燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)節(jié)能運行設計與實現(xiàn)

李宗元 鮑麗勇

摘 要：針對燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)節(jié)能運行設計，需要相關工作人員給予更多重視。在節(jié)能設計期間，需要加強氣候補償系統(tǒng)設計與實現(xiàn)、煙氣冷凝熱能回收系統(tǒng)設計與實現(xiàn)、鍋爐集控系統(tǒng)設計與實現(xiàn)、水力平衡系統(tǒng)設計與實現(xiàn)，并對不同的節(jié)能技術進行合理應用，促使燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)可以達到更好的節(jié)能效果。

關鍵詞：燃氣鍋爐;供熱系統(tǒng);節(jié)能運行設計

中圖分類號：TK229.8 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）10-0-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.10.015

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國環(huán)境污染問題逐漸加重，這對社會發(fā)展、人類發(fā)展會產(chǎn)生直接影響。在此背景下，國家對環(huán)境保護、污染問題處理給予了更多的重視，為推動環(huán)境、社會與人類的共同發(fā)展，提出節(jié)能減排相關政策條例與規(guī)章制度。不同產(chǎn)業(yè)都是我國社會發(fā)展的重點與關鍵，在這一過程中，產(chǎn)業(yè)需要將自身的帶頭作用發(fā)揮出來。燃氣鍋爐是很多產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的重要組成部分，燃氣鍋爐使用過程中，會造成不同程度的污染問題。在此背景下，要加強燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)節(jié)能運行設計，確保燃氣鍋爐在應用中能夠減少環(huán)境污染問題，并達到良好的節(jié)能效果。

1 燃氣鍋爐供熱分析

從當前燃氣鍋爐的使用運行中不難看出，其中仍然存在很多問題，比如燃氣鍋爐應用的主要作用是通過燃燒方式實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，在能量轉(zhuǎn)換期間進行大量熱量的散發(fā)。鍋爐在停止加熱后，空氣中存在的大量水蒸氣在鍋爐表面遇水凝結(jié)，從而在鍋爐表面生成一層冷凝水，該冷凝水會對鍋爐表面起到一定的腐蝕作用，這對燃氣鍋爐的使用壽命會產(chǎn)生很大影響。與此同時，燃氣鍋爐運行期間會消耗大量能量，而能量轉(zhuǎn)化率相對較低，在供熱期間也會出現(xiàn)能量消耗差異的情況，出現(xiàn)能量消耗過大或者能量消耗偏低的問題。造成此類問題的原因有很多，比如燃氣鍋爐與傳統(tǒng)燃煤鍋爐在使用技術等環(huán)節(jié)中存在很多差異，工作人員對燃氣鍋爐的相關操作沒有熟悉掌握，從而出現(xiàn)操作不當?shù)膯栴}等。對于此類問題，需要相關工作人員給予更多重視與關注，采取有效措施更好地解決各類問題，使得燃氣鍋爐能夠?qū)⒆陨韮r值發(fā)揮出來，實現(xiàn)燃氣鍋爐的安全穩(wěn)定運行。

2 燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)現(xiàn)狀

對于燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)現(xiàn)狀，文章主要從以下幾點進行闡述：

2.1 對燃氣鍋爐缺乏正確認識

實際上，燃煤鍋爐在我國出現(xiàn)的時間相對較早，因此在全國范圍內(nèi)得到全面的推廣與應用。但在很多情況下，無論是鍋爐設計人員，還是銷售人員，對于燃煤鍋爐都沒有正確的認識，無法正確區(qū)分燃煤鍋爐與燃氣鍋爐。因此，在燃氣鍋爐安裝中，工作人員都是按照燃氣鍋爐的方式進行安裝。燃氣鍋爐與燃煤鍋爐，無論是在爐子容量，還是在爐子額定功率上，都存在很大差異，燃氣鍋爐的容量要超過燃煤鍋爐的容量。而且，燃氣鍋爐有較強的自動化特點，可以將自身溫度優(yōu)勢發(fā)揮出來，促使工作效率得到提升。

2.2 煤氣改造問題分析

燃氣鍋爐煤氣改造是其發(fā)展的重要階段，也是必經(jīng)階段。但是，很多設計人員并沒有對節(jié)能技術進行合理的應用，使得很多燃氣鍋爐節(jié)能技術仍然停留在傳統(tǒng)階段。燃氣鍋爐具有較強的自動化程度，由于工作人員對燃氣鍋爐沒有正確的認識，所以無法正確操作自動化系統(tǒng)，這使得很多節(jié)能技術無法實現(xiàn)[1]。如果此類問題沒有得到更好地解決，燃氣鍋爐自身優(yōu)勢的發(fā)揮就會在不同程度上受到影響。在完成燃氣鍋爐安裝后，技術人員并沒有做好檢查工作，使得燃氣鍋爐中存在的疏漏等問題沒有被及時發(fā)現(xiàn)并解決，造成燃氣鍋爐高耗能情況出現(xiàn)。

3 燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)節(jié)能運行的設計與實現(xiàn)

3.1 氣候補償系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

耗熱量的出現(xiàn)主要受到不同因素的影響，比如室外環(huán)境氣溫影響、太陽輻射影響、空氣濕度影響等，此類因素也處于不斷變化當中。為確保室內(nèi)溫度可以最大程度地滿足用戶需求，需要從供熱系統(tǒng)供回水溫度出發(fā)，并結(jié)合室外天氣條件做好供回水溫度調(diào)整工作，使得散熱裝置放熱量、建筑物需熱量及鍋爐供熱量相同，防止室內(nèi)溫度出現(xiàn)不符合體感需求的情況。室外溫度變化，主要是受到需熱量、能耗的影響。在運行參數(shù)設置中，要結(jié)合室外溫度情況展開，這樣鍋爐房供熱量與實際需熱量之間能夠保持一致，從而達到良好的節(jié)能效果。氣候補償系統(tǒng)的功能要包括以下幾點：根據(jù)室外溫度情況，做好供水溫度控制與調(diào)節(jié)工作，防止室溫過高的情況出現(xiàn)，增加能耗;要將太陽輻射熱、人為活動規(guī)律優(yōu)勢發(fā)揮出來，采用分時段控制供暖的方式;根據(jù)室外溫度情況，對運行曲線進行自動分段調(diào)整;結(jié)合鍋爐房內(nèi)的設備情況，對溫度進行調(diào)整;鍋爐運行環(huán)境要確保是高回水溫度，防止冷凝水腐蝕鍋爐的情況出現(xiàn)。

3.2 煙氣冷凝熱能回收系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

通過對不同燃料煙氣成分的研究可以了解到，水蒸氣容積在不同燃料中的占比存在不同，在天然氣中的占比為20%，在油中的占比為12%，在煤中的占比為4%。由此可以看出，天然氣煙氣成分當中，水蒸氣容積占據(jù)更大的比例，主要是因為天然氣的重要組成部分是甲烷、氫元素，在燃燒后會與氧之間進行結(jié)合，從而形成水蒸氣。由此可以看出，燃氣鍋爐在運行期間會出現(xiàn)嚴重的熱量損失，對于此類熱量要盡量實現(xiàn)回收，這樣燃氣鍋爐的熱效率才能得到提升，從而減少燃氣損耗情況出現(xiàn)。在面對這一問題時，國外開始進行研究，使得排煙溫度逐漸降低，最低溫度為40 ℃。煙氣水蒸氣的露點溫度通常情況下是在60 ℃左右。

熱量在一般情況下會分為物理顯熱與汽化潛熱兩部分內(nèi)容，物理顯熱通常情況下主要是指，通過降低煙氣溫度的方式，將溫度控制在合理范圍內(nèi)，排煙溫度能夠保證在70 ℃～80 ℃[2]。在經(jīng)過測試之后，煙氣溫度降低到20 ℃～50 ℃，使得鍋爐熱效率可以得到提升。而汽化潛熱在降低溫度中，采用的主要是水蒸氣冷凝成水相變的方式，這樣鍋爐熱效率可以提升3%～5%。通過對煙氣冷凝熱能回收系統(tǒng)的應用，不僅可以確保鍋爐原有的熱效率基礎，而且鍋爐熱效率也可以得到提升。相比其他方式而言，煙氣冷凝熱能回收系統(tǒng)在應用過程中，資金投入相對較少，可以獲得更好的收益。供熱系統(tǒng)在初寒期、末寒期時，回水溫度要保證在35 ℃～45 ℃，此時鍋爐的熱效率可以達到95%。供熱系統(tǒng)在初寒期、末寒期時，無論是回水溫度，還是鍋爐負荷率都相對較低，加之這兩個階段需要經(jīng)過很長一段時間，因此能夠與煙氣冷凝熱能回收系統(tǒng)之間進行有機結(jié)合，達到更好的節(jié)能效果。

3.3 鍋爐集控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

在很多情況下，燃氣鍋爐運行控制過程中，工作人員會采用手動方式，并且在控制中，只能實現(xiàn)對一臺鍋爐的控制，其余設備并不經(jīng)常使用。此類問題的出現(xiàn)，會使不經(jīng)常使用的鍋爐，因為鍋筒內(nèi)一部分屬于高溫水，且爐內(nèi)的空氣溫度較低，而容易出現(xiàn)結(jié)露情況并腐蝕鍋爐，對鍋爐的使用壽命造成嚴重影響。在此背景下，要進行鍋爐集控系統(tǒng)設計工作，通過對該系統(tǒng)的應用，能夠減輕工作人員的工作量，將系統(tǒng)優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，實現(xiàn)對鍋爐等相關設備的集中控制。在鍋爐集控系統(tǒng)設計期間，設計人員要對其他鍋爐的設計經(jīng)驗進行借鑒，結(jié)合實際情況對鍋爐集控系統(tǒng)進行完善，保證在系統(tǒng)應用中能夠減少損耗等。

3.4 水力平衡系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

鍋爐供熱系統(tǒng)應用過程中，能耗的出現(xiàn)與熱源、管網(wǎng)系統(tǒng)之間有著直接關系。在系統(tǒng)運行過程中，內(nèi)部水力經(jīng)常會出現(xiàn)失調(diào)情況。這一問題的出現(xiàn)，會對系統(tǒng)冷熱不均勻產(chǎn)生影響，如果用戶距離熱源較近，那么溫度也就較高。反之，用戶距離熱源較遠，那么溫度也相對較低。想要促使冷熱均衡可以得到保障，如果仍然采取傳統(tǒng)方式，就要對供水溫度進行適當提升，并進一步增加循環(huán)水量。該種方式無法確保供暖質(zhì)量，而且容易出現(xiàn)資源浪費問題。通過相關分析可以了解到，距離熱源較近的用戶，其單位流量要遠遠超過遠距離的用戶。為促使遠距離用戶的溫度能夠在16 ℃以上，近距離用戶的溫度往往已經(jīng)超過了人體最佳溫度。為防止此類情況出現(xiàn)，要對水力量平衡系統(tǒng)進行合理應用，這樣可以在最大程度上保證溫度均衡，從而避免能源浪費情況發(fā)生。

3.5 合理應用節(jié)能技術

在燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)節(jié)能運行設計與實現(xiàn)過程中，相關工作人員對于不同的節(jié)能技術要進行合理應用。

3.5.1 熱管節(jié)能技術應用

熱管節(jié)能技術是燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)中的一項重要技術，該項技術在應用中具備良好的傳熱性能。通過結(jié)構(gòu)分析可以了解到，熱管內(nèi)部屬于中空結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)熱液體傳輸，促使熱管傳熱得以優(yōu)化，實現(xiàn)對熱源浪費問題的有效預防與處理[3]。供熱系統(tǒng)運行過程中，會對熱量進行存儲，當熱量超過極限值時，系統(tǒng)當中的真空管能夠?qū)崿F(xiàn)對熱量的吸收，從而實現(xiàn)快速升溫。

3.5.2 冷凝節(jié)能技術應用

天然氣燃燒期間會產(chǎn)生蒸汽，而蒸汽中包含著熱源，在排放中會隨著煙氣流動，并被帶往空氣中，從而出現(xiàn)能源損耗問題。在此背景下，要對冷凝技術進行合理應用，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)冷凝換熱。采用凝結(jié)方式，在蒸汽排到外部前，將其中所包含的能量直接傳輸?shù)焦嵯到y(tǒng)中，實現(xiàn)對能源的合理應用。

4 結(jié)語

綜上所述，燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)節(jié)能設計，能夠減少能量消耗等問題的發(fā)生。因此，針對該項工作要提高重視程度，合理應用不同的節(jié)能技術，為相關部門節(jié)約更多成本，避免出現(xiàn)浪費。

參考文獻

[1] 洪瑋鑫.淺析工業(yè)燃氣供熱鍋爐熱備方式[J].應用能源技術，2021（1）：35-37.

[2] 魏建華.自動化系統(tǒng)在燃氣鍋爐的供熱及節(jié)能技術應用探析[J].科技經(jīng)濟導刊，2019，27（26）：37.

[3] 龍成毅.燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)降損及節(jié)能技術研究[J].電子測試，2017（21）：96-97.