工程部知識天然氣鍋爐采暖方式的比較分析

1、工程部知識天然氣鍋爐采暖方式的比較分析本文對燃氣鍋爐采暖三種方式的投資、運行費用、單位面積采暖耗氣量和污染物排放量進行了全面的比較。比較結(jié)果表面對居民采暖用戶應(yīng)優(yōu)先選用壁掛燃氣鍋爐，公共建筑和商業(yè)建筑應(yīng)優(yōu)先采用模塊式燃氣鍋爐采暖，區(qū)域燃氣鍋爐采暖有宜推廣，這樣天然氣耗量最省，污染物排放量最少，運行費用最低。一、概述隨城市能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，天然氣已經(jīng)成為采暖的一種重要能源燃氣鍋爐采暖。分為以下三種形式：家用燃氣鍋爐單戶采暖、分散燃氣鍋爐采暖、集中區(qū)域燃氣鍋爐采暖，一般都采用熱水采暖。二、單戶然氣采暖家用燃氣鍋爐采暖就是以每個住戶為單位，采用家用燃氣鍋爐采暖。家用燃氣鍋爐可用于取暖、洗澡和生活用水，

2、屬于多功能型燃氣用具。1 特點優(yōu)點：家用燃氣鍋爐效率高、功能多。一家一戶自成系統(tǒng)，同時解決采暖和熱水供應(yīng)問題。單戶燃氣熱水采暖具有很大的調(diào)節(jié)靈活性，使用完全獨立，采暖溫度可以自主調(diào)節(jié)，采暖時間可自行控制，各個房間溫度可自如的控制，無鍋爐房和外熱網(wǎng)熱損失，節(jié)省外網(wǎng)建設(shè)投資。符合按熱量收費的原則，可準確計量耗氣量，用氣量可由用戶自主控制，加上這種供熱系統(tǒng)的效率高（一般在90%以上），避免了集中供熱按面積收費造成的能源過渡浪費，因而能促進節(jié)約燃氣，從而為推廣使用優(yōu)質(zhì)潔凈燃料創(chuàng)造了條件。同時采暖循環(huán)的動力消耗低，節(jié)省電能，提高燃氣管線的利用率和使用經(jīng)濟效益。存在問題：目前家用燃氣爐在推廣使用中，質(zhì)量標(biāo)

3、準不統(tǒng)一，售后服務(wù)不完善，影響用戶的正常使用；煙氣一般是無組織排放，產(chǎn)生局部污染；部分燃氣爐的運行噪音大；在寒冷北方地區(qū)用戶長期外出防凍比較麻煩；人們還對其安全性有擔(dān)心。2 耗熱量家用燃氣鍋爐單戶采暖效率主，無熱浪費現(xiàn)象。根據(jù)對北京、天津的抽樣調(diào)查統(tǒng)計，單戶采暖的耗氣指標(biāo)為78m3/m2。建筑耗氣指標(biāo)的主要影響原因有室內(nèi)溫度、維護結(jié)構(gòu)的保溫性能和密封性、建筑的外墻面積大小、采暖系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)方式以及鍋爐的熱效率等，耗氣量低于其他兩種燃氣采暖方式。3 用途這種采暖方式對宅區(qū)非常適合。在運行過程中，用戶根據(jù)自己的要求控制采暖溫度和運行時間，能進行分戶計量，節(jié)約燃氣，同時可提供衛(wèi)生熱水，減少污染物排放

4、量，降低運行費用。三、分散燃氣鍋爐采暖分散燃氣鍋爐采暖分為模塊化采暖和分散集中采暖，一個建筑單元、一個建筑使用一個燃氣鍋爐房采暖稱為模塊采暖（也稱為單元式燃氣采暖）。多個相鄰室的使用性質(zhì)相同建筑使用一個燃氣鍋爐房采暖稱為分散式集中采暖，特點是有一次熱網(wǎng)直供。1 特點優(yōu)點：建設(shè)靈活，燃氣鍋爐集中管理，方便維修。每個系統(tǒng)供熱面積小，便于調(diào)節(jié)和控制。對于使用性質(zhì)相同的建筑，特別是學(xué)校、辦公樓等公用建筑，采用這種采暖方式根據(jù)建筑的使用特點，來調(diào)節(jié)控制采暖溫度和采暖時間，特別是不需防凍或防凍時間短的地區(qū)，根據(jù)作息時間控制采暖時間非常有效。在節(jié)假日或無人的夜間可降低采暖溫度或停止采暖，節(jié)約燃氣和運行費用。

5、外網(wǎng)規(guī)模小，無中間換熱站，熱損失或動力消耗小，易克服水力失調(diào)，節(jié)約能源，綜合采暖效率一般在80%90%間，屬于分散采暖，在歐、美是一種廣為流行的采暖方式。煙氣可集中排放。缺點：占用單獨的鍋爐房，鍋爐及鍋爐房散熱損失不能利用。對住宅樓不能直接實現(xiàn)分戶計量，末端無調(diào)節(jié)裝置，當(dāng)室內(nèi)過熱時，用戶開窗散熱面不是關(guān)小暖氣，有部分熱量損失，一般8%15%，但低于區(qū)域燃氣鍋爐采暖，供熱效率低于單戶采暖，高于區(qū)域鍋爐采暖。鍋爐數(shù)量多，管理分散。NOX的排放總量高于家用燃氣鍋爐采暖。2 耗熱量由于有外網(wǎng)的熱損失，平均的采暖溫度也高于家用燃氣鍋爐單戶采暖，目前一般不設(shè)有末端控制裝置，產(chǎn)生一定的熱量損失。根據(jù)抽樣調(diào)查

6、北京是分散采暖的耗氣指標(biāo)為9-12m3/m2。建筑耗氣指標(biāo)的主要影響原因有室內(nèi)溫度、維護結(jié)構(gòu)的保溫性能和密封性、建筑的外墻面積大小、外網(wǎng)的熱損失、采暖系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)方式以及鍋爐的熱效率等。 3 用途這種采暖方式對公共建筑、商用建筑采暖和集中住宅區(qū)非常適合。在運行過程中，根據(jù)建筑的使用情況控制采暖溫度和采暖時間，節(jié)約燃氣，減少污染排放量，降低運行費用。四、區(qū)域采暖1 區(qū)域供熱一個小區(qū)或幾個小區(qū)的多個建筑共用一個燃氣鍋爐房采暖，采用二次熱網(wǎng)，設(shè)有中間換熱站，外熱網(wǎng)規(guī)模較大。采暖面積可達數(shù)百萬平方米，煙氣高空排放。2 特點優(yōu)點：鍋爐投資較分散采暖省，可實現(xiàn)集中管理，方便維修和用戶，對污染物可實現(xiàn)高空排

7、放。對煤改氣項目，可利用直接原有的供熱管網(wǎng)系統(tǒng)和鍋爐房附屬設(shè)備，節(jié)省初投資。 缺點：鍋爐熱效率相對較低，外網(wǎng)和換熱站熱損失和熱媒輸送動力消耗大，污染物排放總量大，系統(tǒng)調(diào)節(jié)不靈活，外網(wǎng)投資大，不能直接解決熱計量問題。在建設(shè)初期系統(tǒng)利用率低。集中供熱系統(tǒng)末端無計量和調(diào)節(jié)手段。統(tǒng)一按照供熱面積收費。因水力失調(diào)造成部分用戶采暖溫度過高，當(dāng)室內(nèi)過熱時，用戶一般采用開窗散熱法調(diào)節(jié)室溫，造成8%15%的熱損失。特別是不同使用性質(zhì)的建筑混在一起，按同一水平供熱，由于無調(diào)節(jié)手段，辦公樓、學(xué)校等夜間和假期照常供熱，賓館有人無人照常供熱，浪費能源。3 耗氣量由于外網(wǎng)的熱損失大于分散燃氣鍋爐采暖，平均的采暖溫度也高于

8、家用燃氣鍋爐單戶采暖，北京地區(qū)采暖的耗氣指標(biāo)10-14 m3/m2。耗氣量比其他兩種方式高的原因主要因外網(wǎng)和換熱站的熱損失大，水力失調(diào)嚴重，不同使用性質(zhì)的建筑混在一起供熱造成的。 4 用途在污染物落地濃度要求較嚴格時，分散采暖排放污染物暖落地濃度超標(biāo)時，可采用集中采暖。但對煙囪高度有要求，須經(jīng)過計算確定。在歐美地區(qū)很少采用燃氣鍋爐進行區(qū)域集中供熱，一般都是熱電或冷電聯(lián)供。前蘇聯(lián)地區(qū)也逐步的把燃氣過度集中供熱，改為分散供熱，以節(jié)約能源。五、各種采暖方式的比較1 投資本投資分析是根據(jù)北京市部分燃氣爐采暖的調(diào)研結(jié)果得出的，以100m2的采暖建筑面積作為分析單位。分析過程中鍋爐及附屬設(shè)備考慮備用，表1

9、為投資分析結(jié)果。表1 三種天然氣鍋爐采暖方式的投資分析 單位：元項目 家用鍋爐 分散鍋爐 區(qū)域鍋爐面積（m2） 100/戶 100 100鍋爐房 1000-2000 1000-1500鍋爐 3500-6500 1500-2000 1000-1500設(shè)備 1000-1500 500-1000外管網(wǎng) 1000-1500 1500-2500合計 3500-6500 4500-7000 4000-6500平均 5000 5750 5250注：不包括室內(nèi)客網(wǎng)投資，本文認為三種方式的室內(nèi)投資基本相同。2 運行費用本運行費用分析是根據(jù)對北京市的部分燃氣鍋爐采暖調(diào)研結(jié)果得出的，以100 m2的采暖建筑面積作為

10、分析單位。分析過程中天然氣的熱值按8500Kcal/m3，表2為運行費用分析結(jié)果。表2 三種天然氣鍋爐采暖方式的運行費用分析 單位：元項目 家用鍋爐 分散鍋爐 區(qū)域鍋爐面積（m2） 100/戶 100 100燃氣費 1368元/760 m 3 1638元/90m3 1980元/1100 m3電耗 78.3元/150度 104.4元/200度 156.6元/300度水耗 32元/10 m3 192元/ 60m3 256元/80 m3鹽費維修費人工費合計 3.4元/10kg 5.1元/15kg 150元 100元 150元 200元 130元 1628.3元 2133.4元 2397.7元注：不包

11、括折舊費、利潤和稅收。3 投資與運行費用分析三種采暖方式的投資相差不大，家用鍋爐略低。家用鍋爐可是實現(xiàn)分戶熱計量和室溫自動控制，每戶節(jié)省分戶計量表及溫度自動調(diào)節(jié)閥2000元左右。家用鍋爐可是實現(xiàn)供衛(wèi)生水，節(jié)約電熱水器或煤氣熱水器投資1000-1500元/戶。綜合比較家用鍋爐采暖投資比其他兩種方式低得多，分析結(jié)果適用于京津地區(qū)。家用燃氣爐采暖費用最底，分散鍋爐采暖居中，區(qū)域鍋爐最高，且各種采暖方式相差較大。4 污染物分析利用天然氣采暖的目的就是解決燃煤鍋爐采暖的污染問題，排放的大氣污染物只有NOX，SO2、煙塵、CO和CO2，沒有煤灰、煤渣和運煤造成的污染物。煙塵濃度主要來自空氣和燃燒過程中產(chǎn)生

12、微量細塵，三種方式燃燒單位體積/產(chǎn)生的煙塵基本相同，總量區(qū)域采暖最多，分散鍋爐次之，家用鍋爐最少。煙氣中SO2濃度取決于天然氣中的硫量，一般天然氣的經(jīng)過脫硫，含硫量很低，三種方式燃燒單位體積燃氣產(chǎn)生的SO2相同，排放總量是區(qū)域采暖最多，模塊鍋爐次之，家用鍋爐最少。CO2的排放量是主要取決于于各種采暖方式的單位面積耗氣量，三種采暖方式的排放量家庭采暖：分散采暖：區(qū)域采暖之比為：1：1.25：1.45。NOX排放量主要受燃燒方式影響，目前燃氣鍋爐采用的燃燒器都不是專門設(shè)計的低NOX燃燒器。在燃燒過程中產(chǎn)生的NOX量主要與爐膛燃燒溫度有關(guān)，燃燒溫度高，產(chǎn)生的NOX量越大，燃燒溫度越小，產(chǎn)生的NOX量

13、越小。表3為抽樣測試的三種采暖方式燃氣鍋爐的NOX排放量，由表可以看出NOX排放量主要受燃燒方式和過剩空氣量的影響。鼓風(fēng)式燃燒由于火焰集中，燃燒溫度高，所以NOX生成量比燃燒溫度低的大氣式燃燒大，對同一種燃燒方式，過剩空氣系數(shù)越大，燃燒溫度越低，NOX生成量就越少。表3 三種采暖方式燃氣鍋爐的NOX排放量燃氣鍋爐類型 燃燒方式 過?？諝庀禂?shù)爐膛最高溫度（） NOX（PPm）壁掛家用鍋爐大氣式 1.52.5 800950 535容積式家用鍋爐 鼓風(fēng)式 1.43.6 9001100 2170模塊化鍋爐 鼓風(fēng)式 1.32.1 10001200 45110區(qū)域鍋爐 鼓風(fēng)式 1.21.8 11001300 60130本研究以一個1500m×1500m的居民小區(qū)為研究對象，總建筑面積為450萬m2，總建筑面與總占地面積之比為2：1。用面源模