小型燃煤锅炉改为燃气锅炉的探讨.pdf

第 3 3卷第 9期 2 01 3年 9月 煤 气 与 热 力 GAS HEAT V 1 ． 3 3 No ． 9 S e p．201 3 燃气燃烧与应用 小型燃煤锅炉改为燃气锅炉的探讨 吴文建 ， 葛 兵 ， 董则欣 1 ． 德清滨海燃气有限公 司，浙江 德清 3 1 3 2 0 0 ；2 ． 德清县住房和城 乡建设局 ， 浙江 德清 3 1 3 2 0 0 摘要 对小型燃煤锅炉改造成燃气锅炉的可行性进行分析 ， 探讨了燃煤锅炉煤改气时应注 意的 问题 。 关键词 小型燃煤锅炉 ； 小型燃气锅炉； 中图分类号T U 9 9 6 文献标识码 B 1 概 述 国家对燃烧设备排放标准的要求越来越严格 ， 天然气作为一种优质 、 高效的清洁能源 ， 若能取代煤 炭作为锅炉燃料 ， 可大大减轻对环境 的污染。我 国 的相关机构及学者 ， 对燃煤锅炉改烧燃气进行 了广 泛研究 。 。 。对于热功率较小 的燃煤锅炉 ， 多采用 层燃燃煤锅炉。对于热功率较大的燃煤锅炉 ， 多采 用煤粉锅炉、 循环流化床锅炉。 目前德清地区的燃 煤锅炉一般以中小型为主 ， 因此本 文涉及的改造对 象主要为层燃燃煤锅炉。 2 改造可行 性分析 ①所需炉膛空间 煤炭燃烧过程 中的挥发分气化、 固体颗粒物燃 尽 ， 在炉膛 内历经的时问较长 ， 若炉膛空间较小 ， 则 挥发分气化和固体颗粒物的燃烧均将不完全 ， 产生 的烟气也很快离开炉膛进入烟道 ， 而且煤炭在燃烧 时产生的可燃气体 、 碳氢化合物和飞灰也得不到充 分燃烧。这些均易导致燃煤锅炉热效率下降。 燃气锅炉燃烧过程包括燃气 与空气 的混合过 程 、 燃气燃尽过程 ， 由于燃气的燃烧速度快 ， 容易燃 烧完全。因此， 在相同热功率下， 燃煤锅炉的炉膛空 间一般较大 。改烧燃气后 ， 燃煤锅炉的炉膛空 间能 满足燃气燃烧需要 。 ②传热特点 焦炭锅炉炉 内辐射传热主要靠 三原子气体 二 氧化碳 、 水蒸气等 和碳粒子 焦炭粒 、 灰粒 的辐射 传热 。与煤炭燃烧不同的是 ， 燃气燃烧后的烟气没 煤 改气 文章编号 1 0 0 0～ 4 4 1 6 2 0 1 3 0 90 B 1 6 0 2 有固体热辐射 ， 而且二氧化碳含量相对较低 ， 但水蒸 气含量高 比燃用烟煤时高约 1倍 。 燃煤锅炉炉膛 内的传热是靠焦炭粒 、 灰粒和三 原子气体辐射完成 的。当采用层燃燃烧时， 高温燃 烧煤层在炉内形成强烈的热辐射面。焦炭粒是煤颗 粒在水分与挥发物释出后剩下 的部分 ， 灰粒是焦炭 粒烧尽后形成的， 二者对火焰的热辐射能力有着强 烈的影响， 高温下使火焰发光 ， 是煤燃烧时的主要热 辐射组成 ， 燃气燃烧时却不存在这两种组成 。 ③排烟 燃气锅炉没有 飞灰磨损的条件限制 ， 因此可 以 增大烟气流速 ， 在不增加锅炉换热面的情况下 ， 以提 高对流换热系数。但 随着烟气 流速 的增加 ， 烟气流 动阻力也将大大增加。当热功率相 同时 ， 燃煤锅炉 比燃气锅炉 的烟气量多 1 5 ％ ～6 0 ％。因此改烧燃 气后 ， 若热功率不变 ， 烟气流速明显 降低 ， 锅炉 的送 引风机能力也富裕 1 5 ％ ～ 6 0 ％。 ④热效率 燃煤锅炉的热损失包括排烟热损失 、 气体不完 全燃烧热损失、 固体不完全燃烧热损失 、 锅炉散热损 失和灰渣物理损失。改烧燃气后 ， 由于换热面积积 灰 明显减轻 ， 传热条件有所改善 ， 过剩空气量和排烟 温度均有所降低 。加之燃气容易燃烧完全， 从而减 少了气体不完全燃烧热损失。因此 ， 改烧燃气后 ， 锅 炉热效率可提高 5 ％ ～1 0 ％。 3 煤 改气应 注意的 问题 ①水蒸气汽化潜热 的利用 B 1 6 吴文建， 等 小型燃煤锅炉改为燃气锅炉的探讨 第3 3卷第9期 燃气燃烧后烟气 中的水蒸气含量 比较多 ， 烟气 中水蒸气汽化潜热约为燃气高热值 的 1 0 ％ 。因此 ， 改烧燃气后 ， 充分利用水蒸气 的汽化潜热是提高燃 气利用率的有效措施 。 对于燃气锅炉可增设烟气 一水换热器 ， 提高锅 炉热效率。当燃气含硫量较高时 ， 应 防止换热后烟 气温度低于酸露点 ， 以免形成硫酸溶液腐蚀换热面。 天然气的含硫量较低 ， 因此可 以通过增设烟气 一水 换热器对烟气余热加以充分利用 。 ②合理选择或设计合适的燃烧器 由于 中小型锅炉常在负荷多变 的情况下运行 ， 因此要求燃烧器有很宽 的负荷调节范围。燃烧器燃 烧方式应尽量选择鼓风式燃烧。 燃煤锅炉一般按微负压设计 ， 炉墙为砖砌结构 ， 密封性能差且强度低。因此 ， 改烧燃气后 ， 还应采用 微负压燃烧 ， 这样可以防止因烟气外泄造成锅炉房 内空气污染。烟道上仍需安装引风机 ， 并安装烟道 闸板 ， 以保证炉膛内负压环境。若炉膛内负压过大 ， 易使火焰脱火 ， 甚至造成爆炸事故 ， 也易使锅炉漏风 量过大而降低锅炉的热效率 。 对于小型燃煤锅炉 ， 改烧燃气后应选用一个燃 烧器 ， 若燃烧器数量过多 ， 在操作上不方便。当多个 燃烧器 同时运行时 ， 若一个燃烧器因事故熄火 ， 容易 引起爆燃或炉膛爆 炸。在 改造后 的燃 气锅炉 运行 时 ， 应使火焰尽可能有足够的长度 ， 使炉 内火焰充满 度 比较好 ， 这样不易形成气流死角。火焰长度与燃 气 、 空气 的混合度有关 ， 燃气与空气混合得越充 分 ， 燃烧速度越快 ， 火焰长度就越短。因此 ， 可以用减小 燃气与空气的混合度来增大火焰 长度 ， 但过分减小 燃气与空气的混合度 ， 易造成不完全燃烧 。 ③安全 、 防爆要求更高 当燃 气在空气 中达到爆炸极 限时 ， 遇 明火会爆 炸。因此燃气锅炉相对于燃煤锅炉， 安全、 防爆要求 更高。当可燃混合气体爆炸时 ， 产生 的压力对 于一 般的燃煤锅炉炉膛和烟道是难 以承受 的。因此 ， 若 发生爆炸， 轻则造成锅炉爆燃熄火， 重则使炉膛、 烟 道爆裂 、 送引风机损坏 、 锅 炉受损 ， 甚至造成人员伤 亡 。 因此 ， 燃气锅炉点火前 ， 必须仔细吹扫炉膛和烟 道 ， 排除炉内可能积存 的可燃气体 。安装专用调压 设备 ， 维持燃烧器前压力稳定。烟气 出口处安装符 合面积要求的泄爆 门。锅炉房 内的燃气供应系统 ， 包括相关的电气设备 ， 也要采取相应的安全措施 ， 如 采用防爆电气设备 ， 设置燃气泄漏报警器及切 断连 锁装置 。 ④经济性 燃煤锅炉改烧燃气 ， 是在经济合理 ， 改造后的锅 炉额定参数基本保持不变 ， 保持或提高锅炉原有 的 热效率的前提下 ， 达到降低污染物排放 ， 从而满足环 境保护的要求。因此 ， 燃煤锅炉改造方案必须简单 易行 ， 被改造燃煤锅炉的受压元件必须基本完好 ， 有 继续使用的价值 ， 给水系统和送 引风系统也必须基 本完好 。改造内容越少越好 ， 从而实现投资少 、 见效 快 、 工期短。否则 ， 还是应废弃既有燃煤锅炉， 购置 新 的燃气锅炉。 参考文献 [ 1 ] 王丽辉．小型燃煤锅炉改烧燃气的研究 [ J ] ．煤气与 热 力 ， 1 9 9 9 ， 1 9 9 4 4 4 8 ． [ 2 ] 周伟国．关于燃煤锅炉改为燃气锅炉的探讨 [ J ] ．煤 气 与热力 ， 2 0 0 0 ， 2 0 1 4 4 4 6 ． [ 3 ] 杜欣平 ， 陈琴， 李维光 ， 等．燃煤锅炉改为燃气锅炉的 技术措施[ J ] ．煤气与热力， 2 0 0 2 ， 2 2 2 1 2 51 2 7 ． [ 4 ] 鲁德宏 ， 林承方．燃煤锅炉改造成燃气锅炉的技术经 济分析[ J ] ．煤气与热力 ， 2 0 0 2 ， 2 2 6 5 3 6 5 3 7 ． [ 5 ] 郑海莼 ， 杨宏斌 ， 陈鸣．燃气锅炉房的安全设计 [ J ] ． 煤气与热力 ， 2 0 1 0， 3 0 1 A 0 1 一A 0 3 ． [ 6 ] 张雪岩 ， 王亚锋， 刘敬敏．燃煤锅炉改造为燃气锅炉的 技术探讨[ J ] ．煤气与热力， 2 0 1 0 ， 3 0 3 A1 2 一AI 4 ． Di s c u s s i o n o n Swi t c h f r o m Sma l l Co a 1 ． fir e d Bo i l e r t o Ga s ． fir e d Bo i l e r WU We n j i a n ． G E B i n g ． D 0 N G Z e x i n Abs t r a c t T he f e a s i b i l i t y o f s wi t c h i n g s ma l l c o a l fir e d b o i l e r t o g a s fir e d b o i l e r i s a n a l y z e d．Th e r e ． 1 a t e d ma t t e r s n e e d i n g a t t e n t i o n a r e d i s c u s s e d ． Ke y wo r d s s ma l l c o a l fir e d b o i l e r s ma l l g a s fir e d b o i l e rf r o m c o a l t o g a s 作者简介 吴文建 1 9 7 7一 ， 男， 四川德阳人 ， 助理工程 师， 学士 ， 主要从事城市燃气运营的管理工作。 收稿 日期 2 0 1 30 1 0 7 ； 修回日期 2 0 1 3 0 3 0 1 B 1 7