摘 要：介绍气候补偿器、烟气冷凝热回收装置、分时控制等燃气供热节能新技术。列举了两个应用燃气供热锅炉房节能系统的典型工程，对其投入节能系统前后进行了对比试验，并做了节能效益和经济效益分析。
1、前言
北京市的供热方式主要有四种：城市热网供热、区域锅炉房供热（含燃煤、燃气、燃油、电锅炉）、清洁能源分户自采暖（天然气壁挂炉、电采暖）和小火炉取暖。其中主要供暖方式是燃煤、热力和燃气供暖。为保证和改善大气环境质量，大力推广和使用了清洁能源，北京市正在将燃煤锅炉改为燃气锅炉。北京市燃煤锅炉供热已有几十年历史，而燃气锅炉供热自1997年天然气进京才开始启动，实际运行只有几年的历史，在设计和运行等方面皆缺乏经验，问题较多。天然气是十分可贵的能源，尤其去年出现天然气紧张，因此，如何实现燃气锅炉供热的节能，就成为人们十分关注的热点问题。
要想做到燃气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。本文下面介绍的这套节能系统不仅可以在保证供暖质量的基础上降低燃气费用，延长锅炉使用寿命，保证燃气锅炉安全稳定的运行，提高设备管理水平，还可以解决燃气耗量高、锅炉冷凝水多。
2、燃气供热节能技术
2.1燃气供热节能技术一：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。
2.2燃气供热节能技术二：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的锅炉每小时产生水蒸气30～40公斤大致相当于30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。
2.3燃气供热节能技术三：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。
2.4燃气供热节能技术四：燃气锅炉房供热集中控制系统：
金房暖通公司研制的燃气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。
2.5燃气供热节能技术五：分时分区控制：
通过对学校、办公区域采取分时、分区控制其室内温度，达到按需供热的目的，能够很好的节约能源。对于区域供热范围，有办公和学校建筑的应当按照需要进行供热，减少浪费。我们通过在八大处中学使用，取得了良好的节能效果。
3、北京市燃气供热节能系统应用实例
燃气供热锅炉房节能系统已经在北京市很多工程上应用，现选择几个比较典型的工程向大家做一下介绍。
3.1北京市朝阳区延静寺锅炉房供暖系统
北京市朝阳供暖公司于2003年6月开始对延静寺燃煤锅炉房进行了燃气改造。该锅炉房供暖面积为2.79万平方米，供暖住户560余户。原为2台2.8MW燃煤热水锅炉。改造后为1台0.7WM和1台1.4WM燃气热水锅炉。改造中水路系统采用了带混水器的二次泵系统，烟路系统上设置了冷凝热回收装置，智能化自动控制方面使用了气候补偿器，从而实现了根据室外温度变化，实时调节用户采暖系统供热量，从而达到节能目的。同时，也实现了锅炉回水温度不低于55摄氏度，解决了锅炉冷凝水问题，减少了锅炉腐蚀，延长了锅炉使用寿命。
本系统自2003年11月7日正式运行以来，安全、稳定，抗干扰能力强，测量数据准确，信号传递灵敏，调节准确，对系统无不良影响。不用人工操作，全部为自动控制，司炉工劳动强度大大降低，所有调节均由气候补偿器来完成。司炉工笑称“我们锅炉房有了一个24小时工作的高级工程师”。
系统一经投入即取得了明显的节能效果，下表为燃气表的实际耗量情况：
名称
初寒期
严寒期
11月23日
11月24日
11月25日
12月9日
12月10日
12月11日
日耗气量
（m3/日）
1704
1824
1776
1912
1901
1877
平均日耗气量
（m3/日）
1768
1897
估算全冬耗气量
（m3）
1768×30＋1897×60＋1768×45=246420
说明：2004年全冬供暖期为2003年11月7日—2004年3月21日共136天，初寒期39天，严寒期62天，末寒期35天。
为了更准确的测试节能效果，为今后的节能改造和专业同行提供参考依据。我们特请有测试资质的北京节能环保服务中心进行节能测试。北京节能环保服务中心于2003年12月11日～14日对该系统进行了测试。采用对比测试方法，第一个24小时投入节能系统进行测试，摘去节能系统稳定一天后，再进行24小时不使用节能系统进行测试。节能率达到了10.89％。
延静寺锅炉房全冬耗气量统计表
名称
初寒期
11月7日～12月15日
严寒期
12月16日～2月15日
末寒期
2月16日～3月21日
耗气量(m3)
68093
121695
42560
平均日耗气量(m3/日)
1745.97
1962.82
1216
全冬实际耗气量(m3)
232348
全冬单方耗气量和费用表
名 称
延静寺
供暖面积(m2)
27990.5
全冬单方耗气量（m3/m2）
8.30
全冬单方燃气费（元/m2）
14.94
节约单方耗气量（m3/m2，按通常单方耗气量10m3/m2）
1.7
节约费用（元/m2，按通常单方燃气费18元/m2）
3.06
每个采暖季节约费用合计（元）
85650.93
说明：通常单方耗气量10m3/m2：是根据管理水平较高的单位调研得来（海淀供暖处、丰台供暖所和房管一公司），社会供暖单位均大大高于此值。
3.2北京市八大处中学锅炉房供暖系统
八大处中学锅炉房于2003年进行了煤改气工程。改造后锅炉房内安装北京长城锅炉厂生产的WNS1.4-1.0/95/70-Y(Q)和WNS0.7-1.0/95/70-Y(Q)热水锅炉各一台。供暖面积为18746.3m3（其中教学楼面积7829平方米，教工宿舍楼面积10917.3平方米）。工程中采用了燃气供热锅炉房优化节能系统。该系统通过气候补偿器按环境温度对系统供水温度进行调整，让锅炉房根据用户需热量供应热量，达到节约燃气费用的目的。并且根据学校的具体情况对教学区进行分时控制，在保证供暖质量的前提下最大限度地节约了能源，还通过LN型烟气冷凝热回收装置吸收烟气热量。
北京节能环保服务中心对北京市石景山区八大处中学锅炉房投入节能系统前后进行了对比试验。经测算分析得出：该锅炉房投入节能系统运行后，在保证供暖质量的前提下，其节约燃气率为19.78％。
4、结束语
今冬北京的燃气能源形势已经变得如此严峻，以至于如何合理地节约使用现有能源已经到了迫在眉睫的程度。通过上面所列举的两个比较典型的工程，可以看出使用燃气锅炉房节能系统之后的供暖质量优良，节能效果显著。如能在全市6800万平方米燃气供热节能系统采用，将会带来可观的经济效益和社会效益。
