天然气锅炉集中供暖节能技术及应用研究

王岩

摘 要：天然气集中供暖是多个建筑共同使用一个天然气锅炉，可以满足一定区域范围内居民的供暖，这种供暖方式单位建设面积小，有助于集中管理，确保供热的安全性和可靠性。然而由于我国各地天然气供暖技术差异，在供暖过程中，一些供应商为了满足远端用户的供暖需求，将天然气锅炉过度加热，从而导致近端客户供暖过热，远端供暖不足等问题，造成严重的资源浪费。为了提高天然气集中供暖系统的热效率，降低锅炉热损耗，达到节能、经济性目标。本文就天然气锅炉集中供暖节能技术及应用进行了探讨。

关键词：天然气锅炉;集中供暖;节能技术

引言：

随着世界性能源危机爆发以及生态环境恶化，严重威胁到人类生存发展。我国煤炭资源丰富，北方供暖、南方供电主要依靠煤炭能源，煤炭燃烧过程中释放大量的二氧化碳、二氧化硫等有害物质，是造成温室效应的主要因素之一。天然气作为公认的清洁能源，具有使用便利、安全可靠、改善效率等优点，随着生态文明建设的快速推进及国家《大气污染防治行动计划》《促进天然气协调稳定发展的若干意见》等政策意见出台，各地加快了“煤改气”、“油改气”步伐。天然气集中供暖技术逐渐成熟，使用安全、价格便宜、使用方便的特点。但是天然气集中供暖采用全天候供暖，由于不同楼层导致温度差异，造成暖气资源浪费[1]。通过分析天然气集中供暖节能结束，可以降低天然气集中供暖的能源消费，达到节能目标。

1 天然气锅炉集中供暖节能技术

1.1冷凝技术

锅炉燃烧后产生的烟气经过冷凝器冷却后恢复到原始的温度，在冷凝过程中水蒸气凝结成水排放出来的热量称之为高位发热量，水蒸气处于蒸汽状态散发的热量称之为低位发热量。高位发热量和低位发热量之间的差值，就是水蒸气气化潜在热量，由于不同燃料的热值差异，所以导致水蒸气的热值存在一定的差异。天然气中含有的氢元素比较多，燃烧后烟气中的水蒸气热量比较大，通过冷凝技术可以将水蒸气的潜在热值利用起来，提高天然气锅炉的热效率。传统锅炉烟气温度一般在160—250摄氏度范围，让燃料燃烧产生的烟气水蒸气处于过热状态，导致水蒸气的热量在烟囱中流失，降低锅炉的热效率[2]。通过冷凝技术，可以将锅炉燃烧排放的烟气冷凝回收热能进行回收，经过回收处理后的烟气温度降低，尾部烟气温度降低到110—180摄氏度范围，有助于充分吸收锅炉尾部烟气的水蒸气潜在热能，将锅炉的燃烧效率提升到108%，可以节约10-20%的燃气。在水蒸气热量回收过程中，可以降低锅炉尾部排放烟气量，达到节能减排的目的。在燃料耗值不变的条件下，锅炉供热系统的冷凝装置回收的冷凝水越多，则回收的热值越高，锅炉热效率也越高。

1.2变频技术

变频技术是将直流电逆变成为不同频率的交流电，或者将交流电逆变成为不同频率的直流电，是一种转换技术。变频装置是微电子技术和变频技术结合，通过改变电动机工作频率达到控制交流电动机[3]。变频装置包括整流、滤波、逆变器、控制器、微处理单元等单元元件。整流单元将固定的交流电转变为直流电，满足变频器运行要求;逆变器由大功率开关晶体管阵列构成的电子开关，直接将直流电转化为不同频率、宽度和幅度的方波。控制器控制输出的方波和频率，叠加为近似正弦波的交流电，驱动交流电动机运行。微处理单元负责处理变频装置运行的各项数据信息。将变频技术运用在燃气锅炉的引风机、鼓风机、水泵，可以改变传统风机、水泵通过挡板或者阀门调节风量、水量，达到改变风量的目的，这种控制方式，造成大量的风量被放风阀门放出去，造成电能的损耗。变频技术可以控制风机、水泵的运行速度，根据燃气锅炉集中供热的运行负荷改变风机和水泵的运行速度，变频器可以自动采集蒸汽传感器的运行数据，根据采集的数据信息，自动调节风机转速、水泵流量，让整个锅炉炉膛保持稳定的压力，从而降低整个锅炉的耗电量。锅炉水泵启动后，需要向蒸汽管网供水，如果锅炉用水量增加，则管网压力下降，传感装置将压力传输到控制器，控制器则可以改变电机的频率和电压，调节水泵的转速，达到降低水泵能耗的目的。

1.3气候补偿器

气候补偿器是利用天气變化自动补偿相应的调节量，达到节能环保的目的。它根据天然气锅炉集中供热系统的运行负荷和室内建筑采暖的需求，对整个供热系统进行调节，如果室外的温度比较高，则降低补偿量，如果室外温度低，则增加补偿量。气候补偿器的控制系统可以根据室外温度变化和实际锅炉的供水系统温度与用户设定温度的偏差，调节控制阀门的开度，让一次侧热流量或者冷流量达到控制出水/送风温度的要求，系统自动调节一次侧供水流量和二次侧供水温度，避免由于天然气锅炉集中供热系统由于楼层温度差异不同，导致热量的损失，为住户提供一个舒适、安全居住环境。气候补偿器具有以下优点：第一，根据太阳辐射温度差异调节三通阀门的供水温度，以免造成不同楼层温度差异，导致住户家中过热造成开窗现象[4]。第二，气候补偿装置可以设置时间，根据不同时间段用户对室内的要求，调节室内的温度。白天室内无人或者少人情况下，可以减少房间的供暖量，夜晚人多、气温下降比较低的时候，可以增加房间的供暖量。第三，气候补偿器的恒温阀门可以从太阳、电器设备、人体等热源获得热量，补充室内的供暖量，降低锅炉供暖系统的热量。

2 天然气锅炉集中供暖节能技术的应用

北方城市某天然气锅炉集中供热系统为例，该锅炉房占地1500平方米，住宅面积74万平方米，实际供热面积为78万平方米。该锅炉系统采用3台20吨天然气锅炉，鼓风机将风量引入到天然气热水锅炉，让锅炉内的天然气充分燃烧，热水加热后输送到换热器，将一次测网路和二次测网络的水进行交换，一次测回水网路被除污器进行除污过滤后送入到省煤器，与锅炉部分烟气进行热量交换，降低锅炉尾部烟气的温度。锅炉回水吸收烟气温度后在此进行到锅炉水循环系统，完成一路侧网路循环[5]。二次测网路与用户侧供暖装置换热后，通过除污器进出锅炉除污，处理后通过循环水泵输送到换热器，进行二次热量交换循环。由于太阳辐射在不同季节不同时间的差异不同，对天然气锅炉的总供热负荷造成一定的影响。如果不能根据室内温度变化进行调节供热温度，则会造成不同端客户的室内温度过热，用户开窗降温的现象。在三台天然气锅炉外部安装气候补偿器，如果室外的太阳辐射温度达到了锅炉设定间断供热的温度时，则天然气锅炉自动转为停机状态，通过外部热量进行供热;如果外界的温度无法达到锅炉供暖系统规定的热量数值，则让锅炉处于满负荷运行状态，确保整个供热范围的供热需求。

结束语：

随着煤改气项目的推进，天然气锅炉集中供暖将成为未来城市集中供热的主要方式。受到不同端用户的供热需求，容易出现用户热量过多或者过少现象，造成能源浪费问题。根据天然气锅炉集中供暖系统的实际情况，选择相应的节能技术，可以降低锅炉的热量损耗，达到节能减排的目标。

参考文献：

[1]刘 亮. 天然气锅炉集中供暖节能技术探讨[J]. 建筑工程技术与设计，2018（18）：4879-4879.

[2]胡德群. 清洁能源—— 一种绿色集中供暖的模式创新[J]. 城市管理与科技，2018，20（1）：60-63.

[3]许红波，邱炳蔚. 北方地区供暖中低温空气源热泵的应用[J]. 中国房地产业，2020（11）：236-236.