燃煤鍋爐改燃?xì)忮仩t項目節(jié)能減排分析

國靜芳，高艷秋

（呼和浩特中燃城市燃?xì)獍l(fā)展有限公司，呼和浩特 010010）

2012年3月21日，國家發(fā)改委發(fā)布新修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）[1]，要求省會城市監(jiān)測PM2.5。當(dāng)時，呼和浩特市空氣質(zhì)量未達(dá)國家要求，其中SO2排放值高于標(biāo)準(zhǔn)7.8%，NO2排放值高于標(biāo)準(zhǔn)22.6%，可吸入顆粒物高于標(biāo)準(zhǔn)18.3%。原因是呼和浩特市供熱主要采用燃煤鍋爐，其效率低，除塵效果差，排放污染物超過國家標(biāo)準(zhǔn)。隨著新標(biāo)準(zhǔn)的實施，呼和浩特市政府高度重視環(huán)境保護(hù)問題，認(rèn)識到只有改變能源結(jié)構(gòu)才能最終改善空氣質(zhì)量。其主要任務(wù)是將165座鍋爐房（包括258臺燃煤鍋爐，供熱面積約為580萬m2）的燃煤鍋爐改造成燃?xì)忮仩t，將天然氣作為主要供熱燃料。燃煤鍋爐改成燃?xì)忮仩t以下均簡稱為“煤改氣”。

1 燃?xì)忮仩t與燃煤鍋爐的比較（見表1）

（1）燃?xì)忮仩t環(huán)保且污染少，不會產(chǎn)生二氧化硫、氮氧化物等有毒氣體，而燃煤鍋爐產(chǎn)生的三廢（廢氣、廢渣、廢水）等難以治理，且治理成本較高，燃?xì)忮仩t則可以節(jié)省這筆不菲的額外費用。

（2）燃?xì)忮仩t熱效率高，在92%以上，而燃煤鍋爐通常在65%～70%。鼓風(fēng)機(jī)大量的煙氣會帶走熱量，同時由于灰垢的作用，給受熱面增加了熱阻，造成效率下降；燃?xì)忮仩t沒有更多的煙氣熱損失，灰垢量也小，提高了熱傳導(dǎo)，所以熱效率高。

（3）燃?xì)忮仩t擁有良好的自動化控制條件（即開即用），無需提前數(shù)日開爐預(yù)熱，而燃煤鍋爐在使用前需預(yù)熱數(shù)日，且停產(chǎn)期間也不得停止工作。

（4）燃?xì)忮仩t輔機(jī)少，無需固體的制備設(shè)備，如固體廢渣清除設(shè)備、除塵設(shè)備以及大功率的風(fēng)機(jī)。

（5）燃?xì)忮仩t占地空間比燃煤鍋爐少一半，且使用壽命長，在15 a以上，而燃煤鍋爐只有10 a，甚至更少。

2 “煤改氣”項目實施效果

經(jīng)過近幾年燃?xì)馐袌龅拇罅﹂_發(fā)，尤其是“煤改氣”項目的實施，2015年呼和浩特市空氣質(zhì)量有了明顯的改善，全市可吸入顆粒物（PM10）年平均濃度、SO2和NO2年平均排放量均達(dá)到《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）的要求。并且，呼和浩特市在全國24個按標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測城市中排名靠上。由此可見，“煤改氣”項目在城市建設(shè)中的貢獻(xiàn)是巨大的。

隨著“煤改氣”項目力度加大，其他領(lǐng)域用氣量也不斷增加，呼和浩特市空氣質(zhì)量很短時間內(nèi)得到極大的改善，取得了巨大的環(huán)境效益和社會效益。在這之前，呼和浩特市中燃公司已經(jīng)推行使用燃?xì)獠膳ㄈ細(xì)忮仩t、燃?xì)獗趻鞝t、燃?xì)庵比紮C(jī)等）多年，并針對不同類型的用戶，編制了燃?xì)鈶?yīng)用說明書（即產(chǎn)品說明書）進(jìn)行宣傳。

具體方式如下：住宅小區(qū)取暖以單獨壁掛爐為主，大力宣傳環(huán)保和安全，尤以安全為重；學(xué)校、醫(yī)院以燃?xì)忮仩t供熱為首選；公共建筑（會展、賓館、商場等）主要采用燃?xì)庾鳛楣┡?、空調(diào)制冷及熱水供應(yīng)（直燃機(jī)為主）的方式；大體積、高空間的廠房、車間宜采用天然氣輻射采暖；呼和浩特市天然氣供熱已有較好的基礎(chǔ)，大量公用設(shè)施已使用燃?xì)夤帷＝刂?012年，總供熱面積約800萬m2。

3 節(jié)能減排分析

燃?xì)獠膳臒嵝试?0%以上，再加上循環(huán)補(bǔ)水系統(tǒng)均采用變頻控制運行，煙氣余熱得到充分利用。所以，在“煤改氣”項目中，節(jié)能降耗空間已經(jīng)不大，但運營費用仍居高不下。

表1 燃?xì)忮仩t與燃煤鍋爐運行指標(biāo)比較

表2 呼和浩特市2015-2016年度采暖期能耗（“煤改氣”采暖）

從表2可以看出，雖然循環(huán)、補(bǔ)水系統(tǒng)采用變頻控制運行，但“煤改氣”項目耗電量還是高于同行平均耗電水平。同行采暖期平均耗電約2 kW·h/m2；“煤改氣”項目采暖期平均耗電2.61 kW·h/m2；采暖期最少高于同行平均值0.61 kW·h/m2，一個采暖期供熱成本要增加0.61×0.678 3×3 280 416=136萬元。

自2015年以來，全國各地均已同步調(diào)整天然氣價格，沒降反漲，價格一直處于上調(diào)趨勢，相對于低廉的煤炭、電、LNG等替代能源，天然氣價格優(yōu)勢并不存在。當(dāng)前，我國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，為了生存，不少企業(yè)紛紛努力降低運營成本。所以，作為生產(chǎn)、生活用氣（包括采暖用氣），燃?xì)獠⒉皇悄茉词走x，人們迫于環(huán)境壓力，才選用燃?xì)?。為了降低運營成本，企業(yè)可以通過以下措施實現(xiàn)節(jié)能降耗。

3.1 降低建筑能耗的必要性

我國是能源消耗大國，建筑能耗占很大比例，我國多數(shù)建筑的單位面積熱損失為發(fā)達(dá)國家的3倍左右，建筑高能耗容易對環(huán)境產(chǎn)生諸多不良影響[2]?！懊焊臍狻表椖恐饕獮榻ㄖ锊膳峁嵩矗越ㄖ锏谋厍闆r直接影響供暖的能耗。建設(shè)節(jié)能型社會，是我國重大戰(zhàn)略決策，建筑節(jié)能在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有很重要的地位，直接關(guān)系到企業(yè)和社會的可持續(xù)發(fā)展[3]。目前，呼和浩特市中燃公司燃?xì)獠膳臍饬恳呀?jīng)很大，其需要認(rèn)真研究“煤改氣”項目的節(jié)能問題。

根據(jù)國家相關(guān)規(guī)范，符合節(jié)能要求的采暖居住建筑具有以下特征：（1）屋頂?shù)谋啬芰橐话惴枪?jié)能建筑的1.5～2.6倍；（2）外墻的保溫能力為一般非節(jié)能建筑的2.0～3.0倍；（3）窗戶的保溫能力為一般非節(jié)能建筑1.3～1.6倍。經(jīng)測算，未采取節(jié)能措施的建筑能耗為58～64 W/m2，采取節(jié)能措施后的建筑能耗為40～45 W/m2，節(jié)能超過30%。節(jié)能建筑冬季可以防止室內(nèi)熱量的散失，夏季可以隔熱，從而保證冬暖夏涼，所以在燃?xì)獠膳涂照{(diào)的能耗上，可以大幅度降低耗氣量。目前，“煤改氣”項目供暖對象大部分不符合建筑節(jié)能規(guī)范要求，造成大量能源浪費。

3.2 分時分區(qū)供暖的可行性

“煤改氣”項目的供熱系統(tǒng)一般采取24 h供熱，未按建筑用途采取分時、分區(qū)供熱，無故損耗熱能造成嚴(yán)重浪費，所以人們應(yīng)研究這方面的問題。

在滿足末端用戶用熱需求的前提下，盡量不產(chǎn)生不必要的耗熱量。盡量做到按需供熱，不同類型的建筑由于使用功能不同，在不同時段所需的熱量不同，應(yīng)采取分時、分區(qū)控制方式，根據(jù)不同時間對室內(nèi)溫度的要求進(jìn)行供熱。辦公樓、教學(xué)樓等在夜間往往無人活動，依據(jù)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》，室內(nèi)溫度保持在值班溫度5℃即可，從而實現(xiàn)分時分區(qū)供熱[4]。

分時分區(qū)控制系統(tǒng)可依據(jù)建筑物熱量需求量和熱量需求時間的差異，進(jìn)行分區(qū)或分時間控制，例如，在辦公時正常供熱，非工作區(qū)域和下班時間減少供熱量。辦公樓按時段供熱：工作時間：8:00-17:00，供熱溫度18～20℃；科研和教學(xué)樓工作時間8:00-20:00；周末以及節(jié)假日照常使用時，一般在20:00-04:00關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，低溫供熱。以上建筑，特別是辦公樓分時分區(qū)控制，節(jié)能效率能達(dá)到25%，節(jié)能效果顯著。

采暖期全天候平均耗氣量14.5～15 m3/m2，采取分時分區(qū)控制以后，可節(jié)省天然氣（14.5～15.0）×5%=3.625～3.750 m3/m2，折合節(jié)省費用（采暖期）6.60～6.83元/m2，分時分區(qū)控制系統(tǒng)簡單易操作，實施技術(shù)難度低，很容易實現(xiàn)。

3.3 加強(qiáng)管理，降低可控成本

在運營過程中，“煤改氣”項目運營單位要加強(qiáng)對水電消耗的監(jiān)管，杜絕不必要的浪費。同時，要不斷優(yōu)化供熱管道，提高其保溫性能。在鍋爐運行過程中，電機(jī)必須采用變頻控制系統(tǒng)，從而達(dá)到節(jié)電目的。

4 結(jié)語

筆者全面細(xì)致地對“煤改氣”項目所供熱的建筑物進(jìn)行節(jié)能方面調(diào)研，將調(diào)研結(jié)果上報政府，要求其完善建筑物節(jié)能措施，達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)建筑物的使用性質(zhì)，供暖企業(yè)應(yīng)進(jìn)行分區(qū)、分時段供熱，加強(qiáng)管理，降低成本，以減少燃?xì)?、電、水等消耗，從而實現(xiàn)“煤改氣”項目節(jié)能目的，進(jìn)一步提高“煤改氣”項目的經(jīng)濟(jì)效益和運營質(zhì)量。

1 中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB3095-2012 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].中國環(huán)境科學(xué)出版社，2012.

2 王洪玉.淺談燃?xì)忮仩t的優(yōu)越性和應(yīng)用前景[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2011，（16）：300.

3 李軍林.以燃?xì)忮仩t替代燃煤鍋爐的探討[J].煤，2007，16（3）：31-32.

4 程四龍.燃?xì)忮仩t替代現(xiàn)有燃煤鍋爐的可行性分析[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2012，（15）：93-95.