燃氣熱水鍋爐節能運行

李釗

1 燃氣鍋爐概述

1.1 燃氣熱水鍋爐及其分類

燃氣熱水鍋爐是指以天然氣、液化氣、沼氣等可燃性氣體為燃料,全自動供應熱水以滿足人們的采暖、洗浴等生活需要的鍋爐。隨著環境保護與節能減排意識在全社會的不斷深入,鍋爐及采暖系統的能源結構也呈現出相應的變化。燃氣熱水鍋爐因其具有的節能、環保、安全與自動運行等特點受到廣泛的關注,并逐步取代了傳統的燃煤鍋爐,成為城市的主要供暖方式。在這一背景下,如何利用節能技術降低鍋爐的運行成本,進一步節約有限的資源,并在安全運行的前提下,盡可能延長其使用壽命,就成為了擺在工作人員面前的重要課題。一般說來,燃氣熱水鍋爐的種類很多,如按用途可分為采暖型與洗浴型;按構造可分為常壓式和承壓式;按結構可以為分為立式和臥式等,各種類的燃氣熱水鍋爐雖然在其構造與外形上有一定區別,但其工作原理和運行模式大體一致,因此其節能技術也相對具有普遍性。

1.2 目前燃氣熱水鍋爐的經濟運行分析及其節能技術的重要性

由于氣體具有比固體、液體燃燒更加充分的特點,因此燃氣熱水鍋爐較之燃煤鍋爐等具有更高的燃燒熱效率。調查也顯示,與燃煤鍋爐相比,燃氣熱水鍋爐的推廣和使用在改善各地供暖季空氣質量方面發揮了積極作用,同時也顯著提高了能源的利用水平。然而應該看到,燃氣鍋爐在供熱中也仍然存在很多問題,一方面,其供熱單位面積耗氣量高低差異很大且總體偏高,另一方面,目前燃氣鍋爐的運行中普遍存在著冷凝水腐蝕的問題,縮短了鍋爐的使用壽命,使供熱質量受到了影響。產生這些原因的主要問題是鍋爐的設計者和使用者對燃氣鍋爐特點的了解尚不深入,設計選型中未體現出不同用戶的需求量與排放要求,未對鍋爐效率、管網運輸效率等供暖關鍵環節運用有針對性的節能技術,施工與驗收過程中不重視細節的調試和檢測,使用中未全面掌握用氣規律,為減少用氣而犧牲供熱質量等等。可見,相關設計與運行人員應將工作重點放在全面掌握燃氣熱水鍋爐的節能規律上,從選型、設置、運行等環節進行有針對性的節能處理,有效提高燃氣資源的利用率。

2 燃氣熱水鍋爐節能途徑分析

2.1 燃氣熱水鍋爐的節能原則

要實現燃氣熱水鍋爐的節能運行,首先必須提高鍋爐組(群)的運行效率,組(群)的運行效率首先是由每臺鍋爐的平均運行效率決定的,因此應選配比例調節燃燒機,并保證其安裝規范、到位,確保在30%～100%負荷工況下,鍋爐平均運行效率接近額定效率。其次,由于每次鍋爐啟、停都要經過吹掃,消耗燃氣;而待機時間內,鍋爐要面臨較大的熱量損失,因此應盡可能減少供暖期內各鍋爐的啟、停次數和待機時間,以提高群(組)的季節效率。此外,還應考慮以下幾方面的問題:燃氣鍋爐的非機械故障搶修相對簡單,因此可不設備用鍋爐;由于燃氣鍋爐在滿負荷狀態下具有較高的排煙溫度,因此應避免其在此狀態下工作,以減少不必要的熱損失;多臺鍋爐運行時,應采用集控系統進行統一的監測和管理。在提高管網輸送效率方面,由于外管網的水平失調和室內供暖系統的垂直失調損失的熱量所占比例很大,因此應采用水力平衡系統和室溫調控系統。

2.2 選型中的節能問題

在鍋爐的選型中,應首先對用戶進行實際熱需求量進行調查,并掌握相關地區的鍋爐排放要求。在熱需求量確定后,按不同型號鍋爐的標準蒸發量進行選擇,并考慮不同氣源條件下鍋爐的熱值與壓力等參數。選型環節中的節能關鍵在于:應使鍋爐在組合后具有良好的可變負荷調節能力,并使其最低負荷與最小出力相匹配。

2.3 運行中的節能技術分析

目前較常見的燃氣鍋爐供熱節能技術常由氣候補償系統、煙氣冷凝熱回收系統、鍋爐集控系統、變頻風機系統、水力平衡系統、室溫調控系統等組成。氣候補償系統是由兩級泵系統和電動三通閥、直供系統混水器、間供系統換熱器以及氣候補償器所組成的。該系統可根據室外溫度的變化控制和調節供水溫度,避免用戶室溫過高,能耗增加,并能實現對運行曲線的自動分段調整;根據每個鍋爐房的設備和圍護結構狀況,隨時調整二次用戶的供水溫度,并使鍋爐在較高的回水溫度下運行,避免冷凝水的出現,防止鍋爐腐蝕。煙氣冷凝熱回收系統則通過煙氣系統、水系統與煙氣冷凝熱能回收裝置將鍋爐的排煙溫度降至70℃以下,數據顯示,通過降低煙溫并將水蒸氣冷凝成水,可綜合提高鍋爐效率的3%～8%,使其熱效率高達到95%以上。燃氣鍋爐房供熱集控系統是通過對每臺鍋爐的各種參數和整個供熱系統參數的計算,得出理論鍋爐負荷值,并以此為依據調整鍋爐的實際負荷數以及開啟鍋爐。通過微機對鍋爐實施集中控制,使鍋爐房內的每臺鍋爐循環運行,根據系統的負荷率自動、定時切換運行鍋爐,從而在節能運行的基礎上,延長鍋爐使用壽命。

變頻風機系統是采用變頻控制柜來控制風機運行。安裝在鍋爐出口煙道上的氣體傳感器將測試數據傳輸給控制器,經過與理論數據對比后控制送風量,通過對耗電量的調節降低能耗。水力平衡系統則通過加裝調節裝置進行水力平衡調試,使各個調節裝置處的流量達到計算流量值,使整個系統達到平衡。室溫調控系統則是在房間的散熱器上加裝恒溫閥,用戶可根據要求調節室內溫度,通過人為節能,以及充分利用自然熱,來達到降低能耗的目的。

3 結語

綜上所述,有效利用燃氣資源,應首先從認識燃氣鍋爐的工作規律入手,對其選型、設置、運行等諸多環節進行科學合理的規劃,并采取有針對性的節能處理方法,增加煙氣流動性,降低設備的腐蝕風險,以減少資源的消耗與大氣的污染,緩解冬夏季用氣差異過大等現實矛盾,促進我國可持續發展目標的實現。

參考文獻

[1] 徐通模,賈鐵鷹.GB/T17954-2000《工業鍋爐經濟運行》國家標準編制過程簡介及重要章節的說明[J].工業鍋爐,2000(2).

[2] 肖常磊,付林,鄭忠海,狄洪發.供暖系統中氣候補償器應用探討[J].暖通空調,2007(11).

[3] 劉效洲.直接接觸式高效低阻天然氣鍋爐排煙余熱回收裝置的研發[J].節能,2011(3).

[4] 紀海澎.燃氣鍋爐節能技術應用[J].石油石化節能,2011(2).

[5] 張玉寶.燃氣鍋爐的經濟性比較與分析[J].資源節約與環保,2011(1).