产业报告2019丨技术篇：三、天然气供热技术之燃气锅炉及壁挂炉

第三篇 技术篇

三、天然气供热技术

1．燃气锅炉及壁挂炉

天然气直接燃烧供热方式主要有两类，一是在集中供热区域，与城市热网结合，承担供热调峰；二是燃气锅炉或壁挂炉作为分散供热方式，作为集中供热的有效补充。

与燃煤锅炉房不同，燃气锅炉房效率和容量关系不大，容量宜小不宜大，宜分散不宜集中。对壁挂炉来说，冷凝式壁挂炉效率高，用户末端调节运行灵活、节能；但和燃气炊事一样，存在氮氧化物无组织排放处理问题。

在燃气锅炉独立运行时，初末寒期都要运行，燃气耗量大，供热成本高。如果采用热电联产供热，初末寒期热网供热能力富裕，但惯性大，不易调节，燃气锅炉可作为集中热源的分布式调峰，整合成一个系统。该系统有以下优点，一是优化配置供热负荷。高效低成本的热源承担基础负荷，高成本燃气承担尖峰负荷；二是通过增大热网输送能力，可以提高管网利用率；三是可用于降低热网回水温度，为余热回收创造条件；四是多源联网供热，保障供热安全性、调节灵活性，也有利于全网的热力、水力平衡（见图3-4）。

图3-4 燃气锅炉独立供应和燃气分布式调峰系统

天然气锅炉效率一般可达90%（低位燃烧值），烟气余热全热（显热和潜热）的回收潜力巨大，可使利用效率提高15%～20%（如图3-5所示），锅炉效率可达到110%（低位燃烧值），可实现余热节能、节省天然气运行经济和节水消白、减排效果。

传统的烟气余热回收包括空气预热方式、热网水间壁式换热方式及其组合，可提高供热效率3%～5%，但不能实现显热、潜热的深度回收，换热设备体积大、易酸性腐蚀，受外界冷源温度限制，排烟温度降低有限。

图3-5 燃气锅炉烟气余热潜力

清华大学提出直接接触式换热与热泵相结合的全热回收新流程（如图3-6所示），利用高温热水、烟气或燃气、电力作驱动力，减小换热过程中的不可逆损失，同时回收烟气显热和潜热，将排烟温度降至20℃以下，可提高锅炉供热效率10%以上。

图3-6 燃气锅炉直接接触式换热与热泵相结合的全热回收

采用直接接触式换热，一是换热效果好，气液两相接触面积大，喷淋换热烟气与冷却水间换热端差可达2℃左右，比传统换热温差5℃降低60%；二是结构简单，体积小，成本低，仅为间壁式结构的20%～50%左右；三是可以实现余热回收与减排一体化，喷淋水加碱中和，解决了酸性冷凝水对金属的腐蚀问题。