工業(yè)鍋爐改造風(fēng)險(xiǎn)分析及建議

仝其云

東營市特種設(shè)備檢驗(yàn)所 山東東營 257091

1 工業(yè)鍋爐改造必要性

我國能源供應(yīng)以煤炭為主，燃煤鍋爐占鍋爐總數(shù)的83%，其中燃煤工業(yè)鍋爐更是我國主要的動(dòng)力設(shè)備。然而燃煤工業(yè)鍋爐作為我國能源大戶，能源浪費(fèi)相當(dāng)嚴(yán)重，同時(shí)燃煤工業(yè)鍋爐還排放大量的煙塵、S02和NOx等污染物，也是我國大氣主要污染源之一。為牢固樹立綠水青山就是金山銀山的發(fā)展理念，切實(shí)改善環(huán)境空氣質(zhì)量，保障人民群眾身體健康，許多企業(yè)對(duì)原有燃煤鍋爐進(jìn)行改造或直接利用原有的層燃燃煤鍋爐改燒天然氣、生物質(zhì)燃料、碳?xì)淙剂?，或加裝燃燒筒，生物質(zhì)燃料直接在圓形的燃燒筒爐排上進(jìn)行燃燒，燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔庥慑仩t引風(fēng)機(jī)吸入鍋爐爐膛對(duì)受熱面進(jìn)行加熱。許多地方政府要求企業(yè)將原有燃煤鍋爐更換為燃?xì)忮仩t，而此時(shí)企業(yè)出于經(jīng)濟(jì)考慮，“爆改氣”成為企業(yè)節(jié)省資金、工期短、見效快、切實(shí)可行首要選擇。此類方式在一定程度上減少了燃料費(fèi)用，同時(shí)解決了這些廢棄物的處理難題，具有一定的節(jié)能環(huán)保效益。但是，由于相關(guān)技術(shù)規(guī)范、規(guī)則不明確、不一致，導(dǎo)致一些鍋爐改造后陸續(xù)發(fā)生了水循環(huán)受阻、爐膛超溫、后管板高溫側(cè)脹接煙管滲漏、管板開裂、尾部受熱面二次燃燒等事故。本文通過對(duì)燃煤鍋爐改造現(xiàn)狀及風(fēng)險(xiǎn)分析，找出燃煤鍋爐改造后存在的問題及原因，提出解決問題的建議和方法[1]。

2 鍋爐改造的含義

TSGG000-2012《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》鍋爐改造的含義：鍋爐發(fā)生結(jié)構(gòu)變化或者燃燒方式發(fā)生變化的改造。質(zhì)檢辦特函（2017）1336號(hào)《關(guān)于承壓特種設(shè)備安全監(jiān)察工作有關(guān)問題意見的通知》(四)關(guān)于鍋爐改造“鍋爐燃料發(fā)生改變時(shí)，如燃燒方式?jīng)]發(fā)生改變，且受熱面和承壓件沒發(fā)生變動(dòng)，不列為改造；燃燒方式發(fā)生變化(如層燃變室燃等)應(yīng)列為改造。

3 工業(yè)鍋爐改造中常見問題和改造風(fēng)險(xiǎn)

（1）部分企業(yè)為了規(guī)避政策限制，不管是否可行，紛紛對(duì)原有燃煤爐型進(jìn)行改造。如利用原有的層燃燃煤鍋爐改燒生物質(zhì)燃料，此類方式在一定程度上減少了燃料費(fèi)用，解決了部分廢棄物的處理難題，具有一定的節(jié)能環(huán)保效益。但由于目前相關(guān)技術(shù)規(guī)范、規(guī)則的不明確、不一致，導(dǎo)致層燃燃煤鍋爐改造為燃用生物質(zhì)燃料后，陸續(xù)發(fā)生了水循環(huán)受滯、爐膛超溫、后管板高溫側(cè)脹接煙管滲漏、管板開裂、尾部受熱面二次燃燒等事故[2]。

（2）DZL型層燃燃煤鍋爐運(yùn)行時(shí)，后管板經(jīng)歷著高溫?zé)煔獾妮椛洹?duì)流和熱傳導(dǎo)的復(fù)雜過程；改燒生物質(zhì)燃料后爐膛出口煙溫更高、后管板部位輻射換熱更強(qiáng)，加上煙氣流量增加流速變快，后管板煙管部位對(duì)流換熱強(qiáng)化，后管板的熱交換就會(huì)過強(qiáng)，溫度就會(huì)過高，極易引起鍋爐后管板高溫側(cè)超溫而產(chǎn)生滲漏事故。由于其原有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不適應(yīng)生物質(zhì)燃料，產(chǎn)生爐膛容積過小、容積熱負(fù)荷過大、爐瞠出口溫度過高、煙氣量增加、流速過快，熱交換過強(qiáng)等儲(chǔ)多問題。

（3）部分層燃燃煤鍋爐改為燃用生物質(zhì)燃料后，未根據(jù)實(shí)際燃燒工況對(duì)受熱面和水循環(huán)阻力進(jìn)行計(jì)算；爐膛、包墻及煙道的結(jié)構(gòu)承載能力不清，燃燒設(shè)備、輔助設(shè)備及系統(tǒng)的配置和鍋爐的型號(hào)規(guī)格不匹配；可能導(dǎo)致鍋爐及其系統(tǒng)能效降低，鍋爐大氣污染物排放超標(biāo)等情況，使用過程中鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行存在較大的隱患。

（4）部分企業(yè)為降低成本，將原設(shè)計(jì)的天然氣、柴油燃料改用水煤漿、重油、渣油、碳?xì)淙剂匣驌綗?、改燒高污染燃料或用其它燃料代替，造成燃燒器不配套，鍋爐安全運(yùn)行隱患極大。

（5）各地方政府有禁燃區(qū)、城市建成區(qū)內(nèi)不得安裝、改造燃生物質(zhì)成型燃料鍋爐的政策，部分工業(yè)鍋爐改造與地方政府環(huán)保要求、鍋爐大氣污染物排放要求相抵促。

4 對(duì)鍋爐改造及監(jiān)督管理的建議

依照鍋爐設(shè)計(jì)規(guī)范，當(dāng)鍋爐的額定出力和傳熱介質(zhì)的進(jìn)出口參數(shù)確定后，要確定燃料品種及相關(guān)特性參數(shù)，然后進(jìn)行爐膛設(shè)計(jì)。爐膛形狀大小要通過爐膛體積熱負(fù)荷過量空氣系數(shù)等參數(shù)計(jì)算確定。其次是燃燒設(shè)備的設(shè)計(jì)，爐排種類、爐排面積的設(shè)計(jì);依據(jù)爐排面積熱負(fù)荷和單位有效燃料體積熱負(fù)荷的大小而計(jì)算確定。而鍋爐受熱面的設(shè)計(jì)則要依據(jù)傳熱系數(shù)、排煙處的過量空氣系數(shù)和排煙溫度的大小進(jìn)行。另外尚要確定鍋爐熱效率的大小，從面決定鍋爐的設(shè)計(jì)水平。當(dāng)燃料發(fā)生變化后，現(xiàn)有的鍋爐即使改造的措施再完善，與按新燃料重新設(shè)計(jì)的鍋爐也有一定的差別。為此在鍋爐進(jìn)行改造前，一定要采取必要的措施加以應(yīng)對(duì)。

（1）鍋爐燃料發(fā)生改變應(yīng)進(jìn)行節(jié)能審査或改造文件鑒定，并向鍋爐安全、節(jié)能、環(huán)保部門進(jìn)行告知并經(jīng)環(huán)保部門同意。

（2）燃料發(fā)生改變，應(yīng)由有相應(yīng)資質(zhì)的鍋爐制造單位提供設(shè)計(jì)資料(含鍋爐配套輔機(jī)參數(shù)等)，并應(yīng)在圖紙中注明改造后的鍋爐燃料、型號(hào)、額定蒸發(fā)量、熱效率主要參數(shù)指標(biāo)及鍋爐大氣污染物排放限定值[3]。

（3）鍋爐燃料發(fā)生改變完畢后宜進(jìn)行額定工況的鍋爐能效測(cè)試及環(huán)保檢測(cè)，驗(yàn)證鍋爐及其系統(tǒng)的運(yùn)行指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)或合同要求；鍋爐改造后不應(yīng)低于原額定蒸發(fā)量或額定供熱量的75%。

（4）鍋爐燃料發(fā)生改變應(yīng)簽訂技術(shù)合同，合同應(yīng)包括鍋爐改造后鍋爐正常運(yùn)行能保證達(dá)到的鍋爐出力、能效、環(huán)保指標(biāo)。環(huán)保指標(biāo)必須滿足鍋爐安裝地的要求。

（5）對(duì)鍋爐燃料發(fā)生改變的鍋爐應(yīng)按《鍋爐監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)則》實(shí)施監(jiān)督檢驗(yàn)，以確保安全、節(jié)能、環(huán)保。

（6）燃料發(fā)生改變，應(yīng)由有相應(yīng)資質(zhì)的鍋爐制造單位提供鍋爐銘牌，鍋爐銘牌應(yīng)當(dāng)有設(shè)計(jì)單位、改造單位、設(shè)計(jì)燃料、額定出力、額定壓力、設(shè)計(jì)燃料、燃燒方式、熱效率等主要參數(shù)指標(biāo)。