高校后勤管理视域下锅炉低氮改造的思考与探索——以西北大学为例

林家慧 张敬梓

高校后勤管理视域下锅炉低氮改造的思考与探索——以西北大学为例

林家慧 张敬梓

[西北大学后勤集团]

在国家经济的快速发展，以及城镇化、工业化脚步不断加快的时代大背景下，为了应对随之而来的环境问题，特别是针对重中之重的空气污染问题，国家已出台了多项环保整治措施。其中近年来对于燃气锅炉的氮氧化物NOx排放量制定了低于30mg/m3的标准，但传统的天然气锅炉燃烧机NOx排放均在120-150mg/m3左右，因此如何更好地响应国家政策，多措并举地推动燃气锅炉的低氮改造已成为当务之急。文章将以西北大学为例，在后勤管理的视域下结合高校的特殊站位对低氮改造的方式及效益进行了探讨。

高校后勤管理；低氮改造；燃气锅炉

一、低氮改造的背景意义与实际现状

氮氧化物（NOx）主要是一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2），它们在大气中的含量和存在的时间达到对人、动物、植物以及其他物质产生的有害影响达到一定的程度，就形成污染。NOx通过呼吸进入人体肺部,可引起支气管炎或肺气肿。除此之外N2O还是造成酸雨的原因之一，还可使平流层中臭氧减少，从而使紫外线辐射量增加[1]。

燃料燃烧会释放出大量的NOx，在此背景下，2018年起全国以及各地环保部门发布了一系列环保文件，如陕西省、西安市的《陕西省锅炉大气污染物排放标准（GB611226-2018）》、《陕西省环境保护厅关于燃气锅炉低氮排放改造控制标准的复函（省环函（2017）333号）》、《关于2019年度燃气锅炉低氮改造以奖代补资金申请有关事项的通知（市铁腕治霾办发（2019）3号）》。文件要求西安市燃气锅炉排烟中氮氧化合物NOx的含量需符合低氮标准，即达到80mg/L以下，并提出于2019年6月30日之前完成改造并通过验收的单位，方可享受低氮排放奖补政策，申请补助奖金。

西北大学现有三个校区，共设锅炉房5个。其中太白校区设东、西锅炉房，现有18台锅炉总计48蒸吨，均于2003年投入使用；桃园校区现有4台锅炉，其中2台2吨德地氏燃气锅炉于2003年启用，2台4吨法罗力燃气锅炉于2014年启用；长安校区除去2018年新更换的3台低氮锅炉外还有6台非低氮锅炉，先后于2014-2015年启用。截至2019年6月，三校区中尚有29台锅炉不符合政府铁腕治霾文件的相关要求，需进行低氮改造。

二、低氮改造的技术路线及特色分析

（一）低氮燃烧器+FGR（烟气外循环技术）方式

目前市面上低氮燃烧器多配合FGR回烟管使用，机头内的风机将燃烧产生的烟气通过回烟管抽回再次进行燃烧，以此降低烟气中NOx的含量。但这种方法仅能达到NOx＜80mg/m³的要求，且锅炉出力将降至原锅炉出力的75%左右。由于冷凝水的腐蚀和设备震动等原因，锅炉的使用寿命受到一定影响[2]。这种燃烧器的改造方式无需更换炉体，施工简单，初期投资小，适用于投运时间短、整机更换不经济的锅炉。

（二）整机更换为新型低氮锅炉

目前市场上技术较为成熟和广泛使用的是全预混式低氮冷凝锅炉，其热效率为106%左右，与使用传统采暖锅炉相比，运行费用能够节省20～30％，氮氧化物排放量低于30mg/m³。使用整机更换低氮锅炉的改造方式，施工周期长、初期投资大，但热效和烟气指标高，在相当长一段时间内无需考虑二次改造的问题，适用于投运时间较长、更换燃烧机会使锅炉热效再度降低导致二次改造的锅炉。

（三）BOT模式外包运营，由企业投资运营并收取热费

整机更换低氮锅炉的方式优点众多并能达到长期内“一劳永逸”的效果，但由于其初期投资大，考虑到很多建设单位的财政预算不到位的实际情况，可引入了BOT模式（合同能源管理）的改造方式。下面对其进行简要介绍。

BOT模式的内涵（建设-经营-转让）：

1.由企业承担项目建设总投资，负责改造方案设计、设备采购、设备安装及后期供热运营。

2.校方需按合同约定的热费（元/m2*月）向企业缴纳热费。

3.合作期内按合同约定执行，合作期满后，确保设备完好后将无偿移交学校。

（四）几种技术路线的比较

综上，笔者对目前社会上常用的低氮改造技术路线进行了调研与分析，并对其改造后的各方面影响进行阐述，详见下表1。

表1 燃气锅炉低氮改造常用技术路线的比较

三、西北大学低氮改造的方案对比及路径选择

由于西北大学各校区建设时间、锅炉的投入使用年限等客观实际情况不同，针对不同校区应制定不同的低氮改造方案。

（一）太白校区

太白校区建校最早，除博物馆锅炉外均为2003年启用，至今已投入运行十六年。因此，只改造燃烧器的方法意义不大，而且很有可能产生额外的二次改造投资成本。但在全部更换整机的方案中，太白校区的改造预算又高达千万元，若由学校全部投资，则需投入大量财政资金，可以考虑采取目前社会较为广泛接受的BOT模式。

在BOT外包运营中，按照市政供暖的标准收费是5.8元/m2*月。我们可以和学校自行运行管理锅炉房做一下比较：近三年来太白校区自行运营锅炉房的成本呈现逐年上升趋势，BOT模式下的运营成本仍将高于学校；但随着用户采暖要求的进一步提高，同时因锅炉设备的逐年老化和热效降低，便使得学校自行运营成本与BOT模式成本的差值在不断缩小。由此可见，这一趋势将会不断延续，学校自营的成本持续增加，最终与BOT模式基本持平，甚至可能会出现超越BOT模式的现象。

在经济效益方面：

1.改造的初期投资为0，适合现阶段改造预算大、资金不足的实际情况；

2.可以节省采暖司炉用工人员和相应人员的薪酬支出；

3.即使按照5.8元/m2*月的最高标准收费，目前学校运营成本与BOT成本的差距也在不断缩小，未来或将达到基本持平。

在社会效益方面：

1.由专业公司进行专业管理，锅炉房的整体管理运行更加规范；

2.按照合同约定的供暖温度及24小时保障供暖，用户的采暖体验将得到更有力的保障，对学校后勤服务保障工作的满意度也会提升；

3.BOT模式目前已经得到广泛推广使用，有助于推进社会化进程。

（二） 其他校区

长安校区建成较晚，锅炉使用年限短，炉体情况好，可以考虑采用更换低氮燃烧器的改造方式进行改造。对桃园校区内2台2014年投运的锅炉，也采用更换低氮燃烧器；另外2台于2003年投运的锅炉，建议更换为1台低氮冷凝整机锅炉。针对长安及桃园两校区的改造方案，建议采用由学校投资的方式，将更换低氮燃烧器及整机低氮锅炉相结合。

四、 结语

本文是在基于国家关于铁腕治霾及响应低氮改造政策的大背景下，对社会上现行常用的燃气锅炉低氮改造技术路线进行的介绍和分析，并以西北大学为例，从高校后勤管理的角度，对改造方式的甄选及经济效益进行了探讨。

从上文的分析和探讨中可以看出，对于锅炉低氮改造方式首先应充分考虑高校当年财政预算，对原有运行锅炉的投运年限、锅炉类型和现阶段锅炉出力及热效率等基本情况进行分析研判，在财政经费充足且改造时间宽裕的条件下，整机更换为低氮锅炉的方案应被优先考虑；若经费不足或时间紧迫，要有针对性地对不同使用工况下的锅炉采取不同的改造方式，使其能在较短时间内实现经济效益最高化、环保效果最优化和管理效能的最大化。

[1]丁永航,周大汉.燃烧过程中NOX的生成机理和抑制技术[J].上海煤气，2007,（04）：20-23.

[2]刘裕,王玉良,张海强.低氮燃烧器改造对锅炉运行的影响研究[J].石化技术.2018,（03）：27-29.

[3]张圣伟,陈继学,洪民等.低氮燃烧器改造及应注意的问题[J].发电设备，2013,（06）：432-435.

（责任编辑:赵鹏程）