燃氣鍋爐及供熱系統節能技術

李艷娜 開灤（集團）有限責任公司唐山礦業分公司

一、前言

隨著燃氣行業的發展，社會各界對燃氣鍋爐及供熱系統節能管理工作愈加關注，并提出了更高的需求。燃氣鍋爐管理中，節能環保是其重要性能，有利于保證鍋爐燃燒的高效率以及高質量，保證企業的自身經濟效益不受損害。但目前的燃氣鍋爐以及供熱系統在節能管理中依舊存在部分問題需要改進，以此規避其受到其他方面的影響，為后續的發展奠定基礎。

二、天然氣鍋爐的節能潛力

（一）煙氣節能潛力

為避免鍋爐的尾部受到燃氣的腐蝕影響，燃氣鍋爐在正常情況下所產生的排煙溫度一般是處于190℃-250℃范圍內。此時的高溫煙氣會產生大量的熱量，甚至會周邊的空氣造成影響。燃氣鍋爐在實際的運行中存在潛熱浪費的情況。高溫煙氣排放造成的熱損失主要是煙氣的顯熱和蒸汽的潛熱。天然氣中的氫元素燃燒之虎會產生大量的水蒸氣，當廢氣溫度較高時，煙氣中的蒸汽會過熱，不能凝結成液態水，釋放出汽化潛熱。當廢氣排出時，蒸發潛熱被浪費了。鍋爐的熱效率一般只有七成左右，兩成的熱能會造成浪費不能加以利用。這就是燃氣鍋爐的節能潛力所在。

（二）循環水泵節能潛力

在供熱系統運作中，泵的揚程和電機功率與一開始所計算出數據值偏差過大，管道計算中存在誤差，造成了這一現象。水泵實際運行工作量遠小于標準，在非經濟運行條件下運行，耗電量大，經濟效益低下，造成浪費。對于部分供熱水而言，需要通過控制閥調節水體的循環程度，以控制電機功率的實質性消耗量，達到節流控制的作用，減少循環泵運行時造成功率的極高浪費。

（三）燃氣鍋爐并聯運行

為了節約燃氣成本，低氮燃燒改造的燃氣鍋爐經常采用并聯間歇運行。在這種運行模式下，鍋爐的出力在高火和低火之間調節。火力發電熱負荷較差，做好動態的調節性工作勢在必行。當前的汽油節約效果并不好，但燃氣鍋爐以及供熱系統在運行國行中所產生的電能消耗和廢熱損失等方面具有相當大的節能潛力。

三、燃氣鍋爐及供熱系統節能技術

（一）循環水泵節能技術

循環水泵節能技術在應用中，要保證水泵的供水能力長期處于平衡狀態，但供水能力可以通過改變水阻力來改變，以滿足用戶的流量需求。此時，管道特性將隨閥門的開啟而改變，但壓頭特性不會改變，供水用電與面積成正比。循環水泵變頻控制自適應裝置通過改變水泵總揚程，滿足用戶的流量需求。當泵速變化時，揚程特性會發生變化，管道阻力會處于一種平衡狀態，此時可調節系統的流量變化值，確保熱力系統的負荷運行以及合規性處理。目前比較重視的裝置是循環泵增壓裝置，該裝置利用部分循環水通過泵的富壓頭進入增壓裝置，在泵出口進行恒壓混合。循環泵不需要對部分循環水加壓，在運行過程中降低了能耗，實現了節能環保的目的。

（二）CFD模擬仿真技術

CFD模擬仿真技術屬于一種新穎的管理技術，具有較強的計算功能，需要結合計算流體動力學進行燃燒器以及鍋爐那些處理。燃燒爐的運行情況可知，爐膛內的溫度場、流場、火焰形狀都是比較重要的參數。

（三）整體濃淡燃燒技術

在鍋爐燃燒器的應用中，對于燃燒器喉口部分所出現的情況，需要及時將燃燒過程區分為不同的階段，以燃氣與空氣的配比作為劃分依據，確保燃氣的燃燒分三個階段完成，即為燃氣過濃、燃氣過淡和燃盡。在燃氣過濃的階段，燃料的量會變少，氧氣會出現不足，致使燃氣很難被充分燃燒完。在燃料未被充分燃燒時，會形成對應的一氧化碳，該類氣體具有較強的還原性，可與一氧化氮直接產生氧化還原反應形成二氧化碳以及氮氣，使得燃氣燃燒可最終抑制一氧化氮的形成。在燃燒時，淡燃燒階段的氧氣很難被全部燃盡，甚至其中未能夠被充分燃盡的一氧化碳會在持續的燃燒中形成其獨有的二氧化碳，但需要保證最終的氧氣燃燒效率不降低。

（四）燃燒器內部半預混技術

當前區域的半預混、半擴散燃氣會使得燃氣與空氣在整個燃燒器內比較均勻的燃燒，確保燃料可直接的噴射到不同的燃燒區域中，增強濃淡燃燒與分層燃燒的情況，減少局部高溫情況的產生。由于預混噴嘴的噴射角度具有多樣性，燃料可從多方向噴射出來，與周邊的空氣進行有機混合，確保火焰在穩定的情況下產生較少的二氧化氮。

（五）低氮燃燒改造的燃氣鍋爐監控系統

燃氣鍋爐監控系統是通過數字化技術對燃氣鍋爐進行節能上面的監測控制。監測熱負荷、環境溫度和系統運行參數，反映到計算機上，可以對各項參數進行是調節，并對鍋爐運行方式和消防配置進行調整，實現動態控制回收煙氣余熱與水循環控制。系統的組態功能能夠同時對鍋爐的各項相關運行參數進行顯示，實時模擬運行狀態并通過簡單地認為操作進行參數控制，操作上沒有太高的難度，模擬效果逼真。低氮燃燒改造的燃氣鍋爐系統功能強大，能夠對供熱負荷與環境溫度進行實時的監控與自動調整配合，實現動態運行調整。在供熱系統的燃氣運用上能夠對用量進行調整與智能分配，還具備智能溫控技術，可隨室外溫度變化自動調節循環水溫度。在回水管設有過濾裝置和手動排污閥，系統對壓差進行監控的同時根據情況進行自動排污，并對系統壓力進行調整。在系統檢測到循環泵的故障、水壓損失、二次管網節水壓力以及系統安全問題時能夠發動警報，提醒工作人員采取措施進行處理

四、結束語

簡而言之，目前燃氣鍋爐及供熱系統在節能環保上的建設還要受到鍋爐系統建設、系統設計以及工作人員素質等多個方面的影響和限制，而且這些方面或多或少都存在一定的問題，不利于燃氣鍋爐及供熱系統節能效率的增強。對此，本文主要針對燃氣鍋爐及供熱系統節能控制情況簡要分析，針對性的做好舉措提出，從多個角度著手加強燃氣鍋爐及供熱系統節能管理的效率和水平。