论文;燃煤锅炉改燃气锅炉技术可行性.doc

燃煤锅炉改燃气锅炉的技术可行性探讨燃煤锅炉在使用中能耗大，热效率低，排尘浓度大，对大气污染严重。天然气是目前一种最为清洁的燃料，它可以充分燃烧，产生的污染物比燃煤锅炉低得多。因此，对燃煤锅炉进行燃气改造是改善空气环境质量的有效办法之一。一、燃煤锅炉和燃气锅炉的特性差异由于煤与天然气的物理和化学性质不同，因此，燃气与燃煤锅炉存在很大的差异。1、燃烧方式燃煤锅炉采用层燃燃烧方式，燃煤在链条炉排上完成燃烧过程。燃气锅炉采用室燃燃烧，天然气通过燃烧器喷嘴喷入炉膛，在炉膛内呈火炬状完成燃烧。2、燃烧产物燃煤主要是由C、灰分、水分等组成，燃烧放热后生成SOx、NOx、水分和灰分。天然气的主要成分是甲烷（CH4）气体，并含有少量的非烃类气体。燃烧后，主要生成CO2和水，放出大量的热。3、通风方式燃煤锅炉一般采用负压燃烧，燃烧过程需要大量空气，过剩空气系数在2.12.5左右。燃气锅炉采用微正压燃烧，天然气在燃烧器内与空气能较好的预混，过剩空气系数在1.051.2左右。4、燃料的易爆性燃煤锅炉的燃烧安全，炉膛不易发生爆炸危险。而燃气与空气在一定的浓度下混合，遇到明火就会发生爆炸，危险性大。5、锅炉的自动控制燃煤锅炉受到煤种、煤层厚度、鼓引风量、炉排速度等因素影响，要做到根据负荷来自动调节锅炉运行参数的难度大。燃气锅炉所受影响因素较少，可根据负荷调节大小火，容易实现自动控制。6、在锅炉运行、调节及降低供热成本方面燃气锅炉供热负荷适应性强，调节大小火灵活；系统启动快，准备工作带来的消耗少；附属设备少，用电量低；燃气内杂质较少，锅炉不会发生高低温受热面腐蚀，锅炉连续运行时间长，故障少；燃气锅炉计量简单，便于燃气供应量的调节；燃气锅炉燃烧系统设备简单，维修少，使用寿命长；7、附属设备少，节约占地面积燃煤锅炉需要配套上煤机、除渣机、除尘器、风机等设备及建筑物，储煤场占地面积大。燃气锅炉使用管道输送的天然气为动力，不需要燃料储存，附属设备少，运行成本低，劳动强度低，节约运输费用、场地、劳动力。二、燃煤锅炉改燃气锅炉的技术可行性以DHL14燃煤锅炉为例，拟作简单理论研究。该锅炉受压元件基本完好，有使用价值。给水和送引风系统完好，适宜改造。改造达到目标：保持或提高原有锅炉的出力和效率；改造方案简单、投资少、工期短，改造后达到环保要求（一）、改造技术要点1、锅炉各受热面重新进行校核计算由于锅炉的燃料由固体变为气体，炉内的辐射、对流传热特性以及烟气、空气流量等都发生了相应的变化，因而需要对锅炉各受热面重新进行校核计算，确定是否需要以及如何对其进行调整。锅炉受热面校核计算是按照锅炉本体已有的结构和尺寸去确定各个受热面交界处的水温、气温和烟气的温度。具体计算过程：预先估计锅炉的排烟温度和热空气温度，以此确定锅炉的热损失、锅炉效率及燃料消耗量；再进行炉膛的热力计算，确定炉膛出口烟温及其吸热量。随后对炉膛后各受热面进行计算，并确定各受热面后的烟温。在进行计算时，如果各受热面烟气侧放热量Qd与工质吸热量Qcr之间的计算误差在规定的范围内（5%），则受热面计算通过，该受热面不需调整，否则需要依据计算结果对锅炉受热面进行换热面积的修正。2、选择燃气燃烧器燃煤锅炉的改造，首先要选择合适的燃烧器。燃烧器要有很宽的负荷调节范围。改造后的燃气锅炉运行时，应使炉膛火焰充满度比较好，不形成气流死角，避免相邻燃烧器的火焰相互干扰。燃烧器的数目受炉膛形状和布置条件的制约。3、燃气燃烧器的位置确定燃烧器安装位置以改造后炉内的热交换状况与改造前的相似为宜。安装高度可通过下列关系式确定：4、拆除及砌筑附属设备将上煤机、除渣机、水膜除尘器等全部拆除，保留鼓引风机及风道。原除尘器拆除后，用钢板将原除尘器入口和出口之间进行连接，形成完整的烟道。煤斗：在原锅炉基础平面±0.00处以上到锅炉前炉墙以前的煤斗拆除，并密封。炉排：拆除全部炉排、前后轴及电机、老鹰铁。风箱：拆除炉排中间的风箱，根据火焰的尺寸要求，形成一个圆弧形炉膛底部燃烧空间。用炉渣封堵落灰室，抹100mm厚保温混凝土，上砌两层耐火砖，圆弧形放置，最后用耐火混凝土浇注抹面，形成耐火保温炉膛底。对所有的炉墙及炉门进行密封处理。将每侧和后部的原有看火门，改成防爆门。制作炉墙与燃烧器的连接面板：用厚度为16mm的钢板在炉座基础平面以上与炉墙立面处进行焊接固定，根据燃烧头的安装固定尺寸要求，开孔并钻四个固定螺栓孔，用耐火砖在钢板内侧砌筑耐火墙（在钢板与耐火砖之间适当留50-80mm间隙用来填充保温材料）和原有侧炉墙，与新做炉底相连，形成完全密封的炉墙。清除炉内受热面上的烟垢，同时洗管，清除管内水垢，提高锅炉受热面的传热能力。安装燃烧机：先将燃烧头拆下，装在炉墙上的燃烧器连接面板上，并用耐火材料将燃烧筒与炉墙处进行密封，然后按要求依次装上燃气阀组及附件，最后装上燃烧机主体部分。根据燃烧机要求，充分利用原有的控制器件，设计制作新的控制系统，能达到如下的功能：a.水位自动调节指示，高低水位报警，极低水位报警联锁停炉b.炉膛出口温度超高报警，停炉；c.燃气高低压报警，停炉；d. 燃烧程控自动控制，实现自动预吹扫，高压点火，火焰自检，火焰监测，故障熄火报警停炉联锁；f.燃气系统泄漏报警，停炉；g. 其他。（二）、改造时注意问题1、由于燃气锅炉使用的天然气接市政管道，为达到锅炉燃烧器前的压力要求，还要防止燃气压力的上下波动，需要在厂区内设置一台落地式燃气调压计量柜。该调压柜可以完成过滤、调压、稳压、计量、安全切断等功能。为了保证24h不间断供气，管路系统应为“双回路加旁通”形式。2、改燃后，引风机的富余量较大，建议改为调频控制，电能耗降低1/21/3。3、改燃后，烟气中水蒸气的体积上升，远高于燃煤锅炉。在停炉和启动过程中，在受压受热元件的壁面上容易结露，炉墙和保温材料也会因吸水失效。建议在前后烟箱和后烟道处设置冷凝水排放装置，及时排除冷凝水。4、改燃后，燃气锅炉房属于甲类厂房，耐火等级不低于二级，消防安全方面远高于燃煤锅炉房，因此，在改燃前锅炉房土建结构应重新按规范进行设计改造，注意防爆抗耐火级的选择。三、燃煤锅炉和燃气锅炉使用成本比较燃煤锅炉使用煤炭热值为5500Kcal/Kg（按标准煤计算）左右，其市场价700元/吨左右（有不断上涨的趋势）。天然气的热值为8000 kcal/ Nm3， 2.0元/Nm3左右。两者的运行费用比较，燃气锅炉的燃料费用高于燃煤锅炉，但燃气锅炉可以大大节约除燃料以外的运行费用及节约占地面积。且随着国家的环境保护政策，能源政策的发展趋势，燃气锅炉的运行费用较燃煤锅炉应该还有非常大的下降空间，因此燃煤锅炉非常适宜改为燃气锅炉。参考文献：1杜欣平 陈琴，李维光等“燃煤锅炉改为燃气锅炉的技术措施”燃气与动力2002（2）2冯俊凯 沈幼庭主编 锅炉原理与计算 科学出版社 1992年