关键词：建筑节能 锅炉 减排 大气污染 冷凝式锅炉
随着经济的不断发展，居民对于生活质量的要求越来越来，供暖作为现代城市建设中的基础性内容，在城市经济发展中占据着重要的地位。
目前我国北方地区取暖使用能源以燃煤为主，燃煤取暖面积约占总取暖面积的83%，天然气、电、地热能、生物质能、太阳能、工业余热等合计约占17%。大量传统锅炉的使用带来了巨大了资源浪费和严重的环境污染问题。据不完全统计，我国燃煤供热供暖工业锅炉近48万台，各种窑炉约13万台，年耗煤约7.5亿吨。目前大部分锅炉效率低、污染物控制设施简陋，大量供热锅炉因季节性因素负荷变化较大，实际燃烧效率、锅炉热效率平均比国际先进水平低15%—20%，导致烟尘排放超过全国排放总量的40%，二氧化硫排放量占全国排放总量的35%以上，成为严重的大气污染物排放源。
北方地区集中供暖热源比例
锅炉作为供暖的主要措施之一，其也相应造成了很大程度上的环境问题，我们必须重视其造成的系列问题，对锅炉进行节能改造，是供能侧改造的优先措施。
供暖锅炉的节能改造主要围绕减少不完全燃烧损失、增大换热效率、回收可用余热等几个方向进行。下文将介绍几种常用的锅炉节能减排技术。
一、减少不完全燃烧损失
a. 加装燃油节能器
加装燃油节能器在燃油锅炉中的油泵和燃烧室或喷咀之间、环境温度低于360℃的位置，可以使得燃料油在燃烧之前雾化、细化程度大幅提高，使得燃料与氧气的接触面大大增加，从而促进完全燃烧。在这种条件下，燃烧设备可以处于低氧状态，从而使得鼓风量可以减少15%至20%，并且使得烟道温度下降5℃至10℃，从而还减少了由空气带走的热量。
这种方式可以节省4.87%至6.1%的燃油。由于完全燃烧程度较高，产生的黑烟大大减少，很大程度上清除了由燃油导致的结焦现象，并且炉膛壁的积残渣现象也得到了极大的改善，这使得传热效率得到提升。借助燃油节能器，排放的废气中有害气体减少超过50%，并且含尘量也降低了30% – 40%，从而达到了较好的环保效果。
b. 采用燃料添加剂技术
在燃料中加入添加剂达到优化燃料，达到降低烟垢，提高热效率的目的。
c. 采用新燃料
采用新型环保燃料油，达到降低燃油成本的目的。
d. 采用富氧燃烧技术
空气中氧气含量≤21%.工业锅炉的燃烧也是在这样空气下进行的工作。实践表明：当锅炉燃烧的气体氧气量达到25%以上时，节能高达20%；锅炉启动升温时间缩短1/2-2/3。富氧燃烧中烟气含量高于21%，使得锅炉中烟气生成量降低，燃烧产物中的氮氧化合物含量降低，水蒸气和二氧化碳的含量和分压增大，从而促使炭烧速率增大，火焰温度提高。富氧助燃是一种最新节能环保技术。近十几年来，随着环保要求的不断提高以及节约能源的需要，富氧燃烧作为一种新兴的燃烧技术在世界各国蓬勃发展。
二、增大换热效率
采用防垢、除垢技术
通过采用锅炉除垢剂和电子防垢器以及软化水处理设备，优化水汽循环系统，软化水设备可以去除水中钙、镁等结垢离子，使得水质软化，合理控制锅炉的排污率，从而减少水垢，提高锅炉热效率。
三、回收可用余热
采用冷凝式余热回收锅炉技术
传统锅炉的排烟温度通常在160℃-250℃之间，烟气中的水蒸气仍保持过热状态，因此大量的汽化潜热会随着气体排出，造成大量的能量浪费。而冷凝式余热回收锅炉可以降低排烟温度到50℃-70℃，充分回收高温烟气中的显热和水蒸气的凝结潜热，从而大幅提升了能源的利用效率，减少了燃料的投入，经济效益十分明显。事实证明，将冷凝式节能器应用于燃气锅炉之中，可以提高燃气锅炉15%的热效率。并且，水蒸气的凝结伴随着烟气中碳氧化物、二氧化硫等污染物的吸收，由此减少了污染物排放，具有重要的环境保护意义。
低温锅炉与冷凝式锅炉的热量损失比较
四、国际经验——冷凝式锅炉的优势
德国作为供热锅炉发卖金额计较最高的国家，现在出售的供暖锅炉有一半以上是冷凝式供暖锅炉。通过优化设计，与可以使用15至20年的传统锅炉相比，冷凝式供暖锅炉每年可以节省超过10％的能源，而相比较旧的设备，则可以节省多达25％的能源。下面将从经济和环保角度对冷凝式锅炉的使用做简单的分析。
冷凝式节能器回收到的水蒸气凝结热的多少与供热系统的水温高低、燃料的种类密切相关。针对燃煤锅炉而言，烟气中并没有太多的水蒸气，纵使完全凝结下所有的水蒸气，所回收到的热量也无法显著的提升锅炉的热效率，然而，燃气锅炉却完全不同于燃煤锅炉。由于气体燃料的高低位发热量存在着较大的差距，通过回收烟气中水蒸气凝结所释放的热量，可以显著的提升锅炉的热效率。倘若锅炉在燃烧天然气时未使用冷凝式节能器，而且没有过量的空气情况下，其热效率按高位发热量计算效率为80%;如果将冷凝式节能器应用于燃气锅炉之中，其可以使排烟温度下降至30°C。此时，能效便会上升到97.6%。
冷凝式供暖锅炉还可以与可再生能源（例如太阳能系统）的使用相结合。 如果阳光充足，则系统可以利用光热热量供暖。 如果热量需求较高，例如在冬季，则使用可以将高效的冷凝式锅炉一起投入使用。但是，根据尺寸和技术的不同，这类供暖系统的投资成本可能会高达数十万人民币。
以一个125平米、建于1983的在德国的住房为例，按照其每年的供热能量需求为22,500kWh，若以传统锅炉的能耗为基准，将投资金额计算在内，燃气冷凝式供暖锅炉每年可节省515欧，多投资的金额可以在使用15年后回收，而采用燃气冷凝式供暖锅炉与太阳能供暖作为辅助的供暖方式，则每年可以节省1030欧。种供暖方式的投资资金较大，需要18年可以回本，但是在18年后得到的收益会快速增长。通常锅炉的使用时长可以超过30年，因此将传统锅炉替换成节能环保的冷凝式锅炉从经济角度上来看是高回 的。
从环境角度来看，相比起传统锅炉，使用冷凝式锅炉可以使得二氧化碳的排放量下35%，而在结合太阳能供暖后，排放量甚至可以减少55%，除此之外，冷凝水还可以吸收部分有害气体和粉尘，减少大气中的污染物。因此，将传统锅炉替换成冷凝式锅炉对于环境保护来说也是有十分重要的意义的。
不同锅炉二氧化碳排放量比较
参考资料：
[1] 浅谈未来我国供暖锅炉的市场发展 中国锅炉 [引用日期2013-06-28]
[2] 能源互联 引领清洁供暖技术变革清华四川能源互联 研究院[引用日期2019-12-02]
[3]Heizkessel modernisieren[
https://www.heizsparer.de/spartipps/modernisieren/heizkessel 日期2019-12-02]
[4]冷凝式节能器在燃气锅炉余热回收中的应用中国环境电子 [引用日期2019-12-02]
栏目负责人 | 陈玉昇
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