气电耦合与动态消白：枢纽机场的超低排放供能解决方案
背景概述
兰州中川国际机场三期扩建工程是西北地区航空枢纽升级的关键项目，承载着区域经济发展和“一带一路”交通网络建设的战略使命。在国家“双碳”目标和“四型机场”建设理念的驱动下，机场亟需构建清洁低碳、高效稳定的新型供热体系。在此背景下，机场自建锅炉房项目作为机场三期扩建的重点配套工程独立立项，以“零白烟、高能效、智慧化”为核心目标，通过技术集成创新破解传统燃气供热系统能耗高、污染重的痛点，为大型交通枢纽低碳供能提供示范样板。本项目工艺系统由西北公司完成设计。
主要内容
1. 工程规模与系统架构
新建5500平方米智慧化锅炉房，作为机场全域供热核心，覆盖航站楼、货运区、机务维修等130万平方米区域；
配置4台35MW燃气热水锅炉与4台3.56MW气电耦合余热回收热泵机组（总装机154MW），形成“主锅炉+梯级余热利用”复合热源系统；
设计供热温度120℃/60℃，确保极端天气条件下为场区提供稳定的一次热水。
图1 锅炉房实景图
2. 核心技术方案
（1）气电耦合余热回收：本次设置压缩式热泵系统，利用电能驱动制冷剂产生相变来传递热量。在热泵机组蒸发器和二级烟气冷凝器之间设余热回收水泵及供回水管将烟气余热量回收至热泵，通过热泵机组冷凝器将回收的热量释放至一次侧回水中，最终回至锅炉实现节能。气电耦合余热回收技术通过热泵提取锅炉排烟余热（温度由70℃降至25℃），将烟气潜热利用率从传统技术的40%提升至92%，额外回收热量达8.7GJ/h；本技术初投资较低、投资回收期较短、财务净现值较高、占地面积小、深度回收烟气中的汽化潜热，实现了可观的经济效益和节能效益。
图2 气电耦合余热回收原理图
（2）动态烟气消白：本技术在锅炉烟气进入烟囱前设空气预热器和脱白加热器，预热器对鼓风机吸入的新风进行加热，同时降低烟温和烟气中的含湿量，使烟温达到30℃左右，并达到饱和状态；最后烟气经过设置的脱白加热器升温，消除烟囱冒“白烟”的现象。动态烟气消白技术采用“冷凝再热+干湿耦合”技术，消除排烟可见“白雾”，视觉污染消除率100%，助力机场周边空气质量提升。
（3）FGR烟气再循环：在锅炉本体出口设烟气再循环风系统，将燃烧后一定比例的烟气与新鲜空气混合回掺至燃烧室，稀释氧气浓度并吸收热量，从而降低火焰峰值温度，抑制NOx生成，最终将NOx排放浓度控制在30mg/m³以内。
图3 烟气消白及FGR烟风再循环原理图
3. 智慧能源管理
部署传感器及电动阀门200余个，实时监测锅炉热水系统、烟风系统、燃气系统的温度、压力、液位、浓度、流量、热量、烟气成分等多项参数，实时优化供热负荷分配，动态调节热泵与锅炉出力配比，使整个热力系统运行在最佳状态。
图4 智慧能源管理平台
创新亮点
1. 增效降碳技术
创新融合“气电耦合+动态消白”技术组合，突破单一余热回收技术效率瓶颈，供热效率较传统燃气锅炉系统提高8%-10%。经第一个供暖季的数据推测，每年可为使用单位节省运行费用约700万元，投资回收期相比传统单一余热回收技术缩短至4.3年，每年减少CO2排放量约6700t，同时消除“白烟”显著提升机场视觉环境，经济效益和环境效益显著。
2. 减污降排技术
应用FGR（烟气再循环）技术，实现NOx减排与热效率提升的协同优化，实现大型锅炉NOx的超低排放。
3. 智慧自控系统
依托数据采集、能耗分析与远程自控技术，打造供热智慧能源管理系统，实现余热回收装置自动化运行、故障预警与能效优化，确保其高效、安全、环保运行，构建智慧化、低碳化热源站，实现节能降碳与效率跃升双突破。
结语
兰州中川国际机场热源站项目通过技术创新与系统集成，实现了从“单一供能”向“多能协同”、从“高碳依赖”向“智慧低碳”的跨越式升级，标志着我国交通枢纽供能体系正式迈入“零白烟、超低排、全智能”的新时代。这一实践不仅为“双碳”目标在民航领域的落地提供了技术样板，更通过标准输出与模式复制，推动了全行业绿色转型的加速，全面助力绿色机场建设。（文 / 综合设计一所 马赜纬）
