燃气锅炉改造的综合节能技术分析与应用

刘金刚

摘 要：天津市进行燃气锅炉大面积供暖从2012年才开始，实际操作时间较短，缺乏设计以及运行方面的经验，会有很多问题存在。为此，结合我单位改造工作，进行了综合节能技术的分析，并针对性的进行了技术革新、改造和应用，提供的节能效果，大大降低了天然气资源消耗和运营成本。

关键词：燃气锅炉改造 综合节能技术 分析 应用

中图分类号：TK229.8 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（a）-0090-02

按照2011年天津市政府第79次常务会议，淘汰中心城区和滨海新区核心区燃煤供热锅炉，是落实“十二五”节能减排任务的重要内容，是改善大气环境的民心工程，是建设生态城市的具体措施。2012年1月，市建委对天津燃气集团“关于中心城区及滨海新区核心区淘汰燃煤锅炉房工程”的立项申请予以批复。玻纤锅炉房被列入2013年煤改燃项目。在本次煤改燃工作中，在原煤场位置新建一座燃气锅炉房，热源容量为5台7 MW。

天津市进行燃气锅炉大面积供暖从2012年才开始，实际操作时间较短，缺乏设计以及运行方面的经验，会有很多问题存在。天然气是能源发热量里较高的，但是资源比较紧张，怎样安全节能的运行燃气锅炉，备受业内关注。

1 天津市“煤改燃”过程中发现的问题

1.1 气体不完全燃烧损失

燃气锅炉在良好的情况下，气体完全燃烧，热损失较小。一般情况下，锅炉的燃烧效率为99.0%～99.5%，不完全燃烧热损失率为0.5%～1.0%。在燃烧不良的情况下，气体不完全燃烧的热损失率就会大大提高。燃气锅炉与以往的燃煤锅炉不同，燃烧不良时不会产生黑烟，加之很少有单位配备专业的烟气分析设备，直观上很难判断。

1.2 散热损失

锅炉房的散热损失主要包括两种：一种是燃气锅炉设备的散热损失；另一种是锅炉房范围内其他附属设备、风道等的散热损失。其中，锅炉设备本身的散热损失率一般为1.0%～2.0%之间，已计算在锅炉热效率中。除这两种之外，其他散热损失一般较小，且中小型锅炉的燃烧用空气曲子锅炉间，散热也可以提高锅炉间空气的温度。另外，辅助间的设备和管道散热也可以用于辅助间供暖。

1.3 锅炉排污热损失

一般情况下，锅炉的排污率越大、压力越高，则排污热损失也就越大。没有排污热量回收装置的锅炉设备，其排污热损失量将高达3%～5%，锅炉排污率每增加1%，燃料即消耗0.3%～0.5%。由此可见，排污水所带走的热量相当大，能源浪费多，必须引起足够的重视，并通过合理改造设备加以控制。溶解固形物含量和负硬度是影响锅炉排污率的主要因素。

1.4 锅炉排烟热损失

影响排烟热损失的主要因素是排烟温度及烟气量。排烟温度越高，排烟量越大，排烟损失也就越大。

当排烟温度上升时，排烟损失增大，锅炉效率下降。经过检测，在目前设备的技术前提下，排烟温度每升高18 ℃，排烟热损失约增加1%。因此，降低排烟温度可使得锅炉效率有一定幅度的提高。

1.5 补水热损失及凝结水热损失

作为燃气热水锅炉，因为热网的泄露，系统不老化也会造成热量的损失。根据对燃气热水锅炉的测试，在不同供回水温度下。补水率下降1%，补水热损失相应减少 1.8%～4.5%；而对于燃气蒸汽锅炉，凝结水回收率每降低10%，凝结水热损失率相应增加约1.05%。可见，补水热损失及凝结水热损失方面有相当的节能空间。

2 针对以上问题的解决方案

2.1 合理配置与运行燃烧器

排烟热损失是影响锅炉热效率的主要因素，其主要受到排烟温度和过量空气系数影响。结合燃烧的基本原理可知，过量空气系数越大，烟气量增加的越多，其带走的热量也越多。据检测，在排烟温度为250 ℃时，过量空气系数增0.1%，锅炉热效率降低0.9%。因此，在保证锅炉燃烧效率的基础上，尽可能的缩小过量空气系数。在实际运行过程中，合理配置燃烧器，严格进行运行调试，使燃烧器与锅炉设备的结构特点、燃料的特性相匹配，以确保火焰充满炉胆，使燃料燃烧充分。

2.2 降低锅炉排烟热损失

冷凝式锅炉指的是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设备。常规的锅炉会将烟气中的大部分显热传递给水或蒸汽，冷凝式锅炉在将显热传递给水或蒸汽的同时，还能够吸收部分烟气中的水蒸气冷凝后释放的气化潜热。

冷凝式锅炉与常规锅炉不同，必须具有冷凝式热交换受热面，采用高性能的保温外壳和密封材料。用低温水为锅炉排烟的温度降到烟气冷凝温度以下，使得烟气中呈现过热状态的水蒸气凝结成水，放出汽化潜热，收回这一部分热量利用于锅炉。冷凝锅炉的整体效率可比传统的锅壳锅炉高出10%～17%，排烟温度可降至50 ℃～70 ℃。冷凝式锅炉既节省燃气，又可以除去烟气中的有害物质，回收可观的水量，具有节能、节水、绿色环保等特点。

分离式烟气余热回收装置一般分为直接接触换热器和间接接触换热器。直接接触换热器是指采用水喷淋的方式与烟气直接接触进行热质交换。此种方式的回收率较高，能够吸收烟气中大量的有害物质。这种回收方式同时存在一定缺陷，采用直接接触换热器回收的水质为酸性，在使用上受到限制；余热回收产生的热水在常规民用采暖锅炉房内难以利用，因此采暖锅炉房一般不采用此种方式。

2.3 降低锅炉管道系统热损失

对热力管网的保温进行改造，将原有岩棉外缠玻璃布形式升级为岩棉外包铁皮，使管网的热损失降低，能源的综合利用率充分提高。同时，对软水箱进行保温处理，有效地提高软水箱的保温性能，降低了锅炉软化水的热量损失。新增一根DN100管道，减少因冷凝而损失的热量，使供热效率进一步提高。

2.4 降低排污热损失

为了提高锅炉的供热效率，降低排污引起的热损失就必然要降低排污率。将给水碱度控制在较低值，炉水碱度控制在较高值，排污便可降低到较小值。endprint

采用定期排污的方式，降低排污热损失。定期化验软化水、锅炉水的水质情况，从而保证锅炉给水水质合格。根据锅炉水碱度的大小及其变化规律，在低负荷、高汽压情况下排污。同时根据锅炉汽包内液面处水的含盐浓度调节控制排污阀，将排污量控制在最低限度，从而大大降低排污引起的热损失。

2.5 降低锅炉房设备的电耗

降低锅炉房设备的电耗，从两方面入手：第一要做到设备的合理配置，坚决杜绝“大马拉小车”的现象；第二要采用新的技术。

首先应对锅炉的运行情况进行分析，了解设备的性能特征，计算在一定的管网形式下泵、风机工作点的流量、扬程、功率以及效率，确定最优方案，做到合理配置。

引进变频技术，使触点处于软启动状态，降低启动电流，减少对电网的冲击。通过变频器改变交流电的频率，调节水泵的转速及流量，从而能快速、及时、连续的补充系统在各个运行期内的漏水量，避免补水泵长期运行，有效减低能耗。

总之，在注重绿色环保的今天，燃气锅炉的大面积使用非常有利于保护大气环境。尽管在技术及市场等方面仍对燃气锅炉的发展有所限制，但从长远发展来看，燃气锅炉供暖将是未来供暖行业的必然趋势。同时，在近年来燃气能源的形式相当严峻的情况下，如何合理的节约使用能源也已迫在眉睫。

3 结合我单位这次燃煤锅炉改造工程进行了革新改造

（1）对锅炉燃烧器加装变频器，根据运行负荷由变频器自动调整，以达到最佳运行状态，节省燃气、降低成本。

（2）对换热系统加装室外气象仪，随时观测室外的天气变化，及时自动调节出水温度。

（3）加装日照温度仪器，有效地根据晴天、阴天对房屋室内温度变化进行供热调整。

（4）分时段进行供热（白天、晚上、夜间、节假日）采取不同时间控制出水温度。

（5）分区域供热，将不同的房屋结构和远近区域分开，彻底改变了以往的不管什么房屋结构和远近一个温度供热，造成有的住户温度高，有的住户温度低的情况。

（6）在锅炉尾部加装节能器，有效地回收利用排烟余热，降低排烟温度，还可以将回收的冷凝水处理后用于锅炉和管网的补水。

（7）将锅炉的鼓风机、水泵加装变频器，不仅有效地控制锅炉运行负荷，达到最佳运行效果，还节约大量的用电。

4 结论

从以上节能技术的分析与应用来看，对燃气锅炉的改造，应该采用综合节能技术，才能最终带来良好节能效果，提高供热效率，从而提高经济效益和社会效益。

参考文献

[1] 尚磊，赵强.燃煤工业锅炉燃气改造分析[J].太原科技，2009（1）.endprint