（河北建筑工程學(xué)院，河北張家口市，075000）梁昱升祁甫王嘉澤

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)存在較為嚴(yán)重的能源供應(yīng)和能源利用效率受限的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)供熱主要耗用燃煤等化石能源，考慮到能源不可再生性和耗用過(guò)程產(chǎn)生程度環(huán)境污染，大規(guī)模使用燃煤滿足集中供熱需求已經(jīng)不再符合當(dāng)代暖通供熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實(shí)際需求。以往集中供熱通常是用在天氣比較嚴(yán)寒的北方城市，但是現(xiàn)在由于中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)達(dá)，在集中供熱技術(shù)已經(jīng)不再受南北方的氣候影響，有不少的南方城市，也都進(jìn)行了集中供熱。雖然集中供暖的好處也相當(dāng)?shù)拇?，可是卻增加了不少的能源消耗。在有較大規(guī)模供熱需求和重工業(yè)發(fā)達(dá)區(qū)域，通過(guò)對(duì)暖通供熱原料選擇、溫度控制、污染處置和新技術(shù)優(yōu)化等環(huán)節(jié)的有效干預(yù)，設(shè)計(jì)適應(yīng)節(jié)能高效和環(huán)境友好需求設(shè)計(jì)并應(yīng)用符合節(jié)能要求的暖通供熱鍋爐，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 暖通供熱鍋爐的工作原理

暖通供熱鍋爐的要功能就是供應(yīng)熱源，一般來(lái)說(shuō)，暖通供暖鍋爐的整個(gè)供暖流程都需要有如下三個(gè)過(guò)程構(gòu)成。首先，把可燃原料運(yùn)送到供暖鍋爐里面，當(dāng)可燃原料被運(yùn)送到供暖鍋爐里面以后，這種原料就會(huì)在鍋爐的里面進(jìn)行激烈的燃燒，這是一種放熱的過(guò)程，會(huì)產(chǎn)生巨大的熱能。第二步，在對(duì)燃燒原材料進(jìn)行焚燒以后,，所形成的各種焚燒產(chǎn)物會(huì)形成高溫?zé)煔?，而這種高溫?zé)煔庵邪司薮蟮臒崃Γ瑫?huì)沿著整個(gè)鍋爐設(shè)備不斷傳播，當(dāng)經(jīng)過(guò)整個(gè)鍋爐的不同部分的時(shí)候，熱力也就隨之傳播到了這些部分內(nèi)，這整個(gè)過(guò)程就是供熱過(guò)程。第三步，由于高溫?zé)煔庵饕訜岬牟糠譃樗魵猓@些水蒸氣會(huì)進(jìn)入到供熱鍋爐的外部供熱設(shè)備，將其中所含有的熱量傳輸給供熱鍋爐外部的保暖設(shè)備[1]。

2 供熱鍋爐節(jié)能管理主要影響因素

供熱鍋爐的高效使用對(duì)于節(jié)約燃煤資源和提升暖通工作效率具有重要意義，為此從業(yè)人員必須關(guān)注供熱鍋爐爐型、供熱鍋爐熱負(fù)荷和供熱鍋爐的容量臺(tái)數(shù)三類要點(diǎn)，在充分理解暖通供熱鍋爐運(yùn)行范式的基礎(chǔ)上找到與節(jié)能管理目標(biāo)相適應(yīng)的改進(jìn)要點(diǎn)。

2.1 供熱鍋爐的選擇

暖通供熱的供熱鍋爐選擇主要涉及爐型選擇和規(guī)模選擇。

從爐型選擇來(lái)看，供熱鍋爐的爐型對(duì)于其能源利用效率和污染排放情況會(huì)產(chǎn)生重要影響。從供暖的熱效率來(lái)看，供熱鍋爐的型號(hào)是最重要的影響因素。很多的城市在最初建立供暖系統(tǒng)的時(shí)候，由于在實(shí)現(xiàn)沒(méi)有對(duì)供熱系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)期的規(guī)劃，相關(guān)的調(diào)查數(shù)據(jù)收集得也不夠充分，這就導(dǎo)致了選用的供熱鍋爐的型號(hào)不正確，無(wú)法適應(yīng)實(shí)際的情況。一般而言，供熱鍋爐的爐型需要適應(yīng)供熱對(duì)象和供熱規(guī)模的實(shí)際要求，選定符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的專業(yè)鍋爐，運(yùn)作過(guò)程中鍋爐的單體和整體熱效率均需要滿足高于68%的底線控制標(biāo)準(zhǔn)。因此從能源利用效率提升和環(huán)境友好發(fā)展的角度來(lái)看，暖通供熱鍋爐需要基于《供熱工程項(xiàng)目規(guī)范》（GB55010-2021）和《建筑技能與可再生能源利用通用規(guī)范》（GB55015-2021）等最新的國(guó)家和行業(yè)規(guī)范加強(qiáng)已有供熱鍋爐爐型優(yōu)化管理并合理規(guī)劃新建供熱鍋爐的爐型條件[2]，選擇合適的供熱鍋爐以實(shí)現(xiàn)鍋爐的節(jié)能環(huán)保目標(biāo)。

從供熱鍋爐的規(guī)模選擇來(lái)看，供熱鍋爐的容量和數(shù)量對(duì)于鍋爐的供熱效率能夠產(chǎn)生較為顯著的影響。從供熱鍋爐設(shè)計(jì)與應(yīng)用規(guī)范來(lái)看，采暖用的鍋爐一般不用設(shè)計(jì)備用爐，但是實(shí)際應(yīng)用層面?zhèn)溆脿t多數(shù)難以發(fā)揮其設(shè)計(jì)作用，不僅占用較大的建筑面積，還存在日常維護(hù)不當(dāng)和長(zhǎng)期使用擱置等問(wèn)題，導(dǎo)致發(fā)熱成本和運(yùn)營(yíng)成本等高企[3]。

2.2 供熱鍋爐熱負(fù)荷

供熱鍋爐的技術(shù)實(shí)質(zhì)是一項(xiàng)能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，通過(guò)燃煤等方式轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)存并輸送熱能。在這一過(guò)程中，供熱鍋爐的管理必須重視熱負(fù)荷的控制，即通過(guò)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)各個(gè)集熱系統(tǒng)的熱負(fù)荷及時(shí)應(yīng)對(duì)部分鍋爐熱負(fù)荷較高導(dǎo)致供暖成本提升的問(wèn)題，以此保障供熱鍋爐在節(jié)能高效的環(huán)境下平穩(wěn)運(yùn)行。

當(dāng)前供熱鍋爐行業(yè)主要采用三類熱負(fù)荷計(jì)算方法，分別為體積法、面積法以及統(tǒng)計(jì)法[4]。具體而言，體積法以及面積法只是計(jì)算出了基本形式下的熱負(fù)荷計(jì)算，很難明確單個(gè)建筑內(nèi)的熱負(fù)荷，統(tǒng)計(jì)法能夠?qū)Ρ裙徨仩t不同單體建筑區(qū)域內(nèi)的熱負(fù)荷差異情況，因此統(tǒng)計(jì)法的計(jì)算精度較高且應(yīng)用場(chǎng)景也較為廣泛。

2.3 供熱鍋爐的排煙量和溫度

供熱鍋爐的節(jié)能效率還受到鍋爐排煙量和溫度的影響。當(dāng)前國(guó)內(nèi)供熱鍋爐主要通過(guò)燃煤方式向鍋爐內(nèi)部投放粉末狀煤炭材料燃燒轉(zhuǎn)化為熱能，最終形成巨量的高溫?zé)煔庑纬蔁崮軅鬟f[5]。在熱能轉(zhuǎn)化與傳遞的全流中，影響供熱鍋爐排煙量和溫度的主要因素有燃燒材料實(shí)現(xiàn)粉末化制備效率、溫度過(guò)程監(jiān)控情況、通風(fēng)條件和鍋爐型號(hào)等，各項(xiàng)因素和各個(gè)環(huán)節(jié)的有機(jī)組合能夠保障暖通供熱鍋爐的日常高效運(yùn)轉(zhuǎn)，基于節(jié)能目標(biāo)合理控制供熱鍋爐的排煙量和溫度需要重點(diǎn)關(guān)注兩大方面。

2.3.1 優(yōu)化鍋爐的通風(fēng)條件

經(jīng)過(guò)節(jié)能改造的供熱鍋爐需要在為鍋爐燃燒供熱提供充分氧氣的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)新風(fēng)涌入助燃的節(jié)能效果，最終提高燃燒的完成率。

2.3.2 改造鍋爐排煙設(shè)備

供熱鍋爐的發(fā)熱傳輸主要借助高溫?zé)焿m，但是在當(dāng)前大量應(yīng)用的傳統(tǒng)鍋爐之中，大量煙塵在鍋爐燃燒過(guò)程中排放，導(dǎo)致供熱鍋爐的最終發(fā)熱效率下降。針對(duì)這一痛點(diǎn)，供熱鍋爐的節(jié)能改造與設(shè)計(jì)要重點(diǎn)優(yōu)化出煙管道設(shè)計(jì)，通過(guò)分流出入風(fēng)口和延長(zhǎng)煙塵排放管道等方式控制供熱鍋爐的排放損耗。

3 暖通供熱鍋爐房節(jié)能管理的策略建議

3.1 傳統(tǒng)暖通供熱鍋爐節(jié)能管理操作要點(diǎn)

3.1.1 優(yōu)化鍋爐類型選擇與應(yīng)用

目前使用的大量供熱鍋爐已經(jīng)投產(chǎn)一定的時(shí)間，爐型選擇較為傳統(tǒng)，基于節(jié)能要求推進(jìn)在用供熱鍋爐的爐型改造與新建鍋爐爐型選擇優(yōu)化是開(kāi)展暖通供熱鍋爐節(jié)能管理的首要環(huán)節(jié)。針對(duì)發(fā)熱和傳輸?shù)膶?shí)際需求，科學(xué)計(jì)算鍋爐的熱容量和整體數(shù)量，確定適合發(fā)熱和傳輸需求的熱負(fù)荷水平，避免出現(xiàn)熱負(fù)荷較高或者過(guò)程利用率不足的問(wèn)題。近年來(lái)，基于節(jié)能管理要求的供熱鍋爐設(shè)計(jì)逐漸轉(zhuǎn)向了介質(zhì)調(diào)整方向，即采用蒸汽取代熱水的方式，以處理高溫?zé)焿m形成蒸汽向終端輸送的方式取代高溫?zé)焿m將能量傳遞到水體中最后向終端輸送的供熱方式。這一傳送方式的轉(zhuǎn)變會(huì)直接影響供熱鍋爐的改造與設(shè)計(jì)要求，考慮到飽和度越高其安全系數(shù)和節(jié)能效果越好，供熱鍋爐的熱傳輸介質(zhì)也逐漸向飽和度較高的方向轉(zhuǎn)變。

3.1.2 控制排煙溫度

控制供熱鍋爐的排煙量能夠有效改進(jìn)供熱鍋爐的發(fā)熱效率?，F(xiàn)有研究成果顯示，供熱鍋爐的煙塵排放溫度每上升18℃將會(huì)導(dǎo)致熱效率比例下降1%。為了有效控制高溫?zé)焿m排放體量和排放溫度，需要從三方面加以改進(jìn)。①冷凝技術(shù)處理吸收供熱鍋爐排放煙氣中的潛熱，具體操作是改變此前熱量向水體傳輸這一較為低效的熱量留存方式，直接吸收煙氣中部分的水蒸氣實(shí)現(xiàn)更高效率的熱效留存。②通過(guò)分離技術(shù)處理將鍋爐所排煙余熱回收，具體操作是使用接觸換熱器直接將所回收的氣體進(jìn)行液化，在完成更高效率的熱能留存的同時(shí)進(jìn)行有害氣體和固體排放物的處理。

3.2 應(yīng)用新技術(shù)的節(jié)能管理操作要點(diǎn)

3.2.1 擴(kuò)大冷凝燃?xì)獾偷獰崴仩t使用比例

冷凝燃?xì)鉄崴仩t具有熱效率高、升溫快、運(yùn)行成本低、智能化操作、外形美觀等優(yōu)勢(shì)，具有很大的節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢(shì)。暖通供熱行業(yè)的節(jié)能改造需要通過(guò)新建或改造的方式逐漸使用熱效率更高和更滿足環(huán)保管理要求的冷凝燃?xì)獾偷獰崴仩t替代傳統(tǒng)熱效率較低且環(huán)保負(fù)面影響嚴(yán)重的燃煤?jiǎn)栴}舊式供熱鍋爐。

從實(shí)際操作來(lái)看，冷凝燃?xì)獾偷獰崴仩t的燃料為氣體，主要是天然氣、煤氣、液化石油氣和沼氣等，現(xiàn)行使用比例較高的是天然氣。在應(yīng)用過(guò)程中，冷凝燃?xì)獾偷獰崴仩t每個(gè)模塊獨(dú)立運(yùn)行，可以安裝在熱水鍋爐中，采用冷凝原理和高性能比例燃燒系統(tǒng)，比如電磁燃?xì)忾y，自動(dòng)調(diào)節(jié)功能并能節(jié)省燃?xì)狻?/p>

3.2.2 有條件應(yīng)用云計(jì)算等信息技術(shù)

云技術(shù)不僅僅是現(xiàn)代技術(shù)的產(chǎn)物，同樣也是供熱鍋爐控制的重要內(nèi)容，云技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行體系的安全維護(hù)、故障修復(fù)，還對(duì)運(yùn)行體系的效率提升有著重要的作用。云技術(shù)可以通過(guò)自身所攜帶的掃描軟件來(lái)對(duì)鍋爐運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的一系列數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)的核對(duì)，可以及時(shí)的找出鍋爐在工作時(shí)一些工作人員難以發(fā)現(xiàn)的安全隱患，并且快速地做出相應(yīng)的解決策略來(lái)對(duì)出現(xiàn)故障的部位進(jìn)行修復(fù)。云

3.2.3 創(chuàng)新測(cè)量技術(shù)手段

在不斷創(chuàng)造良好的計(jì)量工作環(huán)境的過(guò)程中，供熱企業(yè)及其相關(guān)部門(mén)的工作人員必須創(chuàng)新在線計(jì)量和處理技術(shù)。從具體操作來(lái)看，整個(gè)暖通供熱鍋爐房連續(xù)燃燒的正常運(yùn)行環(huán)境是工程設(shè)計(jì)中要求較多內(nèi)容的工作環(huán)境，工作人員必須掌握更加多樣化的在線測(cè)量技術(shù)，及時(shí)獲得更加準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)分析信息。通過(guò)嚴(yán)格執(zhí)行計(jì)量系統(tǒng)的內(nèi)容，工作人員可以順利的進(jìn)行計(jì)量工作，保證整個(gè)鍋爐的正常運(yùn)行，大大提高效率。當(dāng)然，還必須根據(jù)實(shí)際工況及時(shí)采用可行的在線測(cè)量技術(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，目前我國(guó)供熱企業(yè)在暖通供熱鍋爐房設(shè)備運(yùn)行管理過(guò)程中仍然面臨著一些影響節(jié)能效率的問(wèn)題，難以為供熱鍋爐帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。供熱鍋爐的從業(yè)者與主導(dǎo)機(jī)構(gòu)必須要及時(shí)做好準(zhǔn)備工作，善于充分運(yùn)用一些科學(xué)化的信息化和技術(shù)手段等來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)暖通供熱鍋爐房運(yùn)行的實(shí)時(shí)優(yōu)化，包括通過(guò)優(yōu)化鍋爐類型選擇與應(yīng)用和控制排煙溫度兩大供熱鍋爐傳統(tǒng)節(jié)能管理操作要點(diǎn)，以及擴(kuò)大冷凝燃?xì)獾偷獰崴仩t使用比例、有條件應(yīng)用云計(jì)算等信息技術(shù)和創(chuàng)新測(cè)量技術(shù)手段等新技術(shù)手段提升供熱鍋爐的節(jié)能管理效率，以此有效降低鍋爐熱能源的損失，達(dá)到實(shí)現(xiàn)暖通供熱鍋爐房節(jié)能低碳減排的最大目標(biāo)。