1　燃?xì)夤�熱發(fā)展的現(xiàn)狀

　　隨著我國對環(huán)境保護(hù)的重視，城市燃料結(jié)構(gòu)以煤為主并采取以熱電廠和區(qū)域鍋爐房供熱的集中供熱方式受到了挑戰(zhàn);熱電廠高空排放有利于改善供熱地區(qū)的排放濃度，但其總排放量包括發(fā)電用煤將超過采暖用煤的排放總量，因此，必須以清潔能源供替煤炭，以減少污染物的排放量，達(dá)到國家要求的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。在此形勢下燃?xì)夤�熱得到了迅速發(fā)展，主要表現(xiàn)如下。

　　1.1　集中供熱燃煤鍋爐房的改造

　　北京市集中供熱鍋爐房的概況見表1。目前大部分已由燃煤改為燃?xì)狻��?jù)1998年統(tǒng)計(jì)，北京市已有427戶燃煤鍋爐改為燃?xì)�，容量�?310蒸噸。

　　表1　市區(qū)1996年底集中供熱鍋爐房統(tǒng)計(jì)表

　　單臺(tái)鍋爐容量

　　(t/h) 集中鍋爐房個(gè)數(shù) 96年底供熱面積

　　(萬m 2 ) 40 8 714 35 6 368 20 38 1436 15 3 108 10 52 902 　 107 3528

　　以方莊供熱廠(10臺(tái)29MW熱水鍋爐)和左家莊供熱廠(2臺(tái)35t/h中壓蒸汽鍋爐和12臺(tái)29MW熱水鍋爐)改造后的測試數(shù)據(jù)說明燃?xì)夂蟮沫h(huán)保效益及節(jié)能效益。鍋爐熱效率從燃煤75%提高到90.6%，改造后每年可減少粉塵排放量1300噸，SO 2 6400噸，廢渣6萬噸，廢水40萬噸，排放NOx一般在100ppm內(nèi)。左熱廠供熱成本從燃煤的30.36元/GJ上升到燃?xì)獾?4元/GJ，方莊從41.77元/GJ上升到89.5元/GJ,天然氣價(jià)格約是煤炭價(jià)格的3.5倍是造成成本上升的主要原因。全部改造的投資約8000萬元，其中鍋爐本體改造2800萬元(包括爐底改造);進(jìn)口燃燒器系統(tǒng)2100萬元(包括進(jìn)口稅);儀表控制系統(tǒng)910萬元(包括DCS系統(tǒng)改造);風(fēng)機(jī)等附機(jī)系統(tǒng)和附屬設(shè)施2000萬元。改造后兩廠提高了供熱能力116MW。

　　1.2　壁掛式燃?xì)鈨捎脿t

　　這種采暖方式的主要優(yōu)點(diǎn)是潔凈，產(chǎn)生污染物少;節(jié)能，約可節(jié)省7%左右的熱能;舒適，用戶可根據(jù)需要自行調(diào)節(jié);簡單，將集中供熱計(jì)量問題簡化為燃?xì)庥?jì)量。近年來，全國約有250萬m 2 ～300萬m 2 住宅建筑采用了這種采暖方式。其中北京市約100萬m 2 ，秦皇島20萬m 2 ，天津30萬m 2 ，哈爾濱10萬m 2 ，長春10萬m 2 ，廊坊30萬m 2 ，烏魯木齊、石河子約10萬m 2 ，西安、咸陽、寶雞約20萬m 2 ，青島10萬m 2 ，濟(jì)南10萬m 2 ，煙臺(tái)10萬m 2 等。北京市城建集團(tuán)為了解壁掛式燃?xì)鈨捎脿t的采暖效果及經(jīng)濟(jì)性，設(shè)備的安全性，系統(tǒng)供熱能力，對燃?xì)鈨捎脿t進(jìn)行了一個(gè)采暖期的測試。測試結(jié)果說明：經(jīng)濟(jì)性，在燃?xì)饩S持現(xiàn)行價(jià)格的條件下，采暖費(fèi)用和目前集中供熱比，至少可做到持平;安全性，無人值守自動(dòng)運(yùn)行，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，一旦發(fā)生停氣、停水、停電等突發(fā)事故，采暖爐的安全保護(hù)裝置立即起到保護(hù)系統(tǒng)安全的作用;生活熱水的影響，采暖時(shí)合理安排使用生活熱水，對室溫產(chǎn)生的影響可以接受。

　　1.3　中央供熱機(jī)組和燃?xì)鉄崴�鍋爐

　　中央供熱機(jī)組(采暖、生活熱水)是酒店、餐廳、寫字樓、公寓的供熱設(shè)施，單臺(tái)容量從0.116MW至4.187MW。燃?xì)鉄崴�鍋爐(采暖、生活熱水)是樓棟或幾個(gè)樓棟的分散供熱設(shè)施，單臺(tái)容量從0.35MW至10.5MW。由于上述設(shè)備以天然氣或油作為能源，熱效率大約等于90%，廢氣、煙塵排放符合國家一類地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，采用智能控制系統(tǒng)，無需專人值守，深受用戶歡迎，市場份額逐漸擴(kuò)大。

　　1.4　燃?xì)�、蒸汽�?lián)合循環(huán)熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)

　　這種系統(tǒng)的熱效率為50%以上，具有啟停靈活、啟動(dòng)成功率高、調(diào)峰范圍廣等特點(diǎn)，單位千瓦造價(jià)可節(jié)省投資1/3，建設(shè)工期短1/2，占地減少1/2，耗水量減少2/3。今后，我國將會(huì)加快發(fā)展速度。

　　1.5　新技術(shù)、新設(shè)備的引進(jìn)

　　包括天然氣節(jié)能及應(yīng)用技術(shù)，其中尤為高效的是低溫燃?xì)忮仩t、冷凝式鍋爐和密封式廢熱發(fā)電供熱設(shè)備�？刂萍夹g(shù)及系統(tǒng)，使平均每產(chǎn)生1kWh的熱量所排放的CO 2 不超過0.23kg，使供熱設(shè)備的平均效率達(dá)到87%以上。燃燒技術(shù)及各種類型燃油和燃?xì)鈮毫ν�風(fēng)燃燒器，低溫?zé)峤粨Q器等。

　　1.6 　雖然天然氣供熱成本提高了，提高能效要增加投資，但為了使城市的天空變藍(lán)，為了可持續(xù)發(fā)展，國家和一些城市仍采取優(yōu)惠政策鼓勵(lì)使用天然氣等清潔能源。

　　2　燃?xì)夤�熱發(fā)展的背景

　　從90年代以來，在以下因素的作用下，促進(jìn)了我國燃?xì)夤�熱的發(fā)展。

　　2.1　環(huán)境保護(hù)政策

　　我國城市環(huán)境問題主要是燃煤引起的。如北京市年用煤量達(dá)2800萬噸，約占總用能量的75%，空氣呈現(xiàn)為典型的煤煙型污染特征，大氣中SO 2 的90%來自于燃煤，采暖期用煤增加，SO 2 濃度從非采暖期的30～40μg/m 3 ，猛增至標(biāo)準(zhǔn)的3.5倍，總懸浮顆粒物2/3來源于煙塵。世界許多大城市的經(jīng)驗(yàn)表明，改善大氣污染狀況的根本途徑是改變?nèi)剂辖Y(jié)構(gòu)。用天然氣供熱對改善大氣質(zhì)量有明顯的效益。煤、油和燃?xì)獾娜紵�排放量見�?。

　　表2　煤、油和燃?xì)獾娜紵�排放量　　　單位：公�?噸油當(dāng)量

　　排放量 燃燒1噸油 燃燒(1噸油當(dāng)量)

　　的煤炭 燃燒(1噸油當(dāng)量)

　　的天然氣 CO 2 3100 4800 2300 SO 2 20(含8%未脫) 6(煤中含1%硫80%已脫除) 0 NO x 6(工業(yè)用) 11(工業(yè)用) 4(工業(yè)用) CO 6～30 4.52 0.53 未燃烴 0.5 0.3 0.045 灰 0 220 0 飛灰 0 1.4 0

　　從表2可知，燃燒天然氣不排放SO 2 ，并比燃煤減少氮氧化合物45%，減少CO 2 52%;比燃油減少氮氧化合物63%，減少CO 2 26%。按照國際上采用的成本效率分析法，即把大氣污染濃度或總排放量降到指標(biāo)水平的成本最低分析方法，發(fā)展天然氣供熱是一個(gè)可選擇的最佳方案。

　　2.2　能源政策

　　能源生產(chǎn)、消費(fèi)方式對設(shè)備耗能和能效有很大的影響。如大、中型燃煤鍋爐房平均運(yùn)行熱效率約為75%;電廠熱效率約為33%，供熱效率約為83.7%，能源轉(zhuǎn)換總效率約為38%;燃天然氣鍋爐熱效率一般約為85%以上。由此可見，天然氣供熱方式具有明顯的節(jié)能效益。

　　2.3　建筑節(jié)能法

　　實(shí)施《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》后，提高了建筑隔熱保溫性能，降低了建筑采暖能耗，結(jié)果是大幅度地降低了天然氣供熱方式的年運(yùn)行費(fèi)用，增加了天然氣供熱方式與集中燃煤供熱采暖方式的競爭能力。

　　3　天然氣供熱技術(shù)發(fā)展的展望

　　3.1　燃天然氣鍋爐的發(fā)展

　　歐洲，在民用、商業(yè)和工業(yè)中，經(jīng)常使用的燃天然氣鍋爐分為三類：標(biāo)準(zhǔn)鍋爐，低溫鍋爐和冷凝鍋爐(見圖1)。主要區(qū)別見表3。

　　表3

　　類型 供回水溫度(℃) 排煙溫度(℃) 熱效率(%) 標(biāo)準(zhǔn)鍋爐 90/70 250 88 低溫鍋爐 70/50 180 94 冷凝鍋爐 40/30 80 108

　　圖1　　鍋爐的基本類型

　　根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)，最大供熱量為100kW標(biāo)準(zhǔn)鍋爐的熱效率，當(dāng)供水溫度為70℃時(shí)應(yīng)大于88%;30%部分負(fù)荷時(shí)的熱效率應(yīng)為86%，此時(shí)相應(yīng)的供水溫度為50℃。在低溫鍋爐內(nèi)，設(shè)有專門的加熱表面，防止煙氣冷凝。100kW低溫鍋爐，滿負(fù)荷且供水溫度為70℃時(shí)，熱效率為90.5%;在30%部分負(fù)荷且供水溫度為40℃時(shí)，效率亦為90.5%。這就說明：在整個(gè)采暖期內(nèi)，鍋爐熱效率維持不變，這是一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在冷凝鍋爐內(nèi)安裝有由鋁、硅、不銹鋼或其他不腐蝕材料制成的熱交換器，在熱交換器中冷卻燃燒氣體直到冷凝熱釋放出來并被供熱系統(tǒng)利用，由于這種鍋爐能利用煙道中水蒸汽所含的冷凝熱，因此，熱效率能夠提高到105%以上。

　　3.2　燃燒器的發(fā)展

　　燃燒器有三種類型(見表4)。燃燒器由外罩或消音罩，帶馬達(dá)和葉輪的電動(dòng)送風(fēng)裝置，帶整體電路和程序控制器安全保護(hù)系統(tǒng)，帶風(fēng)/氣混合裝置的燃燒器外殼及燃?xì)夤艿赖冉M成。許多燃燒器還具有內(nèi)部廢氣循環(huán)系統(tǒng)，以減少NO x 的排放量。

　　表4　燃燒器的分類

　　類型 NO x 排放量(mg/kWh) 備注 普通燃燒器 120 　 低NO_排放的燃燒器 60～80 　 雙料燃燒器 　 燃?xì)饣蛉加?/p>

　　3.3　燃?xì)獠膳�技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展

　　包括有熱媒的集中采暖技術(shù)和無熱媒的集中采暖技術(shù)，現(xiàn)介紹適合于工廠、倉儲(chǔ)、第三產(chǎn)業(yè)的輻射采暖技術(shù)(熱水爐+加熱地板或輻射板;輻射板、輻射管或多燃燒器輻射管網(wǎng)絡(luò))和熱風(fēng)采暖技術(shù)(熱水爐+加熱器;熱風(fēng)發(fā)生器、加熱器及補(bǔ)給系統(tǒng))。這種采暖方式具有設(shè)備效率高，獨(dú)立的加熱器具，可靠性高，舒適和節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。

　　3.4　燃?xì)鈨捎脿t的發(fā)展

　　開發(fā)適合于我國住宅建筑需要的單臺(tái)容量為9kW、14kW的機(jī)組。

　　4　燃?xì)夤�熱市場發(fā)展的展望

　　4.1　影響燃?xì)夤�熱發(fā)展趨勢因素的分析

　　影響發(fā)展的最主要四個(gè)因素：天然氣產(chǎn)量與需要量的矛盾;天然氣供熱成本與用戶承受能力的矛盾;各種天然氣供熱方式的比較;電力供熱的發(fā)展及電力、天然氣互補(bǔ)的供熱方式等。

　　4.1.1　天然氣產(chǎn)量與需要量的矛盾

　　表5表示我國天然氣產(chǎn)量和需求預(yù)測量，從表5可知，2000年前需求基本平衡，在2010年約有500億m3/年缺口，計(jì)劃由周邊國家俄羅斯、中亞三國以及亞太地區(qū)或中東地區(qū)引進(jìn)。

　　表5　天然氣產(chǎn)量與需求預(yù)測表

　　時(shí)間 天然氣需求量

　　(億m 3 /年) 國內(nèi)天然氣產(chǎn)量

　　(億m 3 /年) 2000年 350/約為總能耗的2.5% 350 2010年 1200/約為總能耗的6～7% 700 　　表6表示1995年世界天然氣的消費(fèi)構(gòu)成，從表6可知，居民及商業(yè)用天然氣量：西歐約為45%，北美39%，東歐26%，前蘇聯(lián)16%。據(jù)有關(guān)規(guī)劃部門預(yù)測，至2010年我國將有200多個(gè)城市利用天然氣，年用氣量400億m 3 ，約占總量的33%。 表6　1995年世界天然氣消費(fèi)構(gòu)成(%)

　　發(fā)電 工業(yè) 化工原料 居民及商業(yè) 西歐 17 24 4 45 北美 13 34 4 39 東歐 16 45 13 26 前蘇聯(lián) 36 44 4 16 非洲 42 45 4 9 中東 32 54 9 5 東南亞 38 44 10 8 世界 26 43 5 26 　　表7為北京市1998年天然氣消費(fèi)構(gòu)成，從表7可知，燃?xì)夤�熱約占總量的26%。 表7　北京市天然氣消費(fèi)構(gòu)成

　　采暖 炊事 公服 工業(yè) 其他 天然氣量(Nm 3 /a) 0.85 0.9 0.54 0.3 0.65 百分比(%) 26.2 27.7 16.6 9.3 20.2 　　我國建筑市場巨大，1995～2000年，預(yù)計(jì)每年全國城市新建住宅建筑面積約2.4億m 2 。2000～2010年每年新建住宅建筑面積約3.4億m 2 。至2010年采暖區(qū)約有住宅面積21.6億m 2 ，房屋建筑面積為40億m 2 。

　　至2010年，如果有10%的天然氣用于供熱，供熱面積約為9億m 2 ，僅能滿足12%房屋建筑面積的要求。

　　北京市燃?xì)夤�熱的發(fā)展規(guī)劃見表8，從表8可知，至2010年，天然氣供熱面積約為8000萬m 2 ，燃?xì)夤�熱熱化率�?8%。 表8　北京市燃天然氣供熱規(guī)劃

　　全市房屋建筑面積

　　(萬m 3 ) 供熱天然氣量

　　(億m 3 /年) 燃天然氣供熱熱化率(%) 2000年 22547 3.76 11 2010年 30402 12 28

　　4.1.2　天然氣供熱成本和用戶承受能力

　　采用“住宅區(qū)采暖方式的選擇”一文中的數(shù)據(jù)(見表9)，從表9可知，天然氣供熱收費(fèi)較高，在當(dāng)前用戶的收入條件下，將會(huì)存在收費(fèi)困難的問題。它是影響天然氣供熱發(fā)展的主要原因之一。 表9　供熱收費(fèi)的比較

　　供熱費(fèi)用(元/m 2 . a) 方案說明 方案1 30.25 集中燃?xì)忮仩t房 方案2 28.88 分散燃?xì)忮仩t房 方案3 29.33 每棟樓設(shè)燃?xì)忮仩t房 方案4 22.63 分戶燃?xì)鈨捎脿t 方案5 20 集中燃煤鍋爐房 方案6 22.45 熱泵采暖方式

　　4.1.3　各種天然氣供熱方式的比較

　　房屋開發(fā)商、用戶對采暖能源方式和采暖方式都有選擇的余地，一般對已建集中燃煤鍋爐房采用煤改氣方式。新建小區(qū)可采用分散燃煤鍋爐房方式，或者選擇分戶采暖方式。通過競爭促進(jìn)生產(chǎn)廠家不斷提高產(chǎn)品的性能，降低價(jià)格，從而使燃天然氣供熱走向健康發(fā)展的道路。

　　4.1.4　電力供熱的發(fā)展及電力、天然氣互補(bǔ)的供熱方式

　　目前，電力生產(chǎn)與需求的矛盾在縮小，電力走向了買方市場，許多地方采用了最理想的清潔能源-電作為采暖的熱源，這符合“因地制宜，多種熱源，多種途徑”的供熱發(fā)展方針。為了提高電動(dòng)熱泵的出力，可利用燃?xì)飧纳齐娏�空調(diào)的性能，常用的作法是：利用燃?xì)舛�季加熱分體式小型電動(dòng)熱泵的室外機(jī);或在室內(nèi)機(jī)中附設(shè)再熱盤管，利用燃?xì)饧訜岬臒崴�采暖�?/p>

　　4.2　環(huán)保政策是燃?xì)夤�熱發(fā)展的保證

　　從以上分析可知，燃天然氣供熱投資較高，供熱成本較高，限制了它的發(fā)展。但是治理環(huán)境，保護(hù)資源和生態(tài)環(huán)境的國家環(huán)保政策保證了這項(xiàng)事業(yè)的發(fā)展。具體的措施如下：

　　4.2.1　限制燃煤設(shè)施的發(fā)展，明確規(guī)定不準(zhǔn)新建燃煤設(shè)施的區(qū)域。

　　4.2.2　公布了有關(guān)的優(yōu)惠政策，如采暖鍋爐燃煤改造為使用天然氣的，免交城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)費(fèi);申請報(bào)裝天然氣的，免收城市氣源建設(shè)費(fèi)。由于氣源建設(shè)費(fèi)一般高于工程本身費(fèi)用，因此，這一優(yōu)惠政策的出臺(tái)，使許多用戶使用燃?xì)獬蔀榭赡堋?/p>

　　4.2.3　明確了實(shí)現(xiàn)無燃煤區(qū)的時(shí)間。

　　4.3　高新技術(shù)是減少燃天然氣供熱設(shè)備的能耗，擴(kuò)大供熱面積，降低成本的措施。

　　4.3.1　起步高

　　從歐洲引進(jìn)了燃天然氣供熱的高科技技術(shù)和設(shè)備，使我國在中短期內(nèi)就能實(shí)現(xiàn)規(guī)定的目標(biāo)。

　　4.3.2　國產(chǎn)化快

　　采取合資和獨(dú)資方式使現(xiàn)代燃天然氣供熱設(shè)備國產(chǎn)化。

　　進(jìn)口的、國產(chǎn)化的設(shè)備是能量損失少的熱效率高的設(shè)備。對于燃天然氣供熱設(shè)備來說，有兩項(xiàng)重要的指標(biāo)：第一是安全，第二是效率。這些設(shè)備是我國發(fā)展天然氣供熱的重要措施。

　　據(jù)預(yù)測，2000～2010年，燃天然氣供熱的房屋建筑面積將以每年約6000萬m 2 ～8000萬m 2 的速度增長。

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