燃气集中供热和燃气供热节能效果分析

我国在能源的生产和消费中，煤的比例占70%以上。全世界只有4个国家（朝鲜、南非、波兰和中国）能达到如此比例。以煤炭为主的能源和热源造成了我国严重的大气污染。由小型燃煤锅炉向集中区域性大中型燃煤锅炉集中供热的转变，在减少污染和节约能源方面起到了促进作用，是在20世纪80年代大力提倡的供暖方式，这种供暖方式在当时所起作用是不可低估的。能源结构的调整，逐步实现从煤向油、气等洁净燃料的转变。区域锅炉房集中供热在相当长的历史时期仍然是供热采暖的主流设备。因此，提高燃气效率、降低烟尘污染，实现洁净燃烧，是当前重要的研究课题。

　　燃气锅炉房区域供热是指一个或几个小区的多个建筑共用一个燃气锅炉房采暖，采用二次热网，设有中间换热站，外热网规模较大，采暖面积可达数百万平方米，烟气高空排放。这种供热方式与传统的燃煤锅炉房区域供热除燃料不同外，没有本质的区别。

　　燃气锅炉房区域供热的优点是可实现集中管理，方便维修和用户使用，对污染物可实现高空排放。对煤改气的项目，可直接利用原有的供热管网系统和锅炉房附属设备，节省初投资；缺点是：①锅炉热效率相对较低，外网和换热站热损失和热媒输送动力消耗大，污染物排放总量大。②系统调节不灵活，外网投资大，不能直接解决热计量问题。③在建设初期系统利用率低。④集中供热系统末端无计量和调节手段，统一按照供热面积收费。⑤水力失调严重，因水力失调造成部分用户采暖温度过高和部分用户受冻。温度过高用户一般采用开窗散热法调节室温，造成8%-15%的热损失。特别是不同使用性质的建筑混在一起，按同一水平供热，由于无调节手段，办公楼、学校等夜间和假期照常供热，宾馆有人无人照常供热，浪费能源。

　　由于外网的热损失大于分散燃气锅炉采暖，平均的采暖温度也高于家用燃气锅炉单户采暖，北京地区采暖的耗气指标为10-14m3/m2。耗气量高的原因主要是外网和换热站的热损失大，不同使用性质的建筑混在一起供热造成的。在污染物落地浓度要求较严格，分散采暖排放污染物落地浓度超标时，可采用燃气锅炉房区域集中供热，但对烟囱高度有要求，需经过计算确定。在欧美地区很少采用燃气锅炉区域集中供热，一般都是热电或冷电联供。俄罗斯等国也逐步地把燃气过度集中供热，改为分散供热，以节约能源。

　　小区域燃气锅炉集中供热技术的利弊

　　在我国大中城市，提高能源利用率，逐步改燃煤为燃气等清洁燃料是势在必行的。国际上天然气已经继煤炭、石油之后，成为第三大商品能源。北京市近年来大规模调整能源结构，进行煤改气工程，正是这种大趋势的体现。

　　小区域燃气锅炉集中供热是一种分散式燃气采暖，分为模块化采暖和分散集中采暖，一个建筑单元、一个建筑使用一个燃气锅炉房采暖称为模块采暖（也称为单元式燃气采暖）。多个相邻且使用性质相同的建筑使用一个燃气锅炉房采暖称为分散式集中采暖，其特点是有一次热网直供。

　　其优点是：①建设灵活，燃气锅炉集中管理，方便维修。②每个系统供热面积小，便于调节和控制。对于使用性质相同的建筑，特别是学校、办公楼等公用建筑，使用这种采暖方式可以根据建筑的使用特点来调节控制采暖温度和采暖时间，特别是不需防冻或防冻时间短的地区，根据作息时间控制采暖时间非常有效。在节假日或无人的夜间可降低采暖温度或停止采暖，节约燃气和运行费用。小区域集中供暖外网规模小，无中间换热站，热损失或动力消耗小，易克服水力失调，能节约能源，综合采暖效率一般为80%-90%。这种供暖方式属于分散采暖，在欧美是一种广为流衍的采暖方式，烟气可集中排放。

　　其缺点是：占用单独的锅炉房，锅炉及锅炉房散热损失不能利用。对住宅楼不能直接实现分户计量，末端无调节装置，当室内过热时，用户开窗散热而不是关小暖气，有部分热量损失，一般为8%-15%，但低于区域燃气锅炉采暖，供热效率低于单户采暖，高于区域锅炉房采暖。这种采暖方式锅炉数量多，管理分散，NOX的排放总量高于家用燃气锅炉采暖。

　　由于有外网的热损失，平均的采暖温度也高于家用燃气锅炉单户采暖，目前一般不设末端控制装置，因此也会产生一定的热量损失。根据抽样调查显示，北京市分散采暖的耗气指标为9-12m3/㎡。建筑耗气指标的主要影响因素有室内温度、围护结构的保温性能和密封性、建筑的外墙面积大小、外网的热损失、采暖系统运行调节方式以及锅炉的热效率等。

　　这种采暖方式对公共建筑、商用建筑采暖和集中住宅区非常适合。在运行过程中，根据建筑的使用情况控制采暖温度和采暖时间，节约燃气，减少污染排放量，降低运行费用。

　　在燃气锅炉中，铸铁组合式模块锅炉小区域集中供热具有很强优势。模块低压燃气锅炉集中供热，有保护环境、持续有效供热、运行安全可靠、经济适用等优点。

　　（1）简洁轻便一一模块锅炉体积小（635mm×721mm×809mm），质量为296kg/台（以美国凯热威GG399HEC型为例），可安装在地下室或屋顶上，节省了占地面积。

　　（2）价格低廉一一模块锅炉设备安装费用（含锅炉房内模块锅炉、水泵、热交换器、阀门管道等全部费用和小区域室外管线费用）偏低，约为45元/㎡。通过有关专家详细测算，比城市热网集中供热减少约15元/m2。

　　（3）保护环境——锅炉燃烧充分，燃烧率达到99.95%，经北京环保部门测定，一氧化碳排放量低于500×10-6（体积分数），符合北京现行烟气排放标准。该锅炉采用预混式燃烧器进行大气式燃烧，运行时无震动，噪声极小。

　　（4）安全可靠——该炉设有气、水、电三路控制、全自动、连锁。每一模块都配有高温控制和防爆控制器、高质量安全阀，是消防、劳动部门认可的安全型锅炉。

　　（5）节约能源一一模块锅炉热效率超过90%，模块锅炉分段启动，根据供暖系统中热负荷的变化自动启闭每一台锅炉。运行中当一台锅炉达到满负荷时才启动下一台，调节方便，从而降低燃气消耗。小区域供热大约2万～3万m2建筑设置一个锅炉房，减少室外供热管线，降低管网热损失。

　　（6）使用寿命一一该炉体采用耐高温特殊掺铝铸铁，热膨胀系数小，耐高温、抗酸碱、耐腐蚀，寿命可达50年。

　　（7）设备模块化、零配件标准化，所以安装维修简便，自动化程度高，可实现无人固定值守，派人巡视即可。

　　（8）运行费用——根据实际测算，北京地区供暖季22元/㎡，处于其他热源与设备的中档位置。

燃气供热节能六大技术

　　我国是一个能源储量丰富的国家，但又是一个人口众多的发展中国家，因此人均占有量相对匮乏。节能环保是头等大事，许多锅炉房进行了“煤改气”工作，天然气是高品位的能源，供热节能责任重大。下面介绍燃气供热节能六个方面的技术。

　　一、气候补偿系统

　　气候补偿系统可实现的功能如下：

　　（1）根据室外温度的变化控制和调节输送给用户的供水温度，避免发生用户室温过高的现象，造成能耗增加。

　　（2）充分利用太阳辐射热和人的活动规律进行时间控制。

　　（3）根据室外温度的变化，实现对运行曲线的自动分段调整。

　　（4）根据每个锅炉房的设备和围护结构状况，可随时、方便地进行调整。

　　（5）锅炉在较高的回水温度下运行，避免冷凝水的出现，防止锅炉腐蚀，延长锅炉使用寿命。

　　二、烟气冷凝热能回收系统

　　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。

　　三、锅炉集控系统

　　通过每台锅炉的各种参数和整个供热系统参数的计算，得出理论锅炉负荷情况，并根据它调整锅炉的实际负荷数以及开启哪台锅炉。通过微机对锅炉实施集控，使锅炉房内的每一台锅炉循环运行，根据系统的负荷率自动、定时切换运行各台锅炉。在保证节能的基础上，延长锅炉使用寿命。该集控系统，不单对锅炉而且可以对气候补偿器等系统设备进行控制，达到对整个系统控制的目的。

　　四、变频风机系统

　　变频风机系统是采用变频控制柜来控制风机运行。通过在锅炉出口烟道上安装O2和CO传感器，将测试数据传输给控制器，经过与理论数据对比后控制送风量。由于风机是变频运行，因此耗电量降低，节能效果明显。更重要的是变频风机解决了天然气不完全燃烧问题，节约了天然气。

　　五、水力平衡系统

　　通过实际测试，往往近端用户单位流量是远端用户单位流量的数倍，为使远端用户达到16℃，近端用户室温已经超过20℃，甚至开窗户造成能源浪费。因此必须进行水力平衡调试。

　　通过加装调节装置（调节阀、平衡阀和自力式流量控制器），在此基础上进行水力平衡调试，使各个调节装置处的流量达到计算流量值，即整个系统达到了平衡。实施水力平衡调试技术可节能10%以上。

　　六、室温调控系统

　　传统的室内采暖系统没有室温调控系统，用户无法进行室温调节。造成人不在或无人居住时照常供热，浪费能源。通过在各个房间的散热器上加装恒温阀，实现用户可根据要求调节室内温度，通过人们的行为节能，以及充分利用自然热，来达到降低能耗的目的。