燃氣鍋爐改造方案設計與實施

劉金剛

摘 要：天津市自2012年開始大面積啟動燃氣鍋爐供熱改造工作，今年我單位被列入改造計劃，由原燃煤鍋爐供熱改為燃氣鍋爐供熱的所有工程必須在兩個供熱期之間6個月內完成，在這么短的時間內完成新廠房建設和室內裝飾工程、燃氣鍋爐本體安裝工程、附屬設備安裝工程、與本次設備安裝配套的熱工管道系統安裝工程、電氣動力、照明安裝工程、熱工自動化儀表安裝工程等等，整個改造方案的設計和實施必須嚴謹、科學、合理、高效。因此，針對基礎建設、居民區施工、鍋爐本體安裝、電氣動力自動化儀表安裝等關鍵環節，結合我單位改造工作，對燃氣鍋爐改造方案設計優化與實施落實，進行分析總結，以便對全市燃氣鍋爐改造工作提供借鑒。

關鍵詞：燃氣鍋爐 改造方案 設計 實施

中圖分類號：TK229 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（c）-0062-03

在本次煤改燃工作中，我單位被批準在原煤場位置新建一座燃氣鍋爐房，新安裝5臺熱源容量為7 MW的燃氣鍋爐，以代替原燃煤鍋爐為居民供暖。從項目的批復到竣工只有不足6個月的時間，完成拆除工程、土建工程、建筑和室內裝飾工程、新增設備基礎工程、燃氣鍋爐本體安裝工程、附屬設備安裝工程、與本次設備安裝配套的熱工管道系統安裝工程、電氣動力、照明安裝工程、熱工自動化儀表安裝工程等，就必須科學、合理地設計好整個改造方案的各個關鍵環節，并依據設計方案科學管理、嚴格實施，才能高質、高效地完成本次改造工作。

因此，在整個改造工作中，圍繞6個關鍵環節：設備選型、文明施工、鍋爐吊裝、節能技術、項目管理、技術培訓為主導設計方案，科學管理，收到了實效。3個月完成了拆除工程、土建工程、建筑和室內裝飾工程、新增設備基礎工程、燃氣鍋爐本體安裝工程、附屬設備安裝工程、設備安裝配套的熱工管道系統安裝工程、電氣動力、照明安裝工程、熱工自動化儀表安裝工程，設備調試。

1 改造方案的設計

1.1 燃氣改造技術分析

改造過程應著重從燃氣燃燒器的選擇、燃燒器數量的確定、燃燒器布置、爐膛布置的匹配性設計、選擇防爆措施等方面考慮，循序漸進，既要考慮經濟效益，又要從實用性出發。

1.1.1 燃氣燃燒器的選擇

在改造過程中，首先要選擇或設計合適的燃氣燃燒器。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。另外，我們對鍋爐燃燒器加裝變頻器，根據運行負荷由變頻器自動調整，以達到最佳運行狀態，節省燃氣、降低成本。

1.1.2 燃氣燃燒器數量的確定

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。

1.1.3 燃燒器的布置

（1）應使火焰處于爐膛幾何中心區域，使火焰盡可能充滿爐膛，燃燒穩定。

（2）火焰居于爐膛的幾何中心區域，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，避免鍋爐出現受熱局部過熱現象。

（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。

1.1.4 爐膛布置的匹配性

當燃燒器的類型及位置選定時，應進行爐膛的匹配計算，主要由四部分組成。

（1）排煙量要與引風機相匹配。

（2）爐膛漏風系統要與燃燒器空氣量相匹配。

（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。

1.1.5 燃氣鍋爐防爆措施選擇

國內外燃氣鍋爐的爐膛、煙道爆炸事故屢有發生，因此，在燃煤鍋爐改造為燃氣鍋爐后應從以下幾方面防止爐膛爆炸事故的發生。

（1）必須配有可靠的安全保護控制措施，如自動點火裝置、快速切斷閥、火焰監視系統（FSSS）各項連鎖保護。

（2）對于水管鍋爐在爐膛出煙口位置（或正對爐膛中心位置）及煙道上設置防爆門。防爆門的動作是當爐膛或煙道內的混合氣體發生爆炸時能自動打開，泄放一定的爐內壓力，以保護爐墻不受嚴重破壞。

（3）必須嚴格制訂和執行安全操作規程，特別是在每次點火啟動時一定要做吹掃工作，掌握好吹掃時間。必須保證在風門打開后，根據通風機的流量計算的吹掃風量容積應大于或等于3倍爐膛和煙道的容積量，所需的時間再延遲30 S以上。在鍋爐運行中注意風氣比例調節，防止出現脫火、回火現象，保證氣體完全燃燒。

（4）燃氣鍋爐燃燒系統應實現自動化，包括點火、熄火保護、燃燒自動調節、必要的聯鎖保護以及用程序自動啟動。

（5）當幾臺鍋爐共用一個煙道時，每臺鍋爐都應設有煙道門，而且每臺煙道門應設置限位開關。與此同時，還必須保證在鍋爐啟動前打開煙道門后，鍋爐才能投入使用，以防因煙道門未打開，誤操作造成通風不暢事故。

1.1.6 設備技術指標、工程執行規范

本工程適用的施工技術規范、企業標準、法律法規與設備安裝工程相關的主要規范、標準。（如表1）

1.2 節能技術分析

1.2.1 氣候補償系統

建筑物的耗熱量因受室外氣溫、太陽輻射、空氣濕度、風向和風速等因素的影響時刻都在變化。要保證在上述因素變化的條件下，維持室內溫度恒定（18℃±2℃）或滿足用戶要求，供熱系統的供回水溫度就應在整個供暖期間根據室外氣象條件的變化進行調節，以使鍋爐供熱量、散熱設備的放熱量和建筑物的需熱量相一致，防止用戶室內發生室溫過低或過高的現象。我們通過對換熱系統加裝室外氣象儀，隨時觀測室外的天氣變化，及時自動調節出水溫度；加裝日照溫度儀器，有效地根據晴天、陰天對房屋室內溫度變化進行供熱調整；分時段進行供熱（白天、晚上、夜間、節假日）采取不同時間控制出水溫度。形成了一套有效的氣候補償系統。endprint

1.2.2 煙氣冷凝熱能回收系統

由于燃氣鍋爐沒有機械未完全燃燒損失和灰渣的物理熱損失，所以燃氣鍋爐排煙熱損失占鍋爐總熱損失80%以上，合理控制排煙溫度對提高鍋爐熱效率，節約能源將起很重要作用。我們在鍋爐尾部加裝節能器，有效地回收利用排煙余熱，降低排煙溫度，還可以將回收的冷凝水處理后用于鍋爐和管網的補水。

1.2.3 供暖系統水壓平衡

供熱系統能耗的高低，不僅取決于熱源，而且與整個管網系統有關。在供暖系統中，普遍存在著供水回水壓力不平衡的問題，顯然造成系統冷熱不均，距離熱源較近的用戶，室內溫度較高，距離遠的用戶室內溫度偏低。為保證遠端用戶室內溫度，不得不提高管網供水溫度和加大循環水量，不但很難保證供暖質量，而且造成巨大浪費。 因此，通過對供回水的壓力溫差壓平衡調節，可以節約能源10%左右。

1.2.4 供熱集中控制系統

在鍋爐房設計中不僅要選擇熱效率高的鍋爐，同時也要采取措施提高鍋爐房的總熱效率。多臺并聯運行的鍋爐通過群控來提高鍋爐房總熱效率是必要的。所謂群控就是根據外界所需熱負荷的變化合理確定鍋爐運行的臺數，科學分配各運行鍋爐的運行熱負荷，盡量使每臺鍋爐都在最佳工況點運行，從而提高鍋爐房總熱效率。

1.2.5 分時分區控制：

通過對住宅、辦公區域采取分時、分區控制其室內溫度，達到按需供熱的目的，能夠很好的節約能源。對于區域供熱范圍，有辦公和學校建筑的應當按照需要進行供熱，減少浪費。我們采取分區域供熱，將不同的房屋結構和遠近區域分開，徹底改變了以往的不管什么房屋結構和遠近一個溫度供熱，造成有的住戶溫度高、有的住戶溫度低的情況。

1.2.6 一水多用，節約資源

在鍋爐房設計中采取措施，使各系統的排水根據其特性充分重復利用，主要節水措施有：除向供熱用戶供應熱水外，其他熱水用戶的熱交換器系統均設置在鍋爐房，一方面便于集中管理，減少運行人員，更重要的是全部回收凝結水，減少水量和熱量的損失；對于鍋爐房外供熱用戶要求其采取閉式凝結水回收裝置回收蒸汽凝結水，以保證凝結水的量與質；蒸汽鍋爐的連續排污水進入連續排污擴容器，其二次汽進入熱力除氧器，高溫熱水排入采暖系統補水箱作為采暖系統的補充水。

1.3 設備的選型

通過上述分析，結合我單位的供熱面積、新建鍋爐房的實際情況、各種設備的技術成熟度以及性價比，最終鍋爐本體選用熱源容量為7kw10噸燃氣鍋爐5臺，其他附屬設備都與之配套。

1.4 土建工程設計

根據設備選型，確定新建鍋爐房的建筑設計圖紙，與專業建筑設計合作根據功能設計出了總平圖、立面圖、剖面圖、結構圖等，為建設施工奠定了基礎。通過招標確定了施工單位和監理單位。

1.5 施工方案的設計

1.5.1 施工方案設計原則

（1）在時間上充分綜合考慮季節對施工影響。

根據工程特點、工作量施工周期、工程形象部位，統籌考慮季節施工的影響，合理安排施工作業，對季節性影響較大的分項工程，提前進行季節性施工方案的編制，保證工程質量。

（2）在空間上考慮形成立體交叉施工。

在施工過程中，根據工程特點及周邊環境條件，綜合考慮工程工期、質量、勞動力、周轉材料、大型機械、臨建設施等資源投入情況，組織分階段分重點進行施工。施工期間，平面分區段，立體分流水，交叉作業。合理組織，保證施工的連續性、均衡性、節奏性，做好分階段驗收安排，合理安排工程土外倒運、鋼結構制作、管道支架預制、管道煙風道制作、設備地腳安裝、及爐體吊裝施工。

（3）在整體工藝上考慮總體施工順序。

按照以土建施工和鍋爐主體安裝為主線的施工工序安排，其間穿插管道、電氣安裝；非標設備制作提前規劃安排在加工廠進行；設備安裝按安裝線路由里及外的順序安排施工；土建施工應先鍋爐、結構、墻體基礎，后廠房鋼結構框架；車間墻體砌筑可在基礎爐墻可在鍋爐傳熱管安裝是穿插施工。

1.5.2 施工區段的劃分

根據本工程特點、施工進度要求以及擬定施工方案的選擇，本工程施工不進行施工區段劃分，整個工程平行施工。

1.5.3 工期部署

結合本工程特點及以往類似工程施工經驗，進行工程工期部署。

該工程我們本著“先后有序、全面開花”的總體思路，進行工程工期部署。詳見施工計劃圖。

1.5.4 關鍵問題重點對待

本工程地處居民區，進出施工現場的道路狹窄。施工中有大量的工程廢土需倒運出現場，按交規要求，只能在晚間進行施工，因此維護好現場的道路和交通秩序，合理組織交通秩序，合理安排作業班次，爭取施工不對周圍環境產生影響，合理安排作業時間，采取封閉施工現場等多項防噪音措施，做到安全、文明施工。

工程內容包括房屋結構基礎的施工、鍋爐及附屬設備安裝、管道及儀表安裝、電氣安裝等。工程項目多體量大，施工工期非常緊張。開工前我們將制定嚴密的施工進度保證體系，編制切實可行的施工組織計劃，并對施工進度關鍵路線上各工序進行節點控制，與施工隊伍簽訂關鍵節點的協議，確保工程施工有序進行。

在鍋爐本體安裝過程中，由于現場狹小，鍋爐本體幾何尺寸較大，安裝運輸重量較大，安裝時需越過外墻進行吊裝。設備安裝如何保證就位的安全、準確可靠，是安裝工作能否順利完成的關鍵。我們制定了本工程設備運輸、吊裝的方案。根據方案內容對施工機具、人員、施工環境進行充分準備，確保吊裝就位施工順利、安全的完成。

本工程設計為多臺聯合供應系統，根據負荷變化對各臺的運行工況進行控制，為經濟運行根據城市熱網的峰谷期調整不同設備的開閉的切換。就此，我們與設計單位、設備供應商共同完成優化設計，確保控制方案能保證系統運行的節能、環保、經濟、操作簡便可靠。endprint

2 項目實施與管理

2.1 管理組織機構

現場組織機構框圖總體上由上、中、下三部分組成，最上層為管理層，中部為執行層，下部為操作層。

管理層、執行層、操作層的各崗位人員職責上墻。

3 服務保障與技術培訓

3.1 與土建施工單位配合

（1）在工程開工伊始，首先對即將參建的各專業召集在一起，共同就施工中存在的預埋管線及預留洞口會商，確定管線及洞口預留的插入時間，同時采用計算機聯網技術，做到信息化共享。

（2）加強現場管理能力，在工程穿插過程中，及時安排人員現場監督，提前做到現場預控，即事前控制、事中控制、事后控制的“三控制原則”，明確各參建單位的責任與義務。

（3）加強技術質量管理：按照總體進度計劃安排，編制可行的施工技術方案，總承包單位將機電專業的技術管理納入總體規劃中，對機電專業需要預埋的管道提前進行技術交底，及時在施工過程中將各管道全部埋設完畢并符合質量要求，防止在后續工作中出現漏埋現象，造成對主體結構或裝修階段的破壞等。

（4）加強信息化管理，隨著時代的發展，信息化管理越來越突出它的重要性，在工程管理中總承包單位與業主、監理、施工各方建立互聯網，對工程信息實施共享，實現現代化管理模式，共同對各專業加強了監督管理，有效的促進了各方之間的交流，提高了工程施工效率。

（5）按照圖紙及現場實際情況，編制出施工計劃，綜合安排各專業的施工流水段。定期定時組織各專業單位會商，利用互聯網做到信息共享，解決施工過程中的錯位問題。尤其是隨時調整電纜的安裝順序與機電設備安裝流程的同步性。

3.2 對外協調等

主要是與公共事業單位的溝通，各相關施工單位對現場施工的各個外部接駁口提出明確的完工時間，實現現場與外界的工程連接。

3.3 制定培訓計劃和調試運行計劃

在試運行72小時之前，制定培訓計劃和試運行計劃對所有燃氣鍋爐操作人員進行理論和現場培訓。由于燃氣鍋爐對我們來說一切都是新的，因此，必須按計劃進行全員培訓，考核合格后持證上崗，才能保證日后運行的安全。

4 結論

通過我們對這個燃氣鍋爐改造工作的設計與實施，在3個月的時間內順利完成了拆除工程、土建工程、建筑和室內裝飾工程、新增設備基礎工程、燃氣鍋爐本體安裝工程、附屬設備安裝工程、與本次設備安裝配套的熱工管道系統安裝工程、電氣動力、照明安裝工程、熱工自動化儀表安裝工程等，對我市今后的燃氣鍋爐改造工作具有借鑒意義。

參考文獻

[1] 馮駿凱，沈幼庭.鍋爐原理及計算[M].科學出版社，1992.

[2] 工業鍋爐安全技術基礎[M].上海市勞動局鍋爐安全監察處編著.

[3] 中小型燃氣鍋爐房[M].中國建筑工業出版社，1988.endprint

2 項目實施與管理

2.1 管理組織機構

現場組織機構框圖總體上由上、中、下三部分組成，最上層為管理層，中部為執行層，下部為操作層。

管理層、執行層、操作層的各崗位人員職責上墻。

3 服務保障與技術培訓

3.1 與土建施工單位配合

（1）在工程開工伊始，首先對即將參建的各專業召集在一起，共同就施工中存在的預埋管線及預留洞口會商，確定管線及洞口預留的插入時間，同時采用計算機聯網技術，做到信息化共享。

（2）加強現場管理能力，在工程穿插過程中，及時安排人員現場監督，提前做到現場預控，即事前控制、事中控制、事后控制的“三控制原則”，明確各參建單位的責任與義務。

（3）加強技術質量管理：按照總體進度計劃安排，編制可行的施工技術方案，總承包單位將機電專業的技術管理納入總體規劃中，對機電專業需要預埋的管道提前進行技術交底，及時在施工過程中將各管道全部埋設完畢并符合質量要求，防止在后續工作中出現漏埋現象，造成對主體結構或裝修階段的破壞等。

（4）加強信息化管理，隨著時代的發展，信息化管理越來越突出它的重要性，在工程管理中總承包單位與業主、監理、施工各方建立互聯網，對工程信息實施共享，實現現代化管理模式，共同對各專業加強了監督管理，有效的促進了各方之間的交流，提高了工程施工效率。

（5）按照圖紙及現場實際情況，編制出施工計劃，綜合安排各專業的施工流水段。定期定時組織各專業單位會商，利用互聯網做到信息共享，解決施工過程中的錯位問題。尤其是隨時調整電纜的安裝順序與機電設備安裝流程的同步性。

3.2 對外協調等

主要是與公共事業單位的溝通，各相關施工單位對現場施工的各個外部接駁口提出明確的完工時間，實現現場與外界的工程連接。

3.3 制定培訓計劃和調試運行計劃

在試運行72小時之前，制定培訓計劃和試運行計劃對所有燃氣鍋爐操作人員進行理論和現場培訓。由于燃氣鍋爐對我們來說一切都是新的，因此，必須按計劃進行全員培訓，考核合格后持證上崗，才能保證日后運行的安全。

4 結論

通過我們對這個燃氣鍋爐改造工作的設計與實施，在3個月的時間內順利完成了拆除工程、土建工程、建筑和室內裝飾工程、新增設備基礎工程、燃氣鍋爐本體安裝工程、附屬設備安裝工程、與本次設備安裝配套的熱工管道系統安裝工程、電氣動力、照明安裝工程、熱工自動化儀表安裝工程等，對我市今后的燃氣鍋爐改造工作具有借鑒意義。

參考文獻

[1] 馮駿凱，沈幼庭.鍋爐原理及計算[M].科學出版社，1992.

[2] 工業鍋爐安全技術基礎[M].上海市勞動局鍋爐安全監察處編著.

[3] 中小型燃氣鍋爐房[M].中國建筑工業出版社，1988.endprint

2 項目實施與管理

2.1 管理組織機構

現場組織機構框圖總體上由上、中、下三部分組成，最上層為管理層，中部為執行層，下部為操作層。

管理層、執行層、操作層的各崗位人員職責上墻。

3 服務保障與技術培訓

3.1 與土建施工單位配合

（1）在工程開工伊始，首先對即將參建的各專業召集在一起，共同就施工中存在的預埋管線及預留洞口會商，確定管線及洞口預留的插入時間，同時采用計算機聯網技術，做到信息化共享。

（2）加強現場管理能力，在工程穿插過程中，及時安排人員現場監督，提前做到現場預控，即事前控制、事中控制、事后控制的“三控制原則”，明確各參建單位的責任與義務。

（3）加強技術質量管理：按照總體進度計劃安排，編制可行的施工技術方案，總承包單位將機電專業的技術管理納入總體規劃中，對機電專業需要預埋的管道提前進行技術交底，及時在施工過程中將各管道全部埋設完畢并符合質量要求，防止在后續工作中出現漏埋現象，造成對主體結構或裝修階段的破壞等。

（4）加強信息化管理，隨著時代的發展，信息化管理越來越突出它的重要性，在工程管理中總承包單位與業主、監理、施工各方建立互聯網，對工程信息實施共享，實現現代化管理模式，共同對各專業加強了監督管理，有效的促進了各方之間的交流，提高了工程施工效率。

（5）按照圖紙及現場實際情況，編制出施工計劃，綜合安排各專業的施工流水段。定期定時組織各專業單位會商，利用互聯網做到信息共享，解決施工過程中的錯位問題。尤其是隨時調整電纜的安裝順序與機電設備安裝流程的同步性。

3.2 對外協調等

主要是與公共事業單位的溝通，各相關施工單位對現場施工的各個外部接駁口提出明確的完工時間，實現現場與外界的工程連接。

3.3 制定培訓計劃和調試運行計劃

在試運行72小時之前，制定培訓計劃和試運行計劃對所有燃氣鍋爐操作人員進行理論和現場培訓。由于燃氣鍋爐對我們來說一切都是新的，因此，必須按計劃進行全員培訓，考核合格后持證上崗，才能保證日后運行的安全。

4 結論

通過我們對這個燃氣鍋爐改造工作的設計與實施，在3個月的時間內順利完成了拆除工程、土建工程、建筑和室內裝飾工程、新增設備基礎工程、燃氣鍋爐本體安裝工程、附屬設備安裝工程、與本次設備安裝配套的熱工管道系統安裝工程、電氣動力、照明安裝工程、熱工自動化儀表安裝工程等，對我市今后的燃氣鍋爐改造工作具有借鑒意義。

參考文獻

[1] 馮駿凱，沈幼庭.鍋爐原理及計算[M].科學出版社，1992.

[2] 工業鍋爐安全技術基礎[M].上海市勞動局鍋爐安全監察處編著.

[3] 中小型燃氣鍋爐房[M].中國建筑工業出版社，1988.endprint