燃煤鍋爐改燃氣鍋爐項目節能減排分析

國靜芳，高艷秋

（呼和浩特中燃城市燃氣發展有限公司，呼和浩特 010010）

2012年3月21日，國家發改委發布新修訂的《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）[1]，要求省會城市監測PM2.5。當時，呼和浩特市空氣質量未達國家要求，其中SO2排放值高于標準7.8%，NO2排放值高于標準22.6%，可吸入顆粒物高于標準18.3%。原因是呼和浩特市供熱主要采用燃煤鍋爐，其效率低，除塵效果差，排放污染物超過國家標準。隨著新標準的實施，呼和浩特市政府高度重視環境保護問題，認識到只有改變能源結構才能最終改善空氣質量。其主要任務是將165座鍋爐房（包括258臺燃煤鍋爐，供熱面積約為580萬m2）的燃煤鍋爐改造成燃氣鍋爐，將天然氣作為主要供熱燃料。燃煤鍋爐改成燃氣鍋爐以下均簡稱為“煤改氣”。

1 燃氣鍋爐與燃煤鍋爐的比較（見表1）

（1）燃氣鍋爐環保且污染少，不會產生二氧化硫、氮氧化物等有毒氣體，而燃煤鍋爐產生的三廢（廢氣、廢渣、廢水）等難以治理，且治理成本較高，燃氣鍋爐則可以節省這筆不菲的額外費用。

（2）燃氣鍋爐熱效率高，在92%以上，而燃煤鍋爐通常在65%～70%。鼓風機大量的煙氣會帶走熱量，同時由于灰垢的作用，給受熱面增加了熱阻，造成效率下降；燃氣鍋爐沒有更多的煙氣熱損失，灰垢量也小，提高了熱傳導，所以熱效率高。

（3）燃氣鍋爐擁有良好的自動化控制條件（即開即用），無需提前數日開爐預熱，而燃煤鍋爐在使用前需預熱數日，且停產期間也不得停止工作。

（4）燃氣鍋爐輔機少，無需固體的制備設備，如固體廢渣清除設備、除塵設備以及大功率的風機。

（5）燃氣鍋爐占地空間比燃煤鍋爐少一半，且使用壽命長，在15 a以上，而燃煤鍋爐只有10 a，甚至更少。

2 “煤改氣”項目實施效果

經過近幾年燃氣市場的大力開發，尤其是“煤改氣”項目的實施，2015年呼和浩特市空氣質量有了明顯的改善，全市可吸入顆粒物（PM10）年平均濃度、SO2和NO2年平均排放量均達到《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）的要求。并且，呼和浩特市在全國24個按標準監測城市中排名靠上。由此可見，“煤改氣”項目在城市建設中的貢獻是巨大的。

隨著“煤改氣”項目力度加大，其他領域用氣量也不斷增加，呼和浩特市空氣質量很短時間內得到極大的改善，取得了巨大的環境效益和社會效益。在這之前，呼和浩特市中燃公司已經推行使用燃氣采暖（燃氣鍋爐、燃氣壁掛爐、燃氣直燃機等）多年，并針對不同類型的用戶，編制了燃氣應用說明書（即產品說明書）進行宣傳。

具體方式如下：住宅小區取暖以單獨壁掛爐為主，大力宣傳環保和安全，尤以安全為重；學校、醫院以燃氣鍋爐供熱為首選；公共建筑（會展、賓館、商場等）主要采用燃氣作為供暖、空調制冷及熱水供應（直燃機為主）的方式；大體積、高空間的廠房、車間宜采用天然氣輻射采暖；呼和浩特市天然氣供熱已有較好的基礎，大量公用設施已使用燃氣供熱。截止2012年，總供熱面積約800萬m2。

3 節能減排分析

燃氣采暖的熱效率在90%以上，再加上循環補水系統均采用變頻控制運行，煙氣余熱得到充分利用。所以，在“煤改氣”項目中，節能降耗空間已經不大，但運營費用仍居高不下。

表1 燃氣鍋爐與燃煤鍋爐運行指標比較

表2 呼和浩特市2015-2016年度采暖期能耗（“煤改氣”采暖）

從表2可以看出，雖然循環、補水系統采用變頻控制運行，但“煤改氣”項目耗電量還是高于同行平均耗電水平。同行采暖期平均耗電約2 kW·h/m2；“煤改氣”項目采暖期平均耗電2.61 kW·h/m2；采暖期最少高于同行平均值0.61 kW·h/m2，一個采暖期供熱成本要增加0.61×0.678 3×3 280 416=136萬元。

自2015年以來，全國各地均已同步調整天然氣價格，沒降反漲，價格一直處于上調趨勢，相對于低廉的煤炭、電、LNG等替代能源，天然氣價格優勢并不存在。當前，我國經濟結構不斷調整，為了生存，不少企業紛紛努力降低運營成本。所以，作為生產、生活用氣（包括采暖用氣），燃氣并不是能源首選，人們迫于環境壓力，才選用燃氣。為了降低運營成本，企業可以通過以下措施實現節能降耗。

3.1 降低建筑能耗的必要性

我國是能源消耗大國，建筑能耗占很大比例，我國多數建筑的單位面積熱損失為發達國家的3倍左右，建筑高能耗容易對環境產生諸多不良影響[2]。“煤改氣”項目主要為建筑物采暖提供熱源，所以建筑物的保溫情況直接影響供暖的能耗。建設節能型社會，是我國重大戰略決策，建筑節能在我國經濟發展中占有很重要的地位，直接關系到企業和社會的可持續發展[3]。目前，呼和浩特市中燃公司燃氣采暖消耗氣量已經很大，其需要認真研究“煤改氣”項目的節能問題。

根據國家相關規范，符合節能要求的采暖居住建筑具有以下特征：（1）屋頂的保溫能力為一般非節能建筑的1.5～2.6倍；（2）外墻的保溫能力為一般非節能建筑的2.0～3.0倍；（3）窗戶的保溫能力為一般非節能建筑1.3～1.6倍。經測算，未采取節能措施的建筑能耗為58～64 W/m2，采取節能措施后的建筑能耗為40～45 W/m2，節能超過30%。節能建筑冬季可以防止室內熱量的散失，夏季可以隔熱，從而保證冬暖夏涼，所以在燃氣采暖和空調的能耗上，可以大幅度降低耗氣量。目前，“煤改氣”項目供暖對象大部分不符合建筑節能規范要求，造成大量能源浪費。

3.2 分時分區供暖的可行性

“煤改氣”項目的供熱系統一般采取24 h供熱，未按建筑用途采取分時、分區供熱，無故損耗熱能造成嚴重浪費，所以人們應研究這方面的問題。

在滿足末端用戶用熱需求的前提下，盡量不產生不必要的耗熱量。盡量做到按需供熱，不同類型的建筑由于使用功能不同，在不同時段所需的熱量不同，應采取分時、分區控制方式，根據不同時間對室內溫度的要求進行供熱。辦公樓、教學樓等在夜間往往無人活動，依據《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》，室內溫度保持在值班溫度5℃即可，從而實現分時分區供熱[4]。

分時分區控制系統可依據建筑物熱量需求量和熱量需求時間的差異，進行分區或分時間控制，例如，在辦公時正常供熱，非工作區域和下班時間減少供熱量。辦公樓按時段供熱：工作時間：8:00-17:00，供熱溫度18～20℃；科研和教學樓工作時間8:00-20:00；周末以及節假日照常使用時，一般在20:00-04:00關閉調節閥，低溫供熱。以上建筑，特別是辦公樓分時分區控制，節能效率能達到25%，節能效果顯著。

采暖期全天候平均耗氣量14.5～15 m3/m2，采取分時分區控制以后，可節省天然氣（14.5～15.0）×5%=3.625～3.750 m3/m2，折合節省費用（采暖期）6.60～6.83元/m2，分時分區控制系統簡單易操作，實施技術難度低，很容易實現。

3.3 加強管理，降低可控成本

在運營過程中，“煤改氣”項目運營單位要加強對水電消耗的監管，杜絕不必要的浪費。同時，要不斷優化供熱管道，提高其保溫性能。在鍋爐運行過程中，電機必須采用變頻控制系統，從而達到節電目的。

4 結語

筆者全面細致地對“煤改氣”項目所供熱的建筑物進行節能方面調研，將調研結果上報政府，要求其完善建筑物節能措施，達到規范標準。根據建筑物的使用性質，供暖企業應進行分區、分時段供熱，加強管理，降低成本，以減少燃氣、電、水等消耗，從而實現“煤改氣”項目節能目的，進一步提高“煤改氣”項目的經濟效益和運營質量。

1 中華人民共和國環境保護部，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.GB3095-2012 環境空氣質量標準[S].中國環境科學出版社，2012.

2 王洪玉.淺談燃氣鍋爐的優越性和應用前景[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2011，（16）：300.

3 李軍林.以燃氣鍋爐替代燃煤鍋爐的探討[J].煤，2007，16（3）：31-32.

4 程四龍.燃氣鍋爐替代現有燃煤鍋爐的可行性分析[J].中國高新技術企業，2012，（15）：93-95.