吳麗梅

【摘? 要】隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，環(huán)保觀念已經(jīng)日益普及，很多地方都陸續(xù)將燃煤供熱鍋爐改造成為燃氣鍋爐。我國的天然氣儲量會保持穩(wěn)步增長的良好發(fā)展勢頭，這樣會給燃煤鍋爐改造為燃氣鍋爐提供保障。所以當前鍋爐廠家最關心的問題是如何將燃煤鍋爐改造成燃氣鍋爐，并能有效控制成本，獲得最大經(jīng)濟效益。本文對燃煤鍋爐的改造技術做相關探討。

【關鍵詞】燃煤鍋爐;燃氣鍋爐;設備選型;工藝技術

一、燃煤鍋爐改天燃氣鍋爐的必要性分析

1.燃氣鍋爐的優(yōu)勢要求

第一，燃氣中的含硫、氮和灰的分量遠遠低于煤炭，并且，燃氣的燃燒比較充分，燃燒過程中所排放的煙氣中粉塵含量較少，能夠達到我國對燃燒設備的要求標準，減少燃燒對環(huán)境的污染，具有較強的環(huán)保性能。第二，燃氣鍋爐的煙氣污染較小，且燃氣燃燒對流管束的腐蝕程度遠遠低于燃煤鍋爐，傳熱性能較強，具有較高的輻射力度，能夠有效提高熱效率。第三，燃氣鍋爐不需要除塵器、除渣機等附件設備，能夠節(jié)省資金和資源。第四，燃氣鍋爐一般使用管道來輸送燃氣，不需要進行空間儲藏，既能夠節(jié)省空間，又保證了衛(wèi)生條件，減小了鍋爐燃燒的勞動力度。第五，燃氣鍋爐的運行成本、供熱成本和調節(jié)成本較低，具有較高的經(jīng)濟價值。第六，燃氣鍋爐具有較強的供熱負荷適應性，能夠根據(jù)鍋爐里所受到的負荷來調節(jié)火力大小。第七，燃氣鍋爐的維修保養(yǎng)比較簡單，鍋爐、受熱管等設備使用壽命較長。

2.燃煤鍋爐的劣勢改造要求

首先，燃煤鍋爐主要采用層燃的方式燃燒，需要在爐腔內完成燃燒，再將熱度傳遞到暖氣管制中，熱量散失較多。其次，煤炭的主要成分包括水分、灰分、C、S、N等元素，而且這些元素在煤炭燃燒之后以復雜的化合物的方式呈現(xiàn)，生成二氧化碳、二氧化硫等有害氣體，這些有害氣體排入到空氣中會造成空氣污染，嚴重影響人類的身體健康。再次，燃煤鍋爐多采用負壓燃燒方式，燃燒過程是由引風機和鼓風機共同完成，需要大量的空氣和氧氣，并且燃燒鍋爐煙道和墻之間存在著漏風，導致過量空氣系數(shù)較高。最后，燃煤鍋爐受鼓風量、燃煤鍋爐受鼓風量、臺風速度等因素的影響，難以實現(xiàn)鍋爐的自動控制和調節(jié)，人力勞動，工作量較大。由此可見，燃煤鍋爐的劣勢，要求我們加快燃煤鍋爐改燃氣鍋爐的步伐。

二、燃氣燃燒器的選擇

在燃煤鍋爐改造過程中，首先要選擇或設計合適的燃氣燃燒器。常見的燃氣燃燒器按照空氣供給方式可以分為引射式燃燒器、鼓風式燃燒器和自燃引風式燃燒器三類。引射式燃燒所需的空氣由燃氣射流吸入，鼓風式燃燒器需鼓風設備將空氣送入燃燒系統(tǒng)，自然引風式燃燒器則依靠爐膛中的負壓將燃燒所需的空氣吸入燃燒系統(tǒng)。對于燃燒器的選擇應對比三種燃燒器的特性結合鍋爐原有爐膛的特點進行考慮。

1.燃氣燃燒器的燃盡程度，也就是要求降低氣體不完全燃燒熱損失

燃燒的完全度主要與燃氣和空氣混合均勻程度及空氣是否充足有關。一般在空氣量充足、混合良好的情況下，使氣體不完全燃燒損失為零并不困難。當燃用高熱值燃氣時，氣體不完全燃燒損壞不應超過0.5%;燃用低熱值氣體時，氣體不完全燃燒損壞不應超過1.5%。在采用預混燃燒器時，容易使不完全燃燒損失控制得比擴散燃燒時低一些。

2.降低煙氣中的過?？諝庀禂?shù)是降低排煙損失有效措施

排煙中的過?？諝饬颗c煙氣通道漏入的空氣量之和。對微正壓運行的鍋爐，煙氣通道漏入的空氣為零，此時主要過剩空氣量取決于燃燒時的過?？諝饬浚瑢嶋H上在任何情況下，降低燃燒時的過剩空氣量，對提高鍋爐的熱效率是有好處的。燃燒器能否保證在盡量低的過剩空氣系數(shù)下運行，是燃燒器燃燒性能的重要指標之一。

3.燃燒器的火焰特性與爐內換熱和鍋爐的其他特性密切相關

擴散燃燒時，其半發(fā)光火焰比無焰燃燒時的火焰輻射能力強，對爐內傳播有利。燃燒器噴口的氣流應有較高的速度和較大射程，以使爐內火焰充滿度較好。在利用耐火材料加強爐內傳熱時，需要與輻射面相適應的火焰形狀和火焰速度。

4.充分考慮燃燒速度

因為高速燃燒是現(xiàn)代中小型鍋爐發(fā)展的的趨勢，它可以減少燃燒器和爐膛的尺寸，是鍋爐小型化的重要措施，也是燃燒器的重要特性指標。

但是，實際生產(chǎn)中，由于中小型鍋爐常在負荷多變的情況下使用，因此，要求燃燒器有很寬的負荷調節(jié)范圍。改造后的燃氣鍋爐在運行時，應使爐膛火焰充滿度比較好，不形成氣流死角，避免相鄰燃燒器的火焰相互干擾，同時未燃盡的燃氣、空氣混合物不應接觸換熱面，以免形成氣體不完全燃燒。但高溫火焰要避免高速沖刷換熱面，以免換熱面熱強度過高使管壁過熱。因此，在選擇燃燒器時，還要根據(jù)不同的燃氣和負荷，近似估算燃燒火焰的長度。

三、燃氣燃燒器數(shù)量的確定

燃煤鍋爐改造時燃氣燃燒器的數(shù)量可由下式確定，

n=Qgl/Qrq

式中，n為燃氣燃燒器的數(shù)量;Qgl為鍋爐熱負荷容量，KW;Qrq為單個燃燒器熱負荷，KW。

實際改造中，為防止多個燃燒器同時運行時某一個燃燒器因事故熄火引起爆炸或爆炸，燃氣燃燒器個數(shù)一般不超過4個。為解決鍋爐在低負荷時燃氣流量不足出現(xiàn)的熄火、回火問題，可通過在燃燒器內部加裝油槍來適應鍋爐低負荷時的變化，同時爐膛中應配合安裝熄火防爆裝置。

四、燃燒器的布置

1.應使火焰處于爐膛幾何中心區(qū)域，使火焰盡可能充滿爐膛，燃燒穩(wěn)定。

2.火焰居于爐膛的幾何中心區(qū)域，可使爐膛內熱量得以均勻分配，不會形成局部受熱引起應力增大，防止受熱不均，避免鍋爐出現(xiàn)受熱局部過熱現(xiàn)象。

3.臥式鍋爐的爐膛進深較大，燃燒器布置在爐膛的前墻上，保證前煙箱不會過熱。目前，國內中小型燃煤鍋爐按燃燒方式分為層燃燒與室燃燒兩種。層燃爐多數(shù)為鏈條爐，其特征是燃料在固定或緩慢運動著的爐膛實現(xiàn)燃燒。當改造的鍋爐為鏈條爐時，其前后墻及爐拱的特殊形狀為安裝燃燒器帶來不便，故應將燃氣燃燒器安裝于鏈條爐的兩側。為使改造后爐內的熱交換狀況與改造前相似，以減少鏈條爐內換熱設備的變動，應將燃氣燃燒器安裝于爐膛側墻中心下方。對于煤粉爐，為保持與改造前爐膛空氣動力場特性相似且減少改造工程量，可利用其原有煤粉燃燒器噴口位置安裝新的燃燒器。

五、爐膛布置的匹配性

1.排煙量要與引風機相匹配

燃煤鍋爐引風機的排煙量是按照燃煤產(chǎn)生的煙氣配置的。改燒燃氣后，煙氣的密度及流量發(fā)生變化，應重新校驗引風是否匹配，否則會出現(xiàn)點火困難、尾氣溫度高等問題。

2.爐膛漏風系統(tǒng)要與燃燒器空氣量相匹配

在煤改氣過程中，應將漏風系數(shù)在0.1以下。燃煤鍋爐的漏風主要集中在前煤斗、排渣口、鼓風機入口處。采用氣體燃料后，應當封閉，以減少排煙熱損失和電耗，否則容易造成漏風。

3.爐膛尺寸要與燃燒器的布置匹配

爐膛布置要考慮單個燃燒器。根椐單個燃燒器的火焰長度和直徑，確定燃燒器之間的距離，以保證火焰不沖刷爐墻、不相互干擾，并有利于受熱面匹配。

結語

改造后燃氣鍋爐的運行費用略高于燃煤鍋爐，但燃氣鍋爐大大改善工作環(huán)境，降低勞動強度，提高企業(yè)品位。隨著國家及地方環(huán)境保護政策、能源政策的發(fā)展趨勢，燃氣鍋爐的運行費用較燃煤鍋爐有很大的下降空間，是目前鍋爐建設及改造的主要方向。在改造過程中應嚴格遵守國家有關規(guī)程、規(guī)范，在經(jīng)濟合理、鍋爐額定參數(shù)不變的前提下，達到節(jié)能減排、保護環(huán)境的要求。

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