燃氣鍋爐供熱系統節能技術與應用

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，燃氣鍋爐供熱系統的節能減排任務艱巨。目前燃氣鍋爐的主要節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現，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，燃氣鍋爐供熱系統也存在能耗問題，主要體現在以下幾個方面；

（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，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 燃氣鍋爐供熱系統節能技術分析

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）采用小流量連續爐渣工作模式工作，以實現精準的節能控制。在鍋爐的全面應用控制過程中，設計應用小爐渣系統，能夠實現鍋爐的精準處理，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，給燃燒室帶來更多的風力，提升燃氣的燃燒效率。

3.3 熱管節能技術應用

熱管節能技術是燃氣鍋爐熱力系統中應用的關鍵技術，該技術利用熱管結構節能。熱管結構內部是真空結構，該結構能夠在供熱系統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，并輸送到冷卻系統當中；鍋爐實現冷卻之后，可促進鍋爐的傳導熱功效率提升。

3.4 冷凝節能技術的應用

在整個鍋爐內部，天然氣燃燒會產生大量的水蒸氣，大量的溫度和熱能隨之被帶走，從而形成了熱能損失。所以，在現代燃氣鍋爐系統中，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，從而實現了冷凝節能管控，最終提升了冷凝節能效果。

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能控制。整個系統在應用過程中，能夠使鍋爐供熱系統與整個外界溫度實現平衡狀態。在整個平衡狀態中，鍋爐熱量受到外界的影響比較小，從而實現能耗降低。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，能夠根據系統傳感溫度設計，實現系統的綜合溫度管控。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的合理性，提升供熱系統的性能，對節能效果進行優化。

4 某燃氣鍋爐供熱系統節能技術應用探討

為了驗證燃氣鍋爐供熱系統節能技術的應用作用，針對某高校的燃氣鍋爐供熱系統節能技術進行分析。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節能技術應用過程中，鍋爐房供暖系統改造十分關鍵。

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

（2）采用節能氣候補償技術：在整個系統中，增加了12 套鍋爐房供熱節能補償技術，該技術具有自動調節分配溫度、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%，節約燃氣3%～6%。

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

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

5 效果分析

燃氣鍋爐供熱系統節能技術的應用對于整個燃氣鍋爐裝置的節能設計有重要的作用。在整體的供熱系統節能設計過程中，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；應用了節能技術之后，燃氣總銷耗量僅為436.02 萬m3，節約能耗18.3%[3]。