本文针对影响燃气锅炉房节能效果的主要因素，提出了降低排烟温度、提高运行控制水平、降低排污热损失和耗电等技术措施，为燃气锅炉房设计、运行提供参考。- 北京市煤气热力工程设计院有限公司 王建国 宋玉梅 1 概述 随着我国西气东输工程、陕甘宁天然气进京工程的建设，天然气作为洁净燃料在我国正得到大力开发和逐步推广应用，城市能源结构发生了很大的变化。由于能源结构的变化和我国经济高速发展带来的能源供应日趋紧张的形势，如何进一步合理利用能源、节约能源，已引起全社会的关注和重视，也为从事能源利用领域的科技人员提出了更新更高的要求。节约能源是一项基本国策，随着能源供应的紧张和国家对节能的重视，随着全国各地煤改气的实施，燃气锅炉房节能问题日益突出，已显得尤为重要。 2 燃气锅炉房节能潜力 根据燃气锅炉房节能潜力分析1，采取降低排烟热损失、提高运行控制水平、提高凝结水回收率节能潜力较大，最值得关注和重视。降低锅炉排污热损失、降低热水锅炉系统补水率和耗电量有一定的节能潜力，值得关注和引起一定的重视。 以北京市为例，2005年，区域燃气锅炉房供热建筑面积接近1.7亿平方米，采暖季燃气锅炉房用气量约为20亿立方米，若节能10%，可减少燃气耗量2亿立方米；节能20%，可减少燃气耗量4亿立方米。可见燃气锅炉房节能潜力较大，节能效益相当可观。 3 燃气锅炉房节能措施 根据以上分析，燃气锅炉房应采取合理的节能措施，有效地提高节能水平。具有节能潜力的因素中，凝结水回收率、热水锅炉系统补水率实际上与外网和热用户有关，应通过外网和热用户解决，本文将从其它四个方面进行节能措施分析研究。 3.1 降低排烟热损失措施分析 排烟热损失主要受排烟温度和过量空气系数的影响2。 其中过量空气系数过大，会造成烟气量增加，带走更多的热量，所以应在保证锅炉燃烧效率的前提下尽可能地降低过量空气系数，可通过合理地配置燃烧器、严格的运行调试，使其与锅炉本体的结构特点，燃料的种类和特性相匹配，以确保火焰在炉胆中充满，使燃料充分燃烧。选择具有比例调节功能的燃烧器，能够随着供热负荷的变化自动调节燃气的供应及空气的配比，使燃气锅炉在负荷变化范围内，始终保持在较高的燃烧效率的同时，保证合理的过量空气系统，降低排烟热损失提高锅炉热效率。 由于排烟热损失中，水蒸气所携带的热损失占排烟热损失的55%75%，如果将排烟温度降到烟气冷凝温度以下，通过回收利用水蒸气潜热，可以很有效地降低排烟热损失，提高锅炉热效率。为此，需采取低温吸热装置并达到冷凝效果进行热量回收。低温吸热装置从结构上可分为整体式和分离式两种。整体式即为一般所说的冷凝式锅炉，分离式就是在常规锅炉外的烟道中加装余热回收装置。 3.1.1 冷凝式锅炉 冷凝式锅炉是指能够从锅炉排放的烟气中吸收水蒸气所含的汽化潜热的锅炉。常规锅炉将烟气中大部分显热传递给水或蒸汽，而冷凝式锅炉不仅将更大一部分显热传递给水或蒸汽，而且还吸收了部分烟气中的水蒸气冷凝后释放的汽化潜热。 冷凝式锅炉在设计思想上与传统锅炉有很大的不同。冷凝式锅炉必须具有冷凝式热交换受热面，采用高性能的外壳保温和密封材料。用低温水将锅炉的排烟温度降到烟气冷凝温度以下，使烟气中呈过热状态的水蒸气凝结成水，放出汽化潜热，把这一部分的热量回收仍利用于锅炉。按照燃料低位发位量为基准计算，整体效率可比传统的锅壳锅炉高出10%17%。排烟温度可降至5070。冷凝式锅炉不仅节省能源，而且在冷凝烟气中的水蒸气的同时，可以除去烟气中的有害物质，又可回收可观的水量，具有节能、节水、环保等特点。冷凝式锅炉在国外应用已相当广泛。 由于整体型冷凝式锅炉烟道结构和阻力变化较大，需要增加较大的风机功率；冷凝液在炉内产生，需采取防腐措施；燃烧器在性能匹配上也与非冷凝式锅炉不同，因此通常整体型冷凝式锅炉的成本是常规锅炉的1.52倍。 3.1.2 常规锅炉加装余热回收装置 分离式烟气余热回收装置一般可分为直接接触换热器和间接换热器。 直接接触换热器采用水喷淋的方式与烟气直接接触进行热质交换。此方式热能回收率高，同时吸收了大量烟气中的有害物质，但是，此方式回收的水质为酸性，使用受到限制，余热回收产生的热水在一般民用采暖锅炉房内难于利用，因此采暖锅炉房一般不采用此种方式。 间接换热器又称为烟气冷凝热能回收装置。因燃气锅炉的烟气中水蒸气含量多，烟气中的水蒸气在冷凝过程中放出大量汽化潜热，使得燃气锅炉所采用的冷凝式余热回收器效果比传统的燃煤锅炉所采用省煤器效率要高，在常规锅炉烟道上加装烟气余热回收换热器，可提高锅炉的热效率，减少能源的浪费，同时也可降低用户的运行成本。 冷凝热能回收装置的另一个作用是降低NOx的排放，锅炉热效率的提高，减少了燃料的消耗，降低了总排放量；冷凝液对NOx的吸收，进一步减少了污染物的排放，因此安装冷凝热能回收装置，具有节能和环保的双重效果。 3.1.3 烟气再循环 有的锅炉采取了烟气再循环系统，将部分尾部烟气送入炉膛重新参加燃烧，既利用了部分余热，又可降低NOx的生成量，具有节能和环保双重功效。 3.2 提高运行控制水平措施分析 提高运行控制水平，就是要达到精确的控制，实现供需平衡、按需供热，达到节约能源、降低成本的目的。锅炉房采用微机监控系统可及时检测参数，并根据热需求自动调整锅炉运行工况。要实现该目的，就需要在锅炉房系统设计时，根据不同供热单位的性质、热负荷情况、主机设备特点等设计和选择与之相适应的系统型式和自控模式。 通常小区燃气锅炉房提供采暖负荷、空调通风负荷和生活热水负荷等。因此，锅炉房监控系统要根据不同的热负荷情况，采取不同的控制方式，满足用户的要求。 对于采暖系统就要采取根据室外温度的变化，锅炉房监控系统调节锅炉房的出水温度这种控制方式。同时针对不同用热性质的热用户，锅炉房监控系统应在锅炉房出水温度控制回路中再加入时间程序、假日程序等控制方式，以达到节约能源的目的。 3.3 降低锅炉排污热损失措施分析 由于低压锅炉给水中含有多种溶解固形物，当给水进入锅内被蒸发时，除了因蒸汽带出少量溶解固形物之外，绝大部分锅水不断地被蒸发，而给水又不断地补充，锅水中的溶解固形物的含量会越来越大。根据工业锅炉水质的要求，对锅水的溶解固形物含量和碱度均有严格要求，而运行中是靠排污来满足要求的。给水中溶解固形物的含量和给水负硬度是影响排污率的主要因素，对锅炉的给水品质进行控制，可以降低排污率，从而减少排污热损失、降低燃气消耗量的目的。 根据锅炉给水中的溶解固形物和碱度的含量，分析其影响大小，并采取合理的水处理方式，一些常用的水处理方式均可有针对性地降低水中的碱度和硬度或溶解固形物等，如不足量酸再生氢钠串联离子交换系统、石灰钠离子交换系统、铵钠离子交换系统等。 另外，通过运行操作时，合理控制排污量也可减少排污热损失。如采取自动排污，减少不必要的浪费。掌握好排污的时机，一般在低负荷、高汽压情况下排污，可以减少排污量。也可通过利用排污水余热达到节能的目的。 3.4 降低耗电量措施分析 使供热系统泵、风机等能耗偏大的原因与设计、运行和设备本身的效率等因素有关。因此，设计人员在设备选型时，要对运行工况仔细分析，充分了解设备的性能特性，计算在一定管网特性曲线下各方案中泵、风机工作点的流量、扬程、功率及效率，从而比较出一个最优方案，合理配置设备。再有利用变频技术，可使电能消耗降低到合理的范围。使用变频器后，电机属于软启动，起动电流大大降低，减少了对电网的冲击，变频器的各项保护功能可靠，保护的反应速度和精确度比常规的继电保护大大提高。供热系统的变频调速，最终目的是调节系统的水量和风量，借以满足变负荷工况需求的同时，实现最大限度的节能、节电效果，以提高系统能效。 4 结 论 通过以上分析燃气锅炉房节能措施如下：采用冷凝式锅炉或烟气余热回收装置、烟气再循环等措施可以降低排烟热损失，提高锅炉热效率，降低运行成本，具有节能、环保效益。 根据不同供热单位的性质、热负荷情况、主机设备等特点设计和选择与之相适应的热力系统型式和自控控制系统，可以提高运行控制水平，达到精确的控制，实现供需平衡、按需供热，达到节约能源、降低成本的目的。 采取合理的水处理方式和自动排污措施等，可以降低蒸汽锅炉排污率。 在泵和风机的设备选型时应认真计算流量和扬程，科学合理地配置设备，同时采取变频措施，节约用电，降低能耗。采取凝结水回收措施，提高凝结水回收率；降低热网泄露，减少补水率可以减少能量损失和浪费。 燃气锅炉房节能是一项系统工程，应根据供热单位热负荷的性质、主机设备等特点设计和选择与之相适应的热力系统和控制系统、烟气余热回收系统，以及其它的节能方式，并进行详细的节能设计分析比较，确定合理的节能系统。同时应宣传节能和节能知识，使燃气锅炉房节能见到实效、用有限的投资取得最大的节能效果。