锅炉燃煤改气的技术及效益研究

孙宏新

[摘 要]燃煤锅炉改装为燃气锅炉，是改善大气环境的有效方法之一，随着城市的发展，能源结构的调整，燃煤锅炉的燃气改造也是一项很现实的任务。在燃煤锅炉改为燃气锅炉的过程中，我们应根据原燃煤锅炉的特点，采取正确的方法，这样可使改装后锅炉达到出力明显提高、炉内辐射受热面增加并且提高锅炉的热效率。

[关键词]锅炉 煤改气 技术 效益

中图分类号：TB586 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）13-0301-01

一、锅炉“煤改气”的基本原则

燃煤锅炉改造成为燃气锅炉从根本上改变了锅炉的燃烧方式，同时对锅炉运行工况、锅炉房综合管理都带来了巨大的变化。特别是燃料气体（天然气、煤制气、焦炉气等）是可燃、可爆的有毒气体，如果处理不当会发生炉膛爆炸，燃气外溢甚至会引发火灾等，所以，对锅炉“煤改气”，以下几个方面应引起大家重视：

1、锅炉改造必须遵照《蒸汽锅炉安全技术监察规程》和《热水锅炉安全技术监察规程》及国家有关技术法规进行。锅炉改造方案应得到当地锅炉监管部门的认可。

首先应认真检查锅炉承压受热面是否存在严重腐蚀、结垢、过热等情况，受压元件必须保持基本完好。其次应根据锅炉工作年限确定其改造使用价值。上述检查工作应请当地锅炉监检部门进行。

2、应认真检查锅炉炉墙、烟道系统、锅炉给水系统及锅炉送风、引风系统，以上各系统保持基本完好。

3、锅炉改造后应保持锅炉原技术参数不变（如工作压力、温度等），而且应保持或提高原锅炉的负荷及锅炉效率。

4、锅炉改造应遵循简单易行，安全可靠的原则，力求压缩资金见效快，充分体现“煤改气”的优越性。

二、锅炉“煤改气”的优势

保护环境是人类生存和发展的基础，环境保护已受到世界各国的重视，我国在大部分中型城市已经开始限制燃煤锅炉的使用，并要求现有的燃煤锅炉逐步改烧燃气，因为燃气是一种优质、高效、清洁的气体燃料。

燃气锅炉比传统的燃煤锅炉具有更多的优势，使用燃气锅炉既安全又方便。相对燃煤锅炉而言，燃气锅炉主要存在以下优点：燃气锅炉比燃煤锅炉辅助设备少，所需工作人员少，负担工资及福利费用降低很多。

一是燃气锅炉的污染小，大气中的二氧化硫和氮氧化物也大多来自这些粉尘颗粒、氮化物及硫化物的排放。燃气锅炉燃烧后的灰分，硫化物和含氮量均比燃煤的含量低，燃烧后产生的烟气中粉尘量极少，排放出的烟气比较容量达到国家对燃烧设备所要求的标准。使用燃气锅炉可以大大减轻对环境的污染。此外，燃气锅炉在运行过程中所产生的噪音低，对人们生活的影响也较小。

二是燃气锅炉运行机制成本更低，因燃气锅炉选用的炉膛热负荷较高，从而缩小炉膛体积。燃气锅炉烟气所带走的热能量较少，锅炉的热效率也更高。通过合理布置对流管束，燃气节能锅炉使用管道输送的天然气为燃料，节省天然气运输费用、场地储存及劳动力管理等诸多花费，所以在此费用上又比燃煤锅炉更加经济实惠。

三、锅炉“煤改气”的技术

1、炉膛改造

1.1 炉膛设计考虑天然气燃烧的火焰直径和火焰长度，使炉膛空间与火焰的充满度达到最佳。

1.2 考虑到天然气主要成份为CH4，其燃烧后产生的水蒸气份额较大，故其辐射能力较强、炉膛受热可适当增加，以充分利用其辐射传热，提高热效率，并提高锅炉出力。

1.3 锅炉炉膛内采用微正压燃烧，要求锅炉的炉墙，密封性能要加强。

1.4 由于燃气锅炉的空气过剩系数较小，只有1.05-1.2之间，燃烧所需风量较少一些，加上拆除除尘器后，烟道阻力较小，引风机风量有较多的富余，如采用档板风门调节，功率损耗较大，宜采用变频调速方式对引风机进行调控。

1.5 在炉膛和后烟室看火门处，增加一个至两个防爆门，提高锅炉的抗爆性能。

1.6 在燃气锅炉上要装设一些联锁装置，以起到相应的控制作用：a）引风机突然停止时，自动切断送风和燃气供应；b）燃气供应压力低于规定值时，自动切断燃气供应；c）送风机突然停止时，自动切断燃气供应；d）蒸汽锅炉超压、水位过高或过低时，自动切断供气供应；e）对于热水锅炉，当压力降到发生汽化，或水温升高超过了规定值，或水泵突然停止时，自动切断燃气供应；须装设可靠的点火程控装置和熄火保护装置。点火的程序控制由PC实现，火焰监测采用紫外线光敏监测器，采用声光报警系统。

1.7 调试时要对引风机的风量和压头进行调整：由于改造后引风机有较大富裕量，需要将引风门关小到一定程度，以减少风量和降低风压。

1.8 引风机改为变频控制：由于引风机功率较大，且改燃气风量要求较燃煤时少，拆除除尘器和空滤器后的烟道阻力减小，引风机富裕量较大，采用变频控制会降到原能耗的1/2—1/3。

2、燃烧系统

2.1 燃烧系统包括燃气供应、空气供应、主燃烧器点火及锅炉排烟系统。拆除原燃煤锅炉加煤系统、除尘器、除渣落灰装置，保留原引风机、鼓风机，将省煤器后的排烟烟道直接与引风机入口管连接，将原除尘器烟气进出口的烟道隔断并封焊。

2.2 原燃煤锅炉一般采用负压燃烧，而目前大部分燃气锅炉均采用正压燃烧，正压燃烧可提高锅炉的热效率，但对锅炉炉体的密封性和保温性要求较高。因此，在改造中最好采用微负压燃料，这样对锅炉炉体不做较大改动。炉体密封和保温要求比正压燃烧低，可利用原有的送风机和引风机及送、引风管道，确保高温烟气不外漏，又降低电耗，节省投资。

2.3 燃煤锅炉改为燃气锅炉时，燃烧器的选择是关键的技术问题，目前，国内生产的燃气锅炉大都使用进口燃烧器，进口燃烧器质量较好，技术成熟，但是价格昂贵，是国产燃烧器的2-3倍，我们应加大国产燃烧器的研发力度，占领广阔的燃烧器市场。

3、燃气锅炉自控及检测系统

燃气锅炉自控系统的现场仪表均应选用防爆型，锅炉房内应增设可燃气体报警装置。改造后的锅炉检测、报警、调节控制系统应有足够的灵敏度和快速反应能力，以保证燃烧器从点火到正常燃烧这一热功率急剧变化阶段中，炉膛负压能够维持在一个合理的范围内。

3.1 由于天然气易燃易爆，在设计燃气锅炉自控系统时，一定要优先考虑系统的可靠性，将保护系统与检测控制系统分开设置。在选用微机控制系统时可设后备手动操作和重要参数双重批示等措施来提高控制和保护系统的可靠性。

3.2 新增加燃烧器控制系统与原有的锅炉控制有机结合在一起，具有燃烧程控功能，能预吹扫，自动点火，火焰检测器自检，负荷自动调节，火焰监测故障报警联锁停炉，燃气阀门检漏，压力高低报警，水位调节高低报警，极低水位停炉，蒸汽压力超高炉膛温度超高报警，引风机与燃烧机顺控联锁功能（引风机与燃烧机顺控联锁，起动时引风机先开，燃烧器后开，停炉时燃烧器先停，引风机后停）。

四、锅炉“煤改气”的效益分析

煤炭作为燃料直接燃烧是我国大气污染的主要根源，燃烧中会产生大量的烟尘、粉煤灰和炉渣，据统计我国97%的烟尘排放量来自于煤炭的燃烧，其中燃煤电厂、燃煤工业锅炉、燃煤炉窑等烟气排放最为突出，而天然气是一种主要由甲烷组成的气态化石燃料，是洁净能源，具有高效、低污染、低排放等优点。

研究表明，天然气能效比煤高1/3，供热投资比煤低1/3，是高品质清洁能源，采用燃气供热可提高能源利用率和经济性，减少污染，发展绿色经济。为贯彻执行新的《环境空气质量标准》，保障全市国民经济可持续发展，减少大气环境污染，改善城市居民生活环境，天津市政府从治理污染大、见效快的供热系统入手，加快在“十三五”期间煤改燃工作的推进速度。根据市建交委编制的《天津市中心城区和滨海新区核心区淘汰燃煤锅炉房实施方案》，中心城区的132座锅炉房内改燃锅炉376台，供热面积9632万m2，装机容量7988MW。预测全部实施燃气供热后，中心城区天然气需求量将达20.71亿m3，减少煤用量357万t，CO2减排255.7万t。此举有助于缓解我市空气质量恶化的情况，为经济社会发展腾出更多的环境容量，同时促进城市发展低碳化转型。

结语

通过改造后燃气锅炉的运行费用略高于燃煤锅炉，但燃气锅炉可以大大改善工作环境，降低劳动强度，提高企业的社会形象。随着国家及地方环境保护政策、能源政策的发展趋势，燃气锅炉的运行费用较燃煤锅炉将有非常大的下降空间，是目前锅炉建设及改造的主要方向。

参考文献

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[3] 杜欣平，陈琴 燃煤锅炉改为燃气锅炉的技术措施[J]；煤气与热力；2002年02期.

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