燃煤鍋爐改造為燃氣鍋爐的可行性技術研究

張小康，董 潔

（江西省鍋爐壓力容器檢驗檢測研究院，江西南昌 330029）

1 燃氣鍋爐的優勢

天然氣由甲烷氣體和其他少量的非烴類氣體組成，其中甲烷氣體是天然氣最主要的成分，通常情況下不含灰分和水分。通過充分的燃燒，天然氣可以放出大量的熱，并燃燒產生水和二氧化碳，相比于煤炭而言，天然氣燃燒后只會產生非常少量的S02，S03，NOX等有害物質。所以，將燃煤鍋爐改造成燃氣鍋爐后，不但能有效減少煤煙型煙塵的排放量，還能對工廠周圍的公司質量有所改善，從而對環境起到更好的保護作用。

不同于燃煤鍋爐的是，燃氣鍋爐不需要大量的場地來儲存燃料，這樣就可以節省燃料運輸的費用，還能有效節省運輸中需要的勞動力和場地，減小工人的相對工作強度[1]。同時使用燃氣鍋爐，不需要例如上煤機、除渣機等大量的附加設備，大大減少了相關的資金投資，有效地降低運行維護成本。相較于燃煤鍋爐，燃氣鍋爐有著巨大優勢，例如系統啟動速度快、熱傳遞效果優秀、熱輻射能力強、排放的廢煙溫度更低，熱效率顯著提升。而且燃氣鍋爐的操作比之于燃煤鍋爐更加簡單方便，自動控制更易于實現，這就大大降低了生產過程中的安全風險。

2 鍋爐的運行狀況和改造方案

2.1 運行狀況

某公司總共擁有5臺燃煤鍋爐，3臺是位于周浦工廠的4 t DZL4-1.25燃煤鍋爐，其余2臺是位于康橋工廠的6 t DZL6-1.25燃煤鍋爐。位于周浦工廠的3臺燃煤鍋爐當中有2臺是夏季間歇運行，另外1臺一直處于備用狀態，在其他3個季節中，有1臺燃煤鍋爐處于間歇運行狀態，另外2臺則處于備用狀態。位于康橋工廠的2臺燃煤鍋爐始終由1臺處于間歇運行，另外1臺處于備用狀態。因為2個工廠的鍋爐容量偏大，存在容量冗余情況，再加上鍋爐并不是連續不斷運行，有大量的時間處于保溫狀態，因此需要消耗大量的能源用于維持鍋爐的溫度，這就造成了兩家工廠鍋爐的煤水比相當之低。為了節約能源、減少廢物排放、提升經濟效益，公司決定將這兩家工廠的燃煤鍋爐改造成性能更優的燃氣鍋爐。

2.2 改造方案

（1）周浦工廠。將原有的3臺4 t燃煤鍋爐替換為2臺2 t燃氣鍋爐。

（2）康橋工廠。將原有的2臺6 t燃煤鍋爐替換為1臺4 t燃氣鍋爐。

由于將燃煤鍋爐替換成了燃氣鍋爐，燃煤鍋爐的配套設備可以廢棄，因此周浦工廠鍋爐房周圍的煤棚和煤渣棚等相關建筑可以全部可以拆除，僅僅這一舉措便能極大改善鍋爐房周邊生態環境，而位于康橋工廠原有的軟水處理房、風機房、煤棚和煤渣棚等建筑則可以另作他用[2]。由于設備減少，加上運用自動化控制技術，工作人員的數量將大幅度減少，同時能達到節能減排及提高經濟效益的目的。

3 經濟性分析

從表1可看出，通過對兩家工廠的燃煤鍋爐進行改造后，可以有效節約燃料成本，尤其是康橋工廠，每年可節省上百萬元人民幣的燃料費。從表2可看出，在進行鍋爐改造后，康橋工廠每年可節省65萬元人民幣的運行費用，而周浦工廠則可節省67萬元人民幣的運行費用，另加工廠每年可節省的運行費用多達130余萬元人民幣，占原運行費用的79%。

通過表2可以看出，經過對兩家工廠的鍋爐改造，各項投資共計343余萬元人民幣，但是綜合考慮其他費用收益和政府在節能減排方面的補貼后，最終的投資費用只有210萬元人民幣。但如果不改造燃氣鍋爐，就必須要斥巨資引入脫硫裝置來滿足國家對燃煤鍋爐在廢氣排放方面的要求。兩家工廠在投資方面回收年限的平均值為0.86 a，其中康橋工廠的投資回收年限是0.41 a，而周浦工廠的則是1.75 a。

4 技術可行性分析

4.1 鍋爐本體

（1）計算工廠中鍋爐的較核性熱力，并較核鍋爐的煙風阻力和水循環，還要對內部結構采取相應的防腐措施[3]。

（2）對鍋爐的爐墻煙道進行加強，尤其要重視爐膛的位置。要求完成加強的爐墻具有一定程度的密封性和強度，在最大程度上符合天然氣在燃燒方面的要求。

（3）在鍋爐本體周圍設置面積＞0.2 m2的重力式防爆門，減小其在危險情況下對周圍環境等產生的危害。

表2 兩家工廠改造前后的成本對比 萬元人民幣

4.2 燃燒系統

鍋爐的燃燒系統主要由空氣供應、燃氣供應、點火系統、主燃燒器、排煙系統和鍋爐組成。首先，在開始改造工作前，要將燃燒系統中的排灰設施和加煤系統進行拆除。其次，燃燒器的選擇要恰當，通過對爐膛進行改造后將燃燒器安裝在此處。最后，配置好空氣系統和燃氣系統[4-5]。

4.3 鍋爐房

（1）對鍋爐房進行改造，保證其達到燃氣鍋爐房在防爆和防火等方面的要求。

（2）按照本地區供氣網絡的實際情況來決定調壓系統和燃料氣儲備系統設置的必要性。

5 結束語

兩家工廠進行的鍋爐改造，不但能有效削減工廠所消耗的能源，每年還能節省114萬元人民幣的燃料費用。尤其是康橋工廠，每年可以節省上百萬元人民幣的燃料費用。兩家工廠總投資回收年限的平均值是0.86 a，康橋工廠是0.41 a，周浦工廠是1.75 a，投資回報性非常好。兩家工廠每年節省燃料可折合2758 t標準煤，約占2008年整個公司總耗能的8.6%。同時，還能減少6895 t的二氧化碳排放。還能有效避免含硫廢水和含硫煙氣的排放，有效改善了工廠周邊的環境，并且原有鍋爐的噪聲問題得到合理改善，不但提升了經濟和社會效益，還有利于促進社會和諧。