燃?xì)忮仩t供熱系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)與應(yīng)用

劉曉君

北京博達(dá)順源天然氣有限公司 北京 102209

燃?xì)忮仩t是現(xiàn)代采暖鍋爐的一種重要形式，應(yīng)用非常廣泛。在當(dāng)前“雙碳”背景下，燃?xì)忮仩t供熱系統(tǒng)的節(jié)能減排任務(wù)艱巨。目前燃?xì)忮仩t的主要節(jié)能技術(shù)包括控制排煙溫度、控制爐渣含碳量等。

1 燃?xì)忮仩t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?xì)忮仩t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(fèi)用達(dá)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(fèi)用達(dá)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?xì)忮仩t的熱效率為92%。燃煤鍋爐的燃盡率為70%，燃?xì)忮仩t的燃盡率能夠達(dá)到99%。同時從資源節(jié)約角度而言，燃?xì)忮仩t的使用高效率也更加良好。

2 燃?xì)忮仩t的耗能分析

燃?xì)忮仩t與燃煤鍋爐相比具有更低的能耗。但是，如果從燃?xì)忮仩t的總體應(yīng)用角度分析，燃?xì)忮仩t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(fù)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(diào)節(jié)，整個自動控制過程中，無法補(bǔ)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(diào)試，也會造成鍋爐消耗量比較大的問題。

所以，雖然燃?xì)忮仩t與傳統(tǒng)燃煤鍋爐相比能耗有大幅降低，但是從燃?xì)忮仩t自身而言，其能耗管控還需要進(jìn)一步提升。

3 燃?xì)忮仩t供熱系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)分析

3.1 控制鍋爐排煙溫度技術(shù)

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(nèi)部結(jié)渣現(xiàn)象比較嚴(yán)重等問題，很多物質(zhì)附著到鍋爐及管道壁上，影響鍋爐的排煙和熱傳導(dǎo)效果，從而造成了鍋爐內(nèi)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(jìn)行吹掃：采用合理的吹灰設(shè)備對鍋爐進(jìn)行吹灰控制，減少內(nèi)部灰塵，清理內(nèi)部垃圾，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部溫度控制，降低能耗。

（2）采用除渣劑和清潔劑對鍋爐內(nèi)部進(jìn)行定期清理。通過清潔劑的使用，提升鍋爐內(nèi)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?qū)μ妓徕}、碳酸鎂、硫酸鈣、硅酸鈣及氧化鐵等成分進(jìn)行溶解，適合應(yīng)用于燃?xì)忮仩t。

（3）在燃?xì)忮仩t運(yùn)行過程中，可以采用低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的方式控制鍋爐內(nèi)耗。

3.2 控制鍋爐內(nèi)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(yùn)行狀態(tài)良好。

（1）通過床溫升高的方式控制鍋爐內(nèi)部的溫度。相關(guān)研究表明，在整個鍋爐加熱系統(tǒng)應(yīng)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(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的節(jié)能控制。在鍋爐的全面應(yīng)用控制過程中，設(shè)計應(yīng)用小爐渣系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)鍋爐的精準(zhǔn)處理，也可以減少燃燒能耗。

（3）采用二次風(fēng)形式，提升二次風(fēng)力的穿透能力，給燃燒室?guī)砀嗟娘L(fēng)力，提升燃?xì)獾娜紵省?/p>

3.3 熱管節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

熱管節(jié)能技術(shù)是燃?xì)忮仩t熱力系統(tǒng)中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)利用熱管結(jié)構(gòu)節(jié)能。熱管結(jié)構(gòu)內(nèi)部是真空結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠在供熱系統(tǒng)的熱能達(dá)到最高值時將內(nèi)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?xì)饣?，并輸送到冷卻系統(tǒng)當(dāng)中；鍋爐實(shí)現(xiàn)冷卻之后，可促進(jìn)鍋爐的傳導(dǎo)熱功效率提升。

3.4 冷凝節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

在整個鍋爐內(nèi)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?xì)忮仩t系統(tǒng)中，應(yīng)用冷凝換熱裝置，將水蒸氣中的運(yùn)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(dǎo)回水體中，從而實(shí)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(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用

氣候補(bǔ)償技術(shù)主要是依靠氣候補(bǔ)償裝備的作用完成節(jié)能控制。整個系統(tǒng)在應(yīng)用過程中，能夠使鍋爐供熱系統(tǒng)與整個外界溫度實(shí)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(shí)現(xiàn)能耗降低。在氣候補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用過程中，氣候補(bǔ)償裝置具有自動化特點(diǎn)，能夠根據(jù)系統(tǒng)傳感溫度設(shè)計，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的綜合溫度管控。該技術(shù)對傳感器要求較高，目的在于提升室內(nèi)外檢測溫度的準(zhǔn)確度，以此保障各設(shè)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(jìn)行優(yōu)化。

4 某燃?xì)忮仩t供熱系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用探討

為了驗(yàn)證燃?xì)忮仩t供熱系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用作用，針對某高校的燃?xì)忮仩t供熱系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行分析。該學(xué)校的總供熱面積達(dá)130 萬m2，校園設(shè)置了中心鍋爐機(jī)房，供暖費(fèi)用每年達(dá)到3500 萬元，占學(xué)?？偰茉吹?0%。

該校燃?xì)忮仩t供熱系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用過程中，鍋爐房供暖系統(tǒng)改造十分關(guān)鍵。

（1）優(yōu)化鍋爐房內(nèi)部計算機(jī)系統(tǒng)：設(shè)計應(yīng)用西門子PLC 控制軟件，實(shí)現(xiàn)對鍋爐運(yùn)行的全面監(jiān)控，實(shí)時監(jiān)控鍋爐裝置和輔機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)。并且安裝了比例調(diào)節(jié)裝置，實(shí)現(xiàn)了裝置的綜合調(diào)節(jié)保護(hù)，提升裝置的應(yīng)用效果。

（2）采用節(jié)能氣候補(bǔ)償技術(shù)：在整個系統(tǒng)中，增加了12 套鍋爐房供熱節(jié)能補(bǔ)償技術(shù)，該技術(shù)具有自動調(diào)節(jié)分配溫度、室外溫度平衡的費(fèi)用。綜合計算而言，應(yīng)用了氣候補(bǔ)償技術(shù)之后，能夠控制資源浪費(fèi)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(yīng)用之后，煙氣溫度從最初的130℃降低到70℃，鍋爐的運(yùn)行效率提升3%～5%，節(jié)約燃?xì)?%～6%。

（4）針對一次系統(tǒng)循環(huán)水泵進(jìn)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(yīng)用過程中，實(shí)現(xiàn)了單臺運(yùn)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(shí)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(nèi)節(jié)能設(shè)計過程中，采用了學(xué)校自主研發(fā)的溫度感應(yīng)裝置，可實(shí)時采集室內(nèi)溫度，并且根據(jù)供暖溫度需求，實(shí)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(shí)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?xì)忮仩t供熱系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用對于整個燃?xì)忮仩t裝置的節(jié)能設(shè)計有重要的作用。在整體的供熱系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計過程中，案例學(xué)校的設(shè)計思路取得了良好的效果。在改造之前，該校燃?xì)忮仩t總?cè)細(xì)饬繛?33.71 萬m3；應(yīng)用了節(jié)能技術(shù)之后，燃?xì)饪備N耗量僅為436.02 萬m3，節(jié)約能耗18.3%[3]。