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基于新型一体式低氮燃烧冷凝燃气锅炉的智能供热控制技术 国家重点推广的低碳技术目录 （第四批）技术简介 一、 技术名称：基于新型一体式低氮燃烧冷凝燃气锅炉的智能供热控制技术 二、 技术类别：减碳技术 三、 所属领域及适用范围：建筑行业 民用建筑采暖、工业领域供热 四、 该技术应用现状及产业化情况 燃气锅炉是我国民用建筑釆暖和工业领域供热的重要设备，数量约占我国锅炉总量的10%左右，其中约10%为冷凝式燃气锅炉。国内冷凝式燃气锅炉多釆用传统炉体配置节能器或冷凝器等方式回收烟气显热和冷凝热，锅炉效率约在94%~96%左右，与国外冷凝锅炉相比仍有一定的差距，且冷凝器换热面易出现盐化结垢现象，致换热效率逐年衰减。 新型燃气锅炉将锅炉与冷凝回收装置集于一体，可减少冷凝回收装置二次换热造成的能量损失，极大回收烟气中约8%的显热和10%的潜热，且换热面积更小，换热系数更大，因此热效率相比国内现有冷凝燃气锅炉更髙，热效率可提髙10%以上。同时，在新型燃气锅炉供热基础上，对供热管网、供热环境、供热需求进行大数据釆集分析，提供管网供热运行策略和管网智能供热控制技术，可实现天然气供热综合节能30%以上，从源头上降低了二氧化碳的排放。目前，该技术已在北京、山西、山东等地20多个供热项目上推广应用，累计供热面积近800万m2。 五、 技术内容 1. 技术原理 新型燃气锅炉将锅炉与冷凝回收装置集于一体，减少了冷凝回收装置二次换热造成的能量损失，极大回收烟气中的显热和潜热。锅炉釆用特殊换热结构，使得烟气在换热过程中产生旋转、分流和汇合、收缩和膨胀，从而打破对流换热边界层及层流边界层，提髙了换热效率；且由于烟气对换热面形成有效的冲刷，可使换热面持久洁净。此外，釆用大炉膛尺寸设计，确保了在不牺牲效率的前提下降低热力型氮氧化物的产生。同时，以锅炉技术为核心，结合智能化供热控制技术，基于对供热系统负荷、三级管网供热平衡、实时室温、历史气象及实时用热需求的大数据分析，提出最优的供热策略。并釆用智能化供热阀控技术，实现对换热站、管网、楼宇热负荷的自动调节，最终实现对整个供热系统热量的精准投放，实现髙效髙质供热。 2. 关键技术 （1） 一体式燃烧冷凝设计技术 新型燃气锅炉将锅炉与冷凝回收装置集于一体，烟气换热面釆用特殊波纹结构设计，实现了强化传热，提升了换热效率；同时，烟气在两组波纹结构中髙速流动时形成冲刷作用，可确保换热面持久清洁。 （2） 低氮炉体结构设计技术 釆用单回程炉体结构设计，相比传统三回程炉体，可以在同样炉筒内安装更大尺寸的炉膛，可降低火焰温度进而减少热力型氮氧化物生成，实现在釆用同型号燃烧器条件下，氮氧化物排放量更低。 （3） 智能供热控制技术 釆用大数据方法，对供热系统负荷、三级管网供热平衡、实时室温、历史气象及实时用热需求进行分析，提出合理的供热策略。同时，釆用智能化供云控能量阀技术，集成流量、温度、压力测量及无线通信远传功能，通过对换热站、管网、楼宇热负荷的自动调节，实现供热系统热量的精准投放。 3.工艺流程 一体式冷凝燃气热水锅炉换热流程见图1,智能化供热控制系统示意图见图2。   六、 主要技术指标 1. 30°C回水时，锅炉满负荷热效率106.7%,最小负荷热效率109.5%； 2. 40°C回水时，锅炉满负荷热效率102.2%,最小负荷热效率105.1%； 3. 50°C回水时，锅炉满负荷热效率98.5%,最小负荷热效率100.5%； 4. 系统综合节能率约32.7%； 5. 供暖室温波动范围：土0.5℃； 6. 住宅供暖单季耗气量：5~7Nm3/m2； 7. 系统综合节能率约32.7%。 七、 技术鉴定及获奖情况 该技术已获得国家发明专利7项，实用新型专利17项，软件著作权1项。2016年先后获得江苏省特种设备安全监督检验研究院和中国特种设备检验研究院出具的能效和环保排放检测报告；2017年入选国 家发改委《国家重点节能低碳技术推荐目录》；2018年入选国家发改委 “双十佳”建筑领域10项最佳节能技术清单及国际能效合作组织 (IPEEC) “双十佳”建筑领域10项最佳十佳节能技术清单。 八、典型用户及投资效益 典型用户：北京泰和明洋能源科技有限公司、济南大学 典型案例1 案例名称：北京于辛庄“煤改气”工程 建设规模：“煤改气”集中供热改造工程，供暖面积80万平方米。 建设条件：原址改造，燃煤锅炉拆除、燃气锅炉及必要公辅设备安装。 主要建设内容：管网敷设，锅炉安装，800kW变压器的安装建设，连 续出水量达每小时70方的用水井的建设，DN500中压天然气管道的 铺设以及燃气调压箱安装对供热管网优化，增设了一套智能控制系统 对锅炉供热系统进行智能控制。主要设备：一体化冷凝锅炉、管网优化 设备、智能化供热控制系统。项目总投资2838万元，建设期为3年。年碳减排量44301CO2，碳减排成本为310~330元/tCO2。年经济效益 784万元，投资回收期约4年。 典型案例2 案例名称：济南大学供暖改造工程 建设规模：原有燃气锅炉改造，用于16.1万平方米的学校宿舍、 教学楼等供暖。 建设条件：原址改造，原燃气锅炉拆除，新燃气锅炉及必要公辅设备安装。 主要建设内容：安装一体式冷凝燃气锅炉、对供热管网进行了优化，增设了一套智能控制系统对锅炉供热系统进行智能控制。主要设备：一体化冷凝锅炉、管网优化设备、智能化供热控制系统。项目总投资679万元，建设期为1年。年碳减排量890tCO2,碳减排成本为370~390元/tCO2。年经济效益370万元，投资回收期约2年。 九、推广前景和减排潜力 据统计，我国供暖市场面积共约140亿平方米。目前，已釆用该技术的供暖面积近2000万平方米，折合推广比例约为0.14%。根据我国天然气釆暖比例的不断增加、城市化率的不断提髙，预计未来5年，该技术在供暖行业的推广比例将达到1%,约1.4亿平方米。项目总投资将达到56亿元，可形成年碳减排能力约80万tCO2。  |
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