燃煤鍋爐改燃氣鍋爐的設備選型及工藝技術

趙 建 剛

(山西煤礦機械制造股份有限公司，山西 太原 030031)

“山西煤礦機械制造股份有限公司燃煤鍋爐改燃氣鍋爐改造項目，考慮到采用國家先進標準的環(huán)保、節(jié)能低氮排放需求，結合我公司低消耗，低排放，高效率的要求，如果選擇工藝路線設備和工藝技術，排放廢氣量會大幅增加；既增加了環(huán)境污染，污染大氣；又增加了用氣量，又多交排污費，對企業(yè)來說，增加用氣量，多花費運行費用，又多交排污稅，消耗的資金量也會大幅增加。

1 工藝路線設備選型必須考慮的問題

1.1 燃氣鍋爐選擇須考慮節(jié)能、環(huán)保、低氮排放、工藝路線

考慮到長期使用成本，環(huán)保標準的不斷提高，公司燃氣鍋爐選擇須綜合考慮節(jié)能情況、環(huán)保達標情況，做到低氮排放、工藝技術合理。

1.2 供熱方式選擇

我們考察了煤氣和天然氣為熱源的熱輻射供熱方式，地源熱泵的供熱方式，空氣能加電能的供熱方式，聯(lián)系了煤氣公司考慮管道煤氣的供熱方式；節(jié)能環(huán)保方面我們針對需采暖建筑物有廠區(qū)內車間及辦公室、公司辦公樓等的實際狀況。考慮辦公室內采暖溫度按正常采暖溫度(18±2)℃參考制定方案，各車間采暖溫度按(10±2)℃參考制定方案。

1.3 考察分析幾種供熱方式的優(yōu)缺點

一種供熱方式是煤氣和天然氣為熱源的熱輻射供熱方式，優(yōu)點：是已有多家成熟運用，缺點：如果我公司采用此方式，需廣泛重新進行布局相關管線，安全隱患大等問題需考慮。

另一種是地源熱泵的供熱方式，地源熱泵供暖系統(tǒng)考察了初投資、年運行費用、維護費用等方面。 調查發(fā)現(xiàn)，地源熱泵系統(tǒng)的初投資比較高，運行費較低，地源熱泵系統(tǒng)在整個壽命期內的費用明顯低于燃氣鍋爐供暖系統(tǒng)，因此，地源熱泵系統(tǒng)比燃氣鍋爐系統(tǒng)具有更高的經濟效益；但我公司不具備采用此方案的條件，應用此方案的北方用戶相對較少，成熟度在北方不高。

第三種空氣能加電能的供熱方式應用單位少，居民和用能量不大的單位使用可以考慮，我公司廠房高，短時間大能量的使用方式明顯不合適。

節(jié)能、環(huán)保、低氮排放的考慮：我公司采取利用原鍋爐房，原供熱管網，管路，采購兩臺相同的低氮排放燃氣鍋爐，降低建設費用、運行費用、維修費用；政府對使用低氮排放燃氣鍋爐的單位給予補助。

特別強調采用低氮排放的燃氣鍋爐是首選，以適應以后環(huán)保的高標準，防止幾年以后排放標準提高，剛買的燃氣鍋爐不符合排放要求，面臨淘汰。

我公司綜合各種燃氣鍋爐特點，結合我公司實際情況，決定居民宿舍采用集中供熱，廠區(qū)采用兩臺5 t博世燃氣鍋爐。

2 具體采用燃氣鍋爐的情況、如何節(jié)能和相關參數

根據環(huán)保要求和上述調查分析：使用潔凈燃料及本著節(jié)約投資、節(jié)能低氮運行的原則，我公司考慮多家方案后，決定采用博世CWNS3.5-80/65-Q燃氣鍋爐(單臺5 t額定熱量3 500 kW/h，單臺耗氣量380 Nm3/h，2臺共計耗氣量為760 Nm3/h)兩臺鍋爐互為備用，可滿足采暖需求并節(jié)約運行費用。

采暖初、末期：11月1日～11月30日、3月1日～3月31日，運行一臺機組滿足采暖需求。

采暖中期：12月1日～12月31日、2月1日～2月28日，運行一臺機組同時另一臺機組根據室外溫度情況彌補運行來滿足采暖需求。

采暖最冷期：1月1日～1月31日，兩臺機組同時運行滿足采暖需求。

潔凈燃料配置選型推薦：潔凈燃料推薦采用LNG天然氣，配置65 m3儲罐，供給燃氣鍋爐冬季采暖使用。LNG天然氣罐按1 000 Nm3/h，儲存量約40 000 Nm3，可滿足3 d～7 d使用。

3 博世(BOSCH)鍋爐工藝性能選擇要求

博世CWNS3.5-80/65-Q燃氣鍋爐為全自動燃氣臥式鍋爐，為內燃、三回程、全濕背、波紋爐膽、螺紋煙管、火管式鍋爐，其特點如下：

1)燃燒室低位布置，煙管左右對稱，均勻分散應力。

2)三回程結構，保證換熱面積與傳熱效率的最佳狀態(tài)。

3)全濕背布置，既克服了后煙箱受高溫煙氣沖刷易造成管板裂紋等缺點，又能有效利用受熱面，確保鍋爐設備安全運轉，減少維修。

4)采用波紋爐膽，有效增加受熱面積，增強高溫煙氣紊流傳熱，提高鍋爐熱效率，同時緩解鍋爐的熱脹冷縮，確保鍋爐的安全性，延長鍋爐的壽命。

5)前、后煙箱門采用活動式結構，便于對鍋爐內部進行清查、維修和清潔；前、后煙箱門采用雙門結構，即內耐火門，外保溫門，降低了熱量的散失，保證了鍋爐前后溫度不大于50 ℃和燃燒器在一個低溫地環(huán)境下運行，操作人員在安全的環(huán)境下操作，同時增加了鍋爐的外部美觀。

4 技術參數

技術參數見表1。

表1 燃氣常壓熱水鍋爐主要技術參數

5 燃燒器

燃燒器為芬蘭“奧林”公司所生產，奧林燃燒器在配置性能方面優(yōu)點獨特：

奧林燃燒器設計、生產、制造采用歐洲EN767及相關歐洲標準。其燃料分區(qū)和二次供風技術是奧林燃燒器的專利技術，這兩種技術保證了燃料完全燃燒，NOx的排放達到歐洲最低要求，而且也保證了燃燒器低噪聲運行。燃燒效率大于99.9%。

奧林燃燒器單機功率范圍大,單機最大83 000 kW，奧林燃燒器在工業(yè)應用上占有率第一。

風機配置采用歐洲名牌SIEMENS電機，噪聲小、出力大。

燃氣撿漏裝置配備高靈敏度VPS504，每次點火前都是靠高壓氣泵打壓檢測是否泄漏，靈敏度非常高。

所有奧林燃燒器火焰檢測裝置都是QRA2紫外線感光電眼，靈敏度高，維護簡單方便，其他品牌燃燒器大部分配離子探棒檢火，離子探棒由于爐膛內直接處于高溫火焰之內，很容易燒斷或變形，維修率高，而且維修十分麻煩，每次都要把整個燃燒器拆下才能進行。

奧林燃燒器進風口比同等出力其他品牌燃燒器進風口要大許多，這樣既滿足高原缺氧燃燒又降低了噪聲。奧林燃燒器風門擋板設計為圓弧狀，而非直板平面形，這樣供風平穩(wěn)，保證了火焰穩(wěn)定性。

體積大，進風口大，燃燒供風充足，噪聲小。

奧林燃燒器所有電器元件及接線端子都在頂蓋下，防潮、防水、防灰和防靜電，安全可靠，燃燒器能在額定電壓的85%～110%的范圍內正常工作。

所有氣體燃燒器配備德國DUNGS公司閥門：組合電磁閥、調壓閥、過濾器、球閥、膨脹管及空氣壓力開關、氣體高壓保護開關、氣體低壓保護開關，最大程度確保氣體供給系統(tǒng)的安全可靠性。

大功率伺服電機通過連桿同時調節(jié)風門、燃氣蝶閥和火焰盤，做到負荷和火焰同步調節(jié)，小負荷小火焰，大負荷大火焰。

點火槍整體組件裝配，不用拆下整個燃燒器，只需打開上面頂蓋，即可把點火槍組件拿出，進行檢修。

燃燒器壽命長,設計使用壽命30年。

6 結語

1)燃煤鍋爐改燃氣鍋爐要根據各單位的具體情況，諸如供熱面積、廠房高度、管網狀況，實施不同的設備采購，以達到既保證供熱的穩(wěn)定達標，又控制成本得當，如我公司居民供熱部分采用太原市集中供熱方式，保障了居民持續(xù)穩(wěn)定的供熱；工廠部分廠房高度較高，采用了利用原廠房、原供熱管路，降低了設備采購成本，實現(xiàn)了各方效益的平衡。

2)采購燃氣鍋爐一定要采購低氮排放的燃氣鍋爐，這樣既減少污染物排放，又少繳排污費，利國利民；并且可以防止以后排放標準提高，非低氮排放燃氣鍋爐面臨淘汰，影響使用，或又要改造，費錢費力；采用低氮排放燃氣鍋爐或可能獲得政府補貼；強烈建議買低氮排放燃氣鍋爐。