摘 要：介紹氣候補償器、煙氣冷凝熱回收裝置、分時控制等燃氣供熱節能新技術。列舉了兩個應用燃氣供熱鍋爐房節能系統的典型工程，對其投入節能系統前后進行了對比試驗，并做了節能效益和經濟效益分析。
1、前言
北京市的供熱方式主要有四種：城市熱網供熱、區域鍋爐房供熱（含燃煤、燃氣、燃油、電鍋爐）、清潔能源分戶自采暖（天然氣壁掛爐、電采暖）和小火爐取暖。其中主要供暖方式是燃煤、熱力和燃氣供暖。為保證和改善大氣環境質量，大力推廣和使用了清潔能源，北京市正在將燃煤鍋爐改為燃氣鍋爐。北京市燃煤鍋爐供熱已有幾十年歷史，而燃氣鍋爐供熱自1997年天然氣進京才開始啟動，實際運行只有幾年的歷史，在設計和運行等方面皆缺乏經驗，問題較多。天然氣是十分可貴的能源，尤其去年出現天然氣緊張，因此，如何實現燃氣鍋爐供熱的節能，就成為人們十分關注的熱點問題。
要想做到燃氣供熱鍋爐系統的節能，需要從設計、施工到運行的全方面入手。本文下面介紹的這套節能系統不僅可以在保證供暖質量的基礎上降低燃氣費用，延長鍋爐使用壽命，保證燃氣鍋爐安全穩定的運行，提高設備管理水平，還可以解決燃氣耗量高、鍋爐冷凝水多。
2、燃氣供熱節能技術
2.1燃氣供熱節能技術一：氣候補償系統
建筑物的耗熱量因受室外氣溫、太陽輻射、空氣濕度、風向和風速等因素的影響時刻都在變化。要保證在上述因素變化的條件下，維持室內溫度恒定（如18℃±2℃）或滿足用戶要求，供熱系統的供回水溫度就應在整個供暖期間根據室外氣象條件的變化進行調節，以使鍋爐供熱量、散熱設備的放熱量和建筑物的需熱量相一致，防止用戶室內發生室溫過低或過高的現象。通過及時而有效的運行調節可以做到在保證供暖質量的前提下，達到最大限度的節能。室外溫度的變化決定了建筑物需熱量的大小也就決定了能耗的高低，運行參數必須隨室外溫度的變化每時每刻進行調整，始終保證鍋爐房的供熱量與建筑物的需熱量相一致，只有這樣才能實現最大限度的節能。每個鍋爐房都應該按自己的運行曲線去運行，這條曲線才是該鍋爐房的最佳運行曲線。氣候補償系統即是給鍋爐房提供最佳運行曲線的系統。
通過加裝氣候補償裝置可使系統節能5％以上。
2.2燃氣供熱節能技術二：煙氣冷凝熱能回收系統
通過對各種燃料的煙氣成分進行分析，發現了如下特點：水蒸氣容積在各種燃料的煙氣成分中所占的比例分布是：天然氣20％、油12％、煤4％。為什么天然氣的煙氣成分中水蒸氣容積的比例最大呢？因為天然氣的主要成分是甲烷（CH4），由于其有大量的氫元素，燃燒時與氧結合，產生了大量的水蒸氣。
1公斤水蒸氣所攜帶的熱量是2400KJ，0.7MW的鍋爐每小時產生水蒸氣30～40公斤大致相當于30小時帶走0.7MW的熱量。因此熱損失是很大的，必須將這部分熱量回收回來，提高鍋爐熱效率，降低燃氣耗量。
國外早已認識到這個問題的嚴重性，目前排煙溫度已經普遍降到70℃，最低可到40℃。一些國外冷凝鍋爐的宣傳單上，鍋爐效率可達104％，就是充分利用了這部分能量。
煙氣的露點溫度大約是58℃左右，其只要接觸到低于露點溫度的介質，就會冷凝成水，釋放出大量的熱量。其熱量是由兩部分組成：（一）物理顯熱：通過降低煙溫來實現，排煙溫度可控制在70～80℃。經過測試，降低煙溫20～50℃，可提高鍋爐熱效率1～3％；（二）汽化潛熱：通過水蒸氣冷凝成水的相變來實現，經過測試可提高鍋爐熱效率3～5％。兩者綜合可提高鍋爐熱效率3～8％。
燃氣鍋爐本身的熱效率已經達到90％，如再通過改造鍋爐本體來提高熱效率將得不償失，事倍功半。通過采用煙氣冷凝熱能回收系統，在不影響鍋爐本身熱效率的前提下，再提高鍋爐熱效率3～8％，將是一種投入最低、收益最大的節能方式。
2.3燃氣供熱節能技術三：供暖系統水力平衡
供熱系統能耗的高低，不僅取決于熱源，而且與整個管網系統有關。在供暖系統中，普遍存在著水力失調的問題，水力失調造成系統冷熱不均，距離熱源較近的用戶，室內溫度較高，距離遠的用戶室內溫度偏低。為保證遠端用戶室內溫度，不得不提高管網供水溫度和加大循環水量，不但很難保證供暖質量，而且造成巨大浪費。
通過實際測試，往往近端用戶單位流量是遠端用戶單位流量的數倍，為使遠端用戶達到16℃，近端用戶室溫已經超過20℃，甚至開窗戶造成能源浪費。因此通過實踐，經過水力平衡調試可以節約能源10％左右。
2.4燃氣供熱節能技術四：燃氣鍋爐房供熱集中控制系統：
金房暖通公司研制的燃氣鍋爐房供熱集中控制系統是根據供熱企業多年運行管理經驗，運用模糊控制理論，以全新概念設計的計算機供暖控制系統。通過每臺鍋爐的各種參數和整個供熱系統參數的計算，得出理論鍋爐負荷情況，并根據它調整鍋爐的實際負荷數以及開啟哪臺鍋爐。通過微機對鍋爐實施集控，使鍋爐房內的每一臺鍋爐循環運行，根據系統的負荷率自動、定時切換運行各臺鍋爐。在保證節能的基礎上，延長鍋爐使用壽命。該集控系統，不單對鍋爐進行控制，而且可以對氣候補償器等系統設備進行控制，達到對整個系統進行控制的目的。
2.5燃氣供熱節能技術五：分時分區控制：
通過對學校、辦公區域采取分時、分區控制其室內溫度，達到按需供熱的目的，能夠很好的節約能源。對于區域供熱范圍，有辦公和學校建筑的應當按照需要進行供熱，減少浪費。我們通過在八大處中學使用，取得了良好的節能效果。
3、北京市燃氣供熱節能系統應用實例
燃氣供熱鍋爐房節能系統已經在北京市很多工程上應用，現選擇幾個比較典型的工程向大家做一下介紹。
3.1北京市朝陽區延靜寺鍋爐房供暖系統
北京市朝陽供暖公司于2003年6月開始對延靜寺燃煤鍋爐房進行了燃氣改造。該鍋爐房供暖面積為2.79萬平方米，供暖住戶560余戶。原為2臺2.8MW燃煤熱水鍋爐。改造后為1臺0.7WM和1臺1.4WM燃氣熱水鍋爐。改造中水路系統采用了帶混水器的二次泵系統，煙路系統上設置了冷凝熱回收裝置，智能化自動控制方面使用了氣候補償器，從而實現了根據室外溫度變化，實時調節用戶采暖系統供熱量，從而達到節能目的。同時，也實現了鍋爐回水溫度不低于55攝氏度，解決了鍋爐冷凝水問題，減少了鍋爐腐蝕，延長了鍋爐使用壽命。
本系統自2003年11月7日正式運行以來，安全、穩定，抗干擾能力強，測量數據準確，信號傳遞靈敏，調節準確，對系統無不良影響。不用人工操作，全部為自動控制，司爐工勞動強度大大降低，所有調節均由氣候補償器來完成。司爐工笑稱“我們鍋爐房有了一個24小時工作的高級工程師”。
系統一經投入即取得了明顯的節能效果，下表為燃氣表的實際耗量情況：
名稱
初寒期
嚴寒期
11月23日
11月24日
11月25日
12月9日
12月10日
12月11日
日耗氣量
（m3/日）
1704
1824
1776
1912
1901
1877
平均日耗氣量
（m3/日）
1768
1897
估算全冬耗氣量
（m3）
1768×30＋1897×60＋1768×45=246420
說明：2004年全冬供暖期為2003年11月7日—2004年3月21日共136天，初寒期39天，嚴寒期62天，末寒期35天。
為了更準確的測試節能效果，為今后的節能改造和專業同行提供參考依據。我們特請有測試資質的北京節能環保服務中心進行節能測試。北京節能環保服務中心于2003年12月11日～14日對該系統進行了測試。采用對比測試方法，第一個24小時投入節能系統進行測試，摘去節能系統穩定一天后，再進行24小時不使用節能系統進行測試。節能率達到了10.89％。
延靜寺鍋爐房全冬耗氣量統計表
名稱
初寒期
11月7日～12月15日
嚴寒期
12月16日～2月15日
末寒期
2月16日～3月21日
耗氣量(m3)
68093
121695
42560
平均日耗氣量(m3/日)
1745.97
1962.82
1216
全冬實際耗氣量(m3)
232348
全冬單方耗氣量和費用表
名 稱
延靜寺
供暖面積(m2)
27990.5
全冬單方耗氣量（m3/m2）
8.30
全冬單方燃氣費（元/m2）
14.94
節約單方耗氣量（m3/m2，按通常單方耗氣量10m3/m2）
1.7
節約費用（元/m2，按通常單方燃氣費18元/m2）
3.06
每個采暖季節約費用合計（元）
85650.93
說明：通常單方耗氣量10m3/m2：是根據管理水平較高的單位調研得來（海淀供暖處、豐臺供暖所和房管一公司），社會供暖單位均大大高于此值。
3.2北京市八大處中學鍋爐房供暖系統
八大處中學鍋爐房于2003年進行了煤改氣工程。改造后鍋爐房內安裝北京長城鍋爐廠生產的WNS1.4-1.0/95/70-Y(Q)和WNS0.7-1.0/95/70-Y(Q)熱水鍋爐各一臺。供暖面積為18746.3m3（其中教學樓面積7829平方米，教工宿舍樓面積10917.3平方米）。工程中采用了燃氣供熱鍋爐房優化節能系統。該系統通過氣候補償器按環境溫度對系統供水溫度進行調整，讓鍋爐房根據用戶需熱量供應熱量，達到節約燃氣費用的目的。并且根據學校的具體情況對教學區進行分時控制，在保證供暖質量的前提下最大限度地節約了能源，還通過LN型煙氣冷凝熱回收裝置吸收煙氣熱量。
北京節能環保服務中心對北京市石景山區八大處中學鍋爐房投入節能系統前后進行了對比試驗。經測算分析得出：該鍋爐房投入節能系統運行后，在保證供暖質量的前提下，其節約燃氣率為19.78％。
4、結束語
今冬北京的燃氣能源形勢已經變得如此嚴峻，以至于如何合理地節約使用現有能源已經到了迫在眉睫的程度。通過上面所列舉的兩個比較典型的工程，可以看出使用燃氣鍋爐房節能系統之后的供暖質量優良，節能效果顯著。如能在全市6800萬平方米燃氣供熱節能系統采用，將會帶來可觀的經濟效益和社會效益。
