的營銷運作壯大自身實力，進行擴大再生產，從而提高供熱技術水平及自動化程度，進一步提高供熱可靠性及文明生產水平，快步向現代化企業目標邁進。
5 結束語
城市集中供熱是城市公益性、基礎性設施，是社會文明的表現。在我國能源結構中還大量使用燃煤為一次能源的現階段，如何發揮城市集中供熱的效益，努力降低其對環境的污染程度是人們共同關心的問題，開展較遠距離供熱應該是一條較好的途徑。以蒸汽為介質的較遠距離供熱現階段還不普遍，當然如果用于采暖供熱，由于較遠距離供熱的熱損耗相對較大，而群眾能夠接受的采暖熱費卻是低廉的，因此恐怕難于推行，但是作為工業區的生產用熱，企業用戶有較強的價格承受能力，加之與其相比較的供熱方案往往是成本更高的油爐供熱、電供熱等，也可能使企業用戶更傾向于接受較遠距離供熱方案，因此適合推行較遠距離供熱。較遠距離供熱用于工業區生產用熱，由于是大批量消耗，熱負荷平穩而持續，也有利于供熱調節，容易取得成功。從技術上看，開展較遠距離供熱有一定難度，例如要求有平穩、持續的較大的熱負荷，要求有靈敏而及時的適應較大幅度調節的供熱調節設備，最好有更高技術水平的成熟可靠的蒸汽直埋管技術予以支持等等，但這些都不是不可逾越的技術鴻溝，因此，可以認為，只要具體工程經縝密論證是可行的，并不必局限于蒸汽輸送距離只能是4公里或7公里內的限定。如果有更多的熱源點開展較遠距離供熱成功了，更大規模的聯網供汽將提上日程，則供汽的可靠性可獲得更進一步的提高。無論從節能、環保還是社會的綜合效益角度看，開展較遠距離供熱都應該是一個好項目，應當給予支持，讓更多有條件的地區，更多有條件的熱源點來多加嘗試。
