□文/王晉英

模塊化燃氣鍋爐在煤改燃項目中的優(yōu)勢與展望

□文/王晉英

模塊化燃氣鍋爐在煤改燃項目中相比傳統(tǒng)的燃氣鍋爐具有顯著的優(yōu)勢。文章分析了模塊化燃氣鍋爐的運行原理，對模塊化鍋爐煤改燃的可行性進行分析，對其中的優(yōu)勢和未來的發(fā)展前景做出展望。

模塊化；燃氣鍋爐；煤改燃

目前能源和環(huán)境問題已經(jīng)成為全世界面對的普遍難題，我國當前的能源使用現(xiàn)狀還是粗放型，能源利用效率低、環(huán)境污染大，而且能源的消耗已經(jīng)無法滿足國民消費的需求，隨著國家相關環(huán)保政策的制定，市場上能源利用效率低的設備將被逐漸取代及取消?，F(xiàn)狀各個能源消費行業(yè)都在積極行動，充分利用原料，減少資源的浪費和環(huán)境的污染，不斷地提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

模塊化燃氣鍋爐系統(tǒng)是根據(jù)熱能負荷的需要進行模塊化的組合，通過對鍋爐的使用數(shù)量進行控制，使鍋爐的熱能滿足使用者的需求，保障鍋爐的運行效率。模塊化鍋爐實現(xiàn)了智能化的供熱系統(tǒng)，減少了資源浪費和環(huán)境污染；同時模塊化燃氣鍋爐煤改燃系統(tǒng)體積小，重量輕，相對于傳統(tǒng)的燃煤鍋爐降低了成本，具有顯著的優(yōu)勢，是未來模塊化燃氣爐的發(fā)展趨勢。

1　模塊化燃氣鍋爐系統(tǒng)特點

模塊化燃氣鍋爐系統(tǒng)相比原有的燃煤鍋爐系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢，隨著國家節(jié)能政策的推廣，模塊化燃氣鍋爐系統(tǒng)煤改燃逐漸被大多數(shù)燃氣鍋爐公司所認可。其中主要的特點體現(xiàn)在以下幾方面。

1）燃氣燃燒后產(chǎn)生的輻射特性。模塊化鍋爐煤改氣之后燃氣成為主要形式[1]。由于燃氣主要是氣體形態(tài)，因此需要特殊的燃燒方式，需要在密封的空間內(nèi)進行。燃氣的主要化學成分是烴，燃燒過程是燃料和空氣進行混合，通過加熱點燃，然后進行充分燃燒，達到鍋爐加熱的目的。

燃氣相比于燃煤的點燃溫度要低很多，燃氣進行燃燒的過程空氣系數(shù)小很多，燃燒相比燃煤更迅速。燃氣相比于燃煤的優(yōu)勢在于所含有的燃灰成分要小很多。燃燒過程中減少了大量不必要的顆粒污染物的產(chǎn)生。而且燃氣的熱負荷相對較大，鍋爐出口的溫度較高，因此不需要擔心熔點不足產(chǎn)生的問題。燃氣的熱值相比燃煤等其他加熱方式要高很多，而且在完全燃燒的情況下需要的空氣要少一些，因此具有顯著的隔熱和高熱值的優(yōu)勢。

在鍋爐的爐膛內(nèi)部傳熱方面，燃氣相比燃煤產(chǎn)生的焦炭和飛灰含量少很多，因此整個鍋爐的受熱更加均勻，減少了因為受熱不均或者是溫度不夠無法滿足技術(shù)指標的可能性，使受熱面積更加均勻合理。

2）模塊化燃氣鍋爐基本特性。由于燃氣的熱值高[2]，而且燃氣的火焰高于普通燃煤的鍋爐，因此高熱值的燃氣鍋爐需要更高的鍋爐爐膛來滿足燃氣需求。燃氣鍋爐還需要更高的熱負荷，同時需要更加大的受熱面積和鍋爐的出口溫度，鍋爐爐膛要做得更小。早在1973年由前蘇聯(lián)制定的《鍋爐機組熱力計算標準》中制定了相關的參數(shù)，在使用煤氣、天然氣等其他常用可燃氣體時，鍋爐的空氣過量系數(shù)保持在1.07的狀態(tài)效率較高，在鍋爐的容積維持在80 t/h的條件下，鍋爐的熱負荷容積保持在320～420 kJ之間，當鍋爐的容積超過80t/h時，鍋爐的容積熱負荷量大約維持在260 kJ上。但是如果鍋爐使用的燃料不是氣體，換成煤粉的話，相應的鍋爐熱負荷標準維持在170kJ左右較合理。

2　模塊化燃氣鍋爐煤改氣優(yōu)勢

模塊化燃氣鍋爐煤改氣工程已經(jīng)經(jīng)過了十幾年的研究階段，現(xiàn)在已經(jīng)基本完善。經(jīng)過多次的實踐論證得出在城市供熱項目中采用模塊化的供熱模式以及采用燃氣是節(jié)約資源、降低成本、提高供熱效率和保護環(huán)境的最佳方法，同時技術(shù)上的障礙也已經(jīng)基本解決。目前我國的模塊化燃氣鍋爐煤改燃推廣工程受到多方面的因素影響，比如煤改燃技術(shù)的解決、經(jīng)濟效益提高、環(huán)境問題、工藝水平提升的因素等。在以后隨著技術(shù)不斷地提高與完善，將會出現(xiàn)更加清潔的能源還有效率更高的能源來替代現(xiàn)有的煤氣、天然氣等。

1）模塊化燃氣鍋爐實現(xiàn)點對點供暖。我國模塊化燃氣鍋爐供暖目前基本上都是采用集中供暖的方式[3]。首先，模塊化燃氣鍋爐集中供暖減少大量不必要的能源損耗，將資源的利用效率提高到30%甚至更多；可以充分利用現(xiàn)有的能源，提高能源的利用率，減少能量源的不必要浪費，達到提高鍋爐經(jīng)濟效益的目標。集中供暖一般都需要較大的鍋爐，鍋爐容量大的同時將有更高的熱值，保證熱值達到85%以上，是小型鍋爐的數(shù)倍，分散的小型鍋爐的效率和大鍋爐的效率之間差異巨大。其次，模塊化燃氣鍋爐供暖具有重要的環(huán)保意義。目前城市大氣污染的主要原因之一是燃煤產(chǎn)生的粉塵，二氧化硫，氮氧化物和大量的可吸入顆粒等。而燃氣鍋爐，尤其集中供熱用的模塊化燃氣鍋爐，更能明顯的改善現(xiàn)有的空氣質(zhì)量，將大大地減少粉塵，二氧化硫，氮氧化物等顆粒物帶來的大氣污染。對于燃氣燃燒所產(chǎn)生的少量污染物，其后續(xù)處理技術(shù)更加嚴格，配備相應的污染凈化處理設備，能夠?qū)崿F(xiàn)在充分利用燃料的基礎上，將產(chǎn)生的垃圾及時處理并達到再利用，減少主要空氣污染區(qū)的產(chǎn)生，改善現(xiàn)有的空氣質(zhì)量。三是隨著煤改燃工程的進一步推廣，模塊化燃氣鍋爐將具有技術(shù)與經(jīng)濟更明顯的優(yōu)越性。模塊化燃氣鍋爐的技術(shù)經(jīng)過多年的研究與實踐，在技術(shù)上已經(jīng)比較成熟，而且方法安全可行。現(xiàn)不少鍋爐房都就近布置在需求點周邊，可以很大程度上根據(jù)用戶差異性的采暖需求進行供暖，這樣使得檢修期間各戶不會互相干擾。隨著管網(wǎng)技術(shù)和換熱器技術(shù)的發(fā)展，輸送熱損失大大降低，使運行成本得以控制[4]。

2）模塊化燃氣鍋爐煤改燃的優(yōu)點。模塊化燃氣鍋爐系統(tǒng)主要特點是根據(jù)熱負荷的設計需求進行模塊化的組合，通過利用鍋爐的使用臺數(shù)來保證熱負荷更加滿足實際需求，提高模塊化燃氣鍋爐的運作效率。模塊化鍋爐的運作原理見圖1。

圖1　模塊化鍋爐運作原理

模塊化鍋爐煤改氣以后具有顯著的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是有效控制鍋爐的使用臺數(shù)，保證熱負荷最佳滿足工程的實際需要，減少原有的燃煤無法迅速控制鍋爐使用數(shù)量帶來資源浪費的問題，提高了鍋爐使用過程中的季節(jié)運行效率；二是由于模塊化燃氣鍋爐大多數(shù)不是同時使用，因此不使用的設備就可以作為備用設備，當使用的設備出現(xiàn)問題以后可以作為替代品直接使用，這樣減少了設備出現(xiàn)故障帶來的經(jīng)濟損失，降低了風險的同時，還減少了初始投資；三是由于煤改燃設備的天然優(yōu)勢，鍋爐占用的土地面積更小，體積小，位置靈活，減少了初始投資的費用；四是可以擴展，由于煤改燃的模塊化鍋爐更加靈活，因此可以隨時變動鍋爐，滿足供熱的基本需求；最后由于模塊化燃氣鍋爐是點對點的供熱方式，因此在熱力管網(wǎng)輸送的過程中可以減少大量不必要熱能損耗與浪費，基本上實現(xiàn)了國家對企業(yè)制定的節(jié)能指標。

3　總結(jié)與展望

通過對模塊化燃氣鍋爐煤改燃的研究分析可以發(fā)現(xiàn)，煤改燃項目不僅在技術(shù)上是可行的，同時在經(jīng)濟上和環(huán)境上都是合乎國家與企業(yè)發(fā)展需求的。隨著供熱行業(yè)煤改燃政策的不斷推廣，對模塊化鍋爐的需求規(guī)模不斷增加，模塊化燃氣鍋爐的壓力和水循環(huán)能力將得到不斷改進和提升，以適應愈來愈高的需求。這也是未來的發(fā)展趨勢。未來隨著新能源的開發(fā)利用，更加節(jié)能而且環(huán)保的能源將不斷地使用到模塊化燃氣鍋爐中來。

[1]建設部工程質(zhì)量安全監(jiān)督與行業(yè)發(fā)展司，中國建筑標準設計研究院.全國民用建筑工程設計技術(shù)措施·節(jié)能專篇(2007)暖通空調(diào)·動力[M].北京：中國計劃出版社，2007.

[2]林宗虎，張永照.鍋爐手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1989.

[3]武文修，王叔之.鍋爐設計、制造、安裝、運行、檢修、改造實務全書[M].北京：當代中國音像出版社，2003.

[4]陸耀慶.實用供熱空調(diào)設計手冊[M].2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.04.028

□TU995

□C

□1008-3197（2015）04-70-02

□2015-06-08

□王晉英/女，1984年出生，工程師，天津市房信供熱有限公司，從事工程技術(shù)管理工作。