计划（2011-2015年大气污染控制措施），实施燃煤锅炉改用清洁能源工程，要求在2015年底前，城六区基本实现无燃煤。某高校集中供暖锅炉房正好在改造范围内，为了能在当年完成所有改造项目，不影响正常供暖，该校于2011年启动了集中供暖锅炉房“煤改气”工程，提前确定改造方案，2012年4月供暖季结束后开始改造施工，11月工程竣工调试，当年冬季燃气锅炉房顺利投入运行。
2锅炉房现状及改造的必要性
该校集中供暖燃煤锅炉房始建成于1997年，并于2006年进行了锅炉房增容改造。清洁能源改造前共有7台热水锅炉，其中21MW燃煤锅炉3台，15.6MW燃煤锅炉1台，14MW燃气锅炉3台，该校供暖时间为每年的11月1日至次年的3月31日，共计151天。
燃煤锅炉投入使用约15年后，锅炉本体出现故障的频率越来越高，运行效率有逐年下降的趋势。燃煤锅炉体积大、辅机多，储煤场、沉渣池、脱硫除尘设备等占地面积大，自动化程度低，运行参数调节滞后时间长，工作环境差，运行人员劳动强度大，这些都是燃煤锅炉所特有的缺点，而使用清洁能源的锅炉可以弥补上述缺点，燃煤锅炉与燃气锅炉的优缺点对比情况见表1。另外，燃煤锅炉所带来严重的烟气污染，不仅影响周边的环境，也阻碍了学校“绿色校园”建设步伐。因此，对燃煤锅炉进行清洁能源改造势在必行。
3改造方案
3.1改造规模
学校近些年的基础设施建设发展较快，2012年时供暖面积约150万平方米，到了2018年将超过200万平方米。为满足学校未来发展需要，考虑到安全备用系数和锅炉的实际运行效率，选用4台29MW热水锅炉，加上原有3台14MW热水锅炉，总供暖能力达到158MW。既满足了严寒期的使用，也能很好地适应初、末寒期的节能运行模式调节，确保在供暖运行期间每台锅炉负荷变化不大，尽量保证每台锅炉能始终在高效工况下运行。
3.2热源设备
通过对燃气、燃油和蓄热式电锅炉等各种热源设备的比较，最终选用燃气锅炉主要是基于以下几点考虑：燃气锅炉的能源利用效率高，大气污染物排放控制相对较好：在热负荷相同的情况下，燃气锅炉设置简单，方便调节，易于实现自动化管理：锅炉房已有3台燃气锅炉，4台燃煤锅炉改燃气锅炉，7台锅炉可保持统一形式，便于运行管理；无电力增容要求，初投资低。
3.3节能和环保要求
本项目改造方案的设计原则是既要满足锅炉的节能要求，也必须达到大气污染物排放的环保标准，要求燃气锅炉热效率高、环保性能优良、使用安全可靠。节能方面：要考虑到锅炉的技术先进性，确保锅炉本体和燃烧机是高效节能的，要求锅炉的热效率不低于94%，排烟温度低于90℃，可以采用烟气余热回收等节能技术提高锅炉热效率。环保方面：燃气锅炉的二氧化硫和烟尘排放基本为零，因此需要重点考虑的就是氮氧化物的排放。北京市对锅炉大气污染物排放的限值已进行多次调整，要求一次比一次严格，当时新建锅炉氮氧化物排放限值为150mg/Nm3，考虑环保标准有可能继续提高，本次改造要求锅炉炉膛容积与燃烧器实现良好匹配，如有必要采用烟气回燃技术，以实现氮氧化物排放不超过100mg/Nm3的目标。
3.4锅炉DCS系统
锅炉DCS系统是一个专用于锅炉自动化控制的分布式集散控制系统，将微型计算机软件、PLC硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合，达到节能增效，保护环境，改善工作条件，提高劳动效率的目的。锅炉DCS系统包括调度室管理层、工业以太网、现场监控上位机、锅炉控制终端设备，实际系统结构可根据具体情况灵活配置。本次改造将DCS设置在集中供暖锅炉房控制室内，要求能够实现锅炉参数设定、能源管理、故障报警、运行参数采集和记录、以及报表打印等功能，并与另外3台原14MW燃气锅炉的DCS实现互联互通，以便工作人员掌握所有锅炉和相关设备的整体运行状况，提高锅炉房管理水平。
3.5改造具体实施内容
本次改造合理利用原有建筑物构筑物设备和管线，立足于锅炉房现有基础条件进行热源设备的改造，保留了一次水泵房和水处理系统，将引风机房改为库房，锅炉房主体建筑不进行改动，将燃煤锅炉、上煤系统、鼓引风机、除渣系统和脱硫除尘系统全部拆除，将80米高烟囱定向爆破拆除，腾出储煤场留作学校基础设施建设用地。
锅炉设备方面，要求燃烧机和鼓风机采用口碑较好的欧美进口产品，锅炉本体选用国内知名厂家的成熟炉型，新的4台燃气锅炉安装在原燃煤锅炉位置，实现与原有3台燃气锅炉的并联运行。
另外，还需提前与市燃气集团协调，将天然气外线和进锅炉房的天然气管道进行调整，加大管径，对调压站和天然气表房进行改造，以满足7台燃气锅炉的用气需求，
上述燃煤锅炉清洁能源改造的方案相对简单易行，能满足节能环保的要求，锅炉布置合理，占地面积小，投资费用较低，可在供暖结束后安排施工。
4改造前后对比
燃煤锅炉运行时年耗煤约3.825万吨，锅炉二氧化硫年排放量为4.69吨，烟尘年排放量为4.26吨，氮氧化物年排放量为30.99吨。改造后燃用天然气，可基本实现二氧化硫和烟尘的零排放，并大幅削减氮氧化物的排放，环境效益相当可观。二氧化硫削减量为4.69吨，年，烟尘削减量为4.26吨，年，氮氧化物削减量为18.26吨/年。
燃煤锅炉热效率低，改造前实测热效率为78.8%。燃气锅炉本身的能源利用效率就比较高，安装烟气余热回收装置后，锅炉的排烟温度明显降低，热效率也提高至98%。燃气锅炉运行调节方式更加灵活多样，可根据天气状况按照锅炉运行曲线及时调整运行参数，使热源供给端的输出量与使用端的需求量更加匹配，避免造成能源浪费，
燃气锅炉的辅机设备数量少，故障率低，自动化程度高。因此，水电消耗费用、脱硫除尘费用、人工费和日常维护费用都有所降低。但是，由于天然气的价格比较高，清洁能源改造完成后，燃料成本大幅上涨，燃气锅炉的综合成本比燃煤锅炉高。
将三个采暖季的运行数据与改造前进行对比，发现每平方米平均燃料成本增加约80%，综合成本增加约50%。但是综合考虑清洁能源改造后取得的显著的环境效益和社会效益，本项目仍具实施的可行性和必要性。
改造前后燃煤锅炉与燃气锅炉运行参数、能源消耗指标和大气污染物排放情况见表2。
5结束语
随着北京市环保标准逐年提高，新的《锅炉大气污染物排放标准》实施后，还将继续推进燃气锅炉氮氧化物排放的治理工作，因此，改造方案在环保和节能方面要有一定前瞻性。煤改气后整体运行费用增加，但提高了能源利用效率，通过采用超低氮型燃烧技术和烟气再燃烧技术，减少了大气污染物排放，改善了校园环境。由于改造后燃料费占供暖成本的比重提高，如何进一步挖掘节能潜力，做好供热系统运行工作，减少能源消耗，是值得继续深入探讨的问题。
