天然氣鍋爐採暖方式的比較分析論文

　　利用天然氣採暖的目的就是解決燃煤鍋爐採暖的汙染問題，排放的大氣汙染物只有NOX，SO2、煙塵、CO和CO2，沒有煤灰、煤渣和運煤造成的汙染物。煙塵濃度主要來自空氣和燃燒過程中產生微量細塵，三種方式燃燒單位體積/產生的煙塵基本相同，總量區域採暖最多，分散鍋爐次之，家用鍋爐最少。今天小編要與大家分享：天然氣鍋爐採暖方式的比較分析相關論文。具體內容如下：
 

　　摘要　本文對燃氣鍋爐採暖三種方式的投資、執行費用、單位面積採暖耗氣量和汙染物排放量進行了全面的比較。比較結果表面對居民採暖使用者應優先選用壁掛燃氣鍋爐，公共建築和商業建築應優先採用模組式燃氣鍋爐採暖，區域燃氣鍋爐採暖有宜推廣，這樣天然氣耗量最省，汙染物排放量最少，執行費用最低。

天然氣鍋爐採暖方式的比較分析
 

　　一、概述

　　隨城市能源結構的調整，天然氣已經成為採暖的一種重要能源燃氣鍋爐採暖。分為以下三種形式：家用燃氣鍋爐單戶採

　　暖、分散燃氣鍋爐採暖、集中區域燃氣鍋爐採暖，一般都採用熱水採暖。

　　二、單戶然氣採暖

　　家用燃氣鍋爐採暖就是以每個住戶為單位，採用家用燃氣鍋爐採暖。家用燃氣鍋爐可用於取暖、洗澡和生活用水，屬於多功能型燃氣用具。

　　1 特點

　　優點：家用燃氣鍋爐效率高、功能多。一家一戶自成系統，同時解決採暖和熱水供應問題。單戶燃氣熱水採暖具有很大的調節靈活性，使用完全獨立，採暖溫度可以自主調節，採暖時間可自行控制，各個房間溫度可自如的控制，無鍋爐房和外熱網熱損失，節省外網建設投資。符合按熱量收費的原則，可準確計量耗氣量，用氣量可由使用者自主控制，加上這種供熱系統的效率高***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，因而能促進節約燃氣，從而為推廣使用優質潔淨燃料創造了條件。同時採暖迴圈的動力消耗低，節省電能，提高燃氣管線的利用率和使用經濟效益。

　　存在問題：目前家用燃氣爐在推廣使用中，質量標準不統一，售後服務不完善，影響使用者的正常使用;煙氣一般是無組織排放，產生區域性汙染;部分燃氣爐的執行噪音大;在寒冷北方地區使用者長期外出防凍比較麻煩;人們還對其安全性有擔心。

　　2 耗熱量

　　家用燃氣鍋爐單戶採暖效率主，無熱浪費現象。根據對北京、天津的抽樣調查統計，單戶採暖的耗氣指標為7～8m3/m2。建築耗氣指標的主要影響原因有室內溫度、維護結構的保溫效能和密封性、建築的外牆面積大小、採暖系統執行調節方式以及鍋爐的熱效率等，耗氣量低於其他兩種燃氣採暖方式。

　　3 用途

　　這種採暖方式對宅區非常適合。在執行過程中，使用者根據自己的要求控制採暖溫度和執行時間，能進行分戶計量，節約燃氣，同時可提供衛生熱水，減少汙染物排放量，降低執行費用。

　　三、分散燃氣鍋爐採暖

　　分散燃氣鍋爐採暖分為模組化採暖和分散集中採暖，一個建築單元、一個建築使用一個燃氣鍋爐房採暖稱為模組採暖***也稱為單元式燃氣採暖***。多個相鄰室的使用性質相同建築使用一個燃氣鍋爐房採暖稱為分散式集中採暖，特點是有一次熱網直供。

　　1 特點

　　優點：建設靈活，燃氣鍋爐集中管理，方便維修。每個系統供熱面積小，便於調節和控制。對於使用性質相同的建築，特別是學校、辦公樓等公用建築，採用這種採暖方式根據建築的使用特點，來調節控制採暖溫度和採暖時間，特別是不需防凍或防凍時間短的地區，根據作息時間控制採暖時間非常有效。在節假日或無人的夜間可降低採暖溫度或停止採暖，節約燃氣和執行費用。外網規模小，無中間換熱站，熱損失或動力消耗小，易克服水力失調，節約能源，綜合採暖效率一般在80%～90%間，屬於分散採暖，在歐、美是一種廣為流行的採暖方式。煙氣可集中排放。

　　缺點：佔用單獨的鍋爐房，鍋爐及鍋爐房散熱損失不能利用。對住宅樓不能直接實現分戶計量，末端無調節裝置，當室內過熱時，使用者開窗散熱面不是關小暖氣，有部分熱量損失，一般8%～15%，但低於區域燃氣鍋爐採暖，供熱效率低於單戶採

　　暖，高於區域鍋爐採暖。鍋爐數量多，管理分散。NOX的排放總量高於家用燃氣鍋爐採暖。

　　2 耗熱量

　　由於有外網的熱損失，平均的採暖溫度也高於家用燃氣鍋爐單戶採暖，目前一般不設有末端控制裝置，產生一定的熱量損失。根據抽樣調查北京是分散採暖的耗氣指標為9-12m3/m2。建築耗氣指標的主要影響原因有室內溫度、維護結構的保溫效能和密封性、建築的外牆面積大小、外網的熱損失、採暖系統執行調節方式以及鍋爐的熱效率等。

　　3 用途

　　這種採暖方式對公共建築、商用建築採暖和集中住宅區非常適合。在執行過程中，根據建築的使用情況控制採暖溫度和採暖時間，節約燃氣，減少汙染排放量，降低執行費用。

　　四、區域採暖

　　1 區域供熱

　　一個小區或幾個小區的多個建築共用一個燃氣鍋爐房採暖，採用二次熱網，設有中間換熱站，外熱網規模較大。採暖面積可達數百萬平方米，煙氣高空排放。

　　2 特點

　　優點：鍋爐投資較分散採暖省，可實現集中管理，方便維修和使用者，對汙染物可實現高空排放。對煤改氣專案，可利用直接原有的供熱管網系統和鍋爐房附屬裝置，節省初投資。

　　缺點：鍋爐熱效率相對較低，外網和換熱站熱損失和熱媒輸送動力消耗大，汙染物排放總量大，系統調節不靈活，外網投資大，不能直接解決熱計量問題。在建設初期系統利用率低。集中供熱系統末端無計量和調節手段。統一按照供熱面積收費。因水力失調造成部分使用者採暖溫度過高，當室內過熱時，使用者一般採用開窗散熱法調節室溫，造成8%～15%的熱損失。特別是不同使用性質的建築混在一起，按同一水平供熱，由於無調節手段，辦公樓、學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

　　由於外網的熱損失大於分散燃氣鍋爐採暖，平均的採暖溫度也高於家用燃氣鍋爐單戶採暖，北京地區採暖的耗氣指標10-14 m3/m2。耗氣量比其他兩種方式高的原因主要因外網和換熱站的熱損失大，水力失調嚴重，不同使用性質的建築混在一起供熱造成的。

　　4 用途

　　在汙染物落地濃度要求較嚴格時，分散採暖排放汙染物暖落地濃度超標時，可採用集中採暖。但對煙囪高度有要求，須經過計算確定。在歐美地區很少採用燃氣鍋爐進行區域集中供熱，一般都是熱電或冷電聯供。前蘇聯地區也逐步的把燃氣過度集中供熱，改為分散供熱，以節約能源。

　　五、各種採暖方式的比較

　　1 投資

　　本投資分析是根據北京市部分燃氣爐採暖的調研結果得出的，以100m2的採暖建築面積作為分析單位。分析過程中鍋爐及附屬裝置考慮備用，表1為投資分析結果。
 

　　表1 　　三種天然氣鍋爐採暖方式的投資分析 單位：元

專案	家用鍋爐	分散鍋爐	區域鍋爐
面積（m2）	100/戶	100	100
鍋爐房		1000-2000	1000-1500
鍋爐	3500-6500	1500-2000	1000-1500
裝置		1000-1500	500-1000
外管網		1000-1500	1500-2500
合計	3500-6500	4500-7000	4000-6500
平均	5000	5750	5250

　　注：不包括室內客網投資，本文認為三種方式的室內投資基本相同。

　　2 執行費用

　　本執行費用分析是根據對北京市的部分燃氣鍋爐採暖調研結果得出的，以100 m2的採暖建築面積作為分析單位。分析過程中天然氣的熱值按8500Kcal/m3，表2為執行費用分析結果。
 

　　表2 　三種天然氣鍋爐採暖方式的執行費用分析 單位：元

專案	家用鍋爐	分散鍋爐	區域鍋爐
面積（m2）	100/戶	100	100
燃氣費	1368元/760 m3	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		3.4元/10kg	5.1元/15kg
維修費	150元	100元	150元
人工費		200元	130元
合計	1628.3元	2133.4元	2397.7元

　　注：不包括折舊費、利潤和稅收。
 

　　3　投資與執行費用分析

　　三種採暖方式的投資相差不大，家用鍋爐略低。家用鍋爐可是實現分戶熱計量和室溫自動控制，每戶節省分戶計量表及溫度自動調節閥2000元左右。家用鍋爐可是實現供衛生水，節約電熱水器或煤氣熱水器投資1000-1500元/戶。綜合比較家用鍋爐採暖投資比其他兩種方式低得多，分析結果適用於京津地區。家用燃氣爐採暖費用最底，分散鍋爐採暖居中，區域鍋爐最高，且各種採暖方式相差較大。

　　4　汙染物分析

　　利用天然氣採暖的目的就是解決燃煤鍋爐採暖的汙染問題，排放的大氣汙染物只有NOX，SO2、煙塵、CO和CO2，沒有煤灰、煤渣和運煤造成的汙染物。煙塵濃度主要來自空氣和燃燒過程中產生微量細塵，三種方式燃燒單位體積/產生的煙塵基本相同，總量區域採暖最多，分散鍋爐次之，家用鍋爐最少。煙氣中SO2濃度取決於天然氣中的硫量，一般天然氣的經過脫硫，含硫量很低，三種方式燃燒單位體積燃氣產生的SO2相同，排放總量是區域採暖最多，模組鍋爐次之，家用鍋爐最少。CO2的排放量是主要取決於於各種採暖方式的單位面積耗氣量，三種採暖方式的排放量家庭採暖：分散採暖：區域採暖之比為：

　　1：1.25：1.45。

　　NOX排放量主要受燃燒方式影響，目前燃氣鍋爐採用的燃燒器都不是專門設計的低NOX燃燒器。在燃燒過程中產生的NOX量主要與爐膛燃燒溫度有關，燃燒溫度高，產生的NOX量越大，燃燒溫度越小，產生的NOX量越小。表3為抽樣測試的三種採暖方式燃氣鍋爐的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。鼓風式燃燒由於火焰集中，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，過剩空氣係數越大，燃燒溫度越低，NOX生成量就越少。
 

　　表3  三種採暖方式燃氣鍋爐的NOX排放量

燃氣鍋爐型別	燃燒方式	過剩空氣係數	爐膛最高溫度（℃）	NOX（PPm）
壁掛家用鍋爐	大氣式	1.5～2.5	800～950	5～35
容積式家用鍋爐	鼓風式	1.4～3.6	900～1100	21～70
模組化鍋爐	鼓風式	1.3～2.1	1000～1200	45～110
區域鍋爐	鼓風式	1.2～1.8	1100～1300	60～130

　　本研究以一個1500m×1500m的居民小區為研究物件，總建築面積為450萬m2，總建築面與總佔地面積之比為2：1。用面源模型根據測試結果，對單戶採暖、分散鍋爐採暖和區域集中採暖多排放點和無組織低空排放進行估算，結果見圖1。從圖中可以看出，單戶採暖排放的NOX在大氣中所產生的濃度最低，分散採暖排放的NOX在大氣中產生的濃度高於單戶採暖，區域採暖排放NOX在大氣中產生的濃度取決於排放高度，當排放高度低於30米，在大氣中產生的NOX濃度高於單戶採暖和分散採暖，當排放高度低於50米，在大氣中產生的NOX濃度低於分散採暖，與單戶採暖基本相同。
 

　　六　結論

　　1　採用分戶小型燃氣熱水爐，可一家一戶自成系統，同時解決了採暖和熱水供應問題。這一方式在歐、美、日本是一種流行的採暖方式。從節能、降低採暖費用和減少大氣汙染的觀點看，高效壁掛燃氣爐單戶採暖是居民使用者直接採暖的最佳方

　　式。由於天然氣質優價廉，採用單戶分散採暖的平均執行費用與集中營供暖的費用相關不太多，是居民家庭能夠承受的。存在的問題隨技術發展，都會被解決。

　　2　公共建築和商業建築的使用性質相同，採用燃氣採暖應優先採用模組採暖，根據建築的使用特點來調節控制採暖溫度和採暖時間，節約燃氣和執行費用，減少汙染物排放量。

　　3　由於採用區域燃氣鍋爐採暖由規模較大的外網，熱損失大，不便於調節。投資、執行費用和耗氣量都高，汙染物排放量大，符合可持續發展的能源戰略，不宜推廣。對已具有較大熱網的區域，對汙染物排放要求高的區域，經過經濟技術論證，才能可採用區域採暖，但應逐步向分散採暖過度。

　　4　在調查中發現冷風滲透量對燃氣量影響很大，由於燃氣採暖成本高，減少採暖燃氣耗量是降低採暖關鍵。對密封不嚴和保溫效果不好的窗戶應更換，最好採用密封和保溫效果好都好的雙層塑鋼玻璃窗，可節省10%到20%的燃氣耗量。