淺談鍋爐燃煤改氣的技術(shù)及優(yōu)勢

張玉龍

（甘肅新盛國資管理運營有限公司，甘肅 蘭州730000）

1 燃煤鍋爐的問題

1．1 熱效率低

煙風道和爐墻等是燃煤鍋爐的主要構(gòu)成部分，但是在設(shè)計和制造中未能對其密封性進行有效管控，在運行中存在較大的空氣系數(shù)，導致煤炭無法實現(xiàn)充分燃燒，其熱效率較低，通常在70%~80%之間[1]。尤其是在應(yīng)用小噸位燃煤鍋爐的過程中，熱效率只能達到55%左右，會造成巨大的浪費問題，加大了企業(yè)的資金成本投入。如果電機額定功率為280KW或者140KW，那么耗電量為每年750×104KW·h，使得鍋爐的運行能耗增大。

1.2 環(huán)境污染嚴重

煤炭燃燒會產(chǎn)生較多的污染物，包括了氮氧化合物和二氧化硫、粉塵，等等，對周圍大氣環(huán)境造成嚴重污染。脫硫裝置的性能較差，同時系統(tǒng)操作具有繁雜性的弊端，難以實現(xiàn)對硫元素的有效去除，容易在設(shè)備運行中發(fā)生故障問題，對于污染的控制效果不佳。此外，在燃煤鍋爐使用中也會產(chǎn)生大量的噪聲和油污等，這也是引起環(huán)境污染的主要因素。

1.3 占地面積大

燃煤鍋爐會用到大量的鋼材，而且結(jié)構(gòu)體積較大，會占據(jù)很大的空間，不利于生產(chǎn)組織協(xié)調(diào)，土地資源利用率較低。尤其是鼓引風機、煤倉、除塵脫硫裝置、給煤裝置和運渣帶、運煤機、除渣機等設(shè)備和構(gòu)件的應(yīng)用，也增強了燃煤鍋爐的復雜性，占地面積不斷擴增。

2 鍋爐燃煤改氣的優(yōu)勢

2．1 節(jié)能環(huán)保效果好

應(yīng)用燃氣鍋爐不會造成嚴重的結(jié)垢和腐蝕問題，因此能夠改善鍋爐的傳熱性能，熱效率也會因此得到提升，燃氣鍋爐在實踐中能夠達到超過90%的熱效率，相較于燃煤鍋爐而言提高了10%~20%左右[2]。此外，在燃氣鍋爐設(shè)計及制造中也會運用相應(yīng)的節(jié)能技術(shù)加以優(yōu)化，熱效率最高可以達到95%以上。鼓風機的功率不大，因此降低了生產(chǎn)過程中的能耗，耗電量降低了70%左右。天然氣的燃燒更加充分，在燃燒后會產(chǎn)生二氧化碳和水等，不會對生態(tài)環(huán)境造成污染，解決了燃煤鍋爐中的二氧化硫及氮氧化合物污染問題，具有良好的環(huán)保性能。

2.2 系統(tǒng)可操控性強

引風量、煤種和鼓風量、爐排效率等，都會對燃煤鍋爐的運行造成影響，而運用燃氣鍋爐則提高了系統(tǒng)的可操作性，通過分析負荷情況就能實現(xiàn)自動化調(diào)節(jié)，大大減輕了工作人員的負擔，優(yōu)化了鍋爐的運行方式。尤其是近年來管網(wǎng)水力平衡技術(shù)、氣候補償技術(shù)和室溫調(diào)控技術(shù)的應(yīng)用，使得燃氣鍋爐的性能得到全面優(yōu)化，滿足了系統(tǒng)運行的監(jiān)督及控制要求，獲得更高節(jié)能效率的同時，可以改善用戶的體驗。

2.3 熱效率高

相較于燃煤鍋爐而言，燃氣鍋爐在熱效率上更高，可以降低企業(yè)的經(jīng)濟成本投入。針對鍋爐的煙道和風道進行改造和優(yōu)化，促進其密封性的增強，解決了密封性下降引發(fā)的資源浪費問題。在燃氣鍋爐中多采用金屬風道，同時設(shè)置了隔斷裝置對分煙道進行處理。對于煙氣含氧量的監(jiān)測，可以有效確定合理的燃燒過?？諝庀禂?shù)，比如應(yīng)用煙氣氧含量分析儀和熱效率儀等，提高了鍋爐的整體控制效率[3]。

3 鍋爐燃煤改氣技術(shù)的應(yīng)用措施

3．1 注重鍋爐選型

3．1．1 爐型選擇

真空鍋爐、鑄鐵鍋爐、鋼制鍋爐和冷凝式鍋爐等，在燃氣鍋爐選型中較為常見，應(yīng)該結(jié)合具體應(yīng)用需求進行合理選擇，以保障良好的節(jié)能減排效果和熱效率。鍋殼式鍋爐在中小型燃氣鍋爐中的應(yīng)用較多，而水管鍋爐多應(yīng)用于大型燃氣鍋爐中。在大型供熱鍋爐房中，應(yīng)該確保燃氣鍋爐的熱負荷、容量和熱面積等達到要求，可以選擇火管鍋爐和水管鍋爐等。1.4MW~14MW燃氣鍋爐多應(yīng)用于中型供熱鍋爐房當中，而立管火管鍋爐和真空鍋爐在小型供熱鍋爐房中的應(yīng)用效果較好。

3.1.2 選型原則

明確燃氣鍋爐運行的額定功率，確保容量和數(shù)量等達到熱負荷要求，當熱負荷過低或者過高時，也需要保障燃氣鍋爐的安全性，防止造成嚴重的事故。在選擇燃氣鍋爐時，應(yīng)該確保設(shè)備能夠根據(jù)熱負荷的變化情況對性能進行合理調(diào)整，最低負荷率應(yīng)該在30%，防止長期在額定負荷的60%以內(nèi)運行。如果設(shè)置一臺燃氣鍋爐，則需要考慮到熱負荷及后續(xù)檢修工作的要求，否則應(yīng)該設(shè)置2臺以上。在新建和改擴建鍋爐房當中，燃氣鍋爐的數(shù)量分別為5臺和7臺。全自動鍋爐在實踐中得到廣泛應(yīng)用，容量應(yīng)該在2.8MW以上，以達到生產(chǎn)要求。

3．2 應(yīng)用循環(huán)泵和補水水泵

在燃氣鍋爐的運行過程中，可以采用熱網(wǎng)循環(huán)水泵輔助工作，應(yīng)該對熱網(wǎng)、鍋爐房和水力情況等進行全面分析和評估，以此為依據(jù)確定合理的循環(huán)泵參數(shù)，防止在使用中出現(xiàn)動力不足的情況，保障鍋爐房的良好用能效果。尤其是在水力計算中應(yīng)該嚴格控制數(shù)據(jù)誤差，防止對煤改氣鍋爐性能造成負面影響。如果水泵參數(shù)難以滿足實際生產(chǎn)需求，則應(yīng)該及時進行更換處理。定壓處理是保障補水水泵可靠運行的關(guān)鍵操作，除了依靠水泵定壓外，還可以通過原有壓力和開式膨脹水箱水位等加以調(diào)整，以達到燃氣鍋爐的運行標準。

3.3 應(yīng)用風煙系統(tǒng)

鍋爐燃燒火焰和強度、溫度等，與燃氣、空氣的混合形式密切相關(guān)，應(yīng)該對風煙系統(tǒng)進行科學設(shè)計，以改善燃氣鍋爐的燃燒效果。保持風道和煙道的良好密封性能，使其處于平直狀態(tài)下降低阻力。運用單獨排煙的形式對燃氣鍋爐進行設(shè)計與改造，而如果采用機械通風燃氣鍋爐時，則需要運用煙道擋板對支煙道進行隔斷處理，同時做好固定。確保鍋爐通風的均勻性，分析燃燒器的性能特點，確定風力的阻力值，防止影響燃氣鍋爐的熱效率。防爆門可以提高煙道運行的安全性，避免發(fā)生意外傷害事故。在外墻設(shè)置煙囪時，應(yīng)該合理控制與屋頂?shù)木嚯x，通常要超過1 m。

3.4 應(yīng)用煙氣冷凝熱能回收系統(tǒng)

為了提高資源能源利用率，還可以在鍋爐燃煤改氣中運用煙氣冷凝熱能回收系統(tǒng)進行優(yōu)化，以達到循環(huán)利用的目的。在整個燃氣鍋爐的熱損失當中，排煙損失占比較大，一般在80%左右，主要是由于灰渣和燃氣未完全燃燒所引起，因此對排煙溫度的有效調(diào)節(jié)，可以實現(xiàn)熱能的回收利用，有助于燃氣鍋爐熱效率的提高，同時天然氣用量也得到控制，具有節(jié)能降耗的作用。排煙溫度最低不能低于70℃，最高不能超過80℃，溫度降比在20%左右，有助于熱效率提高1%~3%。

3.5 應(yīng)用供熱集中控制系統(tǒng)

對于燃氣鍋爐熱效率的計算，需要在額定負荷下對鍋爐的運行情況進行分析，然而隨著熱負荷的改變，也會對燃氣鍋爐的熱效率產(chǎn)生影響，如果無法處于恒定的最佳工況點，則會出現(xiàn)負荷的波動，熱效率也無法達到相關(guān)要求。除了應(yīng)該對燃氣鍋爐的自身性能進行優(yōu)化設(shè)計外，還應(yīng)該注重總熱效率的提升，明確燃氣鍋爐運行的實際工況，運用供熱集中控制系統(tǒng)加以改造，尤其是在多臺并聯(lián)運行模式下的效果更佳。鍋爐運行臺數(shù)根據(jù)熱負荷變化情況進行選擇，實現(xiàn)對運行熱負荷的有效分配，使燃氣鍋爐處于良好的運行條件下，從而使鍋爐房的總熱效率得到全面提升。

4 結(jié)語

燃氣鍋爐具備節(jié)能環(huán)保效果好、系統(tǒng)可操控性強、熱效率高和便于管理維護等特點，因此在實踐中逐步推廣應(yīng)用。在鍋爐燃煤改氣過程中，應(yīng)該做好鍋爐選型，同時應(yīng)用循環(huán)泵和補水水泵、風煙系統(tǒng)、煙氣冷凝熱能回收系統(tǒng)和供熱集中控制系統(tǒng)等實現(xiàn)燃氣鍋爐的全面優(yōu)化和改進，以滿足能源綜合管理的工作要求。