全预混冷凝式燃气锅炉供暖适用性

Alexandria2020

全预混冷凝式燃气锅炉供暖适用性

1   传统非线性燃气锅炉

传统非线性燃气锅炉燃烧器的风门相对开度往往恒定，且热功率调节仅有少数档位。在大功率时燃气阀门相对开度最大，风机转速最大；在小功率时，通过减小燃气阀门相对开度，降低风机转速，实现锅炉热功率的调节。

在采用传统非线性燃气锅炉进行供热时，当用户室内温度低于设定温度后，锅炉往往采用最大热功率运行。供热热水经过一段时间加热后，室内温度升高。为了保持室内温度相对恒定，锅炉必须降低热功率，甚至停机（此时，依靠锅炉中热水的余热维持用户室内温度）。当用户室内温度低于设定温度后，锅炉重新启动，重复之前的运行过程。

由以上分析可知，当传统非线性燃气锅炉用于供热时，锅炉需频繁启停，往往导致以下问题：室内温度波动幅度较大。缩短了锅炉及配件寿命。启动前及关闭后的吹扫，将炉内热量排放至大气中，造成热量损失。点火过程的燃烧不完全，导致了能量浪费。在低热功率情况下，过剩空气系数比较高，导致烟气热损失增大。由于供暖期大多数时间锅炉处于部分热负荷，影响了热效率。

2   全预混冷凝式燃气锅炉

全预混冷凝式燃气锅炉（以下简称冷凝式燃气锅炉）采用了全预混平面燃烧技术和凝结换热技术，相对于传统非线性燃气锅炉，热功率可在20%~100%范围内无级调节［1］。在设计热负荷条件下（进、出水温度为60、80 ℃），热效率能够达到96%~98%。鉴于冷凝式燃气锅炉的特性［1］，在负荷率为30%时（供、回水温度为50、30 ℃），热效率能够达到106%~108%。因此，冷凝式燃气锅炉恰好适合供暖期大多数时间锅炉处于部分热负荷的情况，而且可以避免频繁启停对锅炉的损害。

部分负荷率下冷凝式燃气锅炉热效率随回水温度的变化见图1。由图1可知，部分负荷率在20%~100%范围内，冷凝式燃气锅炉的热效率随回水温度的下降而升高。主要原因是随着回水温度下降，冷凝式换热器回收的烟气凝结热量增大。

图1   部分负荷率下冷凝式燃气锅炉热效率随回水温度的变化

3   案例分析

某住宅小区采用地板辐射供暖系统，供热面积1.5×104 m2，供暖室内设计温度为20 ℃，设计热负荷为825 kW。原配置1台1.4 MW的传统非线性燃气锅炉，设计热效率为88%。由于传统非线性燃气锅炉采用间歇运行，室内温度变化幅度较大，且能耗较高，改造时拟选用1台1 MW冷凝式燃气锅炉。

①改造前

传统非线性燃气锅炉只有一个档位（对应满负荷运行），采用间歇运行。配置传统非线性燃气锅炉的供热系统流程见图2。供暖期某日的二级供回水温度、室内温度、室外温度的实测结果见图3。由图3可知，锅炉的开启时间分别为4：00、16：00，随着锅炉供水温度的变化，室内温度出现较大波动，用户的舒适性比较差。

图2   配置传统非线性燃气锅炉的供热系统流程

图3   配置传统非线性燃气锅炉的供热系统供暖期某日的二级供回水温度、室内温度、室外温度的实测结果

②改造后

配置冷凝式燃气锅炉的供热系统流程见图4。锅炉自动控制系统根据设计室内温度及实际室外温度计算出二级供水温度，将计算二级供水温度与实际二级供水温度进行比较，由锅炉自动控制系统控制锅炉的热功率，使得实际二级供水温度接近计算二级供水温度。

图4   配置冷凝式燃气锅炉的供热系统流程

配置冷凝式燃气锅炉的供热系统采取连续运行，供暖期某日（该日室外温度变化与改造前测试日接近）二级供回水温度、室内温度、室外温度的实测结果见图5。由图5可知，二级供水温度的变化趋势与室外温度相反，当室外温度降低时二级供水温度升高，当室外温度升高时二级供水温度下降。实际室内温度基本在20 ℃附近，变化幅度非常小，用户的舒适性比较好。

图5   配置冷凝式燃气锅炉的供热系统供暖期某日的二级供回水温度、室内温度、室外温度实测结果

该日冷凝式燃气锅炉的平均部分负荷率为0.43，平均进水温度（一级回水温度）为46 ℃。由图1经计算可知，该日冷凝式燃气锅炉的平均热效率约102%。

4   结语

由于传统非线性燃气锅炉可调节性差，往往采用间歇运行方式，锅炉启停频繁，室内温度的波动幅度较大。全预混冷凝式燃气锅炉可无级调节，在部分负荷条件下高效率运行，避免频繁启停对锅炉的损害，室内温度平稳。

内容来源：煤气与热力杂志