燃氣供熱的現(xiàn)狀與展望

1、燃氣供熱的現(xiàn)狀與展望     1燃氣供熱發(fā)展的現(xiàn)狀 隨著我國對環(huán)境保護的重視，城市燃料結(jié)構(gòu)以煤為主并采取以熱電廠和區(qū)域鍋爐房供熱的集中供熱方式受到了挑戰(zhàn)；熱電廠高空排放有利于改善供熱地區(qū)的排放濃度，但其總排放量包括發(fā)電用煤將超過采暖用煤的排放總量，因此，必須以清潔能源供替煤炭，以減少污染物的排放量，達到國家要求的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。在此形勢下燃氣供熱得到了迅速發(fā)展，主要表現(xiàn)如下。1.1集中供熱燃煤鍋爐房的改造 北京市集中供熱鍋爐房的概況見表1。目前大部分已由燃煤改為燃氣。據(jù)1998年統(tǒng)計，北京市已有427戶燃煤鍋爐改為燃氣，容量為23

2、10蒸噸。 表1市區(qū)1996年底集中供熱鍋爐房統(tǒng)計表 單臺鍋爐容量（t/h） 集中鍋爐房個數(shù) 96年底供熱面積（萬m 2 ） 40 8 714 35 6 368 20 38 1436 15 3 108 10 52 902  107 3528 以方莊供熱廠(10臺29MW熱水鍋爐)和左家莊供熱廠(2臺35t/h中壓蒸汽鍋爐和12臺29MW熱水鍋爐)改

3、造后的測試數(shù)據(jù)說明燃氣后的環(huán)保效益及節(jié)能效益。鍋爐熱效率從燃煤75提高到90.6，改造后每年可減少粉塵排放量1300噸，SO 2 6400噸，廢渣6萬噸，廢水40萬噸，排放NOx一般在100ppm內(nèi)。左熱廠供熱成本從燃煤的30.36元/GJ上升到燃氣的74元/GJ，方莊從41.77元/GJ上升到89.5元/GJ,天然氣價格約是煤炭價格的3.5倍是造成成本上升的主要原因。全部改造的投資約8000萬元，其中鍋爐本體改造2800萬元(包括爐底改造)；進口燃燒器系統(tǒng)2100萬元(包括進口稅)；儀表控制系統(tǒng)910萬元(包括DCS系統(tǒng)改造)；風(fēng)機等附機系統(tǒng)和附屬設(shè)施2000萬元。改造后

4、兩廠提高了供熱能力116MW。1.2壁掛式燃氣兩用爐 這種采暖方式的主要優(yōu)點是潔凈，產(chǎn)生污染物少；節(jié)能，約可節(jié)省7左右的熱能;舒適，用戶可根據(jù)需要自行調(diào)節(jié)；簡單，將集中供熱計量問題簡化為燃氣計量。近年來，全國約有250萬m 2 300萬m 2 住宅建筑采用了這種采暖方式。其中北京市約100萬m 2 ，秦皇島20萬m 2 ，天津30萬m 2 ，哈爾濱10萬m 2 ，長春10萬m 2 ，廊坊30萬m 2 ，烏魯木齊、石河子約10萬

5、m 2 ，西安、咸陽、寶雞約20萬m 2 ，青島10萬m 2 ，濟南10萬m 2 ，煙臺10萬m 2 等。北京市城建集團為了解壁掛式燃氣兩用爐的采暖效果及經(jīng)濟性，設(shè)備的安全性，系統(tǒng)供熱能力，對燃氣兩用爐進行了一個采暖期的測試。測試結(jié)果說明：經(jīng)濟性，在燃氣維持現(xiàn)行價格的條件下，采暖費用和目前集中供熱比，至少可做到持平；安全性，無人值守自動運行，運行穩(wěn)定可靠，一旦發(fā)生停氣、停水、停電等突發(fā)事故，采暖爐的安全保護裝置立即起到保護系統(tǒng)安全的作用；生活熱水的影響，采暖時合理安排使用生活熱水，對室溫產(chǎn)生的影

6、響可以接受。1.3中央供熱機組和燃氣熱水鍋爐 中央供熱機組(采暖、生活熱水)是酒店、餐廳、寫字樓、公寓的供熱設(shè)施，單臺容量從0.116MW至4.187MW。燃氣熱水鍋爐(采暖、生活熱水)是樓棟或幾個樓棟的分散供熱設(shè)施，單臺容量從0.35MW至10.5MW。由于上述設(shè)備以天然氣或油作為能源，熱效率大約等于90，廢氣、煙塵排放符合國家一類地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，采用智能控制系統(tǒng)，無需專人值守，深受用戶歡迎，市場份額逐漸擴大。1.4燃氣、蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)這種系統(tǒng)的熱效率為50以上，具有啟停靈活、啟動成功率高、調(diào)峰范圍廣等特點，單位千瓦造價可節(jié)省投資1/3，建設(shè)工期短1/2，占地減少1/2，耗

7、水量減少2/3。今后，我國將會加快發(fā)展速度。1.5新技術(shù)、新設(shè)備的引進 包括天然氣節(jié)能及應(yīng)用技術(shù)，其中尤為高效的是低溫燃氣鍋爐、冷凝式鍋爐和密封式廢熱發(fā)電供熱設(shè)備?？刂萍夹g(shù)及系統(tǒng)，使平均每產(chǎn)生1kWh的熱量所排放的CO 2 不超過0.23kg，使供熱設(shè)備的平均效率達到87以上。燃燒技術(shù)及各種類型燃油和燃氣壓力通風(fēng)燃燒器，低溫?zé)峤粨Q器等。1.6 雖然天然氣供熱成本提高了，提高能效要增加投資，但為了使城市的天空變藍，為了可持續(xù)發(fā)展，國家和一些城市仍采取優(yōu)惠政策鼓勵使用天然氣等清潔能源。 2燃氣供熱發(fā)展的背景 從90年代以來，在以下因素的作

8、用下，促進了我國燃氣供熱的發(fā)展。2.1環(huán)境保護政策 我國城市環(huán)境問題主要是燃煤引起的。如北京市年用煤量達2800萬噸，約占總用能量的75，空氣呈現(xiàn)為典型的煤煙型污染特征，大氣中SO 2 的90來自于燃煤，采暖期用煤增加，SO 2 濃度從非采暖期的3040g/m 3 ，猛增至標(biāo)準(zhǔn)的3.5倍，總懸浮顆粒物2/3來源于煙塵。世界許多大城市的經(jīng)驗表明，改善大氣污染狀況的根本途徑是改變?nèi)剂辖Y(jié)構(gòu)。用天然氣供熱對改善大氣質(zhì)量有明顯的效益。煤、油和燃氣的燃燒排放量見表2。 表2煤、油和燃氣的燃燒排放量單位：公斤噸油當(dāng)量 

9、排放量 燃燒1噸油 燃燒（1噸油當(dāng)量）的煤炭 燃燒（1噸油當(dāng)量）的天然氣 CO 2 3100 4800 2300 SO 2 20（含8%未脫） 6（煤中含1%硫80%已脫除） 0 NO x 6（工業(yè)用） 11（工業(yè)用） 4（工業(yè)用） CO 630 4.52 0.53 未燃烴 0.5 0.3 0.045 灰 0 

10、;220 0 飛灰 0 1.4 0 從表2可知，燃燒天然氣不排放SO 2 ，并比燃煤減少氮氧化合物45，減少CO 2 52；比燃油減少氮氧化合物63，減少CO 2 26。按照國際上采用的成本效率分析法，即把大氣污染濃度或總排放量降到指標(biāo)水平的成本最低分析方法，發(fā)展天然氣供熱是一個可選擇的最佳方案。2.2能源政策 能源生產(chǎn)、消費方式對設(shè)備耗能和能效有很大的影響。如大、中型燃煤鍋爐房平均運行熱效率約為75；電廠熱效率約為33，供熱效率約為83.7，能源轉(zhuǎn)換總效率約為38

11、；燃天然氣鍋爐熱效率一般約為85以上。由此可見，天然氣供熱方式具有明顯的節(jié)能效益。2.3建筑節(jié)能法 實施民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)后，提高了建筑隔熱保溫性能，降低了建筑采暖能耗，結(jié)果是大幅度地降低了天然氣供熱方式的年運行費用，增加了天然氣供熱方式與集中燃煤供熱采暖方式的競爭能力。 3天然氣供熱技術(shù)發(fā)展的展望 3.1燃天然氣鍋爐的發(fā)展歐洲，在民用、商業(yè)和工業(yè)中，經(jīng)常使用的燃天然氣鍋爐分為三類：標(biāo)準(zhǔn)鍋爐，低溫鍋爐和冷凝鍋爐(見圖1)。主要區(qū)別見表3。 表3 類型 供回水溫度（） 排煙溫度（） 熱效率（） 標(biāo)準(zhǔn)鍋爐&

12、#160;90/70 250 88 低溫鍋爐 70/50 180 94 冷凝鍋爐 40/30 80 108  圖1鍋爐的基本類型 根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)，最大供熱量為100kW標(biāo)準(zhǔn)鍋爐的熱效率，當(dāng)供水溫度為70時應(yīng)大于88；30部分負荷時的熱效率應(yīng)為86，此時相應(yīng)的供水溫度為50。在低溫鍋爐內(nèi)，設(shè)有專門的加熱表面，防止煙氣冷凝。100kW低溫鍋爐，滿負荷且供水溫度為70時，熱效率為90.5；在30部分負荷且供水溫度為40時，效率亦為90.5。這就說明：在整個采暖期內(nèi)，鍋爐熱效

13、率維持不變，這是一項重要的經(jīng)濟指標(biāo)。在冷凝鍋爐內(nèi)安裝有由鋁、硅、不銹鋼或其他不腐蝕材料制成的熱交換器，在熱交換器中冷卻燃燒氣體直到冷凝熱釋放出來并被供熱系統(tǒng)利用，由于這種鍋爐能利用煙道中水蒸汽所含的冷凝熱，因此，熱效率能夠提高到105以上。3.2燃燒器的發(fā)展 燃燒器有三種類型(見表4)。燃燒器由外罩或消音罩，帶馬達和葉輪的電動送風(fēng)裝置，帶整體電路和程序控制器安全保護系統(tǒng)，帶風(fēng)/氣混合裝置的燃燒器外殼及燃氣管道等組成。許多燃燒器還具有內(nèi)部廢氣循環(huán)系統(tǒng)，以減少NO x 的排放量。 表4燃燒器的分類 類型 NO x 排放

14、量（mg/kWh） 備注 普通燃燒器 120  低NO排放的燃燒器 6080  雙料燃燒器  燃氣或燃油  3.3燃氣采暖技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展包括有熱媒的集中采暖技術(shù)和無熱媒的集中采暖技術(shù)，現(xiàn)介紹適合于工廠、倉儲、第三產(chǎn)業(yè)的輻射采暖技術(shù)(熱水爐加熱地板或輻射板；輻射板、輻射管或多燃燒器輻射管網(wǎng)絡(luò))和熱風(fēng)采暖技術(shù)(熱水爐加熱器；熱風(fēng)發(fā)生器、加熱器及補給系統(tǒng))。這種采暖方式具有設(shè)備效率高，獨立的加熱器具，可靠性高，舒適和節(jié)能等優(yōu)點。3.4燃氣兩用爐的發(fā)展 開發(fā)適合于我國住宅

15、建筑需要的單臺容量為9kW、14kW的機組。 4燃氣供熱市場發(fā)展的展望 4.1影響燃氣供熱發(fā)展趨勢因素的分析影響發(fā)展的最主要四個因素：天然氣產(chǎn)量與需要量的矛盾；天然氣供熱成本與用戶承受能力的矛盾；各種天然氣供熱方式的比較；電力供熱的發(fā)展及電力、天然氣互補的供熱方式等。4.1.1天然氣產(chǎn)量與需要量的矛盾表5表示我國天然氣產(chǎn)量和需求預(yù)測量，從表5可知，2000年前需求基本平衡，在2010年約有500億m3/年缺口，計劃由周邊國家俄羅斯、中亞三國以及亞太地區(qū)或中東地區(qū)引進。 表5天然氣產(chǎn)量與需求預(yù)測表 時間 天然氣需求量（億m 3 

16、;年） 國內(nèi)天然氣產(chǎn)量（億m 3 年） 2000年 350約為總能耗的2.5 350 2010年 1200約為總能耗的67 700 表6表示1995年世界天然氣的消費構(gòu)成，從表6可知，居民及商業(yè)用天然氣量：西歐約為45，北美39，東歐26，前蘇聯(lián)16。據(jù)有關(guān)規(guī)劃部門預(yù)測，至2010年我國將有200多個城市利用天然氣，年用氣量400億m 3 ，約占總量的33。 表61995年世界天然氣消費構(gòu)成（）  發(fā)電 工業(yè) 化工原料

17、0;居民及商業(yè) 西歐 17 24 4 45 北美 13 34 4 39 東歐 16 45 13 26 前蘇聯(lián) 36 44 4 16 非洲 42 45 4 9 中東 32 54 9 5 東南亞 38 44 10 8 世界 26

18、60;43 5 26 表7為北京市1998年天然氣消費構(gòu)成，從表7可知，燃氣供熱約占總量的26。 表7北京市天然氣消費構(gòu)成  采暖 炊事 公服 工業(yè) 其他 天然氣量（Nm 3 /a） 0.85 0.9 0.54 0.3 0.65 百分比（） 26.2 27.7 16.6 9.3 20.2 我國建筑市場巨大，19952000年，預(yù)計每年全國城市新建住

19、宅建筑面積約2.4億m 2 。20002010年每年新建住宅建筑面積約3.4億m 2 。至2010年采暖區(qū)約有住宅面積21.6億m 2 ，房屋建筑面積為40億m 2 。至2010年，如果有10的天然氣用于供熱，供熱面積約為9億m 2 ，僅能滿足12房屋建筑面積的要求。北京市燃氣供熱的發(fā)展規(guī)劃見表8，從表8可知，至2010年，天然氣供熱面積約為8000萬m 2 ，燃氣供熱熱化率為28。 表8北京市燃天然氣供熱規(guī)劃  全市房屋建筑面積（萬m 

20、;3 ） 供熱天然氣量（億m 3 /年） 燃天然氣供熱熱化率（） 2000年 22547 3.76 11 2010年 30402 12 28  4.1.2天然氣供熱成本和用戶承受能力采用“住宅區(qū)采暖方式的選擇”一文中的數(shù)據(jù)(見表9)，從表9可知，天然氣供熱收費較高，在當(dāng)前用戶的收入條件下，將會存在收費困難的問題。它是影響天然氣供熱發(fā)展的主要原因之一。 表9供熱收費的比較  供熱費用（元m 2 &#

21、160;a） 方案說明 方案1 30.25 集中燃氣鍋爐房 方案2 28.88 分散燃氣鍋爐房 方案3 29.33 每棟樓設(shè)燃氣鍋爐房 方案4 22.63 分戶燃氣兩用爐 方案5 20 集中燃煤鍋爐房 方案6 22.45 熱泵采暖方式  4.1.3各種天然氣供熱方式的比較房屋開發(fā)商、用戶對采暖能源方式和采暖方式都有選擇的余地，一般對已建集中燃煤鍋爐房采用煤改氣方式。新建小區(qū)可采用分散燃煤鍋爐房方式，或者選擇分戶采暖方式。通過競爭促進生產(chǎn)廠家不斷提高產(chǎn)品的性能，降低價格，從而使燃天然氣供熱走向健康發(fā)展的道路。4.1.4電力供熱的發(fā)展及電力、天然氣互補的供熱方式目前，電力生產(chǎn)與需求的矛盾在縮小，電力走向了買方市場，許多地方采用了最理想的清潔能源-電作為采暖的熱源，這符合“因地制宜，多種熱源，多種途徑”的供熱發(fā)展方針。為了提高電動熱泵的出力，可利用燃氣改善電力空調(diào)的性能，常用的作法是：利用燃氣冬季加熱分體式小型電動熱泵的室外機；或在室內(nèi)機中附設(shè)