燃?xì)忮仩t節(jié)能技術(shù)全面解析
發(fā)布時(shí)間：2018/7/14 9:48:33
近十幾年來，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，隨著工業(yè)的發(fā)展，燃?xì)忮仩t的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛。目前，我國(guó)正處于能源結(jié)構(gòu)調(diào)整階段。開發(fā)和利用天然氣已成為能源使用和決策的重要課題。
由此可見，燃?xì)忮仩t的推廣使用和發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)全新的發(fā)展階段。特別是近幾年，溫室效應(yīng)問題成為全球關(guān)注的重大環(huán)境問題，增加各種設(shè)備效率，節(jié)能降耗，降低碳排放，也是解決溫室效應(yīng)的一個(gè)辦法。
1)燃?xì)忮仩t普遍存在冷凝水腐蝕鍋爐、縮短爐齡的問題。
2)燃?xì)忮仩t供熱單位面積耗氣量偏高，且高、低差別很大。如單位面積耗氣量低的為9m3/m2～10m3/m2，高的為14m3/m2～15m3/m2
1)對(duì)燃?xì)忮仩t供熱的特點(diǎn)不十分熟悉。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員和運(yùn)行人員常常習(xí)慣按照燃煤鍋爐的做法設(shè)計(jì)和運(yùn)行燃?xì)忮仩t，未完全認(rèn)清燃煤和燃?xì)忮仩t的不同點(diǎn)。
①鍋爐效率與負(fù)荷率的關(guān)系不同。燃煤鍋爐低負(fù)荷時(shí)效率低，如當(dāng)負(fù)荷率為40%時(shí)，效率為38%。燃?xì)忮仩t，當(dāng)采用比例調(diào)節(jié)燃燒機(jī)，在調(diào)試好的情況下，在30%-100%的負(fù)荷下，鍋爐效率接近額定效率;
②鍋爐升降溫過程的快慢不同。以往非微機(jī)自控的燃煤鍋爐，在定流量、質(zhì)調(diào)節(jié)情況下，運(yùn)行中習(xí)慣于控制回水溫度。實(shí)際上，回水溫度是滯后的。當(dāng)供水溫度升高4℃～5℃，回水溫度可能才改變1℃～2℃。如按回水溫度控制，往往達(dá)不到在保證供暖基礎(chǔ)上最大限度節(jié)能的目的。如果說，燃煤不得不如此，而燃?xì)忮仩t完全是自動(dòng)控制，只要采用氣候補(bǔ)償系統(tǒng)，很容易實(shí)現(xiàn)控制供水溫度;
③鍋爐額定效率與鍋爐容量的關(guān)系不同。對(duì)于燃煤鍋爐，容量為0.7～46MW(1-65t/h)，其額定效率為72%～82%，且鍋爐容量越大，效率越高。對(duì)于燃?xì)忮仩t，容量為0.7～29Mw(1～40t/h)，其額定效率為86%～92%，但鍋爐效率隨容量的變化，比燃煤鍋爐要小得多。
2)在實(shí)施“煤改氣”的四個(gè)環(huán)節(jié)(方案論證、設(shè)計(jì)、施工驗(yàn)收和運(yùn)行)中皆存在問題:
①設(shè)計(jì)時(shí)未采用燃?xì)忮仩t供熱的節(jié)能技術(shù)。設(shè)計(jì)時(shí)未采用燃?xì)忮仩t供熱的節(jié)能技術(shù)，必然會(huì)給后續(xù)的運(yùn)行節(jié)能帶來先天不足的缺憾;
②運(yùn)行人員不能有效實(shí)施燃?xì)忮仩t的自動(dòng)控制。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，很多運(yùn)行人員對(duì)燃?xì)忮仩t供熱的規(guī)律還沒有完全掌握，但為了節(jié)約用氣，往往憑主觀想法運(yùn)行鍋爐，其結(jié)果，燃?xì)鉀]有省下來，供熱質(zhì)量反而下降了;
③施工驗(yàn)收過程中存在忽視調(diào)試的問題。無論是燃?xì)夤I(yè)鍋爐還是模塊式組合鍋爐，為了有效地提高鍋爐的平均運(yùn)行效率，都必須做好調(diào)試工作。但甲方一般不熟悉此情況，往往忽視調(diào)試工作。此外，有些廠家的調(diào)試水平不高，也對(duì)運(yùn)行節(jié)能不利。
眾所周知，提高燃煤供熱供暖系統(tǒng)的兩個(gè)效率(即鍋爐效率和管網(wǎng)輸送效率)是落實(shí)節(jié)能的關(guān)鍵。燃?xì)忮仩t供熱的節(jié)能，也應(yīng)遵循此原則。
1)提高燃?xì)忮仩t效率。這里所說的效率不是單臺(tái)鍋爐的額定效率，而是鍋爐組(群)的季節(jié)效率。為了提高季節(jié)效率，要從兩個(gè)方面努力。
要盡量減少供暖期內(nèi)各鍋爐的啟、停次數(shù)和待機(jī)時(shí)間。因每次鍋爐啟、停都要經(jīng)過吹掃，消耗燃?xì)?而待機(jī)時(shí)間內(nèi)，鍋爐就相當(dāng)一個(gè)大散熱器，也要損失熱量。
為提高鍋爐組(群)的季節(jié)效率，設(shè)計(jì)的選型配置至關(guān)重要，選型時(shí)需要考慮以下兩點(diǎn)：一是使鍋爐的組合具有較好的變負(fù)荷調(diào)節(jié)能力;二是鍋爐的最小出力盡量與最低負(fù)荷相匹配。同時(shí)還應(yīng)注意：燃?xì)忮仩t不宜在滿負(fù)荷工況下運(yùn)行，因?yàn)榇藭r(shí)排煙溫度高，熱損失大，反而多耗氣;燃?xì)忮仩t出現(xiàn)的故障一般為非機(jī)械故障，搶修比燃煤鍋爐簡(jiǎn)單些，可以考慮不設(shè)備用鍋爐。
要提高每臺(tái)鍋爐的平均運(yùn)行效率。為此，最好選配比例調(diào)節(jié)燃燒機(jī)，同時(shí)要求廠家的調(diào)試工作一定要規(guī)范、到位，并以測(cè)試報(bào)告為依據(jù)，只有這樣才能保證在30%一100%負(fù)荷工況下，鍋爐平均運(yùn)行效率接近額定效率。
2)提高管網(wǎng)輸送效率。影響管網(wǎng)輸送效率的因素有三個(gè)，即保溫、泄漏和水力失調(diào)造成的熱損失(而國(guó)外基本上是保溫?fù)p失)，其中因外管網(wǎng)水平失調(diào)和供暖系統(tǒng)垂直失調(diào)而造成的熱損失十分可觀。外管網(wǎng)的水平失調(diào)和室內(nèi)供暖系統(tǒng)的垂直失調(diào)損失的熱量所占比例很大，必須改進(jìn)。如今“煤改氣”，燃?xì)獾某杀靖?，減少管網(wǎng)失調(diào)熱損失顯得十分重要。為減少管網(wǎng)熱損失，應(yīng)采用水力平衡系統(tǒng)和室溫調(diào)控系統(tǒng)。
1)氣候補(bǔ)償技術(shù)。氣候補(bǔ)償技術(shù)是在傳統(tǒng)鍋爐房供暖系統(tǒng)上應(yīng)用一套氣候補(bǔ)償系統(tǒng)，該氣候補(bǔ)償系統(tǒng)主要由氣候補(bǔ)償器、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、室外溫度傳感器、供水溫度傳感器等幾部分組成。通過在氣候補(bǔ)償器中預(yù)設(shè)定鍋爐供暖運(yùn)行調(diào)節(jié)參數(shù)(曲線)，并根據(jù)室外溫度傳感器反饋回室外溫度(變化)，氣候補(bǔ)償器可計(jì)算出當(dāng)前較為合理的供水溫度，并依據(jù)該溫度控制調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度(即調(diào)節(jié)供暖系統(tǒng)回水量與鍋爐供水量的混合比例)，從而調(diào)節(jié)系統(tǒng)的總供水溫度，使鍋爐房供暖系統(tǒng)可以根據(jù)室外溫度變化實(shí)現(xiàn)“按需供熱”。
2)系統(tǒng)循環(huán)水泵變頻技術(shù)。系統(tǒng)循環(huán)水泵變頻(調(diào)速)技術(shù)是一項(xiàng)根據(jù)用戶用熱需求變化來改變(通常是降低頻率)循環(huán)水泵電機(jī)頻率，進(jìn)而改變系統(tǒng)循環(huán)水量(通常是減少循環(huán)水量)，有效節(jié)省循環(huán)水泵輸配電耗的節(jié)能(電)技術(shù)。該技術(shù)主要是通過控制系統(tǒng)壓差、壓力或供水溫度等來實(shí)現(xiàn)循環(huán)水泵的變頻運(yùn)行。由流體力學(xué)理論可知，循環(huán)水泵的循環(huán)水量Q與水泵轉(zhuǎn)速n的一次方成正比、循環(huán)水泵揚(yáng)程H與水泵轉(zhuǎn)速n的平方成正比、循環(huán)水泵的軸功率Ps與水泵轉(zhuǎn)速11的三次方成正比。因此，采用水泵變頻技術(shù)，通過降低循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速可明顯降低水泵功耗。雖然在水泵的實(shí)際運(yùn)行中，水泵的軸功-~qrg.ps與轉(zhuǎn)速n不一定成三次方的關(guān)系，但據(jù)相關(guān)實(shí)測(cè)研究可知，其節(jié)電效果也相當(dāng)顯著。
3)煙氣冷凝回收技術(shù)。煙氣冷凝回收技術(shù)是一項(xiàng)利用煙氣冷凝回收裝置回收燃?xì)忮仩t排煙余熱的節(jié)能技術(shù)，應(yīng)用煙氣冷凝回收裝置可將溫度較高的鍋爐排煙與溫度較低的供暖系統(tǒng)回水進(jìn)行熱交換。一方面，低溫的供暖系統(tǒng)回水可以降低高溫?zé)煔饪苫厥諢煔庵械娘@熱;另一方面，低溫供暖系統(tǒng)回水將高溫?zé)煔庵械乃魵饫淠伤?，回收水蒸氣的相變潛熱。相關(guān)研究資料表明，煙氣冷凝回收裝置可提高燃?xì)忮仩t實(shí)際運(yùn)行效率達(dá)3%～8%。
4)室外供熱管網(wǎng)水力平衡技術(shù)。室外供熱管網(wǎng)水力平衡技術(shù)通過室外供熱管網(wǎng)各支路上的水力平衡裝置來調(diào)節(jié)整個(gè)管網(wǎng)的水力工況，是一項(xiàng)解決供熱管網(wǎng)系統(tǒng)水力失調(diào)的節(jié)能技術(shù)。室外供熱管網(wǎng)水力失調(diào)分為靜態(tài)水力失調(diào)與動(dòng)態(tài)水力失調(diào)。靜態(tài)水力失調(diào)主要是因?yàn)樵O(shè)計(jì)、施工、管路的管材管件等因素會(huì)影響管網(wǎng)各支路的管道阻力系數(shù)，致使管網(wǎng)各支路之間的實(shí)際管道阻力系數(shù)比值與設(shè)計(jì)值不一致，反映到流量上則表現(xiàn)為管網(wǎng)各支路用戶的實(shí)際流量與設(shè)計(jì)流量不一致，產(chǎn)生水力失調(diào)。水力失調(diào)直接導(dǎo)致熱力失調(diào)，表現(xiàn)為實(shí)際流量值大于設(shè)計(jì)值的用戶室溫偏高和實(shí)際流量值小于設(shè)計(jì)流量值的用戶室溫偏低。靜態(tài)水力失調(diào)是供熱系統(tǒng)自身存在的問題，可通過安裝并調(diào)試靜態(tài)水力平衡閥加以解決。動(dòng)態(tài)水力失調(diào)主要是因?yàn)楣芫W(wǎng)系統(tǒng)部分支路熱用戶通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)閥門改變系統(tǒng)流量，即調(diào)節(jié)供熱量以適應(yīng)其用熱需求的變化。該部分支路熱用戶流量變化直接影響到管網(wǎng)其他支路熱用戶的流量，產(chǎn)生水力失調(diào)。動(dòng)態(tài)水力失調(diào)是供熱系統(tǒng)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的問題，可通過應(yīng)用自力式壓差控制閥與自力式流量控制閥加以解決.
為防止鍋爐尾部受熱面腐蝕和堵灰，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，燃?xì)忮仩t的排煙溫度一般不低于180℃，最高可達(dá)250℃。高溫?zé)煔馀欧旁斐纱罅繜崮芾速M(fèi)，同時(shí)也污染環(huán)境。
1Nm3天然氣燃燒后會(huì)放出9450Kcal的熱量，其中顯熱為8500Kcal，水蒸氣含有的熱量（潛熱）為950Kcal。燃?xì)忮仩t可利用的熱能是8500Kcal的顯熱。供熱行業(yè)中常規(guī)計(jì)算天然氣熱值一般以8500Kcal/Nm3為基礎(chǔ)計(jì)算。這樣，天然氣的實(shí)際總發(fā)熱量9450Kcal與天然氣的顯熱8500Kcal比例關(guān)系以百分?jǐn)?shù)表示就是111%，其中顯熱部分占100%，潛熱部分占11%，對(duì)于傳統(tǒng)燃?xì)忮仩t來說，潛熱部分的熱量在運(yùn)行中實(shí)際上被全部浪費(fèi)。高溫?zé)煔馀欧旁斐傻呐艧煙釗p失，主要為煙氣顯熱和蒸汽潛熱。
（1）1NM3天燃?xì)馊紵a(chǎn)生理論煙氣量約10.3 Nm3（大約12.5Kg），以過量空氣系數(shù)1.3計(jì)，產(chǎn)生煙氣14 Nm3（大約16.6KG）。
（2）由于天然氣燃料中含有氫元素，每1 Nm3天然氣燃燒后可產(chǎn)生1.55Kg水蒸汽。在排煙溫度較高時(shí)，煙氣中的水蒸汽處于過熱狀態(tài)，不能凝結(jié)成液態(tài)的水而放出汽化潛熱，而是隨煙氣排放，汽化潛熱被浪費(fèi)。鍋爐熱效率一般只能達(dá)到70～85%，約20％的熱能從爐體表面散發(fā)和通過煙氣排空而浪費(fèi)。
取煙氣溫度200℃降低至70℃，1 Nm3天然氣燃燒后的排煙中，可放出物理顯熱約1600KJ，水蒸汽冷凝率取50%，可放出汽化潛熱約1850 KJ，即總計(jì)放熱達(dá)3450 KJ。這正是燃?xì)忮仩t節(jié)能的潛力所在。
