摘要：近年来，随着社会经济的发展，我国的工业厂房建设越来越多，工业厂房内的供暖系统选型和应用越来越受到重视。本文以某公司燃煤供暖系统的改造为例，提出工业厂房采用智能化系统控制、清洁环保的天燃气锅炉的实践。改造后的供热系统，实现了同煤首次清洁环保、高效节能的燃气蒸汽供热，创造经济效益的同时为同类行业提供典型示范和技术支撑。
关键词：工业厂房；供暖系统；智能化；选型与应用
引言
化工工业厂房多为高大空间,而且不同的生产工艺对厂房内的温湿度具有不同的要求,所以对于化工工业厂房的暖通设计提出了新的要求。随着时代的发展,在国家的大力支持下,我国的工业建设取得了一定的成就。随着化工工业生产规模的不断扩大,化工工厂的规模和质量也在不断增加。在化工工业厂房的暖通设计中,会选用多种采暖形式,如散热器采暖、暖风采暖、辐射采暖等,而且在化工工业厂房的暖通设计中,还必须考虑到节能、环保、无有害物质等问题。
1采暖方案
1.1散热器采暖方式
对于传统的厂房供暖，多采用散热器供暖系统，散热器散热主要以对流传热为主。供暖系统形式多采用上供下回式单管热水供暖系统。经过对厂房设计热负荷的核算，沿厂房四周墙面布置相应组数的散热器。散热器尽可能的安装在外墙的窗台下，这样，沿散热器上升的对流热气流能阻止和改善从玻璃窗下降的冷气流和玻璃冷辐射的影响，使流经室内的空气比较暖和舒适。在这种供暖方式中，作为供热末端的散热器，首先加热周围空气，并形成冷热空气的对流，热空气总是会浮升到高处，冷空气向下流动，以至室内温度严重垂直失调，上热下冷，造成供暖效果不佳。特别是对于大型厂房，占地面积大、室内空间高，采暖热负荷大，散热器供暖方式布置困难，难以满足高大空间厂房设计温度要求。
1.2暖通空调系统设计
暖通空调也是化工工业厂房的主要供暖系统之一,在暖通空调系统设计过程中,要对空气幕优化节能、智能群控、全新风运行等技术措施进行合理运用。首先,为了使生产管理更加方便,化工工业厂房的大门正常情况下都处于开启状态,冷空气会由此而大量进人厂房,因此会给厂房内的暖通系统供暖效果带来一定的负面影响,使厂房的内部的热冷源平衡被打破,而且还会在一定程度上增加厂房内部采暖系统的能耗。所以,为了应对这些问题,可以在化工工业厂房的大门上设置装配式的热空气幕,通过这种方式,既可以保障化工工业厂房内部的采暖,也可以降低能耗。其次,因为厂房的空间较大,为了实现良好的采暖效果,可以将整个厂房划分成三大区域,针对厂房的供暖空调系统进行分区智能群控,通过这种方式,可以有效预防因冷空气过量而导致能源浪费,而且要减少空调水系统的输送能耗,这样也可以实现节约能源的目标。进而实现化工工业厂房暖通空调系统的优化设计。再者,暖通空调系统在过渡季设置全新风运行模式,即当室外空气比烩低于厂房内空气时,沿厂房外墙布设回风型空调机组开启风机使其处于全新风运行模式,通过这种方式来达到冷却降温的目的,也可以有效缩短空调系统中制冷机的运行时间。
1.3热水辐射板采暖方式
此方式为:热水辐射板直接悬挂安装在车间厂房的上方，辐射板的散热主要以辐射方式将热量传给车间。此种热水辐射板每延米散热量约为220w(ΔT=55k)，经过对厂房设计热负荷的核算，可以调整辐射板的组数及长度，尽量使作业地带的辐射照度均匀，并适当增加外墙和大门处的辐射板数量。这种热水辐射板采暖方式主要具有以下特点:(1)辐射供暖温度梯度小，特别适用于如工厂车间、飞机维修库、体育场馆等高大空间建筑物采暖。(2)辐射供暖属于静态供暖方式，无冷热空气对流交换产生的扬灰、扬尘现象，工作环境卫生情况好，人体有较佳的舒适感。(3)辐射供暖由于减少了冷风渗透、温度梯度以及管网热损失，可以节约运行费用，节能效果显著。(4)系统运行无噪音，不消耗电能。
2供热系统设计
某公司现有5台共计28t/h燃煤蒸汽锅炉供厂区、家属区冬季采暖，单台最大锅炉10t/h。全部锅炉服役平均时间26.5年，其中最长41年，最短7年。锅炉热效率低，燃烧排放氮氧化物、二氧化硫严重超标，虽有水浴脱硫除尘装置，但负荷大时除尘效果较差，达不到国家规定的排放要求。另外锅炉及其辅机、除尘装置由于超龄服役、故障频繁，致使设备维修周期短难度大。停机修理不仅增加了维修资金和人员的投入，更是影响冬季采暖。在此背景下，力泰公司对燃煤供暖系统进行改造策划、调研设计，改造锅炉房现有给水、供热管路系统，确定采用热值高、清洁环保的天然气燃烧锅炉作为供热设备。
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2.1改造方案
为了减少投资，保留原户外管道，采暖热媒仍用115℃蒸汽供热，仅对锅炉房内水处理装置、给水、供热管道进行设计改造。
2.2采暖热负荷
现需蒸汽供热的采暖面积52500平方米，根据本地气象资料以及建筑、工艺方案等因素，估算冬季采暖热负荷。
2.3锅炉容量
根据1吨蒸发量≈0.7MW，考虑老旧管网的现状，按1.2倍估算，可概算出蒸汽锅炉蒸发量：10.5t/h，故选一台10t/h锅炉作为主要供热设备，一台4t/h作为应对极端天气和意外情况的后备设备。
3锅炉设备选型
3.1各种燃烧介质锅炉经济性等因素比较
（1）燃油锅炉的烟尘排放大大低于燃煤锅炉，但SOX和NOX排放量却远远高于燃气锅炉，SOX和NOX易形成酸雨造成环境污染。从上表数据对比，可看出：燃油锅炉的运行费用是燃气锅炉的1.65倍；在配套设施上需增设储油罐，给场地安装、运行和管理等各个环节均带来了极大的压力，存在长期的安全隐患。（2）电锅炉无污染物排放，利于环境，但燃烧运行成本是燃气锅炉的2.07倍，且使用的是二次能源，从能源的角度，也加大了发电能耗的投入。综合以上情况，燃气锅炉无论是从环保角度还是从能源利用角度都较燃油、电锅炉更为有优势，应是供热改造的首选。
3.2设备选型
（1）受热面布置充分合理，确保锅炉高效率。采用波形炉胆回燃室、螺纹烟管进行强化换热，既提高了锅炉的吸热强度，又满足了换热面受热膨胀的需要，锅炉热效率达93%。（2）燃气蒸汽锅炉选用全湿背顺流三回程烟火管结构，火焰在大燃烧室内微正压燃烧，完全伸展，燃烧热负荷低，燃烧热效率高，降低了排烟温度，从而达到高效换热。（3）“之”型双层密封结构的烟箱，确保了烟箱的密封性，其上加设保温罩板，降低了此部位的热损失。（4）先进高效的燃烧装置，采用国际名牌燃烧机，自动调节燃烧工况，彻底达到低污染、高效率燃烧。（5）炉尾部加装节能器，将燃气
剩余热量加以利用。（6）可靠的自动控制系统和双重防爆功能，通过自控装置可实现蒸汽压力、锅炉水位、出水温度、回水温度等运行参数的自动控制，还可实现缺水、超压超温、异常熄火保护等功能，同时可监测水电板信号异常及温度传感器自检和燃烧机工作计时及熄火报警等。在自控前提下还设置手动控制泵、燃烧机等功能，在自控防爆的同时，炉膛出口处设置了双重防爆的防爆门。
3.3采暖方案的选取
(1)厂房的辅房、生活、办公及辅助设施采用散热器供暖系统。系统形式为上供下回式单管热水供暖系统，核算房间的设计热负荷，沿墙面窗台下布置散热器。(2)厂房主体大空间采用热水辐射板采暖方式，在厂房上方吊装热水辐射板;由于进入采暖系统水温较高且辐射板辐射采暖效率较高，故采暖效果能够保证，且无吹冷风的不适感，人体有较佳的舒适感。(3)在厂房大门设置工业热风幕，防止冷风侵入。由于本厂房处于严寒地区，故在厂房频繁出入的大门处设置工业热风幕，与大门联锁，以防止冷空气的侵入。(4)在厂房外墙布置散热器。由于本厂房处于严寒地区，故在外墙布置足够数量的散热器，以便在非工作时间，可关闭部分或全部热水辐射板，由散热器散热，保障车间内温度不低于5℃，达到维持车间工艺所需最低室内温度。
4 经济效益
公司的供热系统改造后在本部首次引进燃气锅炉，实现了清洁环保、高效的供取暖，提升了某公司冬季供热的节能、安全水平，达到了环保要求。燃烧天然气不排放S02，减少二氧化碳52%；比燃油减少氮氧化合物63%，减少二氧化碳26%，废气、烟尘排放符合国家一类地区标准。经过2017年一个采暖季的运行测试、比较，总体能耗降低6%，年运行费用减少43.66万元，其中减少运行维修人员4人，按3000元/人/月、取暖5个月计算6万元，设备修理材料、配件费6万元，比改造前的燃煤锅炉降低8%。
结语
综上所述，加快构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系，实现全球能源转型，是国际社会的共同使命。公司供热系统的改造，总体性能指标高于设计要求，其中锅炉热效率93%以上，比燃煤锅炉设计热效率78%，提升了15%，比某公司原使用的燃煤锅炉热效率30%~40%，提升了53%~63%，同时为集团公司后续清洁、环保供热设备、系统的推广应用提供安装、使用、维护、标准化管理等技术支撑。
论文作者:田丽娜
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/2
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