集中供热是指由集中热源所产生的蒸汽、热水，通过管网供给一个城市 （镇）或部分区域生产、采暖和生活所需的热量的方式。集中供热是现代化城市的基础设施之一，也是城市公用事业的一项重要设施。

集中供热是建设现代化城市的重要基础设施。集中供热不仅能给城市提供稳定、可靠的高品位热源，改善人居环境条件，而且能节约能源，降低能耗，减少城市污染，保护生态环境。

集中供热系统由热源、供热管网、热用户三部分组成。集中供热热源包括热电联产的电厂、集中锅炉房、工业与其他余热、地热、核能、太阳能、热泵等，亦可是由几种热源共同组成的多热源联合供热系统。热源分布要尽量集中、合理，而热源设备尽量选择高参数、大容量、高效率的设备。热源的位置应尽量设在热负荷中心，并根据燃料运输、热力管网和输电出线、水源、除灰、地形、地质、水文、环保、综合利用等诸因素，通过技术经济比较确定。集中供热热源、热力管网和热用户设施要统一规划、统筹安排、同步建设，尽早发挥集中供热的经济效益和社会效益。

1、同时使用系数

在集中供热区域内许多热用户、一个企业内许多用热设备不能同时出现最大热负荷，因此在计算供热区域的最大热负荷时，必须考虑各热用户 （或各用热设备）的同时使用系数。它表示全部用热设备运行时实际的最大热负荷与各热用户 （或各用热设备）最大热负荷总和的比值，即：

K=全部用热设备运行时实际的最大热负荷/各用热设备最大热负荷总和

式中K为同时使用系数。

2、最大热负荷利用小时数

在一定时间 （供暖期或年）内总耗热量按设计热负荷折算的工作小时数。其数值等于在一定时间内总耗热量与设计热负荷之比，即：

H1=一定时间内总耗热量/设计热负荷

式中H1为最大热负荷利用小时数，h。

3、发电设备年利用小时数

用来衡量发电设备的利用程度，为发电厂年发电量与同期内发电机组额定容量总和的比值，即：

H2=发电厂年发电量/发电机组额定容量总和

式中H2为发电设备年利用小时数，h。

4、热化系数

热电联产的最大供热量占供热区域最大热负荷的份额，即：

a=热电联产的最大小时供热量/供热区域最大热负荷

式中a为热化系数。

热电联产的最大供热量指汽轮机抽汽或背压排汽的最大供热量，是扣除热电厂自用汽量后的最大相对供热量；区域最大热负荷是考虑同时使用系数之后的最大热负荷。

热化系数反映了该供热区域的热电联产程度，有条件时应进行优化选择。最佳热化系数与国家经济技术发展水平有关，一般均小于1。

5、热负荷中心

所谓热负荷中心是指在供热区域内，各热用户的热负荷最集中，通往各热用户的供热管网最短的点。若将集中供热区域看作一个坐标系，则可以求出热负荷中心，即：

式中x，y为热负荷中心点坐标，km；

x1，x2，…，xn为各热用户x轴上的坐标，km；

y1，y2，…，yn为各热用户y轴上的坐标，km；

Q1，Q2，…，Qn为各热用户热负荷，GJ/h。

在集中供热设计中，热负荷是最重要的基础资料。无论确定供热热源、供热系统，还是选择各类供热设备都离不开热负荷。所以，即使是运行管理人员，也应对热负荷的计算及确定有所了解。

在集中供热设计中，首先要确定热负荷。为了准确地确定热负荷，要进行热负荷资料的收集和整理。热负荷可以分为采暖热负荷、通风热负荷、生产工艺热负荷、生活热水供应热负荷及空调制冷热负荷等。

1、采暖通风热负荷　采暖通风热负荷是季节性负荷，所以，其负荷量与室外温度、建筑围护结构的热工特性有关。

2、生产工艺热负荷　生产工艺热负荷是全年性较稳定的负荷，但由于生产工艺的要求，有的昼夜负荷变化较大，或由于生产班制连续与否等，使负荷发生波动。也有一些生产工艺负荷属于季节性的。此外，还有某些产品，其工艺热负荷虽然比较稳定，但也常有波动。为了从各方面分析热负荷，在可能的条件下，还要收集原设计产品数量、产品用热或用热标准的单耗指标、生产班次、季节性特性、检修周期等。此外，还需要收集各时段具有代表性的典型生产日小时热负荷。

3、生活热水供应热负荷　 生活热水供应热负荷是全年性负荷，带有一定的季节变化特性。

4、空调制冷负荷　 空调制冷负荷是季节性的，随着夏季室外温度的变化而改变。

5、热负荷收集方法　热负荷的种类较多，要针对各类热负荷的具体对象进行收集。生产工艺热负荷以生产厂为主，亦可向生产主管部门收集。了解工业锅炉运行时间、用煤量、蒸汽参数、蒸汽量、锅炉效率、回水率等。采暖热负荷，主要向城市规划部门、建设部门落实各类建筑面积的现状及发展情况，向燃料公司了解采暖用煤供应情况，向锅炉部门了解采暖锅炉运行情况。热负荷供应应该有双方的协议书。对新建项目的热负荷，必须以主管部门批准的设计任务书为依据。

在核实和重点调查热负荷时应考虑以下事项：

① 热用户的生产原料是否落实，产品是否适销对路，有无转产、停产的可能，及转产、停产后的热负荷情况。

② 有无一级热负荷用户，并注意用户的生产班次和同时使用系数。

③ 对供热连续的要求，中断供热时对生产的影响。

④ 对新增热用户的热负荷，应通过初步设计或有关主管领导机关批准的建设规模进行核定。

对已有热负荷的核算可采用耗煤量及设计能耗等方法进行验算。按耗煤量或原设计产品数量、产品单耗、用汽规律等进行验算，能反映真实情况。用户所提供的热负荷往往出入较大，包括所提供的耗煤量、用汽量等，因管理、计量、监测仪表等不准确，在一定程度上只能是估算数据。此外，小锅炉热效率低，往往达不到额定出力，但仍按额定出力上报等原因，导致了热负荷量与煤耗量的误差。对上述两种验算方法的结果进行比较，如果误差太大，还应进一步分析，直到最后得出较符合实际的负荷量。

对新增加的热负荷，只能按该项目的初步设计，参考类似企业资料确定。

供热机组或锅炉确定后，各用户汽量无论是直接或间接用热量，均应换算到热电厂出口或锅炉出口的供热蒸汽参数处的相应汽量。

1、热电厂热电联产原理　

热电厂汽轮机的热电联产过程是在热力循环的基础上进行的，其原理如图1中（a）所示。在锅炉 （Ⅰ）内生产的高温高压蒸汽在汽轮机 （Ⅱ）内膨胀做功，转化为汽轮机轴上的机械能，而后由发电机 （Ⅲ）转化为电能。汽轮机乏汽送往用户 （Ⅳ），然后在用户处凝结，放出汽化潜热，用凝结水泵 （V）打回锅炉 （Ⅰ）。

在Y-S图（图1中（b））中，水在炉内加热、汽化、过热等过程用曲线1-2-3-4表示，曲线1-2-3-4-5-6-7-1下的面积表示锅炉内吸收的总热量，蒸汽在汽轮机内膨胀过程用直线5-5表示，往用户传递热量的过程用直线5-1表示；转变为电能的热量用面积1-2-3-4-5-1表示，传递给热用户的热量用面积1-5-6-7-1表示。由此可见，热电厂热力循环中，由于没有低温热损失，汽轮机乏汽的余热被热用户所利用，所以，大大提高了热效率。这样，热电联产时，热效率为70%~90%。而热电分产时，凝汽式电厂热效率为35%~40%。

2、供热机组形式及其系统

① 背压式供热机组及其系统

这种机组不带凝汽器，经汽轮机做过功的乏汽全部供给热用户，这种机组以热定电，是一种节能效果较好的机型，但其发电量受到供热量的制约，当没有有热负荷时，机组停运。

② 抽汽凝汽式机组

这种机组比背压式机组灵活，发电量不受外部热负荷的制约，但热负荷降低到某限额时，特别是当机组纯凝汽运行时，发电煤耗高，不经济。抽汽凝汽式机组有单抽汽和双抽汽供热机组两种。

③ 大型抽汽供热发电两用机组　这种机组是高压、超高压和亚临界压力大型抽汽凝汽式供热机组。它主要用于城市大面积的集中供热。这种机组具有较高的经济性，即使在凝汽工况下运行，机组效率也不降低，所以这种机组适合于电厂与热网分阶段建设。

④ 凝汽机组改造为供热机组　在凝汽机组高中压缸和中压缸之间的导汽管开孔，将部分蒸汽抽出来供热，类似于抽汽供热机组，但这种改造的机组抽汽不可调，供汽能力有限。还有一种改造方式是将凝汽器中乏汽压力提高，也就是降低凝汽器真空度，将凝汽器改造为供热系统的热网加热器，而冷却水直接作为热网的循环水。这种方法叫做凝汽机组的恶化真空供热。另外，还有拆除部分叶轮改为背压运行等方式。

3、供热机组选择原则

① 为了热电厂经济运行，供热机组的热化系数应小于/1，一般可取0.5~0.8。

② 在保证安全、经济运行的条件下，应尽量选择较高参数和较大容量的机组经济效益。

③ 凝汽机组低真空运行供采暖热负荷的项目，只适用于老的凝汽式发电厂改造。

④ 供热汽轮机组的选型可按如下原则：热负荷全年稳定，且热负荷较大的热电厂可以选择背压机组或抽汽背压机组；热负荷较大，且部分热负荷不稳定时，可以选一台抽汽凝汽式机组作为负荷的调节；当季节性负荷占较大比例时，可以选择抽汽凝汽式机组；对利用原有锅炉房发电或改建锅炉房搞小热电工程时，一般应选择背压机组。

⑤ 当一台机组停运时，其余机组 （包括调峰机组）承担用户连续生产所需的生产用汽量，而且负担冬季采暖、通风、空调、生活用热量的60%~75%。

⑥ 锅炉单台容量在10t/h或20t/h以上，供热设备年利用小时超过4000h，经技术经济比较确实具有较为显著的经济效益者，均应建设热电站。

4、热电厂布置原则

① 热电厂的布置应符合城市总体规划及供热规模的要求。

② 热电厂尽量布置在热负荷中心，同时根据燃料运输、热网和输电出线、地形、地质、水文、气象、环保、综合利用等条件，通过技术经济比较确定。

③ 热电厂应尽量占用荒地、次地和低产田，应避开滑坡、溶洞及有塌方、断裂、淤泥、水淹等不良地质的地段。

④ 热电厂的布置应满足工艺流程的要求。应以主厂房为中心，确定主厂房位置后再确定辅助设施位置，使交通运输线路和各种管线通顺短捷，避免迂回交叉。

⑤ 主厂房的扩建端应面向厂区施工和发展方向；固定端靠近进厂干道一侧；汽轮机间尽可能靠近供排水的水源地，在可能的条件下要有较好的朝向，并兼顾高压输电线进出线方便。

⑥ 远近结合与分期建设。当热电厂需要发展时，总平面布置除预留发展用地满足主要厂房的需要外，尚应考虑相应辅助设施及各种管线和交通运输的发展需要，切实搞好远近结合，做到近期合理、远期适当。

1、供热锅炉的形式

锅炉按供热介质分类，可分为蒸汽锅炉、热水锅炉及汽-水两用锅炉；按所烧燃料分类，可分为燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、垃圾锅炉及生物质锅炉；按锅炉燃烧方式分类，可分为链条炉排锅炉、沸腾炉、循环流化床锅炉及煤粉炉。

2、锅炉房的布局

① 锅炉房应靠近热负荷中心，以便节能和运行管理方便。

② 锅炉房应便于燃料贮运、灰渣排放、场地污水排放。

③ 锅炉房尽可能靠近公路、水路、铁路。

④ 锅炉房应布置在总体主导风向的下风侧。

⑤ 锅炉房的布置应便于热网管道进出和凝结水的回收。

⑥ 锅炉房的操作面一般布置在南侧。

⑦ 新建的锅炉房应考虑扩建的可能性，并留有余地。

集中供热系统的热介质有两种：蒸汽和热水。

热水介质有如下优点：

① 热能效率高。从能源角度分析，以热水为热介质时，由于热水是用低压抽汽加热而得到的，所以能提高联产发电量。

② 调节方便。热水温度可以根据室外空气温度进行调节，以达到节能和保证室内采暖温度的目的。

③ 热水蓄热能力强，热稳定性好。

④ 输送距离长。一般可达5~10km。

⑤ 热损失小。

热水介质的缺点是输送耗电量大，不能满足蒸汽热用户的需要。蒸汽介质有如下优点：

① 可以满足多种热用户的需要。

② 输送靠自身压力，不用循环泵。

③ 使用和输送过程中不用考虑静压，甚至输送到15~20km也不会有什么问题。

④ 使用蒸汽介质，热用户的散热设备面积可减小。

但蒸汽热介质有如下缺点：

① 能源效率低。输送蒸汽需要的压力高，所以降低了联产发电量。

② 蒸汽使用后凝结水回收困难，不仅除盐水 （或软化水）损失大，而且热损失亦大。

③ 蒸汽在使用和输送过程中损失大。

④ 比热水介质输送距离短，一般可以输送到3~5km，最大可以输送到5~7km。

热水参数愈高，输送能力愈大，愈能节省输送电量，但温度过高反而不经济。要提高热水参数则需要的蒸汽压力高，能耗大，设备投资大，所以确定热水温度时，要经过技术经济比较，蒸汽参数应根据热用户的需要和输送距离确定。

为单个企业供热的锅炉房称为企业自备锅炉房，为多个企业 （单位）供热的锅炉房称为区域锅炉房。

1、蒸汽锅炉房集中供热系统

在工矿企业，生产工艺需要蒸汽，供暖需要热水，同时还需生活热水供应。当工艺用蒸汽数量占锅炉房总热负荷的30%以上时，锅炉房宜只设置蒸汽锅炉，而所需的热水通过汽-水热交换器获得。该系统以工艺用汽为主，锅炉压力应满足工艺所需蒸汽压力。加热采暖热水所需的蒸汽压力低于工艺用汽压力，可通过减压阀获得。

2、热水采暖系统

这种系统比较简单，不论锅炉容量大小、台数多少、供水温度高低，系统原理基本相同。

3、有热水采暖和生活用汽的系统

这种系统适用于宾馆和饭店的供热。蒸汽锅炉产生的蒸汽可供吸收式制冷机、厨房、洗衣机房和生活热水加热等民用供热，其蒸汽压力一般在0.1~0.4MPa，蒸汽锅炉以0.4MPa压力运行，低压蒸汽可通过减压阀减压获得。热水锅炉专用于冬季供暖，如果采暖用户是散热器系统，则供回水温度为95/70℃或80/60℃；如果是风机盘管系统，则供回水温度还可以降低。

4、汽水两用锅炉供热系统

该系统的热水锅炉可以利用蒸汽锅炉改装而成，系统可一炉二用，在供热水同时也可供少量的蒸汽，在必要时，还可以按蒸汽锅炉方式运行，完全供应蒸汽，因而对热用户的需要具有较大适应性。

1、生产工艺用汽供热系统

在南方地区，工业企业热用户主要以蒸汽为主，因此热电厂集中供热主要由抽凝式汽轮机及背压式汽轮机的抽 （排）汽提供，经蒸汽热网管道送至各热用户。

2、采暖用供热系统

在北方地区，一般以采暖为主，因此热电厂集中供热主要由抽凝式汽轮机的抽汽作为热源，经热网加热器加热循环水向用户提供采暖热水。

3、多热源集中供热系统

在大中型城市的集中供热系统中，往往有一个以上的热源。这样的系统统称作多热源集中供热系统。这类多热源系统在运行中具有较大的灵活性，且备用性好，因此在我国近年新建的大中城市集中供热系统上得到了广泛应用。但是，多热源系统在运行调节和设计上比较复杂，比如，各热源是同时启动还是递次启动，是共网运行还是摘网运行，运行中如何调节管理等等。

4、利用集中供热系统集中供冷

在夏季高温、高湿的集中供热地区，当集中供热区域内的宾馆、饭店、商场和影剧院等公共建筑的制冷负荷足够大，且供热系统供热参数又能满足制冷要求时，应尽量利用现有的集中供热系统实现集中供冷 （又称热力制冷）。