燃气锅炉低氮改造中存在的问题及检验关注要点

刘 花

(北京市西城区特种设备检测所 北京 100055)

燃气锅炉低氮改造中存在的问题及检验关注要点

刘 花

(北京市西城区特种设备检测所 北京 100055)

在对经过低氮改造的燃气锅炉进行定期检验的过程中，笔者发现了改造后锅炉普遍存在的一些安全问题：燃烧器型号与型式试验证书不符、燃烧器主要配件与型式试验证书不符、直接加装烟气再循环管造成燃烧器故障、新燃烧器与锅炉原燃烧器接口尺寸不匹配、改动原燃气管路或者锅炉本体。对于这些影响锅炉安全运行的问题本文提出了检验关注要点和建议。

燃气锅炉 低氮改造 安全问题 检验关注要点

作为PM2.5的重要前体物,氮氧化物成为大气污染治理的重点之一。2016年开始北京市率先在全国开展燃气锅炉低氮改造,促进氮氧化物进一步减排,并减少因氮氧化物二次转化形成的PM2.5。此次燃气锅炉低氮改造,是通过采取更换低氮燃烧器、烟气再循环、整体更换燃气锅炉等方式,有效降低氮氧化物排放浓度。2017年4月1日起,北京将对“新建锅炉”执行30mg/m3的排放限值,对位于“高污染燃料禁燃区”内的“在用锅炉”执行80mg/m3[1]的排放限值。该标准总体上与欧洲锅炉排放标准相当,接近目前全球最严的美国南加州锅炉排放标准。目前,北京市燃气锅炉低氮改造启动实施的项目已近10000蒸吨,在笔者的检验过程中发现了一些低氮改造中存在影响锅炉安全运行的问题,并提出了检验关注要点和建议。

1 燃气锅炉低氮改造存在的问题

1.1 燃烧器与燃烧器型式试验证书不符

锅炉燃烧器应当经过国家质量监督检验检疫总局核准具有燃烧器型式试验项目的型式试验机构进行型式试验,取得型式试验合格证书,方能投入运行,并且每4年进行1次抽查[2]。笔者通过对低氮燃烧器型式试验证书检查发现,燃烧器与型式试验证书不符的情况比较普遍,主要有以下几种情况。

1)燃烧器型号与型式试验证书不符。

被检单位锅炉的燃烧器型号虽然与型式试验证书型号属于同一系列,但型式试验证书未覆盖此型号燃烧器。图1为某单位型号为VG5.950DP的燃烧器,该单位提供了燃烧器型号为VG5.950的燃烧器型式试验证书,证书附件中可覆盖型号见表1,该VG5.950DP型燃烧器不在使用单位所提供的燃烧器型式试验证书及其附件所覆盖的型号范围内。

图1 锅炉燃烧器型号

表1 型式试验证书附件覆盖型号表

2)燃烧器主要配件与型式试验证书不符。

这类问题是被检单位锅炉的燃烧器型号虽然与型式试验证书型号相符,但燃烧器主要配件与型式试验证书主要配件表所列不一致。型式试验证书主要配件表所列主要配件的内容有四项:配件名称、型号、主要参数和制造单位名称。目前由于更换燃烧器的数量比较大,可能存在相应配件紧缺等情况,主要配件与型式试验报告不相符的情况很多。主要表现在配件型号不一致、配件型号一致但主要参数不一致、还有制造单位名称不一致的情况(见图2～图4、表2～表4)。笔者在检验过程中还发现,一个锅炉房同一型号的两台燃烧器配备的程序控制器也不同:分别为BT340和BT330,而型式试验证书中程序控制器配备为BT330 (见表2)。型号符合要求的BT330程序控制器的电压却也与表2的不同,它的电压与图2上的BT340的电压230V/+10%/-15%一致。

图2 BT 340程序控制器

图3 安全切断阀

表3 型式试验证书中安全切断阀配置

图4 电机

表4 型式试验证书中电机配置

1.2 直接加装烟气再循环管造成燃烧器故障

直接加装烟气再循环管这种改造方式有两种。对于小型燃烧器,有的单位直接从锅炉尾部烟道引一根烟道到燃烧器进风口附近,通过风门控制烟气的流量然后与空气预混吸入燃烧器。对于大型燃烧器则是把尾部烟气引入到锅炉风道里(见图5)。这种通过从锅炉尾部烟道引锅炉排烟再次进入锅炉燃烧的烟气再循环低氮改造方式简单易行,但有可能由于烟气再循环接入点不合适而导致烟气冷凝水进入锅炉等一些原因导致燃烧器配件损坏、失灵,另一个是如果烟气再循环比例控制不好会导致燃烧不稳定。

图5 烟气再循环管引入风道

1.3 新燃烧器与锅炉原燃烧器接口尺寸不匹配

低氮燃烧器大多与原燃烧器与锅炉接口尺寸不匹配,一般都选配比原来接口尺寸小的燃烧器。施工单位都是通过自制一些连接装置把燃烧器与锅炉连接,此类连接件没有经过设计和检验安全,难以保证(见图6)。

1.4 低氮改造改动原燃气管路或者锅炉本体

在更换燃烧器的过程中,有的施工单位对原燃气管路和仪表进行改动(见图7)。有的大型锅炉加脱硝处理,通过在锅炉尾部受热面喷NH3或尿素达到脱硝的目的,还在锅炉膜式壁上开孔(见图8)。

图6 新燃烧器接口与锅炉不匹配

图7 改动原燃气管路图

图8 加脱硝处理在锅炉本体开孔

1.5 其他一些问题

1)部分改造单位未经燃烧器厂家认可,无法取得程控器代码导致改造工程停滞;

2)由于资金等问题一个锅炉房多个改造方式,不便于管理;

3)新的低氮燃烧器品种多,运行的安全性和稳定性有待时间验证;

4)燃烧器安装、改造单位水平参差不齐。

2 检验中要注意的问题

在对经过低氮改造后的锅炉进行定期检验时应包含见证功能试验[3]等锅炉外部检验的检验方法,还应对质检总局办公厅关于燃气锅炉风险警示的通告(2017年第2号)中的相关要求进行检查。检验员应对以下内容重点关注。

2.1 认真核对燃烧器的型号和主要配件的配置情况

燃烧器型式试验应当由经过国家质量监督检验检疫总局核准的型式试验机构进行[4]。由于目前集中更换低氮燃烧器,大量燃烧器的型式试验还没有完成。对于燃烧器型号与型式试验证书不符的情况,应要求使用单位在取得合格的燃烧器型式试验证书和报告后方可使用;对于燃烧器主要配件发生变更时,燃烧器制造单位应当向原型式试验机构提交书面变更说明,如果变更可能对燃烧器安全性造成影响,则应当重新进行型式试验。

2.2 对于直接加烟气再循环进行低氮改造的燃烧器建议做型式试验

对于直接加烟气再循环进行低氮改造的燃烧器,虽然改造单位说没有改动燃烧器及燃烧器控制部分,但由于冷凝水的引入及烟气配比的调整等问题都会对燃烧器的运行安全性和稳定性造成影响。烟气再循环的加入对锅炉烟风阻力有所增加,原有风机的匹配都是需要考量的问题。所以建议此类改造的燃烧器应经过型式试验后方可使用。

2.3 应对新燃烧器型号与锅炉的匹配与连接情况进行检查

目前我国燃气锅炉的炉膛结构尤其是锅壳锅炉对炉胆的直径和长度都有要求[5],受锅炉炉膛尺寸和形状的局限,不是每一台锅炉都适合通过单纯更换低氮燃烧器进行低氮改造。一般情况下,锅炉燃烧器应当由锅炉制造企业负责选配;特殊情况需由锅炉使用单位选配时,使用单位应当确认所选配的燃烧器符合锅炉制造企业规定的配置技术要求。锅炉安装监检单位应当对选配的燃烧器是否符合锅炉制造企业的技术要求进行核查[6]。

对于新更换的燃烧器与锅炉的连接方式,如固定板的厚度、焊接的质量要求、螺栓的直径等应由燃烧器厂家确认。

2.4 应对燃气管路和锅炉本体的改动情况进行检查

在检验中笔者发现在燃烧器安装过程中,由于空间、距离等问题存在强力组对连接燃气管路、拆除管路上原有的压力表等仪表、阀门的情况,对于这些情况笔者要按照相应法规、标准要求其整改。有的单位在加装脱硝装置时还在锅炉本体上开孔对水冷壁进行了改动,对于这些对锅炉受压部分等涉及安全性能的内容的更改应重新进行设计鉴定[7]。

3 建议

3.1 燃烧器的安装、改造施工技术资料应存档

国家质检总局已经要求锅炉燃烧器的改造或更换应当按照锅炉修理的规定履行有关施工告知程序。燃烧器安装位置(如标高、各燃烧器间距[8]等)不当会对锅炉安全运行产生影响,TSG ZB001—2008《燃油(气)燃烧器安全技术规则》也对燃烧器的安装与系统做出了规定。建议燃烧器的安装、改造工程甲乙双方应就施工范围以及法规标准要求的项目进行确认并形成技术资料存档备查。

3.2 建议检验单位按照监督检验的程序和要求对工程质量进行控制

随着锅炉制造质量的不断提高,由于承压部件质量的问题导致的锅炉事故已经大大降低。而由于燃烧器的调试、锅炉安全联锁装置故障而引发的事故比例不断上升。低氮改造涉及锅炉燃烧器、燃气管路、锅炉控制柜等方面的改造工作。改造后还可能存在安全联锁装置漏接等影响锅炉安全的问题,使得锅炉系统安全性无法保证。在锅炉低氮改造过程中对于整体更换的锅炉应当按照锅炉安装、改造和重大修理监督检验的相关程序和要求[9]对工程质量进行控制;对于更换燃烧器的在用锅炉建议检验单位参照监督检验的相关程序和要求对工程质量进行控制。

4 结束语

为了改善空气质量的燃气锅炉低氮改造工作刚刚开始,在这个工作进行的过程中一些潜在的影响安全的问题也渐渐显现出来。对于如何保证燃气锅炉低氮改造工作安全有序地进行,北京质监局已经召开专家论证会对燃气锅炉低氮改造存在的风险和问题进行了分析,还出台了一些文件[10]、进一步细化工作,让人们安全地享受那一片蓝天。

[1] DB 11/139—2015 锅炉大气污染物排放标准[S]．

[2] TSG ZB001—2008 燃油(气)燃烧器安全技术规则[S]．

[3] TSG G7002—2015 锅炉定期检验规则[S]．

[4] TSG ZB002—2008 燃油(气)燃烧器型式试验规则[S]．

[5] GB/T 16508．3—2013 锅壳锅炉[S]．

[6] 质检总局办公厅关于燃气锅炉风险警示的通告(2017年第2号)[Z]．

[7] TSG G1001—2004 锅炉设计文件鉴定管理规则[S]．

[8] GB 50273—2009 锅炉安装工程施工及验收规范[S]．

[9] TSG G7001—2015 锅炉监督检验规则[S]．

[10] 北京市质量技术监督局 北京市环保局关于锅炉低氮燃烧改造安全风险警示的通告(京质监发2017年第6号)[Z]．

The Problems and Key Points of the Low Nitrogen Renovation for Gas-Fired Boilers

Liu Hua
(Xicheng Special Equipment Inspection and Testing Institute Beijing 100055)

With regular inspection, the author fnds some security problems of gas-fred boilers after the low nitrogen renovation. For example: the model and the main part of burner inconformity with its type-test certifcate, the burner malfunction caused by directly installation of the fue gas recirculation pipe, interface dimension mismatching of new burner and the original burner, change of the original gas pipeline or boiler body. Aiming at these problems, the key inspection points and some suggestions were introduced.

Gas-fred boiler Low nitrogen renovation Security problems Key inspection points

X933.4

B

1673-257X(2017)08-0056-04

10.3969/j.issn.1673-257X.2017.08.013

刘花（1971～)，女，本科，高级工程师，从事承压类特种设备检测和研究工作。

刘花，E-mail： hua0220@126．com。

2017-03-06）