摘要：“十四五”期间，我国继续深入打好污染防治攻坚战，增加大气污染防治资金，重点支持北方冬季清洁取暖和打赢蓝天保卫战集中供暖结合地区实际情况，采取因地制宜，进行“煤改气”或“煤改电”的技术改造工程各地区调整优化产业结构，能源结构，运输结构，城市燃料结构以燃煤为主的锅炉在集中供热中将受到挑战燃气锅炉凭借“投资小、占地小、效率高、运行可靠、清洁环保”等优势在未来供热中仍将占重要地位，今天小编就来说说关于燃气锅炉对燃烧效率有什么影响?下面更多详细答案一起来看看吧!
燃气锅炉对燃烧效率有什么影响
摘要：“十四五”期间，我国继续深入打好污染防治攻坚战，增加大气污染防治资金，重点支持北方冬季清洁取暖和打赢蓝天保卫战。集中供暖结合地区实际情况，采取因地制宜，进行“煤改气”或“煤改电”的技术改造工程。各地区调整优化产业结构，能源结构，运输结构，城市燃料结构以燃煤为主的锅炉在集中供热中将受到挑战。燃气锅炉凭借“投资小、占地小、效率高、运行可靠、清洁环保”等优势在未来供热中仍将占重要地位。
笔者近几年从事燃气锅炉调试、运行工作，本文就燃气锅炉在供热运行中有关问题进行简单探讨。
关键词：燃气锅炉 燃气供热 安全运行
1、 燃气锅炉与燃煤锅炉在供热行业中比较分析
a、 投资分析
燃气锅炉房供热（含锅炉房、燃气供应系统）投资约42-52万元/MW，集中燃煤锅炉房供热投资（含锅炉房、一次热网、热力站）约110-150万元/MW。可见燃煤集中供热较燃气分散供热的单位供热量投资约高2-3倍左右。
b、 锅炉房占地分析燃气分散锅炉房（按平均单座锅炉房12.6MW）占地面积60-90平米/MW，燃煤集中供热锅炉房占地面积130-150平米/MW。可见燃煤集中供热较燃气分散供热的单位供热量占地面积约高50-100%左右。
c、 环境影响分析
相对于燃煤锅炉，燃气锅炉不会产生SO2等有害气体，不会产生废渣、废气、废液，且目前大多数燃气锅炉能控制NOX 排放在30 mg/m3 以内。燃煤锅炉房噪声源较多，特别是大型引风机、循环水泵，以及煤、灰渣的运输等机械化设备等高噪声，相对于燃气锅炉噪声普遍较高。燃煤锅炉房煤和灰渣的运输与存储可以采取封闭作业等措施尽量降低无组织粉尘排放。
d、 能源利用率分析燃气锅炉的热效率高，尤其是燃气热水锅炉的热效率基本能达到90％左右。而且适度规模的燃气锅炉房可减少热网输送损失和动力消耗；燃气锅炉房由于其自动化程度高、运行调节方便、灵活，可以大大提高供热系统的运行调节水平，降低能源消耗，提高能源利用率。
2、 燃气锅炉循环流量对运行的影响
热力公司在燃气锅炉选型过程中，往往会根据未来几年的热负荷需求而选择较大供热能力的锅炉，由于大部分热源为直供系统，及锅炉的循环流量就是一次管网的循环水量。无论选择单台燃气锅炉，还是一用一备锅炉运行模式，都会造成近期锅炉循环流量与锅炉额定循环流量不匹配，这样会造成锅炉运行效率低，锅炉运行存在安全隐患等。所以在燃气锅炉选型过程中，应结合场地，近期、远期的热负荷需求，综合选择合理的锅炉参数及台数。笔者建议锅炉水系统尽量选择带有旁通的运行模式，根据实际热负荷需求，随时调整锅炉运行台数或者通过旁路调整运行来保证锅炉在额定的循环流量下安全高效运行。
以某热力公司为例，初期供热面积为150万㎡，后期每年陆续增长。一期建设一台29MW和一台58MW燃气热水锅炉，并预留一台58MW燃气热水锅炉安装位置，系统供回水母管安装旁通调节门。笔者在运行初期根据历年当地室外平均气温编制了运行模式表，采用分阶段变流量质调节的方式，详见表1。
表1 运行模式表 设计指标40W/㎡ 室外温度-6.2℃
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日期 |
平均气温（℃） |
运行状态 |
锅炉循环流量（T/h） |
旁通流量（T/h） |
供水温度（℃） |
回水温度（℃） |
锅炉负荷（%） |
供热指标（W/㎡） |
|
11.15-11.30 |
5.6 |
29MW |
450 |
430 |
68 |
40 |
95 |
19 |
|
12.1-12.15 |
1.5 |
58MW |
900 |
300 |
69 |
40 |
70 |
27 |
|
12.16-12.31 |
-0.7 |
58MW |
920 |
370 |
70 |
40 |
80 |
30 |
|
1.1-1.15 |
-2.3 |
58MW |
920 |
390 |
73 |
40 |
88 |
33.5 |
|
1.16-1.31 |
-1.5 |
58MW |
910 |
420 |
71 |
40 |
85 |
32 |
|
2.1-2.15 |
0.5 |
58MW |
900 |
400 |
68 |
40 |
70 |
28 |
|
2.16—2.28 |
2 |
58MW |
900 |
350 |
68 |
40 |
70 |
27 |
|
3.1-3.15 |
6 |
29MW |
430 |
380 |
67 |
40 |
90 |
17 |
此模式既保证锅炉在额定流量下的安全可靠运行，又使锅炉在高负荷状态下经济高效运行。此外锅炉在各个阶段运行中，根据具体室外温度及时调整锅炉负荷（即供水温度），在满足供热需求的条件下，实现锅炉安全、高效运行。
3、 排烟温度对锅炉热效率的影响
燃气锅炉热效率反平衡法计算公式：
η=100-（Q2 Q3 Q4 Q5 Q6）
η—燃气锅炉效率；
Q2—排烟热损失；
Q3—化学不完全燃烧损失；
Q4—散热损失；
由上面公式可以看出，燃气锅炉主要损失为Q2排烟热损失，也是最具有回收价值的地方。目前降低排烟温度的方法一种是加装节能器，利用排烟温度加热锅炉进水。另一种是加装烟气余热回收装置。第一种加装节能器方式由于节能器本身冷凝水量较大，应选择耐腐蚀的材质，且节能器与锅炉本体分开，更大程度的降低了锅炉本体内的腐蚀，降低锅炉维护成本。第二种方式目前有直接接触式烟气余热回收和直燃型吸收式热泵机组两种方式。余热回收装置相比节能器提高锅炉热效率效果高得多，但前期投资大，后期运行维护成本高，企业可根据自身特点自行论证。
4、 烟气再循环（FGR）实现低氮燃烧对锅炉运行的影响
面临环保压力的不断提高，全国各地政府部门不仅陆续提高锅炉大气污染物的排放标准，NOX排放限值普遍在30 mg/m3~ 50 mg/m3 ，而且还加大了检查力度和超标排放的处罚力度。以河北省为例，2020年发布的DB13/5161-2020《锅炉大气污染物排放标准》中要求：新建锅炉自本标注实施之日起执行表2规定的大气污染物排放限值。2021年6月1日起，在用锅炉执行表2规定的大气污染物排放限值。
表2大气污染物排放限值 单位：mg/m3（烟气黑度除外）
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污染物项目 |
燃煤锅炉 |
燃气锅炉 |
燃油锅炉 |
燃生物质成型燃料锅炉 |
监控位置 | ||
|
＜20 t/h （14 MW） |
≥20 t/h （14 MW） |
＜20 t/h （14 MW） |
≥20 t/h （14 MW） | ||||
|
颗粒物 |
10 |
5 |
10 |
10 |
20 |
10 |
烟囱或 烟道 |
|
二氧化硫 |
35 |
10 |
20 |
20 |
30 |
30 | |
|
氮氧化物 |
50 |
50 |
80 |
50 |
150 |
80 | |
|
80a | |||||||
|
汞及其化合物 |
0.03 |
-- |
-- |
-- |
0.03 |
0.03 | |
|
氨逃逸 |
2.3（采用SCR脱硝工艺或SNCR-SCR联合脱硝工艺） | ||||||
|
7.6（采用SNCR脱硝工艺） |
烟囱排 放口 | ||||||
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烟气黑度 （林格曼黑度，级） |
≤1 | ||||||
|
a：在用层燃炉及抛煤机炉供暖锅炉执行80 mg/m3。 | |||||||
燃气锅炉采用低氮燃烧器加烟气再循环（FGR）技术是降低NOX排放方法之一。FGR技术即从锅炉烟道出口上抽取部分烟气与助燃空气充分混合后再送进锅炉炉膛燃烧。FGR技术不但可以降低燃烧温度，而且能降低氧气浓度，该技术可以降低40%~60%左右的NOX 的量。
燃气锅炉的每立方米烟气中含有近18%的水蒸气，烟气中水蒸气冷凝点在57℃~58℃，因此，只要所取尾部烟道烟气温度高于58℃，烟气中的水蒸气都会进入冷风道内凝结成水或者结冰，影响锅炉运行。
目前烟气再循环（FGR）方法一种是将尾部烟气直接引至鼓风机入口，通过风门调节风量；另一种是增加再循环风机，通过调整再循环风量和鼓风机风量来实现低氮燃烧。无论采用哪种方法，无论再循环烟气怎么混入到冷风道中都会存在烟气中水蒸气冷凝临界点状态。所以我们在设计阶段要充分考虑平衡烟温、风温、风机选型等参数，尽量减少、引导、回收冷凝水。笔者建议采用风机入口增加混合风箱，风机出口风道设置积水坑对冷凝水进行集中回收；增加空气预热器，提高风机进口的冷风温度；严格控制施工质量，要保证风道、烟道、节能器、空气预热器内冷凝水回收点在最低点，避免冷凝水排不出造成设备腐蚀，影响锅炉安全运行。
5、 结论
“打赢蓝天保卫战三年行动计划”虽以圆满收官，但“十四五”期间，我国环境发展将面临更加深刻复杂的挑战，走出适合各地区实际的高质量发展之路。高质量发展同满足人民美好生活需要紧密结合起来，推动坚持生态优先，推动高质量发展，创造高品质生活有机结合，坚持绿水青山就是金山银山理念。对于集中供热来说，燃气锅炉凭借其诸多优势，未来在清洁供热中仍然占主导地位。燃气锅炉的高效、节能运行必将会带来更大的社会效益。
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