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[摘 要]低耗能工业模式已在当前经济形势下占据了主流地位。对企业高耗能设备、流程进行技术改造，以期在降低能耗的情况下实现原有技术要求是大部分企业设备升级与技术升级的核心所在。本文以笔者所在单位的供热系统改造为蓝本，探讨了传统锅炉供热系统在保证供热需求的情况下，使用新技术设备，实现减低能耗与运行成本的可行方案。
[关键词]低耗能、自动化、壁挂炉、热损失、效益
中图分类号：TP979 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0361-01
1、现状
1.1研究目的
冬季采暖系统的简单化、自动化、节能化成为未来发展方向。笔者所在的单位对锅炉供热系统进行改造，设计安装壁挂式锅炉，在满足供热条件的基础下，简化锅炉运行操作难度，将繁冗的锅炉设备统一化，最大程度减少了燃气、耗电成本，同时保证设备的运行安全可靠。
1.2研究现状
笔者所在单位的锅炉房配有两台常压卧式内燃燃油气热水锅炉，型号为CWNS1.4-90/65-Y/Q，1#锅炉于2005年11月投入使用，2#锅炉于2007年11月投入使用。额定出力175Nm3/h，介质出口温度90℃，燃料种类天然气。现行供热管网为两台锅炉并联运行，总供热面积1500余立方米。员工4人，实行连续性工作制。锅炉的辅助设备有两台循环泵，两台补水泵，两台钠离子交换器。
1.3研究目标
新建的壁挂式锅炉在原锅炉房里建设，供水、供电、供气系统完善，只需将供暖管线进行改造即可，继续应用原热水循环系统。即可实现壁挂炉供暖功能。
可达到节省人力，降低成本，降低安全风险。
2、壁挂炉
2.1燃气壁挂式锅炉的工作原理
燃气壁挂式锅炉以天然气、液化石油气为能源，热效率可达90%，供采暖面积在300m2以内。其供热系统的核心是壁挂式锅炉，除了具有一般燃气热水器具有的辐射和对流受热面外，壁挂式锅炉内部供热部分还有循环水泵、转向阀、热交换器、膨胀水箱、补水阀、安全阀等辅助设备。它是以燃气燃烧为热源，经过辐射和对流加热元件的加热，在循环水泵的作用下，将热水直接送至散热器后经回水管回流到壁挂式锅炉的加热元件进行再加热，如此不断循环，完成供热采暖过程，安装位置无通风需要。
3、管网热损失
供热管网热损失是影响供热质量，造成能源浪费的关键问题。对集中供热管网系统的失水率和热损失率进行实测，分析了管网失水热损失较高的原因，结合实例计算了管网失水能耗损失和保温结构能耗损失的大小，为计算工区供热系统改造奠定基础。
3.1室外管网热损失
供热管网保温结构热损失是管道在热能运送过程中通过管道和保温层而散失的热量，保温结构热损失率η3的计算式为：η3=η1-η2
η1是室外管网热损失是由室外管网漏水热损失和室外管网保温热损失组成，室外管网热损失率是指室外管网热损失占整个管网输送热量的百分比。计算式：
式中η1为室外管网的热损失率；n为热力站数量； ；i是第几座热力站的质量流量； cp为热水的比定压热容； 第i座热力站的供、回水温度。 为热源的质量流量； 热源的供、回水温度。
η2室外管网失水热损失率，的计算式为：
管网热损失差别很大，这与管网敷设方式（直埋/管沟）、建造年代、保温水平、管网规模、供回水温度和维护水平等都有关。一般室外管网热损失为3～5W/m2。
无论规模大小，锅炉效率一般差别不大，。由于天然气是空间燃烧，锅炉效率主要与受热面大小、供热介质的温度和换热强化等因素有关。
3.2管网失水率
管网的失水率是指管网在运行过程中失水量和循环水量的比值，由于热网在运行过程中循环水量保持不变，热网的失水率应与补水量相等，补水箱的输出量计算热网的失水率。
锅炉补水量较少，供热系统的热损耗主要以室外热管网为主。
由于漏水热损失占整个管网热损失的比例小，所以失水率对于管网的热损失影响很小，失水率与管网热损失相关系数为0.13%，供水温度与室外管网热损失正负相关，相关系数为-0.68供水温度与管网热损失具有显著的相关性，所示当供水温度增加时室外管网的热损失率会有所减小，因为当供水温度增加时，能显著增加总的供热量，而保温损失的增加相对较小。
4、供熱系统改造
在笔者所在的单位并排安装四台小型燃气壁挂式锅炉。并配备安装壁挂炉的燃气、配电、热水、回水管线等辅助设施。
①供热面积：700㎡。②室内采暖温度：25℃室外温度-10℃
③热水温度：70℃回水温度：50℃
采暖总热负荷。一般建筑热负荷功率范围：60—70W/㎡，在此取65W/㎡
Q’=q’×F/1000（kw）
式中：Q’——采暖总热负荷（kw）
q’——采暖面积热负荷（采暖热指标）（w/m2）
F——采暖面积（建筑面积）（m2）
总热负荷：
Q’总=200×700/1000=140（kw）
室外管网热损耗：H外=0.1×∏×500*150/1000=24（kw）
室外管线吸收的热量应用热量学公式
Q铁=cmΔt/3.6×10?6=cm（t1-t0）=0.46×10?J/（kg.℃）*25×500kg*（60℃-（-15）℃）/3.6×10?6=6.5×10?7J/3.6×10?6=75（kw）
供热系统总功率为=Q’总+H外+Q铁=240（kw）
5、效益分析
改造后壁挂炉若2台使用2台备用，则耗气量约为10m?/h。若按相同运行时间来进行计算，2014年锅炉累积运转1500小时，壁挂炉耗气量为15000m?，每年节省耗气53000m?。按每立方米天然气2元计算，每年节省耗气76000元。钠离子交换器、上水泵运行耗电节约300度。改造后的小型燃气锅炉无需对其专门设立岗位进行监控运转，节省4人劳务费用。改造后，减少了锅炉启停炉次数，减少了风机启动和燃烧器点火时所带来的安全风险。近年来笔者所在单位对锅炉进行多次维修保养，先后更换了钠离子交换器、锅炉自动化控制面板、锅炉燃烧器风压开关，检修软水罐地腐蚀脱落，共计维修费用10万余元。平均每年对锅炉维修保养费用约为5万元。改造后可避免此类维修保养费用。大大提高了锅炉运行经济益。
[关键词]低耗能、自动化、壁挂炉、热损失、效益
中图分类号：TP979 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0361-01
1、现状
1.1研究目的
冬季采暖系统的简单化、自动化、节能化成为未来发展方向。笔者所在的单位对锅炉供热系统进行改造，设计安装壁挂式锅炉，在满足供热条件的基础下，简化锅炉运行操作难度，将繁冗的锅炉设备统一化，最大程度减少了燃气、耗电成本，同时保证设备的运行安全可靠。
1.2研究现状
笔者所在单位的锅炉房配有两台常压卧式内燃燃油气热水锅炉，型号为CWNS1.4-90/65-Y/Q，1#锅炉于2005年11月投入使用，2#锅炉于2007年11月投入使用。额定出力175Nm3/h，介质出口温度90℃，燃料种类天然气。现行供热管网为两台锅炉并联运行，总供热面积1500余立方米。员工4人，实行连续性工作制。锅炉的辅助设备有两台循环泵，两台补水泵，两台钠离子交换器。
1.3研究目标
新建的壁挂式锅炉在原锅炉房里建设，供水、供电、供气系统完善，只需将供暖管线进行改造即可，继续应用原热水循环系统。即可实现壁挂炉供暖功能。
可达到节省人力，降低成本，降低安全风险。
2、壁挂炉
2.1燃气壁挂式锅炉的工作原理
燃气壁挂式锅炉以天然气、液化石油气为能源，热效率可达90%，供采暖面积在300m2以内。其供热系统的核心是壁挂式锅炉，除了具有一般燃气热水器具有的辐射和对流受热面外，壁挂式锅炉内部供热部分还有循环水泵、转向阀、热交换器、膨胀水箱、补水阀、安全阀等辅助设备。它是以燃气燃烧为热源，经过辐射和对流加热元件的加热，在循环水泵的作用下，将热水直接送至散热器后经回水管回流到壁挂式锅炉的加热元件进行再加热，如此不断循环，完成供热采暖过程，安装位置无通风需要。
3、管网热损失
供热管网热损失是影响供热质量，造成能源浪费的关键问题。对集中供热管网系统的失水率和热损失率进行实测，分析了管网失水热损失较高的原因，结合实例计算了管网失水能耗损失和保温结构能耗损失的大小，为计算工区供热系统改造奠定基础。
3.1室外管网热损失
供热管网保温结构热损失是管道在热能运送过程中通过管道和保温层而散失的热量，保温结构热损失率η3的计算式为：η3=η1-η2
η1是室外管网热损失是由室外管网漏水热损失和室外管网保温热损失组成，室外管网热损失率是指室外管网热损失占整个管网输送热量的百分比。计算式：
式中η1为室外管网的热损失率；n为热力站数量； ；i是第几座热力站的质量流量； cp为热水的比定压热容； 第i座热力站的供、回水温度。 为热源的质量流量； 热源的供、回水温度。
η2室外管网失水热损失率，的计算式为：
管网热损失差别很大，这与管网敷设方式（直埋/管沟）、建造年代、保温水平、管网规模、供回水温度和维护水平等都有关。一般室外管网热损失为3～5W/m2。
无论规模大小，锅炉效率一般差别不大，。由于天然气是空间燃烧，锅炉效率主要与受热面大小、供热介质的温度和换热强化等因素有关。
3.2管网失水率
管网的失水率是指管网在运行过程中失水量和循环水量的比值，由于热网在运行过程中循环水量保持不变，热网的失水率应与补水量相等，补水箱的输出量计算热网的失水率。
锅炉补水量较少，供热系统的热损耗主要以室外热管网为主。
由于漏水热损失占整个管网热损失的比例小，所以失水率对于管网的热损失影响很小，失水率与管网热损失相关系数为0.13%，供水温度与室外管网热损失正负相关，相关系数为-0.68供水温度与管网热损失具有显著的相关性，所示当供水温度增加时室外管网的热损失率会有所减小，因为当供水温度增加时，能显著增加总的供热量，而保温损失的增加相对较小。
4、供熱系统改造
在笔者所在的单位并排安装四台小型燃气壁挂式锅炉。并配备安装壁挂炉的燃气、配电、热水、回水管线等辅助设施。
①供热面积：700㎡。②室内采暖温度：25℃室外温度-10℃
③热水温度：70℃回水温度：50℃
采暖总热负荷。一般建筑热负荷功率范围：60—70W/㎡，在此取65W/㎡
Q’=q’×F/1000（kw）
式中：Q’——采暖总热负荷（kw）
q’——采暖面积热负荷（采暖热指标）（w/m2）
F——采暖面积（建筑面积）（m2）
总热负荷：
Q’总=200×700/1000=140（kw）
室外管网热损耗：H外=0.1×∏×500*150/1000=24（kw）
室外管线吸收的热量应用热量学公式
Q铁=cmΔt/3.6×10?6=cm（t1-t0）=0.46×10?J/（kg.℃）*25×500kg*（60℃-（-15）℃）/3.6×10?6=6.5×10?7J/3.6×10?6=75（kw）
供热系统总功率为=Q’总+H外+Q铁=240（kw）
5、效益分析
改造后壁挂炉若2台使用2台备用，则耗气量约为10m?/h。若按相同运行时间来进行计算，2014年锅炉累积运转1500小时，壁挂炉耗气量为15000m?，每年节省耗气53000m?。按每立方米天然气2元计算，每年节省耗气76000元。钠离子交换器、上水泵运行耗电节约300度。改造后的小型燃气锅炉无需对其专门设立岗位进行监控运转，节省4人劳务费用。改造后，减少了锅炉启停炉次数，减少了风机启动和燃烧器点火时所带来的安全风险。近年来笔者所在单位对锅炉进行多次维修保养，先后更换了钠离子交换器、锅炉自动化控制面板、锅炉燃烧器风压开关，检修软水罐地腐蚀脱落，共计维修费用10万余元。平均每年对锅炉维修保养费用约为5万元。改造后可避免此类维修保养费用。大大提高了锅炉运行经济益。