燃煤鍋爐供熱替代技術

摘要：時近冬季，溫度降低，站內天然氣已無法滿足加熱爐燃燒用量，原油外輸溫度達不到要求。為確保冬季正常生產需求，欲停用站內加熱爐，啟用燃煤鍋爐。

關鍵詞：燃煤鍋爐;傳熱效率;換熱介質;加熱爐

Abstract：In?the?near?winter，?the?temperature?decreases，?the?natural?gas?in?the?station?can?no?longer?meet?the?combustion?consumption?of?the?heating?furnace，?and?the?temperature?of?crude?oil?transportation?can?not?meet?the?;requirements.?In?order?to?ensure?the?normal?production?demand?in?winter，?it?is?necessary?to?shut?down?the?heating?furnace?in?the?station?and?start?the?coal-fired?boiler.

Keywords：Coal-fired?boiler;?heat?transfer?efficiency;?heat?transfer?medium;?heating?furnace.

1.1.1 背景

高一聯聯合站已建加熱爐，分別用于加熱脫水段原油。由于時近冬季，溫度降低，站內天然氣已無法滿足加熱爐燃燒用量，原油外輸溫度達不到要求。而位于高一聯西北側，閑置燃煤鍋爐1臺，供熱能力為50噸/年水當量，相關配套及管網已經完成。

1.1.2 現狀

為確保高一聯冬季正常生產需求，現欲停用高一聯站內加熱爐，啟用燃煤鍋爐。該燃煤鍋爐可提供0.4MPa蒸汽或95℃熱水，用作換熱介質，供高一聯原油、稀油換熱升溫，以便外輸。

1.1.3 改造方案

根據燃煤鍋爐提供的介質不同，本改造分為兩套大的方案;根據改造的方式不同，本改造在兩套大的方案基礎下，各分為兩套小的方案，共計四套方案。具體方案見下：

方案一：燃煤鍋爐提供蒸汽作為換熱介質。

方案一/1

加熱爐不燃燒，燃煤鍋爐提供的蒸汽直接進入加熱爐殼體，加熱爐作為換熱器使用。單臺加熱爐換熱負荷不夠部分，新建換熱器補充。飽和蒸汽溫度為143℃，壓力0.4MPa。

1）從結構方面，加熱爐內部結構上部有盤管下部有火筒，蒸汽進入加熱爐殼體后，除與上層的盤管進行換熱外，還有大量蒸汽與下部的火筒接觸，殼體下部會產生大量積液，大量積液與新進來的蒸汽發生二次換熱，同時火筒將通過煙囪大量散發熱量，造成能量大量流失，因此盤管里的介質得不到充分的換熱。大量蒸汽進入加熱爐殼體后，造成原安全閥的泄放量遠不能夠達到安全泄放要求，存在安全隱患。

2）從傳熱效率方面，換熱器管程跟殼程在換熱過程中存在逆流換熱，這樣大大加強了管熱效率，而加熱爐進出不存在逆流換熱，因此換熱效率很低。

3）從腐蝕方面，蒸汽進入殼體后，會加速盤管、火筒以及殼體的腐蝕速度，從而使加熱爐的使用壽命降低，特別是火筒長期在露點腐蝕作用下，會加快腐蝕速度，導致火筒失穩報廢。

4）從安全方面，，設備功能轉變后，需要經過有資質部門檢測，檢測合格后方可投入使用，這樣加熱爐重新啟用前須進行檢測，而且加熱爐使用前暖爐還得消耗幾天，影響正常工作運行。

從上述分析，加熱爐達不到換熱器的換熱效率，熱負荷將大幅下降60%—70%，并加快加熱爐內部腐蝕速度，而且性能方面較換熱器有很大缺陷，從安全和節能角度講，不可行，因此不建議加熱爐改做換熱器使用。

方案一/2

停用加熱爐，新建換熱器8座，燃煤鍋爐提供的蒸汽作為換熱器換熱介質。飽和蒸汽溫度為143℃，壓力0.4MPa。該方案技術可行。換熱器面積680㎡。

方案二：燃煤鍋爐提供熱水作為換熱介質。

方案二/1

加熱爐不燃燒，燃煤鍋爐提供的熱水直接進入加熱爐殼體，加熱爐作為換熱器使用。單臺加熱爐換熱負荷不夠部分，新建換熱器補充，熱水溫度為95℃。

熱水進加熱爐達不到蒸汽的換熱效率，熱負荷下降高達80%（熱水溫度95℃的情況下），因此從安全及節能角度講，不可行，因此不建議加熱爐改做換熱器使用。

方案二/2

停用加熱爐，新建換熱器7座，燃煤鍋爐提供的熱水作為換熱器換熱介質，熱水溫度為95℃。該方案技術可行。換熱器面積4078㎡。

1.1.4 關于燃煤鍋爐燃料替換技術論證

1）鍋爐改為熱水循環

鍋爐改為95℃出水、70℃回水的熱水鍋爐，保持原有鍋爐負荷的情況下，鍋爐的循環水量將達到1104m3/h，鍋爐對流管束的水流速將達到32m/s，鍋爐阻力過大，無法運行。

若降負荷，使鍋爐的水系統流程較為合理，鍋爐負荷需降至2.8MW以下，僅為原有鍋爐負荷8.7%，就鏈條爐排層燃方式而言，遠低于鍋爐的最小運行負荷30%。

2）鍋爐改為低壓蒸汽運行

直流鍋爐，無鍋筒，給水靠水泵壓頭一次通過受熱面產生蒸汽，適用于高壓、亞臨界、超臨界壓力鍋爐。不適用于低中壓蒸汽鍋爐。

就具體結構而言，若改為0.6～0.7MPa壓力的蒸汽鍋爐，在該壓力下的汽化潛熱較大，在汽水流程未進入爐膛以前，就已經汽化，產生兩相流體，無法保證進入爐膛輻射受熱面的兩路Ф89×13的水平盤管的汽水流量均勻，將產生較大的熱偏差，鍋爐無法安全運行。

3）鍋爐改為燃氣運行

常規燃煤鍋爐的受熱面大于燃氣鍋爐的受熱面，改為燃氣以后，鍋爐的受熱面布置相對較多，鍋爐各受熱面的煙氣流速降低，鍋爐的排煙溫度較低，相對不在合理范圍內。

改為燃氣鍋爐，必須對鍋爐的爐膛、對流受熱面、鍋爐后部煙氣及汽水流程做相應的處理，改造量大，難度較大。

另外需對爐排進行耐火隔熱處理;去掉中拱及中拱管（使鍋爐汽水流程從對流管束直接接入爐膛盤管）;對前后拱下部及爐門進行耐火密封處理;在前部改變水平爐膛管的流程，開出燃燒器口;必須選擇短火焰燃燒器，防止火焰直接投射到爐膛管上;在爐膛頂部需加裝防爆門裝置;對流管束部分的爐墻和爐門做密封處理;盡量使煙氣不通過尾部的除塵器及引風機直接進入煙囪。

4）鍋爐相關專業改造

燃氣鍋爐房的建筑結構、電氣、控制儀表、通風換氣和工藝安裝的安全要求都要高于燃煤鍋爐房，如果鍋爐改燒燃氣，鍋爐房的建筑結構（指防爆措施等）、電氣、控制儀表、通風換氣和工藝安裝也要按照國家相應規范要求進行工藝及安全改造。

1.1.5 結論

最優方案為方案二/2。新建換熱器8臺，采用逆流換熱方式，利用燃煤鍋爐提供的143℃，0.4MPa飽和蒸汽水作為換熱介質。

參 考 文 獻

【1】同濟大學等四院校編.燃氣燃燒與應用.第二版.北京：中國建筑工業出版社.1988

【2】燃油燃氣鍋爐房設計手冊.北京：機械工業出版社.1998

【3】韓昭滄.燃料及燃燒.第二版.北京：冶金工業出版社.1994.

作者簡介：趙斌（1982--），女，遼寧省盤錦人，大學本科，從事石油儲運設計工作。

中油遼河工程有限公司 遼寧盤錦 124010