燃气供热系统节能运行管理研究与应用

燃气供热系统节能运行管理研究与应用

刘建华 ,王增强

中航西安飞机工业集团股份有限公司    710089

【摘要】  本文结合工程实例对供热运行中采用的节能技术和措施进行介绍，比较分析节能应用效果，可为同行业供热运行提供经验借鉴。

【关键词】  低氮燃烧  余热回收  分布式供应  拉动式生产

一、项目背景

中航西安飞机工业集团股份有限公司（以下简称公司）从2017年开始推进精益工厂建设。为全力保障公司科研生产任务高质量发展目标，顺应国家构建清洁、低碳、安全、高效的能源体系要求，公司开展“保障+服务”新型动力生产模式实践，以“精益化改革”为武器，将业务向末端延伸，聚焦用户需求，探索拉动式生产保障模式，全流程开展节能技术研究与应用。

二、节能技术管理的应用

（一）“四新”技术应用

2018年公司实施燃煤锅炉改造，在原锅炉房安装4台燃气锅炉，其中1台46MW热水锅炉、2台35t/h和1台20t/h蒸汽锅炉。项目通过应用节能新技术、新产品、新工艺和新材料，多途径开展节能减排，实现从设计源头运用节能技术，达到运行节能收益最大化。

以低氮燃烧技术应用为例。项目要求氮氧化物排放浓度不大于50mg/Nm3。燃气锅炉选型调研发现：需运行FGR系统N0X才能达到50mg/Nm3以下，操作复杂，同时存在烟气系统振动大、阻力大等问题。为避免以上问题，设备选型要求选用超低氮燃烧器，增加锅炉高度、长度尺寸、控制炉膛容积热负荷；要求锅炉本体流线型布置、增大烟气截面积等设计，降低锅炉振动及阻力。

通过以上要求选购的锅炉，实现了高效、环保运行。运行时烟气最大阻力约2800Pa，比常规锅炉降低约40%，耗电量节约20%；锅炉不投运FGR系统，蒸汽锅炉N0X≤45 mg/Nm3，热水锅炉N0X≤40mg/Nm3，锅炉效率提高约2.0%。

（二）工艺流程优化

1、“煤改气”项目

（1）烟气余热回收

采用锅炉烟气余热回收技术，设计配置节能器和冷凝器，回收烟气余热，设计烟气排烟温度≤90℃。运行监测实际效率超过设计值，其中热水锅炉效率97.73%，蒸汽锅炉≥96%，达到国家能效一级水平。

（2）蒸汽凝结水和锅炉排污水余热回收

锅炉房设计安装3台10MW板式换热器和1台2MW板式换热器，回收蒸汽凝结水和锅炉连续排污水余热。采暖期采用高温热水回水吸收凝结水和排污水热量，非采暖期采用锅炉软化水吸收热量。

2、“汽改水”项目

2020年公司实施旧厂房空调改造，建立一站式冷热供应系统，创新全流程动能保障服务模式。通过项目实施，将蒸汽采暖改为热水采暖，同时增加制冷供应，满足厂房冷热需求。

（1）集中控制自动化系统的开发、应用

将以往集中控制系统仅关注“供能”，变更为关注“供能+用能”。通过开发、设计、安装厂房环境质量集中监测与控制系统，实现冷（热）源、管网传输与分配、用户使用全流程管理，实现全流程节能的目标。

通过集中控制自动化系统建设，实现了在动力值班室可对厂房空调系统的远程操控、异常信息的闭环管理。实现了数据共享、信息传递，通过反馈厂房环境温度、运行参数至冷（热）源侧，为负荷调整提供依据。

（2）分布式冷热输配供应技术应用

采用分布式冷热输配供应设计理念，投资建设一套管路、一套末端设备，解决两个难题：在夏季供应7℃/12℃的冷水，解决室内温度过高的难题；在冬季供应60℃/50℃的热水，供暖由蒸汽变为热水，解决蒸汽供暖能耗高的难题。

经现场勘察和理论计算，高温热水管道可满足供冷改造需求。因此，挖掘现高温热水管网输送能力，提高管网综合利用率，设计借用高温热水管道夏季供冷，冬季供热，减少工程量，大幅降低投资改造费用。

（三）运行与管理

1、燃气锅炉房经济运行管理

开展锅炉房经济运行记录电子化，每天统计产汽量、供热量和耗气量等能耗指标，指导管理和运行人员发现问题，及时调整。制定锅炉房能耗和环保排放指标，纳入动力厂高质量运行检查，定期考核，调动一线员工节能运行积极性。

2、基于用户需求的拉动式蒸汽生产

2019年公司聚焦用户需求，探索建立拉动式蒸汽供应生产模式，解决蒸汽供应粗放、过量生产导致的浪费题，提高用户蒸汽使用的稳定性，降低管网故障率和蒸汽消耗量。主要做法包含：

（1）用能数据收集。统计、走访各用汽点，收集、统计用汽点加热设备数量、规格、加热时间等，作为拉动式生产的数据支撑。

（2）数据统计分析。梳理用户历年用汽量数据、统计各用汽点用汽量大小，建立用户划分机制，将20%的用户作为核心用户进行重点关注。深入分析用汽设备，掌握用户生产耗汽规律和目前生产模式缺陷。

（3）全流程管控，操作方式精益改进。采用分时段加温控制，实现改进运行35t/h锅炉为20t/h锅炉，锅炉效率提升2.5%。制定阶梯式暖管升压操作标准，改变暖管操作凭经验控制。优化蒸汽压力外送曲线，改进锅炉房恒压力控制为用户端恒压力控制。外送蒸汽压力优化改进后平均降低0.06MPa，有效减少过量生产供应浪费。

3、热水供热系统标准化管理

持续开展供热运行对标管理，探索建立供热系统标准化管理模式。收集统计运行数据，分析优化运行策略，实现把生产运行管控从结果控制向过程控制转变，利用生产运行数据管理从零散性向关键集中性转变，强化数据分析能力，实现“用数据说话、让数据说话，用数据指导运行”，改变凭经验管控的粗放模式，实现精准供热。主要做法包含：

（1）收集国家行业标准规范，调查国内先进供热企业运行水平，制定运行节能管控指标。

（2）供热运行对标管理。对标国家行业先进标准，开展供热能力与需求分析、运行经济性分析。通过数据对比分析，查找差距，制定改进目标，以问题为导向，实施优化改进。

以一级供热管网供水、回水温差优化管控为例。统计锅炉房、换热站供回水温度和室外环境温度，分析相互关系，制定供热一次、二次网供回水温度、流量标准。经优化改进，供热面积由91万m2增大至108万m2，一次网循环水流量由1150m3/h降低至1050m3/h，供回水温差从30℃上升至38℃，改善效果显著。

三、节能效果

通过拉动式蒸汽供应生产和供热运行标准化管理，实现聚焦用户，按需供热，高效供热的目标。统计分析2020-2022年两个采暖期锅炉房供热能耗，蒸汽和热水采暖综合单耗由14.91 m3/m2降至12.94m3/m2，降低率13.23%，年节省天然气约236.9万m3，减少CO2排放约5122吨；锅炉运行台时减少2956h，节电约19.6万度，减少CO2排放约130吨，合计减少CO2排放约5253吨。

四、结束语

锅炉低氮燃烧技术、余热回收技术和分布式冷热输配供应技术在实践应用中取得显著的节能效果，具有实用推广价值。供热系统中的全流程管理和标准化管理助推供热运行高质量发展，值得同行业企业参考借鉴。

参考文献

【1】沈红 燃油燃气锅炉房设计手册  2版机械工业出版社2012.9：622-658

【2】赵飞 锅炉烟气余热回收系统的应用与探讨  区域供热2019.3：127-131

【3】宋士杰 李鹤等 集中供热运行调节曲线在实际工程中的应用  区域供热 2020.2：27-31

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