供暖锅炉的节能技术

锅炉房节能问题研究,王莹博士（后）、教授哈尔滨商业大学2012.3.19,主要内容,第一部分节能问题概述第一节、锅炉房节能工作的意义第二节、锅炉供暖现状第三节、锅炉供暖节能存在的问题,第二部分节能问题研究第四节、锅炉供暖节能的常规途径及措施第五节、国外区域供暖节能技术第六节、锅炉房节能新技术与途径,第一节、锅炉房节能工作的意义,一、能源资源有限，需要节能1、能源并非取之不尽，用之不竭，目前世界已探明的油、气量的开采仅需40年，煤仅需200年。2、目前我国较低的人均能耗将明显提高。3、我国是人口大国，当耗量大于产量时，就会造成危机。,第一节、锅炉房节能工作的意义,二、经济发展，需要节能1、能源短缺，不能与经济协调发展，是我国经济腾飞的根本性制约因素2、资源利用率低,第一节、锅炉房节能工作的意义,三、保护环境，需要节能1、能源的开发和利用所引发的环境污染，特别是燃煤对环境的污染更已被世人关注。2、发达国家节能政策以减少燃煤的排放物为明确目标。,第一节、锅炉房节能工作的意义,四、节能有潜力可挖：我国节能潜力可达8亿吨标准煤1、从单位产品能耗来看；2、从产值能耗来看；3、从供热锅炉的能耗来看；4、从采暖能耗来看。,第二节、锅炉供暖现状,一、供暖概况二、锅炉供暖现状特点三、建筑节能,一、供暖概况,1、分散锅炉房：耗能多、污染大的分散小锅炉供暖在“三北”地区各大、中城市占主导地位。2、集中锅炉房：供热是城市现代化的重要标志，是发展方向。3、二者关系：热力供暖在一段时间内还不能取代锅炉供暖，“长期共存、互为补充”。,二、锅炉供暖现状特点,1、两小即锅炉房供暖规模小，锅炉单台容量小。2、两低即锅炉负荷率低、热效率低。3、两多即能耗多、现行间歇供暖多。,三、建筑节能,建筑节能任务需要由建筑物和采暖系统两部分共同完成。建筑物节能：要通过提高围护结构保温性能和改善门窗密闭性来实现；采暖系统节能：要通过提高供暖系统锅炉运行效率和管网输送效率来实现。,第三节、锅炉供暖节能存在的问题,一、锅炉供暖节能工作执法不严二、现行供暖体制不利于推动节能三、缺少有利于推进供暖节能的经济政策四、锅炉供暖缺少统一规划五、设计方面存在先天性缺陷不利于节能六、运行管理水平低，能耗大七、锅炉供暖节能无常设机构,一、锅炉供暖节能工作执法不严,公共建筑节能设计标准GB50189-20054建筑与建筑热工设计,二、现行供暖体制不利于推动节能,1、现行供暖体制：权利义务不统一2、现行供暖体制弊端的主要表现3、供暖体制的改革,三、缺少有利于推进供暖节能的经济政策,1、对供暖单位所取得的经济效益缺少政策保护2、缺少锅炉供暖的节能改造资金,四、锅炉供暖缺少统一规划,从历史发展到现实的困难都表明，城市锅炉供暖缺乏统一规划是影响供暖节能的最根本原因。,五、设计方面存在先天性缺陷不利于节能,1、设计热负荷偏高，造成选用设备偏大。2、锅炉偏大或台数偏多，形成锅炉低负荷不合理运行。3、集中锅炉房及分散锅炉房的热媒参数低，影响传热效率。4、循环水泵偏大或多台并联运行，形成大流量不经济运行。5、板式换热器选用台数偏多，形成板式换热器的低负荷运行。,五、设计方面存在先天性缺陷不利于节能,6、设计中未配备调节性能好的阀门，不利于一、二次管网的初调节。7、室内供暖系统为单管式，无法实现热表进户。8、因设计不周，室内供暖系统的垂直失调还时有发生。9、不同使用性质的建筑在同一供暖系统，不能实现分时供暖，不利节能。10、集中锅炉房未设微机和变频调速装置，不利节能。,六、运行管理水平低、能耗大,1、供暖制度不够合理。2、大流量不经济运行。3、凭经验“看天烧火”代替科学的运行调节。4、分散锅炉房的锅炉低负荷不合理运行。5、集中锅炉房的锅炉低参数运行与换热器的低负荷运行。6、炉灰含炭量高。7、供暖系统丢水严重。8、锅炉的防腐阻垢是薄弱环节。,七、锅炉供暖节能无常设机构,从节能立法、制定政策到供暖体制改革，从规划、设计到施工、运行，是个缺一不可并且需要密切配合的系统工程。,第四节、锅炉供暖节能的常规途径及措施,一、节能立法和政策方面二、供暖体制改革方面三、规划和设计方面四、施工方面五、运行管理方面六、组织建设方面七、锅炉供暖节能实施步骤,一、节能立法和政策方面,1、制定城市锅炉供暖运行节能标准2、新建锅炉供暖工程的节能资金投入应纳入基建投资3、旧有锅炉供暖工程的节能改造费用应纳入供暖成本4、制定锅炉供暖运行节能的奖励政策5、建立锅炉供暖节能奖励基金,二、供暖体制改革方面,“热表进户”引出三个问题：1)户用热量计的引进和研制；2）室内供暖系统要作根本性的变动；3)供暖收费制度的改革。,三、规划和设计方面,1规划方面锅炉供暖规划宜与城市总体规划同步进行，建议大城市在市、区两级规划部门建立锅炉供暖的规划机构，在市级规划部门的统一领导和协调下，由市、区两级配合搞好各分区的锅炉供暖规划，并由该区的规划实施部门去完成，逐步实现联片供暖，减少分散锅炉房，并为将来与热力连接创造条件。,三、规划和设计方面,2.设计方面1）热负荷计算。2）锅炉的选型与台数。3）循环水泵的台数。4）定压装置。5）锅炉监控。6）计量仪。7）管网水力平衡的调节装置。8）排气装置。9）分时供暖。,四、施工方面,供暖系统施工完毕之后，管网冲洗工序十分重要。,五、运行管理方面,1、实行连续供暖辅以间歇调节2、通过初调节消除热网水平失调，改变大流量不经济运行3、中小型锅炉采用锅炉运行监测仪表，、行科学的运行调节4、改变低负荷不合理运行，提高锅炉和换热器的负荷率,五、运行管理方面,5、应用锅炉微机监控与变频调速技术，实现节能6、降低炉灰含炭量7、搞好锅炉的除氧和水处理，推广锅炉防腐阻垢剂和锅炉除灰剂，延长炉龄8、防止供暖系统丢水9、采用热管省煤器,六、组织建设方面,1、锅炉供暖节能标准和政策的制定部门。2、依法行使锅炉供暖节能的监督、指导、协调职能，从规划、设计、施工、运行管理、产品生产等方面全面推进节能工作的部门。3、锅炉供暖节能的新产品开发和新技术研究部门。4、抓锅炉供暖节能新、旧试点工程的部门。5、锅炉供暖节能的人才培训部门。,七、锅炉供暖节能实施步骤,1、建立机构，依法推进节能2、抓新、旧节能示范工程3、开发节能新技术、新产品4、实施供暖体制改革5、成立培训中心，实行全员培训,第五节、国外区域供暖节能技术,所谓区域供热，是把一个或多个热源（即热电厂或区域锅炉房）产出的热量，通过管网输送到一定区域内的建筑用户中去。,一、丹麦区域供热概况,丹麦位于北欧，国土面积为4.3万km2，人口513万。1-2月平均气温0，供暖期近8个月。丹麦的建筑节能取得了显著的成就。丹麦的区域供热（含热电厂和区域锅炉房）日益发展，许多单户取暖已转为靠管网供热。,二、丹麦区域供热的一些技术要点,1)供热方式及参数2)供热管网及保温3)室内供暖系统4)调速循环泵5)供热用水的处理6)热量表7)板式换热器8)温度和压力调控装置,1)供热方式及参数,丹麦的热网全年运行，区域锅炉房热网水温比较低，一般是80-90，压力也比较低，一般为0.3-0.6MPa。间供式供热系统特点：该系统以换热器为分界点，将供热系统分为两个封闭系统，有利于提高一次水的温度和工作压力，可缩小管径和用泵量，也有利于用户散热器不受管网压力波动的损害，渗漏较少，可以做到更为经济和安全地运行。二次水的供、回水温度一般为85/40C，温差很大，使热能得到充分和合理的利用。,2)供热管网及保温,供热管道敷设在预制或现浇的混凝土沟槽内，而目前98已为直埋预制保温管所取代，因为后者更廉价、更方便。丹麦的LogstorRor公司是世界上最大的生产预制保温管工厂之一，其所生产的预制管，其保温、防腐及防水性能均佳，当系统运行温度达130时，仍能保持其特性。这种预制保温管的使用寿命比传统的地沟敷设法高5-6倍，而其工程总投资低20-50，管线热损失也要小得多。,2)供热管网及保温,在检查管道渗漏故障方面，一种方法是采用热线仪；另一种方法是使用塑料管道，这不仅避免了腐蚀，而且塑料管适易于弯曲，运输方便，安装容易，还解决了管道的膨胀问题。在丹麦，有一种塑料管道敷设专用机械，它能够把挖沟、下管和回填一体化完成。丹麦直埋管的敷设采用四种方法，即设膨胀补偿器或弯管法，加热产生预应力法，加热产生预应力并带补偿器法，分段设缓和器法。,3)室内供暖系统,室内供暖系统均为双管系统，独户住宅一般用水平双管系统，公寓房屋则一般用垂直双管系统。这种集中供热系统都是动态变流量的自控系统，其技术与设备水平处于世界前列。由于区域供热技术的开发，已经使丹麦建筑设备产业结构产生了很大的变化，形成了一个采用节能高新技术的产业部门和众多的工业企业。,4)调速循环泵,Danfoss公司生产的变频调速器，通过对电机的无级调速，可使管道内的流量、压力均与实际要求一致，不仅可以节约能源，还使管道渗漏减少、设备噪音降低、磨损减轻、寿命延长，并且使投资减少。这种变频器配有菜单式的程序，易于调试和操作。利用面板上的4个键可以简单迅速地对数据进行编程，还可以通过液晶显示读出数据。丹麦的Grundfos公司与Svanenoj公司均为专业生产水泵的大公司，生产的水泵除配有调速装置外，泵体为垂直方向，即电机与泵同一根轴，因而占地较小，效率很高。,5)供热用水的处理,丹麦采用一种水处理剂（Hydro-X）的方法进行供热用水的处理，即用手工或加液泵将一种配好的液体加到进锅炉的回水管中去即可。此外，为了避免钢铁腐蚀，热水的PH值应控制在9.6-9.8之间。,6)热量表,丹麦每个热用户的供热量是通过流量计或热量计测量，一个大的建筑物有流量计，在每个散热器上有蒸发式的热量分配表，这样虽然建筑物很大，但是能把每个用户的费用分开。丹麦的ISSClorius及Danfoss公司都是很大的生产热表的厂家。一般热量表是由流量计、供回水温度传感器及微处理器组成。流量计有两种基本型式：一种是电磁式的，另一种是超声式的，其流量范围从0.0075m3/h到10000m3/h不等。,7)板式换热器,此种换热器在必要时可在现场拆开，以便进行定期维修和清理，也易于重新组装。拆装技术简单，工作人员并不需要特别的培训以掌握专门的技巧。这是一种工作可靠、运行经济、投资较少的换热设备，已在许多热力站、垃圾焚烧厂、工业余热利用站、地热站以及各类建筑物中广泛使用。,8)温度和压力调控装置,根据室内使用情况，用户对室温有一定的要求，而室外温度在不断变化，因此对供热系统的热水流量需要进行调节与控制。为此，丹麦Danfoss公司生产有系列产品，其中最主要：散热器温控阀气温补偿器压差控制器,三、丹麦节能政策方面的若干经验,1）重视树立人们的节能意识2)通过修订标准不断提高建筑节能要求3)对房屋热工性能和采暖设备运行维护状况进行检查，并对节能改造项目给予资助4)征收能源税和环境税5)用经济杠杆，首先是用用户的经济利益去推动建筑节能,第六节、锅炉房节能新技术与途径,一、锅炉房常规节能措施锅炉房工艺设计方面锅炉运行操作方面锅炉房管理方面,锅炉房工艺设计方面应考虑的节能问题,1、锅炉设备选择时2、确定给水泵的台数和容量时3、确定补给水处理方案时4、凝结水的回收、高温排污水热能的进一步利用时5、设备和管道的保温设计时,锅炉运行操作方面应考虑的节能问题,层燃炉的拨火操作要及时；调整合理的引、送风量；要保持炉体的严密性，防止漏风严重；链条炉要注意沿炉排长度方向分段送风；燃油、燃气炉注意油压、气压的稳定；煤粉炉注意一、二次风比例的控制；汽水系统要严密，防止汽、水的跑、漏；对不同的燃料和燃烧设备，针对性地采取一些有利于燃烧的措施；受热面要清灰除垢；等等。,锅炉房管理节能,国家立法：中华人民共和国节约能源法已于1997年颁布实施，随着各级地方政府也都制定了相应的措施或条例；改革旧体制，发现、培养、重用节能人才；出台各项节能制度，如节能产品认证制度、高耗能产品淘汰制度；成立专门的中国节能产品认证委员会；禁用已被国家明令淘汰的高耗能产品；,锅炉房管理节能,供热收费制度；量化管理制度；能耗限额制度；设计竞标制度；投资项目可行性报告制度，奖优罚劣制度；优先贷款，贷款贴息制度；税收优惠制度等；另外，还积极发展和培育节能技术市场，将节能与经济效益挂钩。,二、锅炉房近年出现的节能技术,1、流化床燃烧技术2、计算机自控技术3、链条炉排的分层燃烧技术4、复合燃烧技术5、混合燃烧技术6、使用节煤剂技术7、变频调速节电技术,二、锅炉房近年出现的节能技术,1、流化床燃烧技术清洁燃烧高效燃烧,二、锅炉房近年出现的节能技术,2、计算机自控技术计算机用于锅炉的工作原理：来自锅炉房现场的信号，经一、二次仪表转换成微电（0-20mA)及相应的开关信号，该信号通过输入模板进行A/D变换或电平转换，然后送入微机，微机对信号进行数字滤波、标度变换，然后将处理后的信号以直观的形式（文字、图表、报警信号等）显示在CRT（彩显器）上；同时，计算的控制输出又通过D/A变换，输出到执行机构，实现对锅炉及有关设备的自动控制。,锅炉房计算机控制系统的主要类型,用于锅炉房的计算机控制系统，主要有两种类型：一种是工业控制机微机控制系统另一种是PLC（可编程序控制器）集散控制系统,锅炉房用微机控制系统的主要功能：,1)检测采样功能2)燃烧系统自动调节功能3）水位控制功能4)炉膛负压的自动调节功能5)汽压调节功能,6)热水锅炉出水温度调节功能7)电动机启停或阀门开关的联锁功能8)声、光报警功能9)汉字彩显功能10)数据累计及报表打印功能,锅炉房用微机控制系统的其他功能,除了上述较普遍的功能外，对一些个别情况也有调节和控制功能。如对设蒸汽过热器锅炉的过热蒸气温度的调节；对设热力除氧器锅炉的热力除氧器进汽、进水量的自动调节；对设一、二次风锅炉的一、二次风比例的自动调节；对设空气预热器锅炉的热风温度的调节等等。,锅炉房用微机控制系统的节能效果,微机自控技术用于锅炉房的节能效果一般都较明显，如某供热厂9台35t/h锅炉，节煤都在3%5之间。,二、锅炉房近年出现的节能技术,3、链条炉排的分层燃烧技术我国改进机械分层技术：机械分层技术主要是改进了炉子的给煤装置，使煤落在炉排上时，按大中小粒度由下而上分层分布，改善了燃烧状况，提高了锅炉热效率，起到节能效果。,技术构造和工作原理图,二、锅炉房近年出现的节能技术,4、复合燃烧技术1）将链条炉排和煤粉炉燃烧原理结合起来的一种燃烧技术，其目的是发挥这两种燃烧设备的优点。如链条炉燃烧稳定，煤粉炉悬浮燃烧，燃料与空气接触良好，煤种适应性好，效率高等，而克服它们的缺陷，如链条炉“单面着火”，着火条件差，煤种适应性差，煤粉炉对负荷变化的适应性差等，从而达到改善燃烧，提高效率，节约燃料的目的。,2）复合燃烧技术的设备在链条炉的基础上，加装了煤粉炉采用的风扇式磨煤机、给料机、喷燃器和二次风机。3）复合燃烧技术的工作过程4）复合燃烧技术的效果,二、锅炉房近年出现的节能技术,5、混合燃烧技术1）混合燃烧技术，主要指将煤与漏煤（有时也称焦炭）、灰渣和水按一定比例混合进行燃烧的方法。2）常用的有烟煤混烧法，无烟煤混烧法和炉渣二次回烧法等。3）关键技术4）应用