燃气锅炉供热系统节能技术与应用

刘晓君

北京博达顺源天然气有限公司 北京 102209

燃气锅炉是现代采暖锅炉的一种重要形式，应用非常广泛。在当前“双碳”背景下，燃气锅炉供热系统的节能减排任务艰巨。目前燃气锅炉的主要节能技术包括控制排烟温度、控制炉渣含碳量等。

1 燃气锅炉特征分析

（1）使用成本相对比较低：与传统燃煤锅炉相比，燃气锅炉的使用成本非常低。燃料单价以3.5 元/ m3计，10h 的燃料用量为756 m3，年消耗费用达571.56 万元；而燃煤锅炉的燃料单价为400 元/ t，10h 耗量为7t，年消耗费用达1022 万元。

（2）使用效率更高：在整体的效率对比中发现，燃煤锅炉的热效率为67%，而燃气锅炉的热效率为92%。燃煤锅炉的燃尽率为70%，燃气锅炉的燃尽率能够达到99%。同时从资源节约角度而言，燃气锅炉的使用高效率也更加良好。

2 燃气锅炉的耗能分析

燃气锅炉与燃煤锅炉相比具有更低的能耗。但是，如果从燃气锅炉的总体应用角度分析，燃气锅炉供热系统也存在能耗问题，主要体现在以下几个方面；

（1）部分锅炉加热过程中，热负荷与热效率之间的差异比较大，虽然完成了整体的加热控制，同时热效率也相对比较低，造成了热效率损失问题。

（2）部分锅炉加热过程中，加热速度不同，并且使用固定流量调节，整个自动控制过程中，无法补充水温，最终使锅炉总体效果下降。在锅炉加热过程中，如果操作人员对加热规律了解不够，不会正确调试，也会造成锅炉消耗量比较大的问题。

所以，虽然燃气锅炉与传统燃煤锅炉相比能耗有大幅降低，但是从燃气锅炉自身而言，其能耗管控还需要进一步提升。

3 燃气锅炉供热系统节能技术分析

3.1 控制锅炉排烟温度技术

排烟温度的热量损失、废弃热量损失是整个锅炉能耗损失的主要途径。影响锅炉烟气温度的主要因素包括锅炉排烟管道灰烬堵塞，锅炉内部结渣现象比较严重等问题，很多物质附着到锅炉及管道壁上，影响锅炉的排烟和热传导效果，从而造成了锅炉内部废气温度比较高，影响锅炉的使用效果。为此，提出了锅炉排烟温度控制策略。

（1）定期对锅炉进行吹扫：采用合理的吹灰设备对锅炉进行吹灰控制，减少内部灰尘，清理内部垃圾，实现内部温度控制，降低能耗。

（2）采用除渣剂和清洁剂对锅炉内部进行定期清理。通过清洁剂的使用，提升锅炉内部整洁度，减少烟气聚集而造成的温度过高现象。另一方面，除垢剂能够对碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙、硅酸钙及氧化铁等成分进行溶解，适合应用于燃气锅炉。

（3）在燃气锅炉运行过程中，可以采用低负荷运转的方式控制锅炉内耗。

3.2 控制锅炉内部的炉渣含碳量

通过含碳量的有效控制，可以充分提升燃烧效率，保证锅炉运行状态良好。

（1）通过床温升高的方式控制锅炉内部的温度。相关研究表明，在整个锅炉加热系统应用过程中，如果床温从800℃提高到1500℃，碳颗粒的燃烧时间可减少20%，同时颗粒的燃烧效果更好。

（2）采用小流量连续炉渣工作模式工作，以实现精准的节能控制。在锅炉的全面应用控制过程中，设计应用小炉渣系统，能够实现锅炉的精准处理，也可以减少燃烧能耗。

（3）采用二次风形式，提升二次风力的穿透能力，给燃烧室带来更多的风力，提升燃气的燃烧效率。

3.3 热管节能技术应用

热管节能技术是燃气锅炉热力系统中应用的关键技术，该技术利用热管结构节能。热管结构内部是真空结构，该结构能够在供热系统的热能达到最高值时将内部的热能完全吸收；热管吸收温度后，整体温度快速升高，使工作液开始气化，并输送到冷却系统当中；锅炉实现冷却之后，可促进锅炉的传导热功效率提升。

3.4 冷凝节能技术的应用

在整个锅炉内部，天然气燃烧会产生大量的水蒸气，大量的温度和热能随之被带走，从而形成了热能损失。所以，在现代燃气锅炉系统中，应用冷凝换热装置，将水蒸气中的运行热量降低，从而降低热能排放果。其将水蒸气冷凝之后，再传导回水体中，从而实现了冷凝节能管控，最终提升了冷凝节能效果。

3.5 气候补偿技术应用

气候补偿技术主要是依靠气候补偿装备的作用完成节能控制。整个系统在应用过程中，能够使锅炉供热系统与整个外界温度实现平衡状态。在整个平衡状态中，锅炉热量受到外界的影响比较小，从而实现能耗降低。在气候补偿技术的应用过程中，气候补偿装置具有自动化特点，能够根据系统传感温度设计，实现系统的综合温度管控。该技术对传感器要求较高，目的在于提升室内外检测温度的准确度，以此保障各设计参数的合理性，提升供热系统的性能，对节能效果进行优化。

4 某燃气锅炉供热系统节能技术应用探讨

为了验证燃气锅炉供热系统节能技术的应用作用，针对某高校的燃气锅炉供热系统节能技术进行分析。该学校的总供热面积达130 万m2，校园设置了中心锅炉机房，供暖费用每年达到3500 万元，占学校总能源的60%。

该校燃气锅炉供热系统节能技术应用过程中，锅炉房供暖系统改造十分关键。

（1）优化锅炉房内部计算机系统：设计应用西门子PLC 控制软件，实现对锅炉运行的全面监控，实时监控锅炉装置和辅机设备的运行状态和参数。并且安装了比例调节装置，实现了装置的综合调节保护，提升装置的应用效果。

（2）采用节能气候补偿技术：在整个系统中，增加了12 套锅炉房供热节能补偿技术，该技术具有自动调节分配温度、室外温度平衡的费用。综合计算而言，应用了气候补偿技术之后，能够控制资源浪费总量为3%。

（3）锅炉尾部排烟处增加了2 台烟气余热回收利用装置。在该装置应用之后，烟气温度从最初的130℃降低到70℃，锅炉的运行效率提升3%～5%，节约燃气3%～6%。

（4）针对一次系统循环水泵进行了选型改造，采用3用1 备的方法。在整个系统的节能应用过程中，实现了单台运行模式，从而提高了水泵使用效率。另外，利用水泵变频装置实现综合电力控制，整个电力资源节能比例为30%左右[1]。

（5）在室内节能设计过程中，采用了学校自主研发的温度感应装置，可实时采集室内温度，并且根据供暖温度需求，实现对供热温度的有效管控。并且根据温度需求智能化控制系统，实现对系统的全面管理，提高综合节能水平[2]。

5 效果分析

燃气锅炉供热系统节能技术的应用对于整个燃气锅炉装置的节能设计有重要的作用。在整体的供热系统节能设计过程中，案例学校的设计思路取得了良好的效果。在改造之前，该校燃气锅炉总燃气量为533.71 万m3；应用了节能技术之后，燃气总销耗量仅为436.02 万m3，节约能耗18.3%[3]。