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      天然氣鍋爐采暖方式的比較分析論文

      時間: 謝樺657 分享

      天然氣鍋爐采暖方式的比較分析論文

        利用天然氣采暖的目的就是解決燃煤鍋爐采暖的污染問題,排放的大氣污染物只有NOX,SO2、煙塵、CO和CO2,沒有煤灰、煤渣和運(yùn)煤造成的污染物。煙塵濃度主要來自空氣和燃燒過程中產(chǎn)生微量細(xì)塵,三種方式燃燒單位體積/產(chǎn)生的煙塵基本相同,總量區(qū)域采暖最多,分散鍋爐次之,家用鍋爐最少。今天學(xué)習(xí)啦小編要與大家分享:天然氣鍋爐采暖方式的比較分析相關(guān)論文。具體內(nèi)容如下:

        摘要 本文對燃?xì)忮仩t采暖三種方式的投資、運(yùn)行費(fèi)用、單位面積采暖耗氣量和污染物排放量進(jìn)行了全面的比較。比較結(jié)果表面對居民采暖用戶應(yīng)優(yōu)先選用壁掛燃?xì)忮仩t,公共建筑和商業(yè)建筑應(yīng)優(yōu)先采用模塊式燃?xì)忮仩t采暖,區(qū)域燃?xì)忮仩t采暖有宜推廣,這樣天然氣耗量最省,污染物排放量最少,運(yùn)行費(fèi)用最低。


      天然氣鍋爐采暖方式的比較分析

        一、概述

        隨城市能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整,天然氣已經(jīng)成為采暖的一種重要能源燃?xì)忮仩t采暖。分為以下三種形式:家用燃?xì)忮仩t單戶采

        暖、分散燃?xì)忮仩t采暖、集中區(qū)域燃?xì)忮仩t采暖,一般都采用熱水采暖。

        二、單戶然氣采暖

        家用燃?xì)忮仩t采暖就是以每個住戶為單位,采用家用燃?xì)忮仩t采暖。家用燃?xì)忮仩t可用于取暖、洗澡和生活用水,屬于多功能型燃?xì)庥镁摺?/p>

        1 特點(diǎn)

        優(yōu)點(diǎn):家用燃?xì)忮仩t效率高、功能多。一家一戶自成系統(tǒng),同時解決采暖和熱水供應(yīng)問題。單戶燃?xì)鉄崴膳哂泻艽蟮恼{(diào)節(jié)靈活性,使用完全獨(dú)立,采暖溫度可以自主調(diào)節(jié),采暖時間可自行控制,各個房間溫度可自如的控制,無鍋爐房和外熱網(wǎng)熱損失,節(jié)省外網(wǎng)建設(shè)投資。符合按熱量收費(fèi)的原則,可準(zhǔn)確計(jì)量耗氣量,用氣量可由用戶自主控制,加上這種供熱系統(tǒng)的效率高(一般在90%以上),避免了集中供熱按面積收費(fèi)造成的能源過渡浪費(fèi),因而能促進(jìn)節(jié)約燃?xì)?,從而為推廣使用優(yōu)質(zhì)潔凈燃料創(chuàng)造了條件。同時采暖循環(huán)的動力消耗低,節(jié)省電能,提高燃?xì)夤芫€的利用率和使用經(jīng)濟(jì)效益。

        存在問題:目前家用燃?xì)鉅t在推廣使用中,質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,售后服務(wù)不完善,影響用戶的正常使用;煙氣一般是無組織排放,產(chǎn)生局部污染;部分燃?xì)鉅t的運(yùn)行噪音大;在寒冷北方地區(qū)用戶長期外出防凍比較麻煩;人們還對其安全性有擔(dān)心。

        2 耗熱量

        家用燃?xì)忮仩t單戶采暖效率主,無熱浪費(fèi)現(xiàn)象。根據(jù)對北京、天津的抽樣調(diào)查統(tǒng)計(jì),單戶采暖的耗氣指標(biāo)為7~8m3/m2。建筑耗氣指標(biāo)的主要影響原因有室內(nèi)溫度、維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能和密封性、建筑的外墻面積大小、采暖系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)方式以及鍋爐的熱效率等,耗氣量低于其他兩種燃?xì)獠膳绞健?/p>

        3 用途

        這種采暖方式對宅區(qū)非常適合。在運(yùn)行過程中,用戶根據(jù)自己的要求控制采暖溫度和運(yùn)行時間,能進(jìn)行分戶計(jì)量,節(jié)約燃?xì)?,同時可提供衛(wèi)生熱水,減少污染物排放量,降低運(yùn)行費(fèi)用。

        三、分散燃?xì)忮仩t采暖

        分散燃?xì)忮仩t采暖分為模塊化采暖和分散集中采暖,一個建筑單元、一個建筑使用一個燃?xì)忮仩t房采暖稱為模塊采暖(也稱為單元式燃?xì)獠膳?。多個相鄰室的使用性質(zhì)相同建筑使用一個燃?xì)忮仩t房采暖稱為分散式集中采暖,特點(diǎn)是有一次熱網(wǎng)直供。

        1 特點(diǎn)

        優(yōu)點(diǎn):建設(shè)靈活,燃?xì)忮仩t集中管理,方便維修。每個系統(tǒng)供熱面積小,便于調(diào)節(jié)和控制。對于使用性質(zhì)相同的建筑,特別是學(xué)校、辦公樓等公用建筑,采用這種采暖方式根據(jù)建筑的使用特點(diǎn),來調(diào)節(jié)控制采暖溫度和采暖時間,特別是不需防凍或防凍時間短的地區(qū),根據(jù)作息時間控制采暖時間非常有效。在節(jié)假日或無人的夜間可降低采暖溫度或停止采暖,節(jié)約燃?xì)夂瓦\(yùn)行費(fèi)用。外網(wǎng)規(guī)模小,無中間換熱站,熱損失或動力消耗小,易克服水力失調(diào),節(jié)約能源,綜合采暖效率一般在80%~90%間,屬于分散采暖,在歐、美是一種廣為流行的采暖方式。煙氣可集中排放。

        缺點(diǎn):占用單獨(dú)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(shí)現(xiàn)分戶計(jì)量,末端無調(diào)節(jié)裝置,當(dāng)室內(nèi)過熱時,用戶開窗散熱面不是關(guān)小暖氣,有部分熱量損失,一般8%~15%,但低于區(qū)域燃?xì)忮仩t采暖,供熱效率低于單戶采

        暖,高于區(qū)域鍋爐采暖。鍋爐數(shù)量多,管理分散。NOX的排放總量高于家用燃?xì)忮仩t采暖。

        2 耗熱量

        由于有外網(wǎng)的熱損失,平均的采暖溫度也高于家用燃?xì)忮仩t單戶采暖,目前一般不設(shè)有末端控制裝置,產(chǎn)生一定的熱量損失。根據(jù)抽樣調(diào)查北京是分散采暖的耗氣指標(biāo)為9-12m3/m2。建筑耗氣指標(biāo)的主要影響原因有室內(nèi)溫度、維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能和密封性、建筑的外墻面積大小、外網(wǎng)的熱損失、采暖系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)方式以及鍋爐的熱效率等。

        3 用途

        這種采暖方式對公共建筑、商用建筑采暖和集中住宅區(qū)非常適合。在運(yùn)行過程中,根據(jù)建筑的使用情況控制采暖溫度和采暖時間,節(jié)約燃?xì)?,減少污染排放量,降低運(yùn)行費(fèi)用。

        四、區(qū)域采暖

        1 區(qū)域供熱

        一個小區(qū)或幾個小區(qū)的多個建筑共用一個燃?xì)忮仩t房采暖,采用二次熱網(wǎng),設(shè)有中間換熱站,外熱網(wǎng)規(guī)模較大。采暖面積可達(dá)數(shù)百萬平方米,煙氣高空排放。

        2 特點(diǎn)

        優(yōu)點(diǎn):鍋爐投資較分散采暖省,可實(shí)現(xiàn)集中管理,方便維修和用戶,對污染物可實(shí)現(xiàn)高空排放。對煤改氣項(xiàng)目,可利用直接原有的供熱管網(wǎng)系統(tǒng)和鍋爐房附屬設(shè)備,節(jié)省初投資。

        缺點(diǎn):鍋爐熱效率相對較低,外網(wǎng)和換熱站熱損失和熱媒輸送動力消耗大,污染物排放總量大,系統(tǒng)調(diào)節(jié)不靈活,外網(wǎng)投資大,不能直接解決熱計(jì)量問題。在建設(shè)初期系統(tǒng)利用率低。集中供熱系統(tǒng)末端無計(jì)量和調(diào)節(jié)手段。統(tǒng)一按照供熱面積收費(fèi)。因水力失調(diào)造成部分用戶采暖溫度過高,當(dāng)室內(nèi)過熱時,用戶一般采用開窗散熱法調(diào)節(jié)室溫,造成8%~15%的熱損失。特別是不同使用性質(zhì)的建筑混在一起,按同一水平供熱,由于無調(diào)節(jié)手段,辦公樓、學(xué)校等夜間和假期照常供熱,賓館有人無人照常供熱,浪費(fèi)能源。

        3 耗氣量

        由于外網(wǎng)的熱損失大于分散燃?xì)忮仩t采暖,平均的采暖溫度也高于家用燃?xì)忮仩t單戶采暖,北京地區(qū)采暖的耗氣指標(biāo)10-14 m3/m2。耗氣量比其他兩種方式高的原因主要因外網(wǎng)和換熱站的熱損失大,水力失調(diào)嚴(yán)重,不同使用性質(zhì)的建筑混在一起供熱造成的。

        4 用途

        在污染物落地濃度要求較嚴(yán)格時,分散采暖排放污染物暖落地濃度超標(biāo)時,可采用集中采暖。但對煙囪高度有要求,須經(jīng)過計(jì)算確定。在歐美地區(qū)很少采用燃?xì)忮仩t進(jìn)行區(qū)域集中供熱,一般都是熱電或冷電聯(lián)供。前蘇聯(lián)地區(qū)也逐步的把燃?xì)膺^度集中供熱,改為分散供熱,以節(jié)約能源。

        五、各種采暖方式的比較

        1 投資

        本投資分析是根據(jù)北京市部分燃?xì)鉅t采暖的調(diào)研結(jié)果得出的,以100m2的采暖建筑面積作為分析單位。分析過程中鍋爐及附屬設(shè)備考慮備用,表1為投資分析結(jié)果。

        表1   三種天然氣鍋爐采暖方式的投資分析 單位:元

      項(xiàng)目  家用鍋爐 分散鍋爐 區(qū)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
      設(shè)備      1000-1500 500-1000
      外管網(wǎng)     1000-1500 1500-2500
      合計(jì)    3500-6500 4500-7000 4000-6500
      平均    5000 5750 5250

        注:不包括室內(nèi)客網(wǎng)投資,本文認(rèn)為三種方式的室內(nèi)投資基本相同。

        2 運(yùn)行費(fèi)用

        本運(yùn)行費(fèi)用分析是根據(jù)對北京市的部分燃?xì)忮仩t采暖調(diào)研結(jié)果得出的,以100 m2的采暖建筑面積作為分析單位。分析過程中天然氣的熱值按8500Kcal/m3,表2為運(yùn)行費(fèi)用分析結(jié)果。

        表2  三種天然氣鍋爐采暖方式的運(yùn)行費(fèi)用分析 單位:元

      項(xiàng)目 家用鍋爐 分散鍋爐 區(qū)域鍋爐
      面積(m2 100/戶 100 100
      燃?xì)赓M(fèi)  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(fèi)     3.4元/10kg 5.1元/15kg
      維修費(fèi)  150元 100元 150元
      人工費(fèi)    200元 130元
      合計(jì)   1628.3元 2133.4元 2397.7元

        注:不包括折舊費(fèi)、利潤和稅收。

        3 投資與運(yùn)行費(fèi)用分析

        三種采暖方式的投資相差不大,家用鍋爐略低。家用鍋爐可是實(shí)現(xiàn)分戶熱計(jì)量和室溫自動控制,每戶節(jié)省分戶計(jì)量表及溫度自動調(diào)節(jié)閥2000元左右。家用鍋爐可是實(shí)現(xiàn)供衛(wèi)生水,節(jié)約電熱水器或煤氣熱水器投資1000-1500元/戶。綜合比較家用鍋爐采暖投資比其他兩種方式低得多,分析結(jié)果適用于京津地區(qū)。家用燃?xì)鉅t采暖費(fèi)用最底,分散鍋爐采暖居中,區(qū)域鍋爐最高,且各種采暖方式相差較大。

        4 污染物分析

        利用天然氣采暖的目的就是解決燃煤鍋爐采暖的污染問題,排放的大氣污染物只有NOX,SO2、煙塵、CO和CO2,沒有煤灰、煤渣和運(yùn)煤造成的污染物。煙塵濃度主要來自空氣和燃燒過程中產(chǎn)生微量細(xì)塵,三種方式燃燒單位體積/產(chǎn)生的煙塵基本相同,總量區(qū)域采暖最多,分散鍋爐次之,家用鍋爐最少。煙氣中SO2濃度取決于天然氣中的硫量,一般天然氣的經(jīng)過脫硫,含硫量很低,三種方式燃燒單位體積燃?xì)猱a(chǎn)生的SO2相同,排放總量是區(qū)域采暖最多,模塊鍋爐次之,家用鍋爐最少。CO2的排放量是主要取決于于各種采暖方式的單位面積耗氣量,三種采暖方式的排放量家庭采暖:分散采暖:區(qū)域采暖之比為:

        1:1.25:1.45。

        NOX排放量主要受燃燒方式影響,目前燃?xì)忮仩t采用的燃燒器都不是專門設(shè)計(jì)的低NOX燃燒器。在燃燒過程中產(chǎn)生的NOX量主要與爐膛燃燒溫度有關(guān),燃燒溫度高,產(chǎn)生的NOX量越大,燃燒溫度越小,產(chǎn)生的NOX量越小。表3為抽樣測試的三種采暖方式燃?xì)忮仩t的NOX排放量,由表可以看出NOX排放量主要受燃燒方式和過??諝饬康挠绊?。鼓風(fēng)式燃燒由于火焰集中,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??諝庀禂?shù)越大,燃燒溫度越低,NOX生成量就越少。

        表3 三種采暖方式燃?xì)忮仩t的NOX排放量

      燃?xì)忮仩t類型 燃燒方式 過??諝庀禂?shù) 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(fēng)式 1.4~3.6 900~1100 21~70
      模塊化鍋爐   鼓風(fēng)式 1.3~2.1 1000~1200 45~110
      區(qū)域鍋爐    鼓風(fēng)式 1.2~1.8 1100~1300 60~130

        本研究以一個1500m×1500m的居民小區(qū)為研究對象,總建筑面積為450萬m2,總建筑面與總占地面積之比為2:1。用面源模型根據(jù)測試結(jié)果,對單戶采暖、分散鍋爐采暖和區(qū)域集中采暖多排放點(diǎn)和無組織低空排放進(jìn)行估算,結(jié)果見圖1。從圖中可以看出,單戶采暖排放的NOX在大氣中所產(chǎn)生的濃度最低,分散采暖排放的NOX在大氣中產(chǎn)生的濃度高于單戶采暖,區(qū)域采暖排放NOX在大氣中產(chǎn)生的濃度取決于排放高度,當(dāng)排放高度低于30米,在大氣中產(chǎn)生的NOX濃度高于單戶采暖和分散采暖,當(dāng)排放高度低于50米,在大氣中產(chǎn)生的NOX濃度低于分散采暖,與單戶采暖基本相同。

        六 結(jié)論

        1 采用分戶小型燃?xì)鉄崴疇t,可一家一戶自成系統(tǒng),同時解決了采暖和熱水供應(yīng)問題。這一方式在歐、美、日本是一種流行的采暖方式。從節(jié)能、降低采暖費(fèi)用和減少大氣污染的觀點(diǎn)看,高效壁掛燃?xì)鉅t單戶采暖是居民用戶直接采暖的最佳方

        式。由于天然氣質(zhì)優(yōu)價(jià)廉,采用單戶分散采暖的平均運(yùn)行費(fèi)用與集中營供暖的費(fèi)用相關(guān)不太多,是居民家庭能夠承受的。存在的問題隨技術(shù)發(fā)展,都會被解決。

        2 公共建筑和商業(yè)建筑的使用性質(zhì)相同,采用燃?xì)獠膳瘧?yīng)優(yōu)先采用模塊采暖,根據(jù)建筑的使用特點(diǎn)來調(diào)節(jié)控制采暖溫度和采暖時間,節(jié)約燃?xì)夂瓦\(yùn)行費(fèi)用,減少污染物排放量。

        3 由于采用區(qū)域燃?xì)忮仩t采暖由規(guī)模較大的外網(wǎng),熱損失大,不便于調(diào)節(jié)。投資、運(yùn)行費(fèi)用和耗氣量都高,污染物排放量大,符合可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略,不宜推廣。對已具有較大熱網(wǎng)的區(qū)域,對污染物排放要求高的區(qū)域,經(jīng)過經(jīng)濟(jì)技術(shù)論證,才能可采用區(qū)域采暖,但應(yīng)逐步向分散采暖過度。

        4 在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)冷風(fēng)滲透量對燃?xì)饬坑绊懞艽?,由于燃?xì)獠膳杀靖?,減少采暖燃?xì)夂牧渴墙档筒膳P(guān)鍵。對密封不嚴(yán)和保溫效果不好的窗戶應(yīng)更換,最好采用密封和保溫效果好都好的雙層塑鋼玻璃窗,可節(jié)省10%到20%的燃?xì)夂牧俊?/p>

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