以天然气为能源的采暖方式主要有:燃气锅炉采暖、燃气辐射采暖、燃气热风采暖、燃气热泵(吸收式和压缩式两种)、燃气热电联供或热电冷三联供等形式。燃气锅炉采暖分为以下三种形式:家用燃气锅炉单户采暖、分散燃气锅炉房采暖、区域燃气锅炉房采暖。燃气热电联供或热电冷三联供主要是分为热电冷联产技术(CHP,即COMBINED HEATING and POWER)和分布式能源热电冷联产技术(BCHP)。
汽车天然气价格本分析仅限于计划改造锅炉房锅炉片区的居民建筑和公共建筑采暖。由于天然气为珍贵洁净优质能源,冬季供应相对紧张,单位热量价格比煤价高出1倍多。
关,单位建筑面积采暖能耗见图1,每平方米采暖建筑不同的能耗折合年耗天然气量见图2(每1m3天然气热值按8760kcal计算)。
图1 单位面积采暖年耗热量图2 单位面积采暖年耗气量
(1)由于天然气是珍贵的洁净能源,为了减少采暖天然气消耗量,采用天然气采暖的建筑一定是节能建筑,对既有建筑进行节能改造,降低采暖天然气耗量;
(2)尽量将天然气作为采暖的调峰热源,在采暖初期和末期用集中供热,在采暖负荷最大时期作为调峰热源;
(3)采用高效燃气锅炉,烟气余热应回收,热效率应达到90%以上。
(4)有条件的建筑发展天然气分布式能源采暖。
1.家庭燃气锅炉单户采暖
家庭燃气锅炉包括壁挂快速式燃气锅炉和容积式燃气锅炉,它具有效率高(一般在92%以上)、功能多。采用分户小型壁挂燃气热水炉采暖,可一家一户自成系统,同时解决了热水供应问题和分户计量问题。夏季采用电空调器,用户自理。
1.1采用天然气后的效率
家庭燃气锅炉采暖具有很大的调节灵活性,使用完全独立,采暖温度可以自主调节,采暖时间可自行控制,各个房间温度可自如的控制,无锅炉房和外热网热损失。
符合按热量收费的原则,可准确计量,用量可由用户自主控制,因而能促进能源的节约使用,加上这种供热系统的热效率高(一般在90%以上),避免了集中供热按面积收费造成的能源过渡浪费,节约燃气,从而为使用优质的洁净燃料创造了条件。同时采暖循环的动力消耗低,节省电能。表10是家庭燃气锅炉替代家庭然煤的节能效果。
值36152kJ/m3(8607kCal/ m3),原煤的平均燃烧效率按85%计算,型煤的平均燃烧效率按90%计算,燃气的燃烧效率按100%计算。
蜂窝型煤供暖和普通燃煤相比,可减少烟尘74%~99%。但蜂窝煤供暖时,分散于千家万户的炉灶是城市煤燃烧污染的一个主要污染源,使用天然气可以有效防止环境污染,1m3天然气替代燃煤后,可
减少的排放量见表3。
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1.2存在问题及原因:
在家用燃气锅炉的推广使用过程中,还存在一些问题,影响用户的正常使用,个别地区甚至出现安全问题,其主要原因如下:
用户反映比较多的问题是供暖管道接头漏水问题、燃气炉噪声大、室内温度比集中供热低、采暖费用高等问题。另外,少数住户还反映了其它相关问题:燃气锅炉有时出现故障维修不到位,墙角渗水,结露发霉,燃气炉排气污染,门窗封闭不严,系统防冻浪费燃气,燃气锅炉有安全隐患,容积式燃气锅炉占地面积大,散热器布置不合理,防冻无法外出,燃气炉频繁启动等。
出现这些问题的主要原因是新建小区,在刚开始入住时,由于一些单户采暖系统不进行水压试验,所以刚开始用时接头漏水现象较多。在冬节开始时入住率低,一些用户的邻居未入住,所以维护结构的散热损失大,又因刚装修过,需经常开窗通风,这就造成用气量较大,用户又不舍得用,因此位置不好的用户(邻居未入住的用户)感觉到室内温度低感到冷。由于房屋刚入住,在室温提高后,用石灰摸的墙面就会有水气析出,所以感到墙角渗水,结露发霉。当系统稳定时,系统防冻浪燃气用量很少,为了减少防冻燃气量,可以关小水循环系统的阀门,减少水流量,已减少燃气用量。
当外出时间比较短时(1-2天),把锅炉设置在防冻状态即可。如果是在严寒地区长期外出,放锅炉的地方又会结冰,可以把系统的水放掉,再次使用时重新充水即可。燃气炉频繁启动这属于炉子的特点。只要按规程生产、安装和使用,家用燃气锅炉不会有安全隐患。容积式燃气锅炉占地面积大,可选用快速式的。散热器布置不合理,可通过改进设计来解决。
2.分散燃气锅炉房采暖
对于高层建筑住宅采用分散燃气锅炉采暖,分散燃气锅炉采暖分为模块化采暖和分散集中采暖。一个建筑单元、一个建筑使用一个燃气锅炉房采暖称为模块采暖(也称为单元式燃气采暖)。多个相邻的使用性质相同建筑使用一个燃气锅炉房采暖称为分散式集中采暖,特点是用一次热网直供。
2.1采用天然气后的效率
分散燃气锅炉房采暖分单元模块燃气锅炉和小型区域燃气锅炉供暖,特点是建设灵活,燃气锅炉集中管理,方便维修。每个系统供热面积小,便于调节和控制。对于使用性质相同的建筑,特别是学校、办公楼等公用建筑,采用这种采暖方式根据建筑的使用特点,来调节控制采暖温度和采暖时间,特别是对不需防冻或防冻时间短的地区,根据作息时间控制采暖时间非常有效。在节假日或无人的夜间可降低采暖温度或停止采暖,节约燃气和运行费用。采用一次网直供,外网数量小,热损失和动力损失小,易克服水力失调,节约能源,属于分散采暖,在欧、美是一种广为流行的采暖方式。
参考清华大学对北京数十家小型燃气锅炉采暖锅炉房的监测表明,天然气锅炉热效率一般在85~93%范围变化,大部分能达到90%。
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2.2采用天然气后对环境的影响
对于立式燃煤锅炉一般没有任何脱硫除尘措施,污染严重,对于10t/h以内的卧式的燃煤锅炉,一般应该安装脱硫除尘设施,常用除尘设备有旋风、多管、湿式除尘器,除尘效率一般在70%~95%,湿式除尘器还对烟气中的硫有一定的脱出作用,根据湿式除尘器的脱硫的循环水是否脱硫,对烟气的脱硫效率一般在10%~40%之间变化。使用天然气可以有效防止环境污染,1m3天然气替代燃煤后,可减少的排放量见表13。
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0.8%计算。
2.3存在问题
分散锅炉房采暖需要占用单独的锅炉房,锅炉及锅炉房散热损失不能利用。对住宅楼不能直接实现分户计量,末端无调节装置,有当室内过热时,用户开窗散热而不是关暖气,有部分热量损失,但低于区域燃气锅炉采暖,供热效率低于单户采暖,高于区域锅炉采暖。锅炉数量多,管理分散。NOx 的排放总量高于家用燃气锅炉采暖。此外,由于有外网的热损失,平均的采暖温度也高于家用燃气锅炉单户采暖,一般不会设有末端控制装置,产生一定的热量损失
3.区域燃气锅炉房采暖
一个小区或几个小区的多个建筑共用一个燃气锅炉房采暖,可采用二次热网,设有中间换热站,外热网规模较大。采暖面积可达数百万平方米,烟气高空排放。
3.1采用天然气后的效率
由于分散燃气锅炉是采用二次热网的供热系统,其规模较大,通常是一个小区或几个小区的多个建筑共用一个锅炉房采暖,设有中间换热站,外热网规模较大。锅炉投资较分散采暖省,可实现集中管理,方便维修和用户,对污染物可是实现高空排放。对煤改气项目,可利用直接原有的供热管网系统
和锅炉房附属设备,节省初投资。表14为燃气锅炉替代二次热网间供燃煤锅炉后的替煤节能效果。
3按65~80%
计算,其平均热效率按72%计算,燃气锅炉热效率平均按88%计算
3.2采用天然气后对环境的影响
对于大于10t/h 的燃煤锅炉,多采用麻石文丘里水膜脱硫除尘器,除尘效率一般在95%以上,脱硫效率一般在30%~60%,1m 3天然气替代燃煤后,可减少的排放量见表15。
30.8%计算,排放烟气中的SO 2脱除到排放标准计算。煤锅炉燃烧效率按95%计算,
燃气锅炉燃烧效率按100%计算
3.3存在问题
锅炉热效率相对较低,外网和换热站热损失和热媒输送动力消耗大,污染物排放总量大,系统调节不灵活,外网投资大,不能直接解决热计量问题。在建设初期系统
利用率低。集中供热系统末端无计量和调节手段。统一按照供热面积收费。因水力失调造成部分用户采暖温度过高,当室内过热时,用户一般采用开窗散热法调节室温,造成8%~15%的热损失。特别是不同使用性质的建筑混在一起,按同一水平供热,由于无调节手段,办公楼、学校等夜间和假期照常供热,宾馆有人无人照常供热,浪费能源。
四、家庭燃气采暖方式的经济性分析
本投资分析是室内采用地板辐射采暖,以100m2的采暖建筑面积作为分析单位。分析过成中锅炉及附属设备考虑备用。
户热计量和室温自动控制,每户节省分户计量表及温度自动调节阀2500元左右。家用锅炉可是实现供卫生水,节约电热水器或煤气热水器投资1000-1500元/户。综合比较家用锅炉采暖投资比其他两种方式低得多。
4.1运行费用分析
本运行费用分析以100m2的采暖建筑面积作为分析单位。分析过成中天然气的热值按8500Kcal/m3,表17为运行费用分析结果。
按0.75元/度。分散锅炉和区域锅炉天然气价格按3.6元m3。
五、天然气分布式采暖
天然气分布式能源是指利用天然气为燃料,通过冷热电三联供等方式实现能源的梯级利用,综合能源利用效率在70%以上,并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式,是天然气高效利用的重要方式。
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