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[摘 要]本文对燃煤供热锅炉从热能生产、热能输送和热能使用等技术环节进行清洁生产分析。
[关键词]燃煤锅炉；集中供热系统；清洁生产
中图分类号：TK229 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）23-0322-01
在集中供热建设项目环境影响评价清洁生产分析中，评价人员往往仅对锅炉炉型选择、燃料选择、粉煤灰的处理措施进行简单的评述，而不能从工艺角度进行清洁生产分析，从而影响了环境影响评价报告书的质量。集中供热系统主要分为热能生产、热能输送和热能使用三个技术环节，本文即从能源消耗角度对这三个技术环节进行清洁生产分析。
1、热能生产环节的清洁生产分析
热能生产由热电厂或区域锅炉房通过耗能设备将燃料的化学能转化为热能。这个环节中主要耗能设备是锅炉、燃料输送设备、灰渣清除设备、鼓风机、引风机、水制备设备、循环泵、补水泵及加压泵等。
1.1 锅炉炉型的选择及风机、水泵的配置
锅炉选型时，首先要选用热效率高，煤种适应范围广的锅炉。循环流化床锅炉是近二十年来发展起来的新型燃煤设备，其技术日益完善，在条件许可的情况下，应尽可能地采用循环流化床锅炉。而选用链条炉时，应采用分层燃烧技术，它能大大改善燃烧效果，降低能源消耗，提高能源利用率。
风机的合理设计选型对降低锅炉自身能耗起着关键作用。风机所需轴功率和风量、风压成正比，其中风量可以通过风机入口调节阀来控制，以适应锅炉负荷的要求，对风机所需功率影响不大，而风压基本上不随锅炉负荷波动，因此，风压计算对风机选型来说非常重要。要求建设单位提供详细的燃料资料，将额定工况下的风量、风压数据交给风机设计人员，由其核定风机型号，必要时对风机重新设计，保证风机额定工况下处于高效率点。
水泵选型要注意整体节能。锅炉给水泵扬程选择要进行认真的水力计算，避免扬程选择过高，造成介质压能浪费。循环水泵选型要充分考虑循环水量随季节、气候的变化以及供热负荷的变化，选择合理的运行方式，使整个循环冷却水系统处于较为理想的工况。
1.2 科学运行管理，降低能源消耗
锅炉实际运行中，司炉工应根据锅炉负荷大小，结合煤种、煤的粒度、含水量及时调整锅炉，以减少排烟热损失和未完全燃烧热损失，提高锅炉热效率，达到节能增效的目的。
1.2.1 合理调整过量空气系数
过量空气系数是影响排烟热损失和未完全燃烧热损失的重要因素。通过合理调整过量空气系数，可以减少排烟热损失和未完全燃烧热损失。过量空气系数的调节是通过锅炉一、二次风量的配比，以及送风量和引风量的协调来具体实现的。一次风和二次风开度的调整，主要依据大、小修后热力实验的结果来定，以满足锅炉设计时空气动力场的需要。目的是保持火焰中心的适当位置，避免火焰偏斜造成的大量结焦。送风量和引风量的调整，主要是根据负荷的需要，适时跟踪锅炉煤量的增减，满足煤燃烧所需的氧气，使其完全燃烧，最大限度减少排烟热损失和未完全燃烧热损失。
1.2.2 控制系统漏风
系统漏风主要是指炉膛漏风、制粉系统漏风和烟道漏风。系统漏风对锅炉的热效率影响很大。因此，在运行中经常检查水封槽水位，渣斗中的水要防止放干；每次吹灰后要关紧看火孔和人孔门；制粉系统在保证安全的情况下，尽量多用热风少用冷风。
1.2.3 调节煤粉细度
根据燃烧反应理论可知，氧向燃烧粒子表面的擴散速度与粒子直径成反比。煤粉越细，同样的反应时间，在锅炉中燃烧的越完全，未完全燃烧热损失越小，但对制粉系统而言，磨煤电耗和金属磨损越大；反之，煤粉细度越大，燃尽越困难，而造成火焰中心上移，过热器结渣。因此，应选用使未完全燃烧热损失和制粉能耗之和最小的最佳煤粉细度。
在实际运行中，应用离心式粗粉分离器调节煤粉细度的方法有三种：（1）调整制粉系统通风量，风量越大，煤粉越粗，反之越细。（2）调节活动套筒的位置。（3）改变折向挡板开度。
1.2.4 调整风温及配风
采用热风送粉，尤其对于无烟煤、劣质煤和贫煤，在送风机与预热器之间加暖风器，提高一次风温度，使着火提前；不同的煤种，可以采用不同的配风方式：对于挥发分较高且容易着火的烟煤或褐煤，可以采用均等配风，有利于一、二次风较早的混合，使一次风煤粉气流在着火后就获得足够的空气；对挥发分较低、灰分较高的无烟煤、劣质煤和贫煤等，采用分级配风，在燃烧初期送入部分二次风，保证燃烧所需氧气，待煤粉全部着火后再高速送入二次风，造成强空气动力场，保证燃烧，从而减少未完全燃烧热损失。
2、热能输送环节的清洁生产分析
热能输送由热网承担，它的能量消耗表现为沿途散失的热损失和泄漏的水。热损失一般用热网热效率来表示其保温效果。有些热网管线上还设有中继泵站，以改善水力工况，它的耗能设备是水泵；热能输送环节中，一般通过热力站把一级网的热能传递给二级网，并由它输送到热用户。热力站是二级网热源，主要耗能设备是换热器、二级网循环水泵和补水泵。
2.1 管道的保温
对于热水管道，直埋敷设保温结构是最理想的，它能使管道的散热损失降至最低；对于蒸汽管道，目前采用较多的是架空或地沟岩棉保温的敷设方式，其管道及附件如阀门、补偿器等，必须进行良好的保温，使其表面温度降至40度以下，以减少长年的散热损失；另外管道保温外壳必须有良好的防水层。
2.2 热水管网的水力平衡
对于较大的热水管网，采用自力式流量调节阀，可以解决热网中的水力失调，实现流量的合理分配；有条件的情况下，设置热网自动监控系统，根据室外温度高低，自动调整一级网的流量，从而改变二级网的供水温度，实现最优化的运行调节与控制。在热力站内安装流量调节器、压差调节器、温度调节器等设备，利于稳定水力工况和提高供热质量。
2.3 降低失水率
实际运行中，热网系统补水率差别很大，为了减少系统失水量，避免热能损失，首先要加强管道及管件的维护与维修，杜绝管网的跑冒滴漏；其次要采取措施，减少用户的偷水、放水现象。
3、热能使用环节的清洁生产分析
热能使用是指热能的消费者——在集中供热系统中主要指建筑物的采暖，一般通过散热器把热能传给房间。热能使用环节的耗能设备是散热器，其耗能高低取决于建筑物围护结构的保温性能、所保持的室内温度和外界环境温度。
3.1 分户计量，按量收费
改变原有供热模式，实行分户计量，按使用热量的多少收费，可使用户根据需要自觉调节室内温度，达到节约能源的目的。实行分户计量，热用户采暖系统需要由单管串联方式改为双管并联方式；管道入口加装温控阀，可以有效地进行室温调节；入口加装热量表可以实现按量收费。
3.2 地板辐射采暖的应用
随着建材工业的迅速发展，廉价、耐用的新型保温材料特制的交联聚乙烯管在低温地板辐射采暖中得到广泛应用。地板辐射采暖可使室内温度均匀、稳定，人体感觉舒适。因为辐射散热，在相同的情况下，室内计算温度可比传统的“对流采暖”低2-3摄氏度，总耗热量可减少10-15%，更重要的是地板辐射采暖供水温度在50摄氏度左右，因此，锅炉可以燃烧使用低品位的燃料，并使热能得到充分利用。
3.3 建筑物的节能
建筑物的耗热量取决于其围护结构的保温性能，积极开发及推广新型建筑节能新产品，对围护结构的门、窗、顶采取更好的密封和隔热措施，达到从根本上降低建筑物耗热量的目的。
参考资料
[1] 李善化等。集中供热设计手册[M]。北京：中国电力出版社，1996.
[2] 全国房地产科技情报网编。锅炉供暖运行技术与管理[M]。北京：清华大学出版社，1995.
[3] 丁明舫等。锅炉技术问答[M]。北京：中国电力出版社，2002.
[4] 车长源著。锅炉风机节能技术[M]。北京：中国电力出版社，1999.
[关键词]燃煤锅炉；集中供热系统；清洁生产
中图分类号：TK229 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）23-0322-01
在集中供热建设项目环境影响评价清洁生产分析中，评价人员往往仅对锅炉炉型选择、燃料选择、粉煤灰的处理措施进行简单的评述，而不能从工艺角度进行清洁生产分析，从而影响了环境影响评价报告书的质量。集中供热系统主要分为热能生产、热能输送和热能使用三个技术环节，本文即从能源消耗角度对这三个技术环节进行清洁生产分析。
1、热能生产环节的清洁生产分析
热能生产由热电厂或区域锅炉房通过耗能设备将燃料的化学能转化为热能。这个环节中主要耗能设备是锅炉、燃料输送设备、灰渣清除设备、鼓风机、引风机、水制备设备、循环泵、补水泵及加压泵等。
1.1 锅炉炉型的选择及风机、水泵的配置
锅炉选型时，首先要选用热效率高，煤种适应范围广的锅炉。循环流化床锅炉是近二十年来发展起来的新型燃煤设备，其技术日益完善，在条件许可的情况下，应尽可能地采用循环流化床锅炉。而选用链条炉时，应采用分层燃烧技术，它能大大改善燃烧效果，降低能源消耗，提高能源利用率。
风机的合理设计选型对降低锅炉自身能耗起着关键作用。风机所需轴功率和风量、风压成正比，其中风量可以通过风机入口调节阀来控制，以适应锅炉负荷的要求，对风机所需功率影响不大，而风压基本上不随锅炉负荷波动，因此，风压计算对风机选型来说非常重要。要求建设单位提供详细的燃料资料，将额定工况下的风量、风压数据交给风机设计人员，由其核定风机型号，必要时对风机重新设计，保证风机额定工况下处于高效率点。
水泵选型要注意整体节能。锅炉给水泵扬程选择要进行认真的水力计算，避免扬程选择过高，造成介质压能浪费。循环水泵选型要充分考虑循环水量随季节、气候的变化以及供热负荷的变化，选择合理的运行方式，使整个循环冷却水系统处于较为理想的工况。
1.2 科学运行管理，降低能源消耗
锅炉实际运行中，司炉工应根据锅炉负荷大小，结合煤种、煤的粒度、含水量及时调整锅炉，以减少排烟热损失和未完全燃烧热损失，提高锅炉热效率，达到节能增效的目的。
1.2.1 合理调整过量空气系数
过量空气系数是影响排烟热损失和未完全燃烧热损失的重要因素。通过合理调整过量空气系数，可以减少排烟热损失和未完全燃烧热损失。过量空气系数的调节是通过锅炉一、二次风量的配比，以及送风量和引风量的协调来具体实现的。一次风和二次风开度的调整，主要依据大、小修后热力实验的结果来定，以满足锅炉设计时空气动力场的需要。目的是保持火焰中心的适当位置，避免火焰偏斜造成的大量结焦。送风量和引风量的调整，主要是根据负荷的需要，适时跟踪锅炉煤量的增减，满足煤燃烧所需的氧气，使其完全燃烧，最大限度减少排烟热损失和未完全燃烧热损失。
1.2.2 控制系统漏风
系统漏风主要是指炉膛漏风、制粉系统漏风和烟道漏风。系统漏风对锅炉的热效率影响很大。因此，在运行中经常检查水封槽水位，渣斗中的水要防止放干；每次吹灰后要关紧看火孔和人孔门；制粉系统在保证安全的情况下，尽量多用热风少用冷风。
1.2.3 调节煤粉细度
根据燃烧反应理论可知，氧向燃烧粒子表面的擴散速度与粒子直径成反比。煤粉越细，同样的反应时间，在锅炉中燃烧的越完全，未完全燃烧热损失越小，但对制粉系统而言，磨煤电耗和金属磨损越大；反之，煤粉细度越大，燃尽越困难，而造成火焰中心上移，过热器结渣。因此，应选用使未完全燃烧热损失和制粉能耗之和最小的最佳煤粉细度。
在实际运行中，应用离心式粗粉分离器调节煤粉细度的方法有三种：（1）调整制粉系统通风量，风量越大，煤粉越粗，反之越细。（2）调节活动套筒的位置。（3）改变折向挡板开度。
1.2.4 调整风温及配风
采用热风送粉，尤其对于无烟煤、劣质煤和贫煤，在送风机与预热器之间加暖风器，提高一次风温度，使着火提前；不同的煤种，可以采用不同的配风方式：对于挥发分较高且容易着火的烟煤或褐煤，可以采用均等配风，有利于一、二次风较早的混合，使一次风煤粉气流在着火后就获得足够的空气；对挥发分较低、灰分较高的无烟煤、劣质煤和贫煤等，采用分级配风，在燃烧初期送入部分二次风，保证燃烧所需氧气，待煤粉全部着火后再高速送入二次风，造成强空气动力场，保证燃烧，从而减少未完全燃烧热损失。
2、热能输送环节的清洁生产分析
热能输送由热网承担，它的能量消耗表现为沿途散失的热损失和泄漏的水。热损失一般用热网热效率来表示其保温效果。有些热网管线上还设有中继泵站，以改善水力工况，它的耗能设备是水泵；热能输送环节中，一般通过热力站把一级网的热能传递给二级网，并由它输送到热用户。热力站是二级网热源，主要耗能设备是换热器、二级网循环水泵和补水泵。
2.1 管道的保温
对于热水管道，直埋敷设保温结构是最理想的，它能使管道的散热损失降至最低；对于蒸汽管道，目前采用较多的是架空或地沟岩棉保温的敷设方式，其管道及附件如阀门、补偿器等，必须进行良好的保温，使其表面温度降至40度以下，以减少长年的散热损失；另外管道保温外壳必须有良好的防水层。
2.2 热水管网的水力平衡
对于较大的热水管网，采用自力式流量调节阀，可以解决热网中的水力失调，实现流量的合理分配；有条件的情况下，设置热网自动监控系统，根据室外温度高低，自动调整一级网的流量，从而改变二级网的供水温度，实现最优化的运行调节与控制。在热力站内安装流量调节器、压差调节器、温度调节器等设备，利于稳定水力工况和提高供热质量。
2.3 降低失水率
实际运行中，热网系统补水率差别很大，为了减少系统失水量，避免热能损失，首先要加强管道及管件的维护与维修，杜绝管网的跑冒滴漏；其次要采取措施，减少用户的偷水、放水现象。
3、热能使用环节的清洁生产分析
热能使用是指热能的消费者——在集中供热系统中主要指建筑物的采暖，一般通过散热器把热能传给房间。热能使用环节的耗能设备是散热器，其耗能高低取决于建筑物围护结构的保温性能、所保持的室内温度和外界环境温度。
3.1 分户计量，按量收费
改变原有供热模式，实行分户计量，按使用热量的多少收费，可使用户根据需要自觉调节室内温度，达到节约能源的目的。实行分户计量，热用户采暖系统需要由单管串联方式改为双管并联方式；管道入口加装温控阀，可以有效地进行室温调节；入口加装热量表可以实现按量收费。
3.2 地板辐射采暖的应用
随着建材工业的迅速发展，廉价、耐用的新型保温材料特制的交联聚乙烯管在低温地板辐射采暖中得到广泛应用。地板辐射采暖可使室内温度均匀、稳定，人体感觉舒适。因为辐射散热，在相同的情况下，室内计算温度可比传统的“对流采暖”低2-3摄氏度，总耗热量可减少10-15%，更重要的是地板辐射采暖供水温度在50摄氏度左右，因此，锅炉可以燃烧使用低品位的燃料，并使热能得到充分利用。
3.3 建筑物的节能
建筑物的耗热量取决于其围护结构的保温性能，积极开发及推广新型建筑节能新产品，对围护结构的门、窗、顶采取更好的密封和隔热措施，达到从根本上降低建筑物耗热量的目的。
参考资料
[1] 李善化等。集中供热设计手册[M]。北京：中国电力出版社，1996.
[2] 全国房地产科技情报网编。锅炉供暖运行技术与管理[M]。北京：清华大学出版社，1995.
[3] 丁明舫等。锅炉技术问答[M]。北京：中国电力出版社，2002.
[4] 车长源著。锅炉风机节能技术[M]。北京：中国电力出版社，1999.