浅谈燃煤锅炉改造为燃气锅炉设计

尚瑾

摘 要：出于对环境保护的要求，传统的燃煤锅炉在使用上越来越受到限制，以至于这些燃煤锅炉被停用，从而造成浪费。为了资源的充分利用，本文就对传统燃煤锅炉改造为燃气锅炉的设计进行了分析与研究，希望能够为我国的锅炉改造提供积极作用。

关键词：锅炉改造；燃气锅炉；燃煤锅炉

相对于燃气锅炉而言，传统的燃煤锅炉由于其除尘和脱硫的效果较差，对环境的污染也相当严重。自从我国实行“西气东输”的工程之后，燃气这种较为清洁的能源越来越受到人们的关注，燃煤锅炉也逐渐被淘汰。然而，在一些工厂实施装备换新之后，之前所使用的燃煤锅炉却被搁置不用，从而也造成了一定程度的浪費。原有的燃煤锅炉完全可以将其改造成燃气锅炉，这样不仅能够大大节约换新的成本，也能够实现对废物的再利用，符合环保意义。

1 燃煤锅炉改成燃气锅炉的可行性

1.1 环境效益的可行性

从环境污染的情况来说，燃煤锅炉产生的废气废料对生态环境影响严重。锅炉的废气就是大气污染的主要源头之一。就市面上现在存在的3种锅炉（燃煤、燃气、燃油）在废物废气排放上而言，燃气锅炉在这三者之中都是最为理想的。因此，从环境效益上，将燃煤锅炉改造成为燃气锅炉是科学可行的。

1.2 技术上的可行性

尽管从环境上考虑燃气锅炉具有相当大的优越性，但是如果技术上做不到依旧是空谈。而经过燃煤锅炉与燃气锅炉的对比我们可以知道，这种改造是可行的。原因有以下几点：

（1）从锅炉内的燃烧物来看，煤的燃烧需要较大的空间，一般的燃煤锅炉的炉膛容积热强度都≤1256×103KJ/（h·m?）。而对于燃气而言，气体燃烧快且充分，燃气锅炉的炉膛容积热强度一般也都在4180×103kJ/（h·m?），所以燃煤锅炉的炉膛适合燃气的燃烧。

（2）燃煤锅炉在其炉膛内的传热主要是靠焦炭粒、灰粒以及三原子气体辐射完成，燃气锅炉的炉膛辐射和燃煤差不多，并且在通过燃气改造之后，还会去除其中的焦炭粒和灰粒，更具效果。

（3）从放热形式上来看，燃煤锅炉的高温烟气主要是通过对流的形式进行放热，而燃气在锅炉管束当中的传热与原来的燃煤锅炉差不多，在将其改造为燃气锅炉之后，不会影响到其中的传热效果。

2 确定燃气燃烧器的型式

要对燃煤锅炉进行改造，首先就要确定燃气燃烧器的型式，只有在改造之前确定才能够做相应的动工。对于燃气燃烧器而言，我们按照空气的供给方式可以将其分为三类：鼓风式、引射式、自然引风式。

这三种燃烧器的型式当中，由于鼓风式燃气燃烧器具有结构简单、制造容易、成本低、能够充分增加燃气与空气的预热温度，使得锅炉的燃烧效率增加之外，还有能够排除燃烧器回火的可能，有充分的负荷调节范围，可以使得火焰的高温区离开炉墙表面，从而延长锅炉使用寿命等诸多优势。一般的燃煤锅炉也都自带有送风机，所以将一般的燃煤锅炉改造为鼓风式的燃气锅炉最为合适。

当然，对于引射式和自然引风式的燃烧器而言，它们的特点除了成本低之外，还不需要鼓风设备，不过却会降低炉内燃烧温度，影响燃烧效率。对于一般不具有送风设备的小型燃煤锅炉将其改造为这两种燃烧器型式的燃气锅炉也未为不可。

3 确定燃气燃烧器的位置设计

在对燃气燃烧器的位置进行设计的时候，应该尽量使其安装在炉膛侧墙中心的下方。避免火焰直接冲刷链条炉排而将其烧坏。具体的燃烧器设计高度，可以通过以下关系式来计算确定：

以上为在自由紊流射流的燃气混合阶段，射流宽度的关系式，在这其中：

R为射流宽度（m）；

R0为燃烧器喷口半径（m）；

W0为射流出口的速度（m/s）；

Wm为射流截面轴向速度（m/s）。

从关系式当中，我们可以知道，要使得射流宽度达到最大，即Wm=0.05W0，将其带入，可以得到R=66R0。在考虑到炉膛内的负压会使得射流发生向上偏转的可能，实际上燃烧器的安装高度用以下公式表示：

式中b为偏转距离，取值范围为100mm～200mm。

我们以SHL20-2.5/400-AⅡ锅炉为例来说，其燃烧器的喷口半径为12mm，b值取150mm。所以通过计算，该型号的燃烧器的安装高度我们取640mm。

4 安全措施设计

当对燃煤锅炉进行改造之后，由于燃料的变化使得改造后的燃气锅炉存在爆炸的安全隐患。造成安全隐患的原因，我们大概有着几点原因。首先是在锅炉点火之前，由于燃气泄漏进入炉膛内部，但是又没有对炉膛和烟道进行吹扫，或者是吹扫过程当中风量不足，时间过短，则会在点火的时候发生爆炸；其次就是在锅炉的运行过程当中，由于熄火引起的爆炸事故。引起这类事故的原因是由于燃烧器的燃气压力或风压波动太大，从而导致脱火回火的现象；最后就是在锅炉燃烧不充分的时候，燃气进入到了锅炉的后烟道，与其中的空气混合形成易爆的混合气体，以上3个方面都是燃气锅炉发生爆炸的主要原因。

为了防止这类安全事故的发生，我们首先要做的有以下几点。

（1）切忌在燃烧炉内无明火的情况下将燃气送进炉膛当中。在对锅炉点或之前，必须将炉膛和烟道当中的灰尘与杂物清除干净。

（2）设计燃气锅炉燃烧系统，使得系统能够主动控制点火、熄火，并有其保护功能。使得该系统能够对锅炉内的燃烧自动调节。必要的连锁保护方面的自动化控制。

（3）在燃气锅炉和烟道上设计防爆装置。

（4）对于锅炉的燃气系统应该设计放散管，使得锅炉房的燃气引入口总切断阀入口侧、母管末端、管道和设备的最高点、燃烧器前等处应布置放散点。

5 结论

总的来说，无论是从环保角度上还是从技术和经济的角度上来看，将燃煤锅炉改造成燃气锅炉是确实可行的。不过我们在对锅炉进行改造的同时，也要注意其安全问题，从全面着手，实现对燃煤锅炉的改造。

参考文献

[1]刘金刚.燃气锅炉改造方案设计与实施[J].科技资讯，2014，（24）：62-64.

[2]谢金信.浅议燃煤锅炉的燃气化改造[J].福建建筑，2009，（6）：126-128.

[3]王彩霞.燃煤锅炉改为燃气锅炉的设计研究[J].节能，2004，（6）：39-41.

（作者单位：河南省发展燃气有限公司）