燃气供热锅炉房节能技术分析

时间：2024-04-25

于文娟张虎

临沂中裕燃气有限公司山东临沂 276000

北方地区供热方式主要有四种：城市热网供热、区域锅炉房供热（含燃煤、燃气、燃油、电锅炉）、清洁能源分户自采暖（天然气壁挂炉、电采暖）和小火炉取暖。其中主要供暖方式是燃煤、热力和燃气供暖。而燃气锅炉供热自开始启动，实际运行只有几年的历史，在设计和运行等方面皆缺乏经验，问题较多。天然气是十分可贵的能源。因此，如何实现燃气锅炉供热的节能，就成为人们十分关注的热点问题。

1 影响燃气锅炉热效率的主要因素

1.1 气体不完全燃烧热损失

燃气锅炉在燃烧良好的情况下，气体不完全燃烧热损失较小。根据燃烧器厂家提供的数据，燃烧器的燃烧效率一般为99.0%一99.5%，即气体不完全燃烧热损失率为1.0%-0.5%。但在燃烧不良的情况下，气体不完全燃烧热损失率很高。燃气锅炉不同于燃油锅炉，燃气锅炉燃烧不良时往往不产生黑烟，加之使用单位很少配置烟气分析设备，直观上很难判断。

在燃气锅炉调试时，应由调试人员对各种工况进行认真调试和检测，使燃气锅炉达到最佳的燃烧状态。宜选择具有比例调节功能的燃烧器，它能够随着供暖热负荷的变化自动调节燃气与空气的配比，使其保持较高的燃烧效率[1]。

1.2 散热损失

锅炉房散热损失主要包括锅炉散热损失和锅炉房范围内其他的热力设备、汽水管道及烟、风道等的散热损失。其中锅炉散热损失率一般为1%一2%，已在锅炉热效率计算中考虑。由于其他散热损失一般都不会太大，而且一般中小型锅炉燃烧用空气取自锅炉间，散热量可以加热锅炉间的空气，提高锅炉燃烧的空气温度。另外，辅助间的设备和管道散热损失可以部分或全部用于辅助问供暖。因此在正常情况下，只要合理采取保温措施，除锅炉散热损失外的其他散热损失对锅炉房能源利用的影响可以忽略不计。

1.3 排烟热损失

排烟热损失是燃气锅炉最主要的热损失，它取决于排烟温度与空气系数。通常，燃气锅炉的排烟温度较高，燃气热水锅炉排烟温度一般为150-180℃，燃气蒸汽锅炉排烟温度一般为200-250℃。排烟温度偏高，导致锅炉的热效率降低。以陕甘宁天然气为例，通过计算，得出不同空气系数和排烟温度下的排烟热损失率，排烟热损失随排烟温度的升高和空气系数的增大而增大。

燃气锅炉排烟中含有蒸汽，过热蒸汽是烟气中热量的主要携带者。因此，燃气锅炉排出的烟气中除显热外，还有大量潜热，这部分热损失的大部分（约70%）可以通过接触式换热设备进行回收。烟气露点一般为58℃，如果将排烟温度降到烟气露点以下，通过回收蒸汽潜热可有效地提高锅炉热效率，约7%-9%。

根据分析计算及国外有关资料，降低到烟气露点之前的显热回收可使锅炉热效率提高2%-6%，若将排烟温度降到烟气露点以下，可使锅炉热效率提高9%-15%。

2 燃气供热节能技术

2.1 气候补偿系统

建筑物的耗热量因受室外气温、太阳辐射、空气湿度、风向和风速等因素的影响时刻都在变化。要保证在上述因素变化的条件下，维持室内温度恒定（如18℃±2℃）或满足用户要求，供热系统的供回水温度就应在整个供暖期间根据室外气象条件的变化进行调节，以使锅炉供热量、散热设备的放热量和建筑物的需热量相一致，防止用户室内发生室温过低或过高的现象。通过及时而有效的运行调节可以傲到在保证供暖质量的前提下，达到最大限度的节能。室外温度的变化决定了建筑物需热量的大小也就决定了能耗的高低。运行参数必须随室外温度的变化每时每刻进行调整，始终保证锅炉房的供热量与建筑物的需热量相一致，只有这样才能实现最大限度的节能。每个锅炉房都应该按自己的运行曲线去运行。这条曲线才是该锅炉房的最佳运行曲线。气候补偿系统即是给锅炉房提供最佳运行曲线的系统。通过加装气候补偿装置可使系统节能5%以上[2]。

2.2 烟气冷凝热能回收系统

通过对各种燃料的烟气成分进行分析。发现了如下特点：水蒸气容积在各种燃料的烟气成分中所占的比例分布是：天然气20%、油12%、煤4%。为什么天然气的烟气成分中水蒸气容积的比例最大呢？因为天然气的主要成分是甲烷（CH4），由于其有大量的氢元素，燃烧时与氧结合.产生了大量的水蒸气。一公斤水蒸气所携带的热量是2400KJ，0.7MW的锅炉每小时产生水蒸气30—40公斤大致相当于25—33小时带走0.7MW的热量。因此热损失是很大的，必须将这部分热量回收回来，提高锅炉热效率，降低燃气耗量。国外早已认识到这个问题的严重性，目前排烟温度已经普遍降到70℃。最低可到40℃。一些国外冷凝锅炉的宣传单上.锅炉效率可达104%，就是充分利用了这部分能量[3]。

烟气的露点温度大约是58℃左右，其只要接触到低于露点温度的介质。就会冷凝成水，释放出大量的热量。其热量是由两部分组成：

物理显热：通过降低烟温来实现，排烟温度可控制在70-80℃。经过测试，降低烟温20一50℃，可提高锅炉热效率1—3%。

汽化潜热：通过水蒸气冷凝成水的相变来实现，经过测试可提高锅炉热效率3-5%。两者综合可提高锅炉热效率3—8%。

燃气锅炉本身的热效率已经达到90%，如再通过改造锅炉本体来提高热效率将得不偿失，事倍功半。通过采用烟气冷凝热能回收系统，在不影响锅炉本身热效率的前提下，再提高锅炉热效率3—8%。将是一种投入最低、收益最大的节能方式。