天然气单户采暖的调查分析

随城市能源结构的调整，采用家用燃气锅炉进行单户采暖发展非常迅速。家用燃气锅炉采暖就是以每个住户为单位，采用家用燃气锅炉采暖。对这一采暖方式争论比较多，本文对这一采暖方式进行比较全面的分析研究。 一家用燃气采暖锅炉 家用燃气锅炉按加热方式分：快速式和容积式燃气采暖锅炉。快速式家用燃气锅炉也称为壁挂燃气锅炉，是冷水流过带有翅片的蛇形管热交换器被热烟气加热，得到所需温度的热水。容积式内有一个60-120升的储水筒，筒内垂直装有烟管，燃气燃烧产生的热烟气经管壁传热加热筒内冷水。 排烟方式有强制排烟和强制给排烟两种，其烟道一般套管结构，内管将燃烧产生的烟气排出室外，外管从室外吸入燃烧所需的新鲜空气，并被烟气预热，排烟温度低。强制排气式是普通型燃气锅炉。强制给排气燃气锅炉，一般采用强制供气完全预混式燃烧器。 取暖形式分开放式和封闭式两种。开放式家用燃气锅炉设外置或内置开放式水箱，采暖系统运行属常压运行；封闭式家用燃气锅炉在锅炉内部设置膨胀水箱和放气阀，采暖系统运行属有压运行，目前的家用燃气锅炉主要是这种形式。 二燃气采暖负荷 1 单户燃气热水采暖负荷的特点 影响采暖负荷的主要因素有室内外温度、维护结构的保温性能、住户的外墙面积、相邻住户的采暖水平、朝向和通风量、采暖系统运行调节方式以及生活习惯等。单户燃气热水采暖具有很大的调节灵活性，用户可以根据自己的条件及实际需要在任何时间开启和关闭采暖系统，并且还可以只加热某个或几个房间。在夜间和家中无人的时间可使采暖系统处于防冻运行状态，从而省去了不必要的采暖耗热。 2 燃气采暖耗热指标与耗气量统计研究 （1）统计对象：选取的采暖调查统计户为某小区的100户居民，统计了用户各月的耗气量及室内采暖温度等数据。四室15户、三室35户、二室45户、单室5户，其中位于顶层17户，底层16户，中间层67户。 （2）耗热指标：为了消除燃气种类和热值的差异，住房面积不同的影响，采用面积耗热指标，即单位时间、单位建筑面积采暖消耗的热量。根据实际运行统计资料可以得到采暖季各月及全年的平均面积耗热指标与耗气量。根据统计学中推荐的分组方法对100户的统计数据分组，以1月份为例做出它的分布图，横坐标为平均单位面积耗热指标（kJ/h·m），纵坐标为出现频率（见图1），并对其分布状态进行判断。 图1频率分布图 从频率分布图上可以看出，该样本总体服从t分布。同理由其它各月份及全年的统计样本可得出相似的频率分布图，也就是说各月份及全年的耗热指标均为t分布部体，分部规律符合用户收特点，高消费用户少，中低消费用户多，因此可对每个月份的面积耗热指标的均值μ做出区间估计。 （表示随机变量x服从参数μ为均值，σ为方差的t分布） (表示随机变量 服从自由度为n-1的t分布) 式中 为样本均值）： 为样本方差。在a=5%的情况下对每个月及全年的面积采暖耗热指标进行区间估计，即置信度1-a为95%。 则 式中 表示双侧100a百分位点 又 将各月份及全年面积采暖耗热指标置信区间的计算结果列于表1。 表1面积采暖耗热指标置信区间kJ(h·m2)

单户采暖用气量，根据表1面积采暖耗热指标，取天然气热值8500kcal/m3，壁挂锅炉采暖热效率85%，计算的平均全年耗气量7.57m3/m2，95置信区间为[7.06，8.07] m3/m2，其结果适用于京津地区。 三采暖温度 单户燃气热水采暖室内外温度不仅受采暖负荷及维护结构的影响，而且还与用户的工作性质、上班时间、家庭人口及人口组成、生活水平及习惯有很大关系。统计结果表明接近一半的住户在家的时候将房间温度控制在16～18℃之间，接近40%的用户将房间温度控制在18℃以上，13.5%的用户将房间温度控制在16℃以下。 四实际测试分析 1 NOX的排放量 采用烟气分析仪对采暖炉的氮氧化排放量进行了测试，测试表明鼓风式的NOX排放量大于大气式。并按国际上通用的方式，整理成烟气中含氧量为3时的浓度。图2大气式燃烧（壁挂式）的NOX排放量。图3鼓风式燃烧（容积式）的NOX排放量。 图2壁挂式的NOX排放量 图3容积式燃气炉NOX排放量 实际测试结果表明，壁挂式燃气锅炉的燃烧单位体积天然气的壁挂式的NOX排放量平均为容积鼓风式家用燃气锅炉的50%左右，为大型燃气锅炉的20%到30%左右，达到国际上低氮氧化物排放标准的要求。由于单位面积采暖耗气量少，SO2、CO2、CO和烟尘等大气污染排放量也比其他直接燃烧采暖方式低。 2 排烟热损失 通过对壁挂式和容积式两种类型的燃气采暖炉测试，排烟热损失较小。壁挂式锅炉的实际测试结果表明过剩空气系数在1.5到2.5之间，不同的炉子在不同的运行状态排烟温度为55℃～135℃之间，按低热值计算采暖热效率91.5%到97%之间，平均热效率在95左右，其原因是有烟气预空气系统，排烟温度低换热面积大，有前强制鼓风系统，对流换热系数大。容积积式由于无烟气预热，排烟温度高，排烟损失比壁挂炉高，实际测试结果表明容积式家用燃气炉过剩空气系数在2.5到4之间，不同的炉子在不同的运行状态排烟温度为55℃～135℃之间，采暖热效率在87%～94.5%之间，平均热效率在92%左右，低于壁挂式，而且噪音大，NOX排放量高，占地面积大，低于壁挂式。