天然氣鍋爐集中供暖節能技術及應用研究

王巖

摘 要：天然氣集中供暖是多個建筑共同使用一個天然氣鍋爐，可以滿足一定區域范圍內居民的供暖，這種供暖方式單位建設面積小，有助于集中管理，確保供熱的安全性和可靠性。然而由于我國各地天然氣供暖技術差異，在供暖過程中，一些供應商為了滿足遠端用戶的供暖需求，將天然氣鍋爐過度加熱，從而導致近端客戶供暖過熱，遠端供暖不足等問題，造成嚴重的資源浪費。為了提高天然氣集中供暖系統的熱效率，降低鍋爐熱損耗，達到節能、經濟性目標。本文就天然氣鍋爐集中供暖節能技術及應用進行了探討。

關鍵詞：天然氣鍋爐;集中供暖;節能技術

引言：

隨著世界性能源危機爆發以及生態環境惡化，嚴重威脅到人類生存發展。我國煤炭資源豐富，北方供暖、南方供電主要依靠煤炭能源，煤炭燃燒過程中釋放大量的二氧化碳、二氧化硫等有害物質，是造成溫室效應的主要因素之一。天然氣作為公認的清潔能源，具有使用便利、安全可靠、改善效率等優點，隨著生態文明建設的快速推進及國家《大氣污染防治行動計劃》《促進天然氣協調穩定發展的若干意見》等政策意見出臺，各地加快了“煤改氣”、“油改氣”步伐。天然氣集中供暖技術逐漸成熟，使用安全、價格便宜、使用方便的特點。但是天然氣集中供暖采用全天候供暖，由于不同樓層導致溫度差異，造成暖氣資源浪費[1]。通過分析天然氣集中供暖節能結束，可以降低天然氣集中供暖的能源消費，達到節能目標。

1 天然氣鍋爐集中供暖節能技術

1.1冷凝技術

鍋爐燃燒后產生的煙氣經過冷凝器冷卻后恢復到原始的溫度，在冷凝過程中水蒸氣凝結成水排放出來的熱量稱之為高位發熱量，水蒸氣處于蒸汽狀態散發的熱量稱之為低位發熱量。高位發熱量和低位發熱量之間的差值，就是水蒸氣氣化潛在熱量，由于不同燃料的熱值差異，所以導致水蒸氣的熱值存在一定的差異。天然氣中含有的氫元素比較多，燃燒后煙氣中的水蒸氣熱量比較大，通過冷凝技術可以將水蒸氣的潛在熱值利用起來，提高天然氣鍋爐的熱效率。傳統鍋爐煙氣溫度一般在160—250攝氏度范圍，讓燃料燃燒產生的煙氣水蒸氣處于過熱狀態，導致水蒸氣的熱量在煙囪中流失，降低鍋爐的熱效率[2]。通過冷凝技術，可以將鍋爐燃燒排放的煙氣冷凝回收熱能進行回收，經過回收處理后的煙氣溫度降低，尾部煙氣溫度降低到110—180攝氏度范圍，有助于充分吸收鍋爐尾部煙氣的水蒸氣潛在熱能，將鍋爐的燃燒效率提升到108%，可以節約10-20%的燃氣。在水蒸氣熱量回收過程中，可以降低鍋爐尾部排放煙氣量，達到節能減排的目的。在燃料耗值不變的條件下，鍋爐供熱系統的冷凝裝置回收的冷凝水越多，則回收的熱值越高，鍋爐熱效率也越高。

1.2變頻技術

變頻技術是將直流電逆變成為不同頻率的交流電，或者將交流電逆變成為不同頻率的直流電，是一種轉換技術。變頻裝置是微電子技術和變頻技術結合，通過改變電動機工作頻率達到控制交流電動機[3]。變頻裝置包括整流、濾波、逆變器、控制器、微處理單元等單元元件。整流單元將固定的交流電轉變為直流電，滿足變頻器運行要求;逆變器由大功率開關晶體管陣列構成的電子開關，直接將直流電轉化為不同頻率、寬度和幅度的方波?？刂破骺刂戚敵龅姆讲ê皖l率，疊加為近似正弦波的交流電，驅動交流電動機運行。微處理單元負責處理變頻裝置運行的各項數據信息。將變頻技術運用在燃氣鍋爐的引風機、鼓風機、水泵，可以改變傳統風機、水泵通過擋板或者閥門調節風量、水量，達到改變風量的目的，這種控制方式，造成大量的風量被放風閥門放出去，造成電能的損耗。變頻技術可以控制風機、水泵的運行速度，根據燃氣鍋爐集中供熱的運行負荷改變風機和水泵的運行速度，變頻器可以自動采集蒸汽傳感器的運行數據，根據采集的數據信息，自動調節風機轉速、水泵流量，讓整個鍋爐爐膛保持穩定的壓力，從而降低整個鍋爐的耗電量。鍋爐水泵啟動后，需要向蒸汽管網供水，如果鍋爐用水量增加，則管網壓力下降，傳感裝置將壓力傳輸到控制器，控制器則可以改變電機的頻率和電壓，調節水泵的轉速，達到降低水泵能耗的目的。

1.3氣候補償器

氣候補償器是利用天氣變化自動補償相應的調節量，達到節能環保的目的。它根據天然氣鍋爐集中供熱系統的運行負荷和室內建筑采暖的需求，對整個供熱系統進行調節，如果室外的溫度比較高，則降低補償量，如果室外溫度低，則增加補償量。氣候補償器的控制系統可以根據室外溫度變化和實際鍋爐的供水系統溫度與用戶設定溫度的偏差，調節控制閥門的開度，讓一次側熱流量或者冷流量達到控制出水/送風溫度的要求，系統自動調節一次側供水流量和二次側供水溫度，避免由于天然氣鍋爐集中供熱系統由于樓層溫度差異不同，導致熱量的損失，為住戶提供一個舒適、安全居住環境。氣候補償器具有以下優點：第一，根據太陽輻射溫度差異調節三通閥門的供水溫度，以免造成不同樓層溫度差異，導致住戶家中過熱造成開窗現象[4]。第二，氣候補償裝置可以設置時間，根據不同時間段用戶對室內的要求，調節室內的溫度。白天室內無人或者少人情況下，可以減少房間的供暖量，夜晚人多、氣溫下降比較低的時候，可以增加房間的供暖量。第三，氣候補償器的恒溫閥門可以從太陽、電器設備、人體等熱源獲得熱量，補充室內的供暖量，降低鍋爐供暖系統的熱量。

2 天然氣鍋爐集中供暖節能技術的應用

北方城市某天然氣鍋爐集中供熱系統為例，該鍋爐房占地1500平方米，住宅面積74萬平方米，實際供熱面積為78萬平方米。該鍋爐系統采用3臺20噸天然氣鍋爐，鼓風機將風量引入到天然氣熱水鍋爐，讓鍋爐內的天然氣充分燃燒，熱水加熱后輸送到換熱器，將一次測網路和二次測網絡的水進行交換，一次測回水網路被除污器進行除污過濾后送入到省煤器，與鍋爐部分煙氣進行熱量交換，降低鍋爐尾部煙氣的溫度。鍋爐回水吸收煙氣溫度后在此進行到鍋爐水循環系統，完成一路側網路循環[5]。二次測網路與用戶側供暖裝置換熱后，通過除污器進出鍋爐除污，處理后通過循環水泵輸送到換熱器，進行二次熱量交換循環。由于太陽輻射在不同季節不同時間的差異不同，對天然氣鍋爐的總供熱負荷造成一定的影響。如果不能根據室內溫度變化進行調節供熱溫度，則會造成不同端客戶的室內溫度過熱，用戶開窗降溫的現象。在三臺天然氣鍋爐外部安裝氣候補償器，如果室外的太陽輻射溫度達到了鍋爐設定間斷供熱的溫度時，則天然氣鍋爐自動轉為停機狀態，通過外部熱量進行供熱;如果外界的溫度無法達到鍋爐供暖系統規定的熱量數值，則讓鍋爐處于滿負荷運行狀態，確保整個供熱范圍的供熱需求。

結束語：

隨著煤改氣項目的推進，天然氣鍋爐集中供暖將成為未來城市集中供熱的主要方式。受到不同端用戶的供熱需求，容易出現用戶熱量過多或者過少現象，造成能源浪費問題。根據天然氣鍋爐集中供暖系統的實際情況，選擇相應的節能技術，可以降低鍋爐的熱量損耗，達到節能減排的目標。

參考文獻：

[1]劉 亮. 天然氣鍋爐集中供暖節能技術探討[J]. 建筑工程技術與設計，2018（18）：4879-4879.

[2]胡德群. 清潔能源—— 一種綠色集中供暖的模式創新[J]. 城市管理與科技，2018，20（1）：60-63.

[3]許紅波，邱炳蔚. 北方地區供暖中低溫空氣源熱泵的應用[J]. 中國房地產業，2020（11）：236-236.