试析暖通供热锅炉房的节能措施

（河北建筑工程学院，河北张家口市，075000）梁昱升祁甫王嘉泽

长期以来，我国存在较为严重的能源供应和能源利用效率受限的问题。国内供热主要耗用燃煤等化石能源，考虑到能源不可再生性和耗用过程产生程度环境污染，大规模使用燃煤满足集中供热需求已经不再符合当代暖通供热产业发展的实际需求。以往集中供热通常是用在天气比较严寒的北方城市，但是现在由于中国经济社会的发达，在集中供热技术已经不再受南北方的气候影响，有不少的南方城市，也都进行了集中供热。虽然集中供暖的好处也相当的大，可是却增加了不少的能源消耗。在有较大规模供热需求和重工业发达区域，通过对暖通供热原料选择、温度控制、污染处置和新技术优化等环节的有效干预，设计适应节能高效和环境友好需求设计并应用符合节能要求的暖通供热锅炉，具有非常重要的现实意义。

1 暖通供热锅炉的工作原理

暖通供热锅炉的要功能就是供应热源，一般来说，暖通供暖锅炉的整个供暖流程都需要有如下三个过程构成。首先，把可燃原料运送到供暖锅炉里面，当可燃原料被运送到供暖锅炉里面以后，这种原料就会在锅炉的里面进行激烈的燃烧，这是一种放热的过程，会产生巨大的热能。第二步，在对燃烧原材料进行焚烧以后,，所形成的各种焚烧产物会形成高温烟气，而这种高温烟气中包含了巨大的热力，会沿着整个锅炉设备不断传播，当经过整个锅炉的不同部分的时候，热力也就随之传播到了这些部分内，这整个过程就是供热过程。第三步，由于高温烟气主要加热的部分为水蒸气，这些水蒸气会进入到供热锅炉的外部供热设备，将其中所含有的热量传输给供热锅炉外部的保暖设备[1]。

2 供热锅炉节能管理主要影响因素

供热锅炉的高效使用对于节约燃煤资源和提升暖通工作效率具有重要意义，为此从业人员必须关注供热锅炉炉型、供热锅炉热负荷和供热锅炉的容量台数三类要点，在充分理解暖通供热锅炉运行范式的基础上找到与节能管理目标相适应的改进要点。

2.1 供热锅炉的选择

暖通供热的供热锅炉选择主要涉及炉型选择和规模选择。

从炉型选择来看，供热锅炉的炉型对于其能源利用效率和污染排放情况会产生重要影响。从供暖的热效率来看，供热锅炉的型号是最重要的影响因素。很多的城市在最初建立供暖系统的时候，由于在实现没有对供热系统进行远期的规划，相关的调查数据收集得也不够充分，这就导致了选用的供热锅炉的型号不正确，无法适应实际的情况。一般而言，供热锅炉的炉型需要适应供热对象和供热规模的实际要求，选定符合国家标准和行业标准的专业锅炉，运作过程中锅炉的单体和整体热效率均需要满足高于68%的底线控制标准。因此从能源利用效率提升和环境友好发展的角度来看，暖通供热锅炉需要基于《供热工程项目规范》（GB55010-2021）和《建筑技能与可再生能源利用通用规范》（GB55015-2021）等最新的国家和行业规范加强已有供热锅炉炉型优化管理并合理规划新建供热锅炉的炉型条件[2]，选择合适的供热锅炉以实现锅炉的节能环保目标。

从供热锅炉的规模选择来看，供热锅炉的容量和数量对于锅炉的供热效率能够产生较为显著的影响。从供热锅炉设计与应用规范来看，采暖用的锅炉一般不用设计备用炉，但是实际应用层面备用炉多数难以发挥其设计作用，不仅占用较大的建筑面积，还存在日常维护不当和长期使用搁置等问题，导致发热成本和运营成本等高企[3]。

2.2 供热锅炉热负荷

供热锅炉的技术实质是一项能量转换设备，通过燃煤等方式转换、储存并输送热能。在这一过程中，供热锅炉的管理必须重视热负荷的控制，即通过动态监测各个集热系统的热负荷及时应对部分锅炉热负荷较高导致供暖成本提升的问题，以此保障供热锅炉在节能高效的环境下平稳运行。

当前供热锅炉行业主要采用三类热负荷计算方法，分别为体积法、面积法以及统计法[4]。具体而言，体积法以及面积法只是计算出了基本形式下的热负荷计算，很难明确单个建筑内的热负荷，统计法能够对比供热锅炉不同单体建筑区域内的热负荷差异情况，因此统计法的计算精度较高且应用场景也较为广泛。

2.3 供热锅炉的排烟量和温度

供热锅炉的节能效率还受到锅炉排烟量和温度的影响。当前国内供热锅炉主要通过燃煤方式向锅炉内部投放粉末状煤炭材料燃烧转化为热能，最终形成巨量的高温烟气形成热能传递[5]。在热能转化与传递的全流中，影响供热锅炉排烟量和温度的主要因素有燃烧材料实现粉末化制备效率、温度过程监控情况、通风条件和锅炉型号等，各项因素和各个环节的有机组合能够保障暖通供热锅炉的日常高效运转，基于节能目标合理控制供热锅炉的排烟量和温度需要重点关注两大方面。

2.3.1 优化锅炉的通风条件

经过节能改造的供热锅炉需要在为锅炉燃烧供热提供充分氧气的同时，实现新风涌入助燃的节能效果，最终提高燃烧的完成率。

2.3.2 改造锅炉排烟设备

供热锅炉的发热传输主要借助高温烟尘，但是在当前大量应用的传统锅炉之中，大量烟尘在锅炉燃烧过程中排放，导致供热锅炉的最终发热效率下降。针对这一痛点，供热锅炉的节能改造与设计要重点优化出烟管道设计，通过分流出入风口和延长烟尘排放管道等方式控制供热锅炉的排放损耗。

3 暖通供热锅炉房节能管理的策略建议

3.1 传统暖通供热锅炉节能管理操作要点

3.1.1 优化锅炉类型选择与应用

目前使用的大量供热锅炉已经投产一定的时间，炉型选择较为传统，基于节能要求推进在用供热锅炉的炉型改造与新建锅炉炉型选择优化是开展暖通供热锅炉节能管理的首要环节。针对发热和传输的实际需求，科学计算锅炉的热容量和整体数量，确定适合发热和传输需求的热负荷水平，避免出现热负荷较高或者过程利用率不足的问题。近年来，基于节能管理要求的供热锅炉设计逐渐转向了介质调整方向，即采用蒸汽取代热水的方式，以处理高温烟尘形成蒸汽向终端输送的方式取代高温烟尘将能量传递到水体中最后向终端输送的供热方式。这一传送方式的转变会直接影响供热锅炉的改造与设计要求，考虑到饱和度越高其安全系数和节能效果越好，供热锅炉的热传输介质也逐渐向饱和度较高的方向转变。

3.1.2 控制排烟温度

控制供热锅炉的排烟量能够有效改进供热锅炉的发热效率。现有研究成果显示，供热锅炉的烟尘排放温度每上升18℃将会导致热效率比例下降1%。为了有效控制高温烟尘排放体量和排放温度，需要从三方面加以改进。①冷凝技术处理吸收供热锅炉排放烟气中的潜热，具体操作是改变此前热量向水体传输这一较为低效的热量留存方式，直接吸收烟气中部分的水蒸气实现更高效率的热效留存。②通过分离技术处理将锅炉所排烟余热回收，具体操作是使用接触换热器直接将所回收的气体进行液化，在完成更高效率的热能留存的同时进行有害气体和固体排放物的处理。

3.2 应用新技术的节能管理操作要点

3.2.1 扩大冷凝燃气低氮热水锅炉使用比例

冷凝燃气热水锅炉具有热效率高、升温快、运行成本低、智能化操作、外形美观等优势，具有很大的节能环保优势。暖通供热行业的节能改造需要通过新建或改造的方式逐渐使用热效率更高和更满足环保管理要求的冷凝燃气低氮热水锅炉替代传统热效率较低且环保负面影响严重的燃煤问题旧式供热锅炉。

从实际操作来看，冷凝燃气低氮热水锅炉的燃料为气体，主要是天然气、煤气、液化石油气和沼气等，现行使用比例较高的是天然气。在应用过程中，冷凝燃气低氮热水锅炉每个模块独立运行，可以安装在热水锅炉中，采用冷凝原理和高性能比例燃烧系统，比如电磁燃气阀，自动调节功能并能节省燃气。

3.2.2 有条件应用云计算等信息技术

云技术不仅仅是现代技术的产物，同样也是供热锅炉控制的重要内容，云技术可以实现对运行体系的安全维护、故障修复，还对运行体系的效率提升有着重要的作用。云技术可以通过自身所携带的扫描软件来对锅炉运行时产生的一系列数据进行反复的核对，可以及时的找出锅炉在工作时一些工作人员难以发现的安全隐患，并且快速地做出相应的解决策略来对出现故障的部位进行修复。云

3.2.3 创新测量技术手段

在不断创造良好的计量工作环境的过程中，供热企业及其相关部门的工作人员必须创新在线计量和处理技术。从具体操作来看，整个暖通供热锅炉房连续燃烧的正常运行环境是工程设计中要求较多内容的工作环境，工作人员必须掌握更加多样化的在线测量技术，及时获得更加准确的测量数据分析信息。通过严格执行计量系统的内容，工作人员可以顺利的进行计量工作，保证整个锅炉的正常运行，大大提高效率。当然，还必须根据实际工况及时采用可行的在线测量技术。

4 结语

综上所述，目前我国供热企业在暖通供热锅炉房设备运行管理过程中仍然面临着一些影响节能效率的问题，难以为供热锅炉带来更大的经济效益。供热锅炉的从业者与主导机构必须要及时做好准备工作，善于充分运用一些科学化的信息化和技术手段等来实现对暖通供热锅炉房运行的实时优化，包括通过优化锅炉类型选择与应用和控制排烟温度两大供热锅炉传统节能管理操作要点，以及扩大冷凝燃气低氮热水锅炉使用比例、有条件应用云计算等信息技术和创新测量技术手段等新技术手段提升供热锅炉的节能管理效率，以此有效降低锅炉热能源的损失，达到实现暖通供热锅炉房节能低碳减排的最大目标。