鍋爐煤改氣項目設計及綜合質量控制

（中航工業航宇救生裝備有限公司，湖北 襄陽 441022）

鍋爐煤改氣項目設計及綜合質量控制

王修兵

（中航工業航宇救生裝備有限公司，湖北 襄陽 441022）

為了節能減排，保護環境，企業按照政府要求對工業鍋爐進行煤改氣工作。針對此項工作，對設備進行選型以及系統框架構件的設計安裝，并進行安裝質量和進度規劃控制，確保煤改氣工作順利實施。

節能減排；煤改氣；系統框架；質量控制

隨著國家對環境保護的日益重視，各城市對廢水、廢氣的排放都嚴格加以限制，燃煤鍋爐排放的煙塵是大氣污染的重要來源之一。為了節能減排，城市也都實行了主城區禁止使用燃煤鍋爐的禁令。然而，對于工業用熱、用汽又不能停止，于是，污染小、效率高的燃氣鍋爐的投入使用。燃氣鍋爐是一種以可燃氣體作為燃料的能源轉換設備，自動化控制程度高，運行管理工作量小，并且燃料輸送方便，計量準確，操控性好，用以生產熱水或蒸汽，可滿足工業生產和生活的需要。

1 燃煤鍋爐與燃氣鍋爐使用對比

燃煤鍋爐就是燃料為燃煤的鍋爐，是一種通過燃煤在爐膛中燃燒釋放熱量，把熱媒水或其它有機熱載體（如導熱油等）加熱到一定溫度（或壓力），然后對外輸送熱能的動力設備。但并不是所有的熱量全部有效轉化，有一部分無功消耗，這樣就存在效率問題，一般大些的鍋爐效率高些，60% ~ 80%之間。燃煤鍋爐是生產生活中重要的熱能動力設備，也是大氣中污染物排放的主要來源。煤主要是由C、H、O、N、S等元素和灰分及水分組成，煤燃燒放出熱量后，生成SO2、SO3、NOx灰分和水分，而SO2、SO3、NOx由煙氣排入大氣，會引起局部地區酸雨，大量溫室氣體的排放，將會引起全球氣候變暖，污染環境，對人類造成危害。冷凝式燃氣鍋爐的燃料是天然氣，它的主要成分是CH4，清潔燃料經過燃燒后，主要生成CO2和H2O，相對燃煤鍋爐燃氣鍋爐的排放SO2、SO3、NOx要少得多。效率高達102%，充分利用甲烷燃燒產生的水蒸氣冷凝潛熱，排煙溫度60℃。低排煙溫度有利于減少NOx的排放，保護環境。在國家倡導的低碳、環保、節能背景下，為了提高能源轉換和利用效率，更好地控制燃燒過程，減少環境污染，燃氣鍋爐替代燃煤鍋爐勢在必行。

2 燃氣鍋爐供熱、供汽系統框架構建及功用

圖1

圖2

我單位的鍋爐供熱、供汽系統框架是：由兩臺WNS全自動冷凝式燃氣鍋爐并聯，并配套軟水處理供應系統、除氧器除氧及節能器煙氣余熱一級回收系統、冷凝熱二級回收水泵循環系統、鍋爐補水及增壓系統、用戶蒸汽冷凝水回收系統、燃氣供給及鍋爐整體控制系統等，各系統協調工作，完成鍋爐供熱、供汽能量轉換輸送工作，見圖1、2。

2.1 軟水處理供應系統

軟水處理供應系統是：由三臺軟水處理機并聯工作，將含有一定硬度的自來水通過離子交換，處理成合格的軟水，經過輸出管輸送至軟水箱儲存備用。當水箱水滿，控制水箱水位的先導式浮球閥將啟控，軟水機自動停止工作。

2.2 除氧器除氧及節能器煙氣余熱一級回收系統

除氧器除氧及節能器煙氣余熱一級回收系統是：來至軟水箱的軟水被儲存在除氧器的除氧罐中，再在除氧罐中通入微壓蒸汽，通過熱力達到軟水除氧的目的。供給鍋爐的是除過氧氣的軟水，可以保證鍋筒本體不受腐蝕，提高了設備的運行安全和使用壽命；除氧泵將保溫水箱的軟水加壓輸送至鍋爐頂部的節能器，通過節能器進行煙氣余熱一級熱能交換，再通過專用管路，將熱能輸送至除氧罐，供輔助熱力除氧使用；當除氧罐水滿，水位控制系統發出信號，管路控制切換的電調三通閥門(見圖1，B)自動進行切換，自動關閉除氧器軟水回路，接通旁通回路，帶著回收熱能的軟水再次回到軟水箱，循環利用。

2.3 冷凝熱二級回收水泵循環系統

冷凝熱二級回收水泵循環系統是：冷凝泵將軟水箱的軟水加壓輸送至鍋爐頂部的冷凝器，通過冷凝器進行煙氣余熱二級熱能交換，再通過專用管路，將熱能輸送至冷軟水箱，完成煙氣余熱的再次回收，最大限度的減少能源損失，提高設備熱轉換效率。

2.4 鍋爐補水及增壓系統

鍋爐補水及增壓系統是：增壓泵將除氧罐的軟水加壓輸送至鍋爐補水泵的吸水口，再由鍋爐補水泵二次加壓注入鍋爐鍋筒。給補水泵的前級設計安裝增壓泵的目的就是：防止除氧軟水因高溫汽化產生水汽，影響補水泵給鍋爐正常補水，提高設備運行的安全性和可靠性；為了確保供熱系統在除氧器出現故障仍能正常運行，特設計了一套管路旁通系統(見圖1，A)：當除氧器出現故障，只需將該系統關閉，打開閥門C，就可實現設鍋爐設備繼續工作（此系統雖不適合不可長期替代除氧系統工作，但緊急情況下可以應急使用）。

2.5 用戶蒸汽冷凝水回收系統

用戶蒸汽冷凝水回收系統是：在冬季供暖期間，用戶取暖蒸汽產生大量冷凝水，若排放造成極大水資源和熱能浪費，故特在地勢低洼處設計安裝專用冷凝水收集水箱，冷凝水通過水泵自動加壓輸送回鍋爐房，再經過沉淀、過濾回到軟水箱，重復使用，節約資源和能源。

2.6 燃氣供給及鍋爐整體控制系統

WNS全自動冷凝式燃氣鍋爐采用進口利雅路RS800/1000燃燒機，實現自動點火、自動控溫以及意外熄火或泄漏保護停機等，提高了設備的安全、可靠性；燃氣系統設計安裝專用天然氣調壓站，通過過濾、減壓設備給鍋爐燃燒機穩定供氣；再在終端設計安裝燃氣計量計費系統，便于考核鍋爐運行費用，合理調整運行參數，保證設備經濟運行；鍋爐整體控制系統采用組態軟件自動控制，動態顯示，操控直觀便捷；鍋爐補水采用水泵變頻技術，實現鍋爐水位精確控制，提高了蒸汽產生效率。

3 鍋爐房改造要求

（1）鍋爐房內的設備布置應便于操作、通行和檢修：鍋爐主機四周離墻壁或障礙物應有3米左右的間距；水泵應集中線形布置，合理間距；供回水管路架空并并排集中敷設，按規范保溫、標識(見圖3)。

圖3

（2）鍋爐房應有足夠的光線和良好的通風，以及必要的防凍措施。

（3）鍋爐房內地面應平整無臺階，應防止積水；屋頂不允許滲漏。

（4）鍋爐房承重梁柱等構件，與鍋爐應有一定距離或采取其他措施，以防止受高溫損壞。

（5）鍋爐房通向室外的門應向外開，在鍋爐運行期間，不準鎖住。

（6）在鍋爐房內的操作地點，以及壓力表、溫度計、流量計等處，應有足夠的照明。

（7）鍋爐房動力容量應足夠，保證兩臺鍋爐同時滿負荷運行時的電力供應，必要時，要提前改造。

⑻鍋爐房所有的改造應符合國家安全標準和“6S”規范(見圖4)。

圖4

4 鍋爐煤改氣綜合質量控制

鍋爐煤改氣工作十分繁雜，質量控制尤其重要，稍有不慎重，就有可能事倍工半、費工費力，還為以后的設備正常運行埋下事故隱患。下面就從三個方面闡述一下。

（1）設備調研、選型質量方面。

鍋爐煤改氣，首先要做的工作就是鍋爐設備的調研、選型，這項工作質量的好壞可謂是重中之重。具體要根據自己單位的情況，確定使用鍋爐的參數：以滿足現有生產用量為基礎，再考慮未來5年的發展需求為依據，確定裝機容量；然后再進行市場調研，向鍋爐廠商和它們的用戶咨詢學習，力爭全面掌握國際、國內一線燃氣鍋爐品牌的優缺點，為以后的選型招標提供依據，這是確保買到性價比高的燃氣鍋爐設備的前提。因為一旦選型失敗，新的鍋爐設備已經安裝到位，通過使用才發現存在質量、安全、運行等等問題，再要改正，就得投入大量時間和資金影響生產。

（2）設備安裝進度計劃編制及協調質量方面。一旦鍋爐型號和廠家確定，就要著手進行設備安裝和廠房的改造。由于我單位是在原鍋爐廠房的位置上進行設備煤改氣更新工作，新設備要按期安裝到位，老設備還不能停止對生產供熱、供汽，這就是矛盾，為了解決設備安裝和生產的沖突，設備安裝進度計劃編制及協調的質量就十分重要。為此，我們制訂了邊改造安裝，邊拆除舊設備的計劃，合理協調各個施工隊伍進場時間和進度，先拆除原三臺燃煤鍋爐中的兩臺，保留一臺繼續保障生產；利用拆除的舊設備位置設計安裝一臺新設備，待新設備安裝就位，具備生產條件，再進行剩下的那臺燃煤設備拆除和新設備安裝，解決設備安裝和生產矛盾的問題。

（3）設備安裝質量方面。

設備安裝質量取決于設計規劃和安裝隊伍的素質水平。鍋爐設備安裝包括鍋爐房改造、舊設備拆除、新設備基礎制作及安裝等等，新鍋爐管線安裝涉及的安裝方式及管線種類數量太多，安裝方式有：空中架設的、沿墻敷設的、地面穿管實埋的等等；管線種類涉及動力線、控制線、水管線、蒸汽管線、天然氣管線以及防爆風機燈具管線等。新鍋爐安裝時間緊，我們就通過招標確定了三個工程公司施工，由于施工隊伍的素質和安裝水平良莠不齊， 若不進行統一的規劃協調，最后鍋爐房設備的安裝質量很難達到使用規范要求，就是勉強能使用，也不符合國家安全規范和“6S”規范。為此，在項目開工前，就和幾個施工方負責人進行充分溝通和協調，對新鍋爐和廠房內各類管線進行系統規劃設計布置，在滿足要求、規范的前提下，具體到管線標高、間距、層次等等基礎數據都一一和施工方敲定，并嚴格監督執行(見圖2、4)。經過努力，鍋爐設備煤改氣項目順利如期、保質完成，并一次點火試車成功，生產環境也煥然一新。

5 結語

通過鍋爐煤改氣項目設計、安裝，在不影響生產的情況下，淘汰了舊的燃煤設備，順利實現了設備的更新換代。新設備的投入使用，提高了設備能源轉換效率，減少了廢水、廢氣的排放污染，降低了設備的運行成本（設備維護、能耗、人工等），提高了設備利用率，同時也鍛煉了設計、安裝隊伍，為以后的設備安裝、維修、改造提供了經驗。

[1]趙欣新，惠世恩.燃油燃氣鍋爐[M].西安交通大學出版社，2005.

[2]夏喜英.鍋爐與鍋爐房設備[M].哈爾濱工業大學出版社,2001

[3]奚士光，吳味隆，蔣君衍.鍋爐及鍋爐房設備[M].中國建筑工業出版，1995.

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