燃气红外辐射采暖系统应用探讨

油田厂站常规采暖方式以锅炉、电为热源，经管道或电路将热量至房间散热器(电暖器)中，主要通过房间空气对流的形式传递热量，根据热力学原则，采暖空间的温度为按梯度分布，即上暖下凉，而辐射采暖则是利用红外线辐射物体，人或物接收热量并储存起来，然后再通过辐射或对流把热量传到空气中，使环境温度上升。热能辐射波长2～12微米，相当于太阳辐射地球的波长，对人体无损害，这种技术(加热辐射管高效辐射远红外线短波)热效率可达85%～95%，经哈尔滨科学技术情报研究所查新咨询，属国内首创，从早到晚 ，据笔者对红外辐射采暖国际资料的了解，CRV红外辐射采暖系统，是由美国罗伯特•高顿公司率先于1963年推出，应用于大空间建筑的采暖，到目前为止，已在美国、加拿大、澳大利亚、欧共体成员国、日本、韩国等广泛应用。
　　
一、红外辐射供暖系统应用现状及特点
　　1.国内应用现状
　　近几年来，国外一些"红外辐射采暖系统"制造公司的厂商开始向中国市场推出。 (1)节能：45%；(2)环保：CO<100mg/kWh、NO<150mg/kWh，经欧洲检测中心检测低于欧洲标准：(3)安全：燃烧室及天然气管道安装在室外墙上，室内辐射管(发热元件)外表无明火，燃烧加热在管内负压进行，低于大气压力，无有害气体泄露；(4)投资少：与常规集中供暖相比节省20%以上投资；(5)年运行成本低，无维修费用。近40年在北美、欧洲使用。安全问题也已通过中国有关部分的评审及认可。与传统的供暖系统相比，一次投资节省约1/3，运行费用节省约35%～60%。我国1997年开始使用，北京西郊机场飞机库就是红外辐射采暖成功的范例(建筑面积5200㎡，层高18m，室内3600m3)。大庆油田有西五注水泵房等工程实例(建筑面积336㎡，层高6m，室内2016m3)。
　　从98年12月开始在，至2001年末，大庆油田在采油一～七厂已有36座站采用了燃气红外辐射采暖技术。大庆石油管理局钢骨架兼复合管厂(3座各10000㎡厨房，室内高9.5m)，哈尔滨铁路局整车库(558m×16m，高7.5m)等高大空间厂房也已采用了这项技术。

　　2. 和传统对注供暖系统相比，红外辐射供暖系统主要优缺点:
　　（1）由于有辐射强度的双重作用，造成了真正符合人体热要求的热状态，因此，具有最佳舒适感。
　　（2）不需要在室内布置散热器，也不必安装连接散热器的管道，所以不但不占建筑面积，也便于布置工艺设备管道。
　　（3）室内沿高方向的温度分布比较多，温度梯度 上， 无效热损失大大减少。
　　（4）由于提高了室内外墙表面温度，减少了围护结构表面对人体的冷辐射，提高了舒适感。
　　（5）不会导致室内空气的急剧流动，从而减少了尘埃飞扬的可能，有利于改善卫生条件。
　　（6）房间的分隔可以任意变化，不用设实体墙，就可实现工作区对温度的不同需求。
　　（7）在建立同样舒适条件的前提下，辐射供暖时房间的设计温度可以比对流供暖时降低2-3℃(高温辐射可降低5-10℃)从而，可以节省供暖能耗。
　　（8）主要缺点：由于主要设备部件都为进口，初投资较高，特别对于小面积、小空间的建筑不太适用。
　　
二.高效节能，超强环保
　　
　　根据西五注水泵房采用的红外辐射采暖系统。从1998年11月6日 运行至采暖结束录取的数据，中国石油天然气总公司节能监测中心，1998年11月27日 对本系统运行检测的结果分析，热效率90%左右，天然耗气量比锅炉采暖系统省，比传统方式节能多达38%。天然气燃烧尾气的排放对大气环境几乎无任何污染，经检测，烟气中CO含量0.019%，CO2含量5.4%，保护蓝天、保护大地绿色植物有利无害。
　　
三.安全性问题
　　
　　1．红外辐射采暖系统设计，在安全保证方面采用了多项技术措施，整个系统采用负压运行方式 ，对采暖空间无泄露。
　　2．发生器装有自动式点火装置。无爆燃点火现象。
　　3．低压天然气供气，发生器装有零压调节阀。室内天然气配气管道压力为0.003Mpa(3Kpa)不会超压，设二级高压器。如调压器后压力超压，"安全水封"装置会将超压气排放掉。
　　4．无明火燃烧，燃烧在辐射管内负压燃烧，尾气由真空风机排出室外。
　　5．室内安装可燃气体报警器，泵房内万一有天然气泄露报警，并立即自动或手动关闭气源闸阀。
　　6．红外辐射采暖系统，符合我国现行标准《城镇燃气设计规范》GB50028-93和新修订的《采暖通风与空气调节设计
规范》GBJ19-87中有关工业厂房内采用燃气采暖系统设计的规定。2000年10月经大庆油田公司质量安全环保部的有关安全性能的测试和评审，安全环保通过，可以在油田应用推广。
　　
四.经济性分析
　　
　　1．采暖方式经济对比
　　以大庆油田北II-4注水站注水泵为例，对三种采暖方式(锅炉热水采暖、电暖器采暖、红外辐射采暖)进行经济，见表1。
　　(1)运行费用分析
　　辐射采暖比锅炉热水采暖每年省运行费用2.61万元/年，每平方为在一个采暖期节省57元/㎡年。比电采暖每年省运行费用3.36万元/年，每一方米在一个采暖期节省99.6元/㎡年。运行费用辐射采暖经济效益明显。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　注水泵房三种采暖方式经济对比　 表1
　　　　　　基本条件 　1.采暖对象：注水站注不泵房 砖混结构 　2.采暖面积：336㎡ 28m 宽12m 高6m 　3.室内设计温度：10℃ 室外设计温度：-26℃ 　4.采暖期天数：180天 室外平均温度：-10.4℃锅炉水暖 电采暖 辐射采暖 　　设计热负荷 kW 56.70 45.00 36.00 　　年平均热负荷 kW 32.10 25.50 20.40 　　用燃气量 万m3/年 1.490 0 0.94 　　燃气费 万元/年(元/㎡•年) 1.34(39.90) 0 0.85(25.30) 　　用电量 万kWh/年 3.62 11.03 0.76 　　电费 万元/年(元/㎡•年) 1.38(11.30) 4.08(121.30) 0.28(8.30) 　　用水量 t/年 1516.00 0 0 　　水费 万元/年(元/㎡•年) 0.06(1.90) 0 0 　　维修费 万元/年(元/㎡•年) 0.06(1.80) 电暖器三年更换0.04(11.90) 0 　　人工费 万元/年(元/㎡•年) 1.26(37.60) 0 0 　　运行费 万元/年(元/㎡•年) 4.48(133.20) 1.13(33.60)0 　 　　运行费对比：辐射采暖比锅炉水暖省 　　2.61万元/年(57.00元/㎡•年)
　　　　　　　　辐射采暖比电采暖省　　　 3.36万元/年(99.60元/㎡•年) 　　实际总投资 万元 35.86 21.89 38.00 　　合理投资 万元 17.43 21.89 16.00 　　投资费对比：实际投资辐射采暖比锅炉水暖增加　　　 5.60%;
　　　　　　　　合理投资辐射采暖比锅炉水暖降低 　　　7.90%;
　　　　　　　　合理投资辐射采暖比实际锅炉水暖降低 　55.40%
　　　　注：①　以上水、电、气费用以大庆油田1998年价格计算，天然气（湿气)按0.90元/㎡，电费按0.37元/kWh,
　　　　　　　 水费掃0.44元/t；
　　　　　　②　0.5t/h锅炉所用水、电、气、人式费等，按北II-4注水站采暖面积分摊计算。
　　
　　(2)从投资费用分析
　　 实际投资辐射采暖比锅炉热水采暖增加(2.14万元)5.6%，比电增加(16.1万元)42.4%。合理投资，辐射采暖比锅炉热水采暖降低(1.43万元)7.9%，合理投资热源是指锅炉最少供热能力，如北II-4注水变电站，实际供暖面积957㎡，合理锅炉最少供暖1773㎡，有46%供热余量。辐射采暖是指发生器(燃烧器)设备6台，可供暖面积1008㎡，合理2台发生器可供暖350㎡，实装设备过剩，增加投资22万元，如合理的辐射采暖投资同实际的北II-4注锅炉热水采暖对比，可降低投资55.4%(19.86)万元。
　　在投资问题上，锅炉配制的选型、辐射发生器的配制、布置，直接影响到投资的多少，应在保证使用功能的前提下，经济合理的选择设备显得非常重要。
五、结论
　　
　　 红外辐射采暖系统尤其适用于传统采暖方式难以解决的场合，如开敞空间的场合，高大空间及热损失大的场合，快速或间断时间采暖的场合，大量换气场合等。
　　红外辐射采暖系统，对大空间建筑，工艺设备运行产生余热利用的场合、内无爆炸气体、粉尘、介质的场所使用，经济效益较好。对边远无热源，但有天然气的厂站，与新建锅炉房供暖系统相比，红外辐射采暖系统应是技术经济较好的选择。
　　关于这种在我国近几年开始应用的高科技采暖技术，人们对此技术的了解、掌握、应用有一不定期差别。特别是经济方
法，可比条件众说纷纭，就目前大庆油田注水变电站、三次采油配置站、注入站功能、规模对采暖技术要求，经对北II-4注水变电站锅炉水暖的经济对比，辐射采暖系统设备装配经济合理，投资下降时，技术经济是可行的。笔者认为应该首选在注水站、污水站、聚合物配制站、大型车库、机修厂房、大的超级市场等项目上应用