小型燃气热水锅炉房设计探讨

小型燃气热水锅炉房设计探讨
摘要在当前节能减排的大环境下，燃气锅炉在工业、民用供热领域中的使用越来越普遍，本文通过模块式燃气热水锅炉的性能特点，锅炉房的排烟与通风设计，燃气锅炉的节能分析，水泵选型以及热力管网的水力平衡等方面对小型燃气热水锅炉房的设计进行了简要的分析和探讨。

关键词模块式燃气热水锅炉排烟补风水泵选型锅炉节能水力平衡
引言
我国以往的供热热源主要是以煤为燃料，但燃煤锅炉在实际运行中，热效率低，能源浪费大，排尘浓度和烟气含硫量高，对大气污染严重。

尤其是近年来，随着能源供需和环境污染的矛盾日益突出，燃煤锅炉的劣势也越来越明显。

随着天然气事业的飞速发展，燃气锅炉由于其热效率高、经济、环保等特点在我国的各大、中型城市已经得到了普遍的应用并且越来越多的大、中型城市制定了相应的强制性法规，限制燃煤锅炉的使用，例如北京、上海、天津等地都不再批准建设新的燃煤锅炉房，原有的燃煤锅炉也在逐渐改造为燃气锅炉。

仅2012年一年，在天津的“民心工程”中就有18座燃煤锅炉被改造为燃气锅炉。

下文将通过模块式燃气热水锅炉的性能特点，锅炉房的排烟与通风设计，燃气锅炉的节能分析，水泵选型以及热力管网的水力平衡等方面对小型燃气热水锅炉房的设计进行简要的分析和探讨。

模块式燃气热水锅炉
对于需要设置独立热源且供热规模不大的工业项目，模块式燃气热水锅炉是普遍被使用的一种热源形式。

模块式锅炉是通过多台锅炉联控，根据设定好的供热温度曲线等有关参数，并参考室外温度智能的自动判断应启动或停运的锅炉台数，自动实现接近无人值守模式。

模块式锅炉具有高效、耐用、可靠、安装简便、灵活、运行费用低、操作维护方便、无污染、无噪音等优点，主要表现为：
模块化设计，结构简单，安装灵活、方便
模块式锅炉的模块概念就相当于把单体大锅炉拆分为若干个小锅炉，因此可以说模块式锅炉通过在数量上的“简单并联组合”可以达到任意容量单台锅炉的规模，因此模块式锅炉可以取代目前常见的10t以下的各类采暖及热水锅炉。

锅炉的模块设计决定了其以下特点：
每台锅炉互为备用，设备及投资利用率、运行安全性大大提高。

一旦某台锅炉出现故障，供暖影响非常小。

容量扩充性能好。

随着企业扩建或采暖热负荷的不断变化，可随时通过增加或减少锅炉台数，以较小的投资满足采暖的需要。

锅炉房基建设施要求不高，可大幅度降低基建投资。

寿命长，维护简单、经久耐用
锅炉寿命长的主要原因是使用铸铁炉片。

目前，单体大锅炉大多采用钢制炉片，铸铁比钢的耐酸碱及氧腐蚀性要好很多。

国家标准规定，钢制炉片的使用寿命为14年，而铸铁炉片的寿命可达50年之久。

控制系统完善，运行安全可靠
模块式锅炉一般具有下列装置确保使用安全：包括火焰反烧开关，开关性能优异的防漏气燃气电磁阀，防倒烟开关，高温限制器，全自动点火装置，燃气泄漏检测联动装置（可选）和安全阀等。

模块式锅炉的燃烧方式一般采用大气直燃式，这种燃烧方式大大提高了锅炉的安全性。

单体大锅炉在点火时，一旦吹扫不彻底，炉膛内残存的可燃气体会发生爆燃现象，严重的会造成爆炸。

而模块式锅炉的燃烧方式非常简单，燃气由分配管送入燃烧器，空气由锅炉下部条缝进入炉膛与燃气充分混合，点火后燃烧。

即使发生因燃气泄漏引起的爆燃现象，锅炉也具有足够的泄爆面积将过量的燃气排到炉膛外，确保安全。

清洁、环保、低噪音
单体大锅炉的空气与燃气混合气要通过鼓风机送入炉膛，而鼓风机会产生很大的噪音污染。

模块式锅炉的燃烧方式是大气式燃烧，不需要鼓风机，因此，噪声很低，燃烧时只会听到轻微的“呼呼”声。

此外模块式锅炉的燃烧器经过空气动力学工艺专门设计，保证了燃气的高效燃烧，燃烧效率高达98%以上，充分的燃烧降低了烟气中的氮氧化物含量，对环境污染小。

高效、节能、运行费用低
通过对国内众多锅炉用户年实际运行费用的统计得知，同容量模块式锅炉比单体大锅炉可节约25%的能源。

模块式锅炉的节能性主要体现在以下几个方面：
炉膛热能损失：模块式锅炉没有传统单体燃油、燃气锅炉点火启动时炉膛吹扫带来的热量损失。

为保证停炉、点火时的安全，燃油、燃气锅炉在点火前、停炉后必须对炉膛进行吹扫15 min左右，即用冷空气将炉膛内的可燃气体吹净。

这样一来炉膛内的余热基本上被消耗掉了。

在供暖初期、末期为了适应负荷的变化，不可避免地频繁启、停锅炉，每次都会带走炉膛的大量热量。

据分析由于炉膛吹扫造成的热
损失占到5%,而大气式模块锅炉没有炉膛的吹扫，也就没有这方面的损失。

排烟热损失：模块式锅炉比传统单体锅炉降低75%。

单台钢管式大锅炉在运行过程中，为降低尾部受热面的低温腐蚀及结露现象，一般都将锅炉的排烟温度调整到150℃以上。

而作为模块式锅炉，其受热面采用耐腐蚀铸铁材料，具有非常强的抗腐蚀能力。

通过合理传热设计后，使排烟温度降低到100℃以下（60℃～80℃）。

由此可知，模块式锅炉比传统单体锅炉降低排烟热损失75%。

锅炉本体电耗：模块式锅炉电耗非常小。

单体大锅炉需要用到鼓、引风机，这将消耗电能。

而模块式锅炉的燃烧方式是大气直燃式，不需要鼓风机。

模块式锅炉所需的全部电能只是点火时消耗的那一部分，而这部分电能小到可以忽略的地步。

使用模块式锅炉与自控系统相结合可以使系统供水温度按照供热曲线运行(误差≤0.5℃)，可真正实现“按需供热”，大大减少超标热损失及欠热现象的发生。

单体大锅炉的负荷调节灵活性差，且大多数是通过人工阶段性的粗调节或通过“大小火”、“尖子火”实现的。

在外界气象条件变化频繁、幅度较大的采暖初期、末期，传统锅炉的实际出力很难与实际所需负荷相匹配，经常导致欠热及过热现象的发生，造成不必要的额外超标热损失。

而模块式锅炉在控制器的联机模式下，可以实现多台锅炉联控，能根据设定好的供热温度曲线等参数，如室内温度、建筑物的热惯性等,参考室外温度智能的自动判断应启动、停运的锅炉台数，自动实现近无人值守模式，可保证运行的每台锅炉都是保持满负荷、高效（91%以上）运行。

基本消除了国内广泛存在的热效率、负荷率、能量年综合利用率低的情况，具有明显的经济效益及社会效益。

燃气锅炉房的排烟与通风设计
排烟系统的设计
燃气锅炉房与燃煤锅炉房的特点不同,燃气锅炉通常不单独配置引风机,烟气流动主要依靠烟囱内外温差产生的抽力,因此烟囱的排烟性能对燃气锅炉正常运行有着重要影响。

如果烟囱抽力没有达到要求,会使锅炉排烟不畅,从而影响锅炉的正常运行,使热效率下降、CO 浓度增加,出现回火现象,产生安全隐患,甚至使锅炉无法运行。

这种排烟不畅现象在工程实践中时有发生,尤其是大气式燃气锅炉,其燃烧器不带鼓风机,因此对烟囱抽力的要求更高,更容易出现排烟不畅的问题。

为了保证燃气锅炉的排烟效果，在烟囱设计时应注意以下问题：
烟道的布置应力求简短平直、附件少、气密性好。

避免出现“袋形”、“死角”及局部流速过低的管段。

应尽量减小水平烟道的长度以减小排烟阻力，水平烟道的长度不应超过烟囱高度的一半。

多台锅炉共用烟囱和烟道时，总烟道内各截面处的流速宜接近，单台锅炉配置两个烟道时，宜使每个烟道的阻力均衡。

支烟道上应装设能全开全闭、气密性好的闸板阀或调风阀。