鍋爐燃煤改氣的技術(shù)及效益研究

孫宏新

[摘 要]燃煤鍋爐改裝為燃?xì)忮仩t，是改善大氣環(huán)境的有效方法之一，隨著城市的發(fā)展，能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，燃煤鍋爐的燃?xì)飧脑煲彩且豁椇墁F(xiàn)實(shí)的任務(wù)。在燃煤鍋爐改為燃?xì)忮仩t的過程中，我們應(yīng)根據(jù)原燃煤鍋爐的特點(diǎn)，采取正確的方法，這樣可使改裝后鍋爐達(dá)到出力明顯提高、爐內(nèi)輻射受熱面增加并且提高鍋爐的熱效率。

[關(guān)鍵詞]鍋爐 煤改氣 技術(shù) 效益

中圖分類號：TB586 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）13-0301-01

一、鍋爐“煤改氣”的基本原則

燃煤鍋爐改造成為燃?xì)忮仩t從根本上改變了鍋爐的燃燒方式，同時對鍋爐運(yùn)行工況、鍋爐房綜合管理都帶來了巨大的變化。特別是燃料氣體（天然氣、煤制氣、焦?fàn)t氣等）是可燃、可爆的有毒氣體，如果處理不當(dāng)會發(fā)生爐膛爆炸，燃?xì)馔庖缟踔習(xí)l(fā)火災(zāi)等，所以，對鍋爐“煤改氣”，以下幾個方面應(yīng)引起大家重視：

1、鍋爐改造必須遵照《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》和《熱水鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》及國家有關(guān)技術(shù)法規(guī)進(jìn)行。鍋爐改造方案應(yīng)得到當(dāng)?shù)劐仩t監(jiān)管部門的認(rèn)可。

首先應(yīng)認(rèn)真檢查鍋爐承壓受熱面是否存在嚴(yán)重腐蝕、結(jié)垢、過熱等情況，受壓元件必須保持基本完好。其次應(yīng)根據(jù)鍋爐工作年限確定其改造使用價值。上述檢查工作應(yīng)請當(dāng)?shù)劐仩t監(jiān)檢部門進(jìn)行。

2、應(yīng)認(rèn)真檢查鍋爐爐墻、煙道系統(tǒng)、鍋爐給水系統(tǒng)及鍋爐送風(fēng)、引風(fēng)系統(tǒng)，以上各系統(tǒng)保持基本完好。

3、鍋爐改造后應(yīng)保持鍋爐原技術(shù)參數(shù)不變（如工作壓力、溫度等），而且應(yīng)保持或提高原鍋爐的負(fù)荷及鍋爐效率。

4、鍋爐改造應(yīng)遵循簡單易行，安全可靠的原則，力求壓縮資金見效快，充分體現(xiàn)“煤改氣”的優(yōu)越性。

二、鍋爐“煤改氣”的優(yōu)勢

保護(hù)環(huán)境是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，環(huán)境保護(hù)已受到世界各國的重視，我國在大部分中型城市已經(jīng)開始限制燃煤鍋爐的使用，并要求現(xiàn)有的燃煤鍋爐逐步改燒燃?xì)?，因?yàn)槿細(xì)馐且环N優(yōu)質(zhì)、高效、清潔的氣體燃料。

燃?xì)忮仩t比傳統(tǒng)的燃煤鍋爐具有更多的優(yōu)勢，使用燃?xì)忮仩t既安全又方便。相對燃煤鍋爐而言，燃?xì)忮仩t主要存在以下優(yōu)點(diǎn)：燃?xì)忮仩t比燃煤鍋爐輔助設(shè)備少，所需工作人員少，負(fù)擔(dān)工資及福利費(fèi)用降低很多。

一是燃?xì)忮仩t的污染小，大氣中的二氧化硫和氮氧化物也大多來自這些粉塵顆粒、氮化物及硫化物的排放。燃?xì)忮仩t燃燒后的灰分，硫化物和含氮量均比燃煤的含量低，燃燒后產(chǎn)生的煙氣中粉塵量極少，排放出的煙氣比較容量達(dá)到國家對燃燒設(shè)備所要求的標(biāo)準(zhǔn)。使用燃?xì)忮仩t可以大大減輕對環(huán)境的污染。此外，燃?xì)忮仩t在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的噪音低，對人們生活的影響也較小。

二是燃?xì)忮仩t運(yùn)行機(jī)制成本更低，因燃?xì)忮仩t選用的爐膛熱負(fù)荷較高，從而縮小爐膛體積。燃?xì)忮仩t煙氣所帶走的熱能量較少，鍋爐的熱效率也更高。通過合理布置對流管束，燃?xì)夤?jié)能鍋爐使用管道輸送的天然氣為燃料，節(jié)省天然氣運(yùn)輸費(fèi)用、場地儲存及勞動力管理等諸多花費(fèi)，所以在此費(fèi)用上又比燃煤鍋爐更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

三、鍋爐“煤改氣”的技術(shù)

1、爐膛改造

1.1 爐膛設(shè)計考慮天然氣燃燒的火焰直徑和火焰長度，使?fàn)t膛空間與火焰的充滿度達(dá)到最佳。

1.2 考慮到天然氣主要成份為CH4，其燃燒后產(chǎn)生的水蒸氣份額較大，故其輻射能力較強(qiáng)、爐膛受熱可適當(dāng)增加，以充分利用其輻射傳熱，提高熱效率，并提高鍋爐出力。

1.3 鍋爐爐膛內(nèi)采用微正壓燃燒，要求鍋爐的爐墻，密封性能要加強(qiáng)。

1.4 由于燃?xì)忮仩t的空氣過剩系數(shù)較小，只有1.05-1.2之間，燃燒所需風(fēng)量較少一些，加上拆除除塵器后，煙道阻力較小，引風(fēng)機(jī)風(fēng)量有較多的富余，如采用檔板風(fēng)門調(diào)節(jié)，功率損耗較大，宜采用變頻調(diào)速方式對引風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)控。

1.5 在爐膛和后煙室看火門處，增加一個至兩個防爆門，提高鍋爐的抗爆性能。

1.6 在燃?xì)忮仩t上要裝設(shè)一些聯(lián)鎖裝置，以起到相應(yīng)的控制作用：a）引風(fēng)機(jī)突然停止時，自動切斷送風(fēng)和燃?xì)夤?yīng)；b）燃?xì)夤?yīng)壓力低于規(guī)定值時，自動切斷燃?xì)夤?yīng)；c）送風(fēng)機(jī)突然停止時，自動切斷燃?xì)夤?yīng)；d）蒸汽鍋爐超壓、水位過高或過低時，自動切斷供氣供應(yīng)；e）對于熱水鍋爐，當(dāng)壓力降到發(fā)生汽化，或水溫升高超過了規(guī)定值，或水泵突然停止時，自動切斷燃?xì)夤?yīng)；須裝設(shè)可靠的點(diǎn)火程控裝置和熄火保護(hù)裝置。點(diǎn)火的程序控制由PC實(shí)現(xiàn)，火焰監(jiān)測采用紫外線光敏監(jiān)測器，采用聲光報警系統(tǒng)。

1.7 調(diào)試時要對引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和壓頭進(jìn)行調(diào)整：由于改造后引風(fēng)機(jī)有較大富裕量，需要將引風(fēng)門關(guān)小到一定程度，以減少風(fēng)量和降低風(fēng)壓。

1.8 引風(fēng)機(jī)改為變頻控制：由于引風(fēng)機(jī)功率較大，且改燃?xì)怙L(fēng)量要求較燃煤時少，拆除除塵器和空濾器后的煙道阻力減小，引風(fēng)機(jī)富裕量較大，采用變頻控制會降到原能耗的1/2—1/3。

2、燃燒系統(tǒng)

2.1 燃燒系統(tǒng)包括燃?xì)夤?yīng)、空氣供應(yīng)、主燃燒器點(diǎn)火及鍋爐排煙系統(tǒng)。拆除原燃煤鍋爐加煤系統(tǒng)、除塵器、除渣落灰裝置，保留原引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)，將省煤器后的排煙煙道直接與引風(fēng)機(jī)入口管連接，將原除塵器煙氣進(jìn)出口的煙道隔斷并封焊。

2.2 原燃煤鍋爐一般采用負(fù)壓燃燒，而目前大部分燃?xì)忮仩t均采用正壓燃燒，正壓燃燒可提高鍋爐的熱效率，但對鍋爐爐體的密封性和保溫性要求較高。因此，在改造中最好采用微負(fù)壓燃料，這樣對鍋爐爐體不做較大改動。爐體密封和保溫要求比正壓燃燒低，可利用原有的送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)及送、引風(fēng)管道，確保高溫?zé)煔獠煌饴?，又降低電耗，?jié)省投資。

2.3 燃煤鍋爐改為燃?xì)忮仩t時，燃燒器的選擇是關(guān)鍵的技術(shù)問題，目前，國內(nèi)生產(chǎn)的燃?xì)忮仩t大都使用進(jìn)口燃燒器，進(jìn)口燃燒器質(zhì)量較好，技術(shù)成熟，但是價格昂貴，是國產(chǎn)燃燒器的2-3倍，我們應(yīng)加大國產(chǎn)燃燒器的研發(fā)力度，占領(lǐng)廣闊的燃燒器市場。

3、燃?xì)忮仩t自控及檢測系統(tǒng)

燃?xì)忮仩t自控系統(tǒng)的現(xiàn)場儀表均應(yīng)選用防爆型，鍋爐房內(nèi)應(yīng)增設(shè)可燃?xì)怏w報警裝置。改造后的鍋爐檢測、報警、調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)應(yīng)有足夠的靈敏度和快速反應(yīng)能力，以保證燃燒器從點(diǎn)火到正常燃燒這一熱功率急劇變化階段中，爐膛負(fù)壓能夠維持在一個合理的范圍內(nèi)。

3.1 由于天然氣易燃易爆，在設(shè)計燃?xì)忮仩t自控系統(tǒng)時，一定要優(yōu)先考慮系統(tǒng)的可靠性，將保護(hù)系統(tǒng)與檢測控制系統(tǒng)分開設(shè)置。在選用微機(jī)控制系統(tǒng)時可設(shè)后備手動操作和重要參數(shù)雙重批示等措施來提高控制和保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

3.2 新增加燃燒器控制系統(tǒng)與原有的鍋爐控制有機(jī)結(jié)合在一起，具有燃燒程控功能，能預(yù)吹掃，自動點(diǎn)火，火焰檢測器自檢，負(fù)荷自動調(diào)節(jié)，火焰監(jiān)測故障報警聯(lián)鎖停爐，燃?xì)忾y門檢漏，壓力高低報警，水位調(diào)節(jié)高低報警，極低水位停爐，蒸汽壓力超高爐膛溫度超高報警，引風(fēng)機(jī)與燃燒機(jī)順控聯(lián)鎖功能（引風(fēng)機(jī)與燃燒機(jī)順控聯(lián)鎖，起動時引風(fēng)機(jī)先開，燃燒器后開，停爐時燃燒器先停，引風(fēng)機(jī)后停）。

四、鍋爐“煤改氣”的效益分析

煤炭作為燃料直接燃燒是我國大氣污染的主要根源，燃燒中會產(chǎn)生大量的煙塵、粉煤灰和爐渣，據(jù)統(tǒng)計我國97%的煙塵排放量來自于煤炭的燃燒，其中燃煤電廠、燃煤工業(yè)鍋爐、燃煤爐窯等煙氣排放最為突出，而天然氣是一種主要由甲烷組成的氣態(tài)化石燃料，是潔凈能源，具有高效、低污染、低排放等優(yōu)點(diǎn)。

研究表明，天然氣能效比煤高1/3，供熱投資比煤低1/3，是高品質(zhì)清潔能源，采用燃?xì)夤峥商岣吣茉蠢寐屎徒?jīng)濟(jì)性，減少污染，發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)。為貫徹執(zhí)行新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，保障全市國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，減少大氣環(huán)境污染，改善城市居民生活環(huán)境，天津市政府從治理污染大、見效快的供熱系統(tǒng)入手，加快在“十三五”期間煤改燃工作的推進(jìn)速度。根據(jù)市建交委編制的《天津市中心城區(qū)和濱海新區(qū)核心區(qū)淘汰燃煤鍋爐房實(shí)施方案》，中心城區(qū)的132座鍋爐房內(nèi)改燃鍋爐376臺，供熱面積9632萬m2，裝機(jī)容量7988MW。預(yù)測全部實(shí)施燃?xì)夤岷螅行某菂^(qū)天然氣需求量將達(dá)20.71億m3，減少煤用量357萬t，CO2減排255.7萬t。此舉有助于緩解我市空氣質(zhì)量惡化的情況，為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展騰出更多的環(huán)境容量，同時促進(jìn)城市發(fā)展低碳化轉(zhuǎn)型。

結(jié)語

通過改造后燃?xì)忮仩t的運(yùn)行費(fèi)用略高于燃煤鍋爐，但燃?xì)忮仩t可以大大改善工作環(huán)境，降低勞動強(qiáng)度，提高企業(yè)的社會形象。隨著國家及地方環(huán)境保護(hù)政策、能源政策的發(fā)展趨勢，燃?xì)忮仩t的運(yùn)行費(fèi)用較燃煤鍋爐將有非常大的下降空間，是目前鍋爐建設(shè)及改造的主要方向。

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