燃气红外辐射采暖技术设备选型
天然气分输站场加热设备选型分析
天然气分输站场加热设备选型分析摘要：合理地选择加热设备类型对于保证天然气分输站场的安全生产运行具有重要意义，本文对天然气分输站场加热设备特点进行分析，结合近年来实际运行状况归纳出水套炉、真空炉、热媒炉、电加热器等常规加热设备以及新型的催化式红外加热炉的加热特点和适用范围，并通过工程实例进行技术经济分析，推荐出适合工程应用的加热设备选型，保障天然气分输站场的安全平稳运行。
关键词：天然气分输站场；加热设备；热负荷；选型；红外加热一、引言在天然气分输站场中，通常需调压后向下游用户进行分输，受焦耳-汤姆逊效应影响，压降较大时会导致天然气温降也较大，埋地管道容易出现冻胀和应力集中等问题，因此，在分输站场中一般在计量后需对天然气进行预加热，达到工艺所需温度后，经调压出站实现分输，根据不同站场的输气工况，合理选择加热设备类型对于保证天然气站场的安全生产运行具有重要意义[1][2]。
在国内天然气分输站场中，应用较多的有水套炉、真空炉、热媒炉、电加热器等常规加热设备[3]。
近年来，随着国外新工艺、新技术的引入，一种新型的加热设备逐渐进入长输管道行业——催化式红外加热炉，与常规加热设备采用热媒介换热不同，催化式红外加热设备通过在低温条件下天然气与氧气发生氧化还原反应，产生红外线辐射对管道直接进行加热。
本文通过对西气东输某输气站场中加热设备进行选型研究，分析包括催化式红外加热炉在内的各类型加热设备在天然气分输站场中的应用特点和范围。
二、加热负荷计算在加热设备选型分析之前，需结合站场运行工况计算所需加热负荷[4]。
在保证站场调压后温度不低于0℃的情况下，选取冬季高峰小时用气工况进行计算，热负荷计算公式如下：P= V•ρ•（H1-H2）/3600×24/η（1）其中：P——加热设备功率，kW；V——气体体积流量，Nm3/d；ρ——气体密度，kg/ m3；η——加热效率，取85%；H1——加热器出口温度对应气体焓值，kJ/kg；H2——加热器进口温度对应气体焓值，kJ/kg。
浅谈燃气红外线辐射采暖几类产品应用
浅谈燃气红外线辐射采暖几类产品应用一、燃气红外线辐射采暖设备的分类1、按系统压力划分：正压设备、负压设备；2、按设备外形划分：管式设备、板式设备；3、按尾气排放方式划分：单体式设备、组合式设备；4、按运行设备表面温度划分：柔强辐射采暖设备、高强辐射采暖设备。
二、关于柔强辐射采暖设备的进一步划分中温小管辐射采暖设备辐射管的表面温度在300～500摄氏度，单套设备加热量一般在10～50kW，是国内最广泛应用的辐射采暖设备，占国内98%以上的市场。
其优势主要体现为：设备质轻、效果显著、安装简单、分区控制灵活。
此类设备基本为管式设备，正压、负压产品均有。
正压产品一般用于尾气直接排放于室内，负压产品一般用于尾气排至室外。
低温大管辐射采暖设备辐射管的表面温度在100～300摄氏度之间，由于辐射管表面温度偏低，辐射热在传输过程中相对于小管产品随吊装高度的增加损失的热量较多，因此此类设备不宜高空安装，比较适合于12m以下的采暖空间。
采用水平吊装采暖效果更为有利。
三、关于高强辐射采暖设备高强辐射采暖设备运行后陶瓷板表面温度在850℃左右，燃烧产生的热量通过陶瓷板和反射罩直接被辐射到需要加热的人和物体。
燃烧产生的尾气可以通过屋顶风机排出，在通风量较好的高大空间内也可以直接排放在室内。
此类产品的优势在于：外形简单，占用空间少，升温速度快，采暖效果直接，比较适合应用于局部采暖。
四、关于谈及大管设备和小管设备哪个更好的误区：1、两种设备的相同点：辐射原理、控制运行方式、设备负荷计算及基本布置形式相同。
2、两种设备的不同点：1）辐射管表面温度不同（应用高度不同）。
大管设备适合应用于12m以下的采暖空间。
小管设备由于辐射管表面温度较高，可以安装于更高的位置而热量损失很少。
2）燃气管线与设备的连接位置不同。
大管设备的燃烧器一般安装于厂房侧墙外或屋顶上，采暖空间没有燃气管道敷设，燃气系统可均在采暖空间外。
小管设备每套设备本体（包含燃烧器）均在室内安装，所以燃气系统全部在室内敷设3）控制分区大小不同。
天然气红外线热辐射采暖在某工业厂房的应用
２ 工程 方 案
工程 方 案 的选 择 应 按 照采 暖 空 间 的设 备 布 置 结构 、 工 艺及 工 位 布置 结 合 使用 单 位 对局 部 采 暖温 度 的 要求 情 况 而 定 ，对 连 续 、温 度要 求 稳 定 的采 暖 空 间 ，宜 布置 管
１ 工程概 况
某 公司 一至 八车 间 均为 高度 ｌ Ｏ ｍ 以上 的高 大厂 房 ，多 处 敞 口，若 采 用传 统 的对 流 式采 暖 方 式将 造 成较 大 的能 源 浪 费 ，本 次设 计采 用天然 气 红外线 辐射 采 暖方式 。 该 工程 所在 地 冬季 室外 采 暖计 算温 度为 一５ ＂ Ｃ ，八 车 间为 保 证机 车 防冻 ，室 内采 暖计 算 温度 取 ２ ０ ℃，其 余 车
式 设 备 ，对 局 部采 暖 温度 要 求 高 、 点位 采 暖 的 区域 宜布 置 管式 设备 。 该 公 司一 、二 、三 、五 、 六车 间厂 房 需要 大 面 积采 暖 ，工 艺设 备 连续 ，宜 采 用连 续 布置 方 案 ，全 部 采 用 管
４ 设备 选型
４ ． １ 设 备 功率
天 然 气 辐 射 采 暖 设 备 功 率 主 要 决 定 于 燃 烧 器 的 规
格 ，燃 烧 器 功率 从 ｌ Ｏ ￣５ ０ ｋ Ｗ 不 等 。若 现 场情 况 允 许 ，尽 量 选 择功 率 较 大 的设 备 ， 以节 省投 资 ，节 约空 间 ，减 少 热 损 失 ，减 少 电气 、控 制线 缆 数量 ，管 式 设备 表 面 温度 在４ ０ ０ ℃左 右 ，安装 高度 范 围在４ ． ５ ～５ ． ５ ｍ 可选 择 ５ ０ ｋ Ｗ 。
燃气红外线辐射供暖系统与传统供暖的比较说明
燃气红外线辐射供暖系统的说明法国燃气供暖工业公司长春办事处吉林省恒瑞通用设备有限公司目录一、引言 (3)二、燃气红外线辐射供暖系统的基本原理 (3)三、燃气红外线辐射供暖系统的应用范围及目标客户 (4)四、燃气红外线辐射供暖系统的优点 (4)五、用气量与采暖面积的关系 (10)六、采暖系统投资成本（含设备费、安装费）估算与比较（与集中供暖比较） (10)七、采暖系统运行成本估算与比较（与集中供热比较） (11)一、引言长期以来，厂房、仓库、温室大棚、体育场馆等高大空间建筑物的采暖设计一直是困扰暖通工程师们的一个难题。
传统的散热器采暖系统、热风系统或中央空调系统，不仅投资大，而且不节能、不环保、舒适度差。
随着世界能源危机的加剧，这种对流式采暖方式已经不能适应现代文明工业的要求。
能否找到一种节能、环保、投资小、效果好的供暖方式呢？法国燃气供暖工业公司的“GAZ INDUSTRIE燃气红外线辐射供暖系统”为我们提供了理想的解决方案。
这种方案基于“太阳加热地球表面”的原理，同时融入了安全、节能、环保和以人为本的现代文明理念。
它就像太阳一样，照到哪里就把温暖带到哪里，尤其适合高大空间建筑物的供暖，给广大暖通工程师和工、农、商业领域的高大厂房用户采暖带来了福音。
二、“GAZ INDUSTRIE燃气红外线辐射供暖系统”的基本原理热量传递的方式有传导、对流、辐射三种。
太阳距离地球1.5亿公里，却能将它热能传送到地球表面，其采用的正是红外线辐射的传递方式。
“GAZ INDUSTRIE燃气红外线辐射供暖系统”是基于“太阳加热地球表面”的原理，利用天然气、液化石油气等洁净能源在设备内燃烧而辐射出红外线进行供暖的。
太阳加热地球表面与散热器、热风或空调加热的原理不同，它不需要加热地球大气层中的空气，而是靠太阳光中的红外线将热量辐射到地球表面，对辐射到的区域进行直接加热。
红外线是整个电磁波波谱中的一部分，不同波长的电磁波接触到物体之后，将产生不同的效应。
燃气红外线辐射采暖大管、小管设备对比
常见的设备应用误区
小管大管哪个更好的误区
相同点：
辐射原理、控制运行方式、设备负荷计算及基本布置形式相同
不同点： 辐射管表面温度不同（应用高度）、燃气管线及其与燃烧器的 连接方式不同
常见的设备应用误区
无论大管小管，最终实现的供热效果是一样的。 斯蒂芬——波尔兹曼定律描述黑体辐射力正比例于热力学温度的四次方俗 称四次方定律。
对 比 表
序号 小管辐射采暖系列 国内工程业绩98%以上采用此种采暖方 式，在国内有应用标准和设计规范， 国内工程业绩 已经成熟在国内应用十多年，安全性 和稳定性已获得实践和时间的检验 采用双面热浸铝、取得高温钝化黑灰 色涂层、壁厚1.5mm低碳钢直缝焊管为 DN100的辐射管：辐射效率高、传热 效果好 辐射管表面温度300-450℃，红外线辐 射能高、建议应用高度18m，同等条件 下，投资造价低 单台发热功率适中，对于1个设计热负 荷在300KW的场合，采用6套设备 50Kw的小管设备，可以根据用户的特 殊效果，实现分区控制，单位控制， 局部故障不会影响整体采暖 局部线性荷载小，线性荷载不到8kg/m （红外线辐射能的利用率高）60% 94.7% 易于维护，控制灵活 大管辐射采暖系列 小于2%国内工程业绩，国家无此类产品规范及应 用标准，燃烧器室外置放、燃气管线与此类机电设 备连接安装国内尚无相关规范响应 1 国内工程 业绩
设备选型理论
总结起来说，红外线波长3-5μ m，温度在306-693℃之间的辐射穿过空气时
的透射率是最好的，不易被H2O和CO2吸收，因此可以获得两个好处：1、高度衰
减可以忽略不计 2、对人体造成的危害小，是红外线波长中具备用于高空热辐射 最佳热特性的红外线波段。
中温小管的表面温度根据维恩位移定律 Λ t=0.0029 m·K，通常波长集中在
燃气红外线辐射采暖技术及其应用(1).
燃气红外线辐射采暖技术及其应用(1)高大厂房建筑因体量大造成温度梯度大、温度分布不均匀，这一问题长期困扰着设计人员。
燃气红外线辐射采暖技术是从国外引进的一种新兴技术，对解决这个问题很有帮助。
本文阐述了燃气红外线辐射采暖的原理，分析了辐射采暖方式的特点，并用实例介绍了这种采暖方式的设计方法。
关键词：定检机库天然气红外线辐射采暖节能1 引言我国的天然气资源非常丰富，随着国家能源战略的转移和勘探开采技术的不断发展，近年来在我国西部探明并成功开发了一批优质天然气田，现已形成塔里木、柴达木、陕甘宁和川渝4个国家级的天然气田，已经具备了天然气产业发展的基础和条件。
据悉，天然气作为一种清洁高效的能源和优质化工原料，在全世界能源结构中所占的比例已达24％，而在我国，目前天然气在能源结构中所占的比例只有2.2％。
据中国石油天然气集团公司副总经理郑虎在2000中国国际石油天然气会议新闻发布会上透露，我国已将天然气开发和利用作为21世纪初能源结构优化和石油工业产业升级的重点，争取用十年左右的时间，使天然气在中国能源消费结构中的比重由目前的2.2％提高到8％左右, 随着新疆塔里木全国最大的天然气田的诞生及西气东输工程的实施，连同开发海上石油天然气和利用国外天然气在内，到2010年将有望实现这个目标[1]。
勿庸置疑，在国家大力发展天然气工业的形势下，天然气作为清洁能源在工业生产和国民生活的能源消费中所占比例将越来越大。
在这种情况下，如何响应国家政策，更好地推广天然气在暖通空调业的应用的问题，是摆在业内人士尤其是暖通空调设备制造厂家、销售商家和设计人员面前的一个课题。
本文结合工程实例对燃气红外线辐射采暖技术及其应用作一个简介绍。
2 燃气红外线辐射采暖技术特点分析燃气红外线辐射采暖技术是一种低强度远红外辐射采暖技术，以其均匀舒适的供暖性能、高效节能的运转方式、保护环境和安装方便的优良特性在大空间建筑采暖方面备受青睐。
2.1 基本原理燃气红外线辐射采暖系统由一个或多个独立的真空系统组成。
燃气红外线辐射供暖系统
燃气红外线辐射供暖系统高大空间燃气红外线辐射供暖系统法国燃气供暖工业公司中国代表处Representation of Gaz Industrie in China长期以来，厂房、体育馆、仓库等具有高大空间的建筑物的供暖设计一直是困绕暖通工程师的一个难题。
常规的对流散热器供暖方式中，由锅炉房来的热媒(热水或蒸汽)经过输送管路(热网)将热媒送至用户(散热器)。
供暖系统如图,所示。
在这种供暖系统中，在用户端散热器先加热空气，由于冷热空气的密度差，空间内热空气向上流动, 冷空气向下流动，导致房间内温度产生严重的垂直失调，产生大量的无效耗热量。
采用这种方式供暖，为了达到一定的供热效果，必须加热建筑物里的所有空气，而热空气又总是在房间的上半部分，实际需要供暖的人和物体都在温度较低的房间底部，因此，热的有效利用率较低，特别是对一些大空间、半开放式空间供热，采用这种供暖对流方式热损失更大，供暖效果更差。
往往房间顶部温度高，底部温度低。
房间高度越高，这种作用越明显，有的房顶温度高达40?，而人的活动空间温度却只有3-5?。
这样的温度分布，不但人体感觉不舒服，而且造成大量能源浪费。
而且，由于空气对流作用，容易产生扬灰现象，影响人体健康。
燃气辐射供暖是利用天然气、液化石油气等可燃气体，在特殊的燃烧装置—辐射管内燃烧而辐射出各种波长的红外线进行供暖的。
我们知道，物体的辐射强度与热力学温度的四次方成正比。
温度越高，辐射强度越高。
辐射供暖克服了常规供暖在高大空间建筑物供暖中产1生的垂直失调。
根据辐射强度的不同分为高强度、中强度和低强度。
高强度设备通常用在空间高度特别大的建筑物(20米以上)，辐射体表面温度一般在900?以上。
中强度设备辐射体表面温度一般在550?左右，适用于中等高度的建筑物(3米以上，20米以下)，它的应用范围最广。
低强度设备辐射体表面温度一般在500?以下。
高强度辐射设备一般为陶瓷辐射板式，中强度设备一般都是辐射管式的。
燃气红外线辐射供暖
燃气红外线辐射供暖5.6.1采用燃气红外线辐射供暖时，必须采取相应的防火和通风换气等安全措施，并符合国家现行有关燃气、防火规范的要求。
5.6.2燃气红外线辐射供暖的燃料，可采用天然气、人工煤气、液化石油气等。
燃气质量、燃气输配系统应符合现行国家标准《城镇燃气设计规范》GB 50028的有关规定。
5.6.3燃气红外线辐射器的安装高度不宜低于3m。
5.6.4燃气红外线辐射器用于局部工作地点供暖时，其数量不应少于两个，且应安装在人体不同方向的侧上方。
5.6.5布置全面辐射供暖系统时，沿四周外墙、外门处的辐射器散热量不宜少于总热负荷的60%。
5.6.6由室内供应空气的空间应能保证燃烧器所需要的空气量。
当燃烧器所需要的空气量超过该空间0.5次／h的换气次数时，应由室外供应空气。
5.6.7燃气红外线辐射供暖系统采用室外供应空气时，进风口应符合下列规定：1 设在室外空气洁净区，距地面高度不低于2m；2 距排风口水平距离大于6m；当处于排风口下方时，垂直距离不小于3m；当处于排风口上方时，垂直距离不小于6m；3 安装过滤网。
5.6.8无特殊要求时，燃气红外线辐射供暖系统的尾气应排至室外。
排风口应符合下列规定：1 设在人员不经常通行的地方，距地面高度不低于2m；2 水平安装的排气管，其排风口伸出墙面不少于0.5m；3 垂直安装的排气管，其排风口高出半径为6m以内的建筑物最高点不少于1m；4 排气管穿越外墙或屋面处，加装金属套管。
5.6.9燃气红外线辐射供暖系统应在便于操作的位置设置能直接切断供暖系统及燃气供应系统的控制开关。
利用通风机供应空气时，通风机与供暖系统应设置连锁开关。
条文说明5.6燃气红外线辐射供暖5.6.1燃气红外线辐射供暖使用安全原则。
强制性条文。
燃气红外线辐射供暖通常有炽热的表面，因此设置燃气红外线辐射供暖时，必须采取相应的防火和通风换气等安全措施。
燃烧器工作时，需对其供应一定比例的空气量，并放散二氧化碳和水蒸气等燃烧产物，当燃烧不完全时，还会生成一氧化碳。
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燃气红外辐射采暖技术设备选型
燃气辐射供暖是利用可燃气体出各种波长的红外线进行供暖的，能量集中，热效应显著，使人体感觉很舒适，是工业厂房较理想的供暖方式。
燃气辐射型供暖省去了将高温烟气热能转化为低温热媒热能这样一个能量转换环节，热效率高、安装方便、初投资和运行费用低、操作简单、智能化程度高、无噪声、环保洁净等优点。
在国外，被广泛地运用在工厂车间、体育场馆、仓库、飞机修理库、温室大棚、养殖场、游泳池、剧院、礼堂、超市等等地方……
燃气红外辐射采暖技术应用
燃气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。
根据辐射强度的不同，燃气辐射型采暖器分为高强度、中强度、低强度型设备。
高强度设备通常用在空间高度特别高大的建筑物中（20米以上），辐射体表面的温度一般在900℃以上。
中强度设备辐射体表面温度一般在600℃左右，适合于中等高度的建筑物（3米以上，20米以下），低强度设备辐射体表面温度一般在500℃以下。
天然气作为清洁能源在工业生产和国民生活的能源消费中所占比例将越来越大。
在这种情况下，更好地推广天然气在暖通空调业的应用的问题，是摆在业内人士尤其是暖通空调设备制造厂家……
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