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1、影响燃气锅炉房运行费用较高的因素及可节能措施我国能源结构的最大特点是以煤为主，占到四分之三以上。与天然气相比，煤的能源利用率和污染物排放均存在较大问题。北京地区长期燃用固态燃料，导致北京大气环境迅速恶化，为改善北京地区空气质量，政府采取了多项政策与措施，以天然气代替煤炭作为锅炉的燃料即是主要措施之一。燃料改为天然气后，新的问题接踵而至。主要是以下几个方面，首先是燃料成本明显提高，天然气的热值价格是煤炭的几倍，用户的运行费用大幅度升高，影响了使用积极性；其次是天然气燃烧仍然排放相当数量污染物，如氮氧化物等，降低排放的最有效方式是减少燃料消耗；此外，天然气的高低位发热值相差较大，约相差10左右，目
2、前天然气锅炉的排烟温度较高，以低位发热值计算的热效率很少有明显超过90的，不仅物理显热浪费较大，而且高低位发热值相差的汽化潜热完全浪费。参考国内外关于供暖系统运行及节能技术的文献及评述，大多数都从技术角度提高供热系统的效率。从上个采暖季各高校的运行费用来看，主要支出为燃气费用，其次为水电费用，人工费只占很小的一部分。综合本次调查情况看来，各高校主要存在以下方面问题：1 基础设施投资不足2 集中供热管理部门协作较差3 供热是福利，不是商品影响集中供暖锅炉房费用高的主要原因有：热用户因素；外部管网因素；锅炉房内部设备因素。以下分别从这三方面进行分析：从锅炉房内部因素考虑存在：1 锅炉设计与运行工况
3、不符出于安全运行因素及必须保证供暖质量考虑，目前在采暖设计中，室内的负荷计算偏高。同时在确定锅炉房的负荷时，往往更为保守，引起供暖系统在设计中储备系数较高。据调查，在一定数量的设计者心目中，对锅炉的额定负荷还要打一定的折扣，例如对2.8MW的热水采暖锅炉，则要再乘以0.70.8的折算系数。对于以上两项的计算综合其结果可折算出每0.7MW(一吨锅炉)只能为50008000m2的住宅面积提供采暖所需的热量，而实际每0.7MW锅炉容量应能为800010000m2的住宅面积提供采暖所需的热量，由此导致锅炉房的总容量偏高。再加上锅炉房的建设过程中，许多用户不能提出较完整的原始资料，设计者按用户所提供的资
4、料设计单台锅炉的选型或数量及锅炉房配置后与实际情况不相符合，使得实际运行过程时锅炉的运行状态及热效率不高。此外，研究表明：在具有对称功率分布的双锅炉设备中，随动锅炉仅提供额定热量需求的14左右，即在一个采暖季中的大部分时间里，主要由锅炉提供热量，而锅炉处于停运状态，如下图所示：综合以上因素，锅炉房在设计和运行情况下整体储备系数较高，因而在锅炉房采暖期运行时，锅炉长期处于低负荷运行状态。如此不仅导致锅炉的运行热效率低，造成燃料浪费，而且增大了初投资和运行管理费用。另外，就集中供热锅护房的锅炉装机容量和用电设备的装机容量而言，在同样类型、同样单机容量锅炉、同等总装机容量的集中供热锅炉房内的用电设备
5、容量相差较大。燃气锅炉房主要用电设备为循环水泵及补给水泵等。在集中供热锅炉房的设计过程中，水泵的选型与配套有严格的理论计算。但设计中存在选定某一辅助设备时，往往不仅仅按推荐值确定储备系数，而且还要有一定幅度的增加。因而造成了在设计时辅助设备的耗电负荷容量过高，而用户在实际使用中再换更大型号设备（为解决水力失调往往采取大流量、小温差的运行方式），进一步加剧了耗电容量过高问题。变频器对于泵类的节电效果十分显著，其应用的高节电率，主要源自以下两个方面：1：设计余量。由于水泵在设计选型时一般根据系统运行峰值负荷辅以10%20%的余量，这一块余量在运行中完全可以节约。2：动态节能。制冷机组根据负荷情况可
6、自动加卸载，如果循环水流量追随负荷变化而变化，将可大幅减少循环水泵能耗。 水泵的流量与转速的一次方成正比(即Qn)，而转矩则与转速的二次方成正比（即Qn2），所以耗用的功率：PA=Pe(Q/Qe)3 pe 泵在额定工况时水泵的功率； Qe 泵的额定流量； Q 泵的实际流量； 若电动机恒速运行，而靠阀门进行节流调节，此时管网阻力上升，系统输入功率并无减少 ，而是白白损失在节流过程中。故实耗的功率即为Pe。 采用调速方式节约的电功率为：P=Pe-PA=Pe1-(Q/Qn)3当所需流量为额定流量的80%时(即Q/Qn=0.8)，节电量约50%。经测算，当机泵的流量由100%降到50%时，若分别采用出
7、口和入口阀门的节流调节方式，则此时电机的输入功率分别为额定功率的84%和60%，而此时机泵的轴功率仅为12.5% ，即损失功率分别为71.5%和47.5%，这说明即使机泵的设计效率为100%， 在不采用先进的调节措施时，其实际的运行效率可能只有百分之十几或更低。此外，通过软件设计，调节器可以实现很强的控制功能：如随着热负荷的变化，完成不同控制决策的流量调节；也可以执行节假日、夜间不同运行制度的自动转化。这些控制功能靠手工调节无论如何都是难以实现的。通过变频控制循环泵和变频补水不仅能达到节电的目的，更有助于系统的稳定运行和全面自动控制优化运行。2 运行管理中的各种问题锅炉房的运行、管理不善也是导
8、致燃料消耗量偏高的一个极为重要因素。目前，我国的集中供热锅炉房运行管理中普遍存在人员素质不高，操作、管理不善；运行制度混乱等问题。 运行人员素质不高，对锅炉的特性不能全面了解。在多台锅炉负荷变动的情况下无法有针对性的调整锅炉的运行状态，从而导致锅炉在较差工况下运行，使得锅炉处于较低热效率下工作，造成燃料消耗的增多。管理不善可使锅炉及锅炉房内设备的各种故障不能及时排除，锅炉及其它设备处于带病工作状态，从而使锅炉运行于低效率、高能耗的工况之下，造成燃料消耗量的增加。运行制度是目前所面临最重要难题。由于各部门的认识不同。现在存在两种运行方式： (1)连续供热方式(在采暖期绝大多数时间锅炉处于24小时
9、连续工作状态)；(2)间歇供热方式(在采暖期中，锅炉在每天中启动运行23次)。前者认为锅炉处于连续运行状态，能使锅炉长期处于满负荷、高效率工况下运转，不仅节省初投资，而且节约燃料；后者则认为锅炉间歇运行供热方式，可以在房间温度要求较低的时间内降低室内温度水平达到节省燃料的目的，同时还可节约电能。由文献资料表明，间歇供热方式状态运行下的锅炉热效率与连续运行的锅炉热效率相比有一定程度的降低，降低幅度大小则与锅炉每次运行时间长短及运行时的负荷率(锅炉实际负荷与锅炉额定负荷之比)有关。可以说绝大多数情况下间歇运行亦会导致燃料消耗增加。 我们看到，那些节能降耗较好的单位，都具有这样一个共同特点，即科技意
10、识较强，注意依靠科技，积极采用节能新技术、新产品，重视提高队伍素质，具有较高的运行管理水平。也就是说，通过加强运行管理来实现节能，潜力是很大的，这一点十分重要。3锅炉的排烟温度与烟气冷凝此外，在燃气锅炉运行过程中，当温度低于水蒸气露点温度时，会有冷凝水生成，一方面这一过程有益于节能，另一方面冷凝水有可能造成故障和损害，所以要采取措施来避免或减少冷凝水的形成。与固体燃料煤不同，燃气以C和H为主要可燃成分(煤以c为主)，由于含有相当多氢元素，燃烧产生水蒸气量较大，吸收大量热量，因而天然气的高位发热量比低位发热量高10左右，大约10的热量由水蒸气带走。为避免锅炉尾部的酸腐蚀，常规供热锅炉排烟温度约1
11、60200，烟气中水蒸气不可能凝结放热，锅炉热效率计算以燃料低位发热量计，很少有明显超过90%的。在燃气锅炉房运行中普遍存在排烟温度较高的问题，同时烟气中含有相当比例水蒸汽，携带大量汽化潜热，与燃煤锅炉烟气明显不同，提供了更大的余热利用空间。采用烟气冷凝热能回收装置可以提高锅炉热效率5以上，节约大量天然气，同时吸收烟气中部分NOx，起到一定净化作用，并且不影响锅炉的运行，投资回收期短。（烟气冷凝换热是复杂的传热传质过程，需要根据混合气体冷凝规律设计换热装置，需用耐腐蚀材料，强化传热的同时，烟气侧阻力增加较小）另一方面，某些锅炉房又存在烟气冷凝腐蚀的问题，为避免腐蚀问题，在运行中又提高排烟温度，
12、加大热损耗。实际上，烟气中水蒸气的冷凝温度取决于燃料的化学成分、烟气中CO2的含量和燃烧时的过量空气系数等因素。一般认为蒸汽露点约在5558，烟气中水蒸气的凝结过程，与燃料种类(化学成分)和排烟温度(取决于供热系统回水温度)有关。当回水温度高于露点时，无冷凝现象。因此，可通过在锅炉供回水管线上增设再循环管，保证锅炉运行期间回水温度高于60，就可有效改善烟气冷凝问题；同时应注意到燃烧过程中过量空气系数及CO2的含量的影响，控制良好的燃烧过程，尽量减少过剩空气以提高经济性。从外网因素考虑：1 大流量、小温差的运行方式对于热水散热器采暖，采暖通风与空气调节设计规范GBJ1987规定：高级居住建筑、办
13、公建筑和医疗卫生及托幼建筑等，热水温度宜采用95，”这个温度是综合考虑节能、人体舒适感及保证热水在常压下不汽化等因素而确定的。在这个温度下，对设计回水温度进行经济分析，确定回水温度为70。但在实际运行的采暖系统中，却少有按此参数运行的，而多以8060，甚至更低的状态下运行，且系统的流量大于设计流量，也就是业内人士常说的大流量、小温差状态。造成这种情况的原因一在于投资者和管理者不统一：投资方一般只考虑一次投资，而不考虑运行中节能。为降低投资，不允许设计人员选用价格稍高的调节设备及水力平衡元件，或在施工时修改设计，致使管网分支及单体入口等处无水力调节设施，而只用无调节能力的截止阀或闸阀。原因二在于
14、设计因素：在室内管网设计时设计人员为“保险”而故意人为加大散热器面积和管径；在室外管网设计时，由于管径范围限制，选管径取大不取小，使管网阻力下降；锅炉房内循环泵选择时，一般没有室外管网及室内单体的阻力数据，以及考虑日后扩建等因素，为“保险”起见，泵扬程选择偏大；原因三在于管理因素：当管网出现不平衡时，由于管网本身在设计上的限制，没有有效的调控措施，管理者往往采取投入大泵运行或备用泵也运行，加大流量来减轻管网的失调度；在管网改造时，管理者也每每用加大热网管径、加大散热器面积的办法来解决用户室温偏低的问题。因此目前我国供热系统普通存在 “大流量、小温差”的运行方式，即靠换大泵、增加水泵并联台数或增
15、设加压泵等方式提高循环流量。这种运行方式是我国供热系统运行人员从多年的运行实践中总结出来的，它在一定程度上能够缓解热力工况失调现象，因此得到了广泛应用。但这种大流量运行方式的实质，是靠提高末端用户散热器的散热能力，抑制近端用户散热器散热能力的办法来达到消除系统热力工况水平失调的目的，但是，它并没有从根本上消除系统的水力失调。即各热用户流量分配不均的问题仍未解决。在这种情况下，系统运行必然存在以下一些弊端：散热器面积选取超过理论值，管径选取也偏大，使初投资增加；管网阻力小，使泵流量增大，而管路循环水泵的电功率与流量的立方成比例，使水泵电耗增大，运行费提高；由于流量大，导致锅炉出水温度下降，效率降
16、低，这又导致设计人员不得不选用大容量的锅炉及配套的设施，使初投资、运行费进一步加大。要克服采用“大流量、小温差”不经济运行的方式解决因外网水平失调而造成的远近用户冷热不均的问题。可以采用调节阀配合超声波流量计、平衡阀及其智能仪表、调配阀及其智能仪表，作好外网的初调节，并在外网调节平衡的基础上，减少循环水泵流量，改变“大流量，小温差”不经济运行。2 强化系统保温与管理 供热管网的保温性能决定着无效散热的多少和供水的温降。管道的保温厚度是按经济厚度选用的，即在规定的年限内保温投资费用与无效散热损失费用之和最小的厚度。在确定经济厚度时，并没有考虑因管道温降对热力失调影响而带来的间接能耗，另外，随着保温材料的开发，成本降低，原来确定的经济厚度不经济。从能耗的不可逆性，环境保护
