燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)節(jié)能技術與應用

劉曉君

北京博達順源天然氣有限公司 北京 102209

燃氣鍋爐是現(xiàn)代采暖鍋爐的一種重要形式，應用非常廣泛。在當前“雙碳”背景下，燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)的節(jié)能減排任務艱巨。目前燃氣鍋爐的主要節(jié)能技術包括控制排煙溫度、控制爐渣含碳量等。

1 燃氣鍋爐特征分析

（1）使用成本相對比較低：與傳統(tǒng)燃煤鍋爐相比，燃氣鍋爐的使用成本非常低。燃料單價以3.5 元/ m3計，10h 的燃料用量為756 m3，年消耗費用達571.56 萬元；而燃煤鍋爐的燃料單價為400 元/ t，10h 耗量為7t，年消耗費用達1022 萬元。

（2）使用效率更高：在整體的效率對比中發(fā)現(xiàn)，燃煤鍋爐的熱效率為67%，而燃氣鍋爐的熱效率為92%。燃煤鍋爐的燃盡率為70%，燃氣鍋爐的燃盡率能夠達到99%。同時從資源節(jié)約角度而言，燃氣鍋爐的使用高效率也更加良好。

2 燃氣鍋爐的耗能分析

燃氣鍋爐與燃煤鍋爐相比具有更低的能耗。但是，如果從燃氣鍋爐的總體應用角度分析，燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)也存在能耗問題，主要體現(xiàn)在以下幾個方面；

（1）部分鍋爐加熱過程中，熱負荷與熱效率之間的差異比較大，雖然完成了整體的加熱控制，同時熱效率也相對比較低，造成了熱效率損失問題。

（2）部分鍋爐加熱過程中，加熱速度不同，并且使用固定流量調節(jié)，整個自動控制過程中，無法補充水溫，最終使鍋爐總體效果下降。在鍋爐加熱過程中，如果操作人員對加熱規(guī)律了解不夠，不會正確調試，也會造成鍋爐消耗量比較大的問題。

所以，雖然燃氣鍋爐與傳統(tǒng)燃煤鍋爐相比能耗有大幅降低，但是從燃氣鍋爐自身而言，其能耗管控還需要進一步提升。

3 燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)節(jié)能技術分析

3.1 控制鍋爐排煙溫度技術

排煙溫度的熱量損失、廢棄熱量損失是整個鍋爐能耗損失的主要途徑。影響鍋爐煙氣溫度的主要因素包括鍋爐排煙管道灰燼堵塞，鍋爐內部結渣現(xiàn)象比較嚴重等問題，很多物質附著到鍋爐及管道壁上，影響鍋爐的排煙和熱傳導效果，從而造成了鍋爐內部廢氣溫度比較高，影響鍋爐的使用效果。為此，提出了鍋爐排煙溫度控制策略。

（1）定期對鍋爐進行吹掃：采用合理的吹灰設備對鍋爐進行吹灰控制，減少內部灰塵，清理內部垃圾，實現(xiàn)內部溫度控制，降低能耗。

（2）采用除渣劑和清潔劑對鍋爐內部進行定期清理。通過清潔劑的使用，提升鍋爐內部整潔度，減少煙氣聚集而造成的溫度過高現(xiàn)象。另一方面，除垢劑能夠對碳酸鈣、碳酸鎂、硫酸鈣、硅酸鈣及氧化鐵等成分進行溶解，適合應用于燃氣鍋爐。

（3）在燃氣鍋爐運行過程中，可以采用低負荷運轉的方式控制鍋爐內耗。

3.2 控制鍋爐內部的爐渣含碳量

通過含碳量的有效控制，可以充分提升燃燒效率，保證鍋爐運行狀態(tài)良好。

（1）通過床溫升高的方式控制鍋爐內部的溫度。相關研究表明，在整個鍋爐加熱系統(tǒng)應用過程中，如果床溫從800℃提高到1500℃，碳顆粒的燃燒時間可減少20%，同時顆粒的燃燒效果更好。

（2）采用小流量連續(xù)爐渣工作模式工作，以實現(xiàn)精準的節(jié)能控制。在鍋爐的全面應用控制過程中，設計應用小爐渣系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)鍋爐的精準處理，也可以減少燃燒能耗。

（3）采用二次風形式，提升二次風力的穿透能力，給燃燒室?guī)砀嗟娘L力，提升燃氣的燃燒效率。

3.3 熱管節(jié)能技術應用

熱管節(jié)能技術是燃氣鍋爐熱力系統(tǒng)中應用的關鍵技術，該技術利用熱管結構節(jié)能。熱管結構內部是真空結構，該結構能夠在供熱系統(tǒng)的熱能達到最高值時將內部的熱能完全吸收；熱管吸收溫度后，整體溫度快速升高，使工作液開始氣化，并輸送到冷卻系統(tǒng)當中；鍋爐實現(xiàn)冷卻之后，可促進鍋爐的傳導熱功效率提升。

3.4 冷凝節(jié)能技術的應用

在整個鍋爐內部，天然氣燃燒會產(chǎn)生大量的水蒸氣，大量的溫度和熱能隨之被帶走，從而形成了熱能損失。所以，在現(xiàn)代燃氣鍋爐系統(tǒng)中，應用冷凝換熱裝置，將水蒸氣中的運行熱量降低，從而降低熱能排放果。其將水蒸氣冷凝之后，再傳導回水體中，從而實現(xiàn)了冷凝節(jié)能管控，最終提升了冷凝節(jié)能效果。

3.5 氣候補償技術應用

氣候補償技術主要是依靠氣候補償裝備的作用完成節(jié)能控制。整個系統(tǒng)在應用過程中，能夠使鍋爐供熱系統(tǒng)與整個外界溫度實現(xiàn)平衡狀態(tài)。在整個平衡狀態(tài)中，鍋爐熱量受到外界的影響比較小，從而實現(xiàn)能耗降低。在氣候補償技術的應用過程中，氣候補償裝置具有自動化特點，能夠根據(jù)系統(tǒng)傳感溫度設計，實現(xiàn)系統(tǒng)的綜合溫度管控。該技術對傳感器要求較高，目的在于提升室內外檢測溫度的準確度，以此保障各設計參數(shù)的合理性，提升供熱系統(tǒng)的性能，對節(jié)能效果進行優(yōu)化。

4 某燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)節(jié)能技術應用探討

為了驗證燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)節(jié)能技術的應用作用，針對某高校的燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)節(jié)能技術進行分析。該學校的總供熱面積達130 萬m2，校園設置了中心鍋爐機房，供暖費用每年達到3500 萬元，占學校總能源的60%。

該校燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)節(jié)能技術應用過程中，鍋爐房供暖系統(tǒng)改造十分關鍵。

（1）優(yōu)化鍋爐房內部計算機系統(tǒng)：設計應用西門子PLC 控制軟件，實現(xiàn)對鍋爐運行的全面監(jiān)控，實時監(jiān)控鍋爐裝置和輔機設備的運行狀態(tài)和參數(shù)。并且安裝了比例調節(jié)裝置，實現(xiàn)了裝置的綜合調節(jié)保護，提升裝置的應用效果。

（2）采用節(jié)能氣候補償技術：在整個系統(tǒng)中，增加了12 套鍋爐房供熱節(jié)能補償技術，該技術具有自動調節(jié)分配溫度、室外溫度平衡的費用。綜合計算而言，應用了氣候補償技術之后，能夠控制資源浪費總量為3%。

（3）鍋爐尾部排煙處增加了2 臺煙氣余熱回收利用裝置。在該裝置應用之后，煙氣溫度從最初的130℃降低到70℃，鍋爐的運行效率提升3%～5%，節(jié)約燃氣3%～6%。

（4）針對一次系統(tǒng)循環(huán)水泵進行了選型改造，采用3用1 備的方法。在整個系統(tǒng)的節(jié)能應用過程中，實現(xiàn)了單臺運行模式，從而提高了水泵使用效率。另外，利用水泵變頻裝置實現(xiàn)綜合電力控制，整個電力資源節(jié)能比例為30%左右[1]。

（5）在室內節(jié)能設計過程中，采用了學校自主研發(fā)的溫度感應裝置，可實時采集室內溫度，并且根據(jù)供暖溫度需求，實現(xiàn)對供熱溫度的有效管控。并且根據(jù)溫度需求智能化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對系統(tǒng)的全面管理，提高綜合節(jié)能水平[2]。

5 效果分析

燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)節(jié)能技術的應用對于整個燃氣鍋爐裝置的節(jié)能設計有重要的作用。在整體的供熱系統(tǒng)節(jié)能設計過程中，案例學校的設計思路取得了良好的效果。在改造之前，該校燃氣鍋爐總燃氣量為533.71 萬m3；應用了節(jié)能技術之后，燃氣總銷耗量僅為436.02 萬m3，節(jié)約能耗18.3%[3]。