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【摘要】作为能源消耗“大户”，冬季供热锅炉能耗历来广受关注。供热锅炉是我国国民经济生活中的重要设备，要想做到供热锅炉系统的节能，需要从设计、施工到运行的全方面入手。本文就供暖锅炉节能改造技术进行深入研究。
【关键词】供暖锅炉;节能;改造技术
0.引言
作为能源消耗“大户”，冬季供热锅炉能耗历来广受关注。供热锅炉是我国国民经济生活中的重要设备，使用广泛，需求量大。我国供热锅炉的状况对于节省能源资源和改善环境保护是十分重要的。今后我国供热锅炉的发展，必然是沿着高效和洁净燃烧方向前进。我国供热锅炉的发展方向必须根据我国的能源资源和环保状况而定，在近50年内，我国以煤为主的能源结构尚难改变。目前，减轻燃煤供热锅炉造成环境污染的方法可以分为两类：一类是采用各种环保装置来减少锅炉排烟中的S02、飞灰等；另一类是采用提高供热锅炉效率和适当调整燃料结构以减少燃煤量的消耗，这样可同时减轻燃煤供热锅炉造成的环境污染。要想做到供热锅炉系统的节能，需要从设计、施工到运行的全方面入手。本文就供暖锅炉节能改造技术进行深入研究。
1.供暖锅炉节能改造技术
1.1气候补偿系统
建筑物的耗热量因受室外气温、太阳辐射、空气湿度、风向和风速等因素的影响时刻都在变化。要保证在上述因素变化的条件下，维持室内温度恒定（如18℃±2℃）或满足用户要求，供热系统的供回水温度就应在整个供暖期间根据室外气象条件的变化进行调节，以使锅炉供热量、散热设备的放热量和建筑物的需热量相一致，防止用户室内发生室温过低或过高的现象。通过及时而有效的运行调节可以做到在保证供暖质量的前提下，达到最大限度的节能。室外温度的变化决定了建筑物需热量的大小也就决定了能耗的高低，运行参数必须随室外温度的变化每时每刻进行调整，始终保证锅炉房的供热量与建筑物的需热量相一致，只有这样才能实现最大限度的节能。每个锅炉房都应该按自己的运行曲线去运行，这条曲线才是该锅炉房的最佳运行曲线。气候补偿系统即是给锅炉房提供最佳运行曲线的系统。通过加装气候补偿装置可使系统节能5％以上。
1.2烟气冷凝热能回收系统
通过对各种燃料的烟气成分进行分析，发现了如下特点：水蒸气容积在各种燃料的烟气成分中所占的比例分布是：天然气20％、油12％、煤4％。为什么天然气的烟气成分中水蒸气容积的比例最大呢？因为天然气的主要成分是甲烷（CH4），由于其有大量的氢元素，燃烧时与氧结合，产生了大量的水蒸气。1公斤水蒸气所携带的热量是2400KJ，0．7MW的鍋炉每小时产生水蒸气30～40公斤大致相当于25～33小时带走0.7MW的热量。因此热损失是很大的，必须将这部分热量回收回来，提高锅炉热效率，降低燃气耗量。国外早已认识到这个问题的严重性，目前排烟温度已经普遍降到70℃，最低可到40℃。一些国外冷凝锅炉的宣传单上，锅炉效率可达104％，就是充分利用了这部分能量。烟气的露点温度大约是58℃左右，其只要接触到低于露点温度的介质，就会冷凝成水，释放出大量的热量。其热量是由两部分组成：（一）物理显热：通过降低烟温来实现，排烟温度可控制在70～80℃。经过测试，降低烟温20～50℃，可提高锅炉热效率1～3％；（二）汽化潜热：通过水蒸气冷凝成水的相变来实现，经过测试可提高锅炉热效率3～5％。两者综合可提高锅炉热效率3～8％。燃气锅炉本身的热效率已经达到90％，如再通过改造锅炉本体来提高热效率将得不偿失，事倍功半。通过采用烟气冷凝热能回收系统，在不影响锅炉本身热效率的前提下，再提高锅炉热效率3～8％，将是一种投入最低、收益最大的节能方式。
1.3供暖系统水力平衡
供热系统能耗的高低，不仅取决于热源，而且与整个管网系统有关。在供暖系统中，普遍存在着水力失调的问题，水力失调造成系统冷热不均，距离热源较近的用户，室内温度较高，距离远的用户室内温度偏低。为保证远端用户室内温度，不得不提高管网供水温度和加大循环水量，不但很难保证供暖质量，而且造成巨大浪费。通过实际测试，往往近端用户单位流量是远端用户单位流量的数倍，为使远端用户达到16℃，近端用户室温已经超过20℃，甚至开窗户造成能源浪费。因此通过实践，经过水力平衡调试可以节约能源10％左右。
1.4锅炉房供热集中控制系统
锅炉房供热集中控制系统是根据供热企业多年运行管理经验，运用模糊控制理论，以全新概念设计的计算机供暖控制系统。通过每台锅炉的各种参数和整个供热系统参数的计算，得出理论锅炉负荷情况，并根据它调整锅炉的实际负荷数以及开启哪台锅炉。通过微机对锅炉实施集控，使锅炉房内的每一台锅炉循环运行，根据系统的负荷率自动、定时切换运行各台锅炉。在保证节能的基础上，延长锅炉使用寿命。该集控系统，不单对锅炉进行控制，而且可以对气候补偿器等系统设备进行控制，达到对整个系统进行控制的目的。
1.5改善炉床送风条件
由于煤在炉排上燃烧是分阶段分区进行的，所以沿炉排长度方向所需的空气量也是不等的，煤在预热干燥时，可以不需要或少量的空气，在挥发物析出区，有一部分可燃气体已经开始着火，因此需要一部分空气，使不断析出的可燃气体着火燃烧，以后挥发物燃烧和焦炭的燃烧区域是燃烧过程的主要部分，需要送入大量空气，最后是炉渣的形成区，燃烧过程基本结束，所以不需要很多空气，主要是冷却炉排需要送风。因此各区段所需空气量是不等的，呈梯形状的变化过程，即由少到多，再由多到少的变化过程，而相应的通风压头是随着着火燃烧直至燃尽是逐渐递减的。为适应链条炉的这种送风特性，几十年来一直沿用分段送风的方式，即沿炉排长度方向设3～9个不等的分段送风室，单面或双面向炉膛内送风，其最大问题是炉床上风压不均，风量大小不一，使燃烧的炉床易产生“火口”或“火沟”烧坏两侧密封铁等，影响锅炉热效率和出力，多少年来虽然也采取一些布风措施，但一直没有从根本上解决问题。上海四方锅炉厂从丹麦引进的等压风仓结构，彻底解决了送风不均、风压不等的问题，据悉个别炉排厂也在改造炉床结构，实现等压送风。从大量的应用实践表明，这种等压送风结构，为实现设计的热效率提供了前提条件，一般情况下可以提高热效率2～3个百分点。
1.6采用45°炉排倾角
目前的炉排设计一般倾角为60°，这就给漏煤提供了条件，特别是近年原煤粒度偏小，煤末比例多，加上运行中加水不足，漏煤现象比较严重，促使热损失超过10%。同样是上海四方锅炉厂从丹麦引进的炉排结构，由60°改为45°，这样基本上可以杜绝漏煤现象，炉排片还具有扇形送风槽，组合的炉排通风截面比较小，通风间隙分布均匀，炉排冷却条件好，因而在运行中更安全可靠，由于消除了送风死角，可使煤得到充分燃烧，因此不仅可使漏煤损失降到最低，炉床的燃烧条件得到很大改善，加上与炉拱的配合，q4的热损失可由目前的8～10%，降到5～6%。
2.结束语
综上所述，对热源锅炉实现按75～80%的热效率运行、基本消除热网中30～60%的无效电耗、消除冷热不均产生的无效热量约30%，从而实现比较理想的均衡供热等方面提出技术措施，建议在锅炉制造方面应采用先进的等压风仓和45°炉排倾角技术以及全膜式水冷壁结构，在运行方面要重视卫燃带的作用和配风燃烧造成的排烟等五个热损失监控。虽然有些技术措施实施时有一定难度，但我们相信，只要共同努力积极组织实施是能够实现再节能50%的目标的。
【参考文献】
［１］刘春蕾，杨桂春.基于先进技术的锅炉供暖节能技术研究[J].暖通空调,2009,05.
［２］何健，卢玉东.浅谈供暖锅炉与系统的节能与环保[J].科技情报开发与经济,2008,19.
【关键词】供暖锅炉;节能;改造技术
0.引言
作为能源消耗“大户”，冬季供热锅炉能耗历来广受关注。供热锅炉是我国国民经济生活中的重要设备，使用广泛，需求量大。我国供热锅炉的状况对于节省能源资源和改善环境保护是十分重要的。今后我国供热锅炉的发展，必然是沿着高效和洁净燃烧方向前进。我国供热锅炉的发展方向必须根据我国的能源资源和环保状况而定，在近50年内，我国以煤为主的能源结构尚难改变。目前，减轻燃煤供热锅炉造成环境污染的方法可以分为两类：一类是采用各种环保装置来减少锅炉排烟中的S02、飞灰等；另一类是采用提高供热锅炉效率和适当调整燃料结构以减少燃煤量的消耗，这样可同时减轻燃煤供热锅炉造成的环境污染。要想做到供热锅炉系统的节能，需要从设计、施工到运行的全方面入手。本文就供暖锅炉节能改造技术进行深入研究。
1.供暖锅炉节能改造技术
1.1气候补偿系统
建筑物的耗热量因受室外气温、太阳辐射、空气湿度、风向和风速等因素的影响时刻都在变化。要保证在上述因素变化的条件下，维持室内温度恒定（如18℃±2℃）或满足用户要求，供热系统的供回水温度就应在整个供暖期间根据室外气象条件的变化进行调节，以使锅炉供热量、散热设备的放热量和建筑物的需热量相一致，防止用户室内发生室温过低或过高的现象。通过及时而有效的运行调节可以做到在保证供暖质量的前提下，达到最大限度的节能。室外温度的变化决定了建筑物需热量的大小也就决定了能耗的高低，运行参数必须随室外温度的变化每时每刻进行调整，始终保证锅炉房的供热量与建筑物的需热量相一致，只有这样才能实现最大限度的节能。每个锅炉房都应该按自己的运行曲线去运行，这条曲线才是该锅炉房的最佳运行曲线。气候补偿系统即是给锅炉房提供最佳运行曲线的系统。通过加装气候补偿装置可使系统节能5％以上。
1.2烟气冷凝热能回收系统
通过对各种燃料的烟气成分进行分析，发现了如下特点：水蒸气容积在各种燃料的烟气成分中所占的比例分布是：天然气20％、油12％、煤4％。为什么天然气的烟气成分中水蒸气容积的比例最大呢？因为天然气的主要成分是甲烷（CH4），由于其有大量的氢元素，燃烧时与氧结合，产生了大量的水蒸气。1公斤水蒸气所携带的热量是2400KJ，0．7MW的鍋炉每小时产生水蒸气30～40公斤大致相当于25～33小时带走0.7MW的热量。因此热损失是很大的，必须将这部分热量回收回来，提高锅炉热效率，降低燃气耗量。国外早已认识到这个问题的严重性，目前排烟温度已经普遍降到70℃，最低可到40℃。一些国外冷凝锅炉的宣传单上，锅炉效率可达104％，就是充分利用了这部分能量。烟气的露点温度大约是58℃左右，其只要接触到低于露点温度的介质，就会冷凝成水，释放出大量的热量。其热量是由两部分组成：（一）物理显热：通过降低烟温来实现，排烟温度可控制在70～80℃。经过测试，降低烟温20～50℃，可提高锅炉热效率1～3％；（二）汽化潜热：通过水蒸气冷凝成水的相变来实现，经过测试可提高锅炉热效率3～5％。两者综合可提高锅炉热效率3～8％。燃气锅炉本身的热效率已经达到90％，如再通过改造锅炉本体来提高热效率将得不偿失，事倍功半。通过采用烟气冷凝热能回收系统，在不影响锅炉本身热效率的前提下，再提高锅炉热效率3～8％，将是一种投入最低、收益最大的节能方式。
1.3供暖系统水力平衡
供热系统能耗的高低，不仅取决于热源，而且与整个管网系统有关。在供暖系统中，普遍存在着水力失调的问题，水力失调造成系统冷热不均，距离热源较近的用户，室内温度较高，距离远的用户室内温度偏低。为保证远端用户室内温度，不得不提高管网供水温度和加大循环水量，不但很难保证供暖质量，而且造成巨大浪费。通过实际测试，往往近端用户单位流量是远端用户单位流量的数倍，为使远端用户达到16℃，近端用户室温已经超过20℃，甚至开窗户造成能源浪费。因此通过实践，经过水力平衡调试可以节约能源10％左右。
1.4锅炉房供热集中控制系统
锅炉房供热集中控制系统是根据供热企业多年运行管理经验，运用模糊控制理论，以全新概念设计的计算机供暖控制系统。通过每台锅炉的各种参数和整个供热系统参数的计算，得出理论锅炉负荷情况，并根据它调整锅炉的实际负荷数以及开启哪台锅炉。通过微机对锅炉实施集控，使锅炉房内的每一台锅炉循环运行，根据系统的负荷率自动、定时切换运行各台锅炉。在保证节能的基础上，延长锅炉使用寿命。该集控系统，不单对锅炉进行控制，而且可以对气候补偿器等系统设备进行控制，达到对整个系统进行控制的目的。
1.5改善炉床送风条件
由于煤在炉排上燃烧是分阶段分区进行的，所以沿炉排长度方向所需的空气量也是不等的，煤在预热干燥时，可以不需要或少量的空气，在挥发物析出区，有一部分可燃气体已经开始着火，因此需要一部分空气，使不断析出的可燃气体着火燃烧，以后挥发物燃烧和焦炭的燃烧区域是燃烧过程的主要部分，需要送入大量空气，最后是炉渣的形成区，燃烧过程基本结束，所以不需要很多空气，主要是冷却炉排需要送风。因此各区段所需空气量是不等的，呈梯形状的变化过程，即由少到多，再由多到少的变化过程，而相应的通风压头是随着着火燃烧直至燃尽是逐渐递减的。为适应链条炉的这种送风特性，几十年来一直沿用分段送风的方式，即沿炉排长度方向设3～9个不等的分段送风室，单面或双面向炉膛内送风，其最大问题是炉床上风压不均，风量大小不一，使燃烧的炉床易产生“火口”或“火沟”烧坏两侧密封铁等，影响锅炉热效率和出力，多少年来虽然也采取一些布风措施，但一直没有从根本上解决问题。上海四方锅炉厂从丹麦引进的等压风仓结构，彻底解决了送风不均、风压不等的问题，据悉个别炉排厂也在改造炉床结构，实现等压送风。从大量的应用实践表明，这种等压送风结构，为实现设计的热效率提供了前提条件，一般情况下可以提高热效率2～3个百分点。
1.6采用45°炉排倾角
目前的炉排设计一般倾角为60°，这就给漏煤提供了条件，特别是近年原煤粒度偏小，煤末比例多，加上运行中加水不足，漏煤现象比较严重，促使热损失超过10%。同样是上海四方锅炉厂从丹麦引进的炉排结构，由60°改为45°，这样基本上可以杜绝漏煤现象，炉排片还具有扇形送风槽，组合的炉排通风截面比较小，通风间隙分布均匀，炉排冷却条件好，因而在运行中更安全可靠，由于消除了送风死角，可使煤得到充分燃烧，因此不仅可使漏煤损失降到最低，炉床的燃烧条件得到很大改善，加上与炉拱的配合，q4的热损失可由目前的8～10%，降到5～6%。
2.结束语
综上所述，对热源锅炉实现按75～80%的热效率运行、基本消除热网中30～60%的无效电耗、消除冷热不均产生的无效热量约30%，从而实现比较理想的均衡供热等方面提出技术措施，建议在锅炉制造方面应采用先进的等压风仓和45°炉排倾角技术以及全膜式水冷壁结构，在运行方面要重视卫燃带的作用和配风燃烧造成的排烟等五个热损失监控。虽然有些技术措施实施时有一定难度，但我们相信，只要共同努力积极组织实施是能够实现再节能50%的目标的。
【参考文献】
［１］刘春蕾，杨桂春.基于先进技术的锅炉供暖节能技术研究[J].暖通空调,2009,05.
［２］何健，卢玉东.浅谈供暖锅炉与系统的节能与环保[J].科技情报开发与经济,2008,19.