燃煤鍋爐改造為燃?xì)忮仩t的可行性分析

史劍銘

內(nèi)蒙古包鋼（集團）電氣有限公司 內(nèi)蒙古包頭 014010

煤氣產(chǎn)量大，熱值低，大量的煤氣若對空排放，既對環(huán)境產(chǎn)生污染，又造成能源浪費。為了降低成本、減少環(huán)境污染、把煤氣作為鍋爐燃料是一種適宜的選擇，且燃?xì)忮仩t的熱效率一般都在燃煤鍋爐之上，燃燒后產(chǎn)生的煙氣中粉塵量、硫和氮的氧化物極少。沒有灰渣，沒有煤在運輸、儲存過程中散發(fā)的有害氣體和粉塵，同時可以避免煤燃燒過程易結(jié)渣結(jié)焦、受熱面易磨損等現(xiàn)象。因此，將具備條件的燃煤鍋爐改燃煤氣，可以降低經(jīng)濟負(fù)擔(dān)，提高經(jīng)濟效益，減少環(huán)境污染[1]。

1 燃?xì)忮仩t的優(yōu)點

（1）煤氣中的灰分、含硫量、含氮量比煤低，燃燒充分后，煙氣中的粉塵量很少，可大大減輕對環(huán)境的污染，環(huán)保性能好。

（2）燃?xì)忮仩t的積灰和污染小，所以受熱面黑度比燃煤鍋爐大，增加了熱效率。

（3）燃?xì)忮仩t設(shè)備簡單，維護保養(yǎng)的設(shè)備少，所以設(shè)備壽命長且易維護。

（4）燃?xì)忮仩t可以根據(jù)負(fù)荷調(diào)節(jié)火的大小。

（5）燃?xì)忮仩t是用管道輸送，不需要燃料儲存，且比較衛(wèi)生，節(jié)省成本。

2 燃?xì)忮仩t和燃煤鍋爐的燃燒方式

燃煤鍋爐采用的是層燃燃燒，就是把燃料煤放在支撐面上燃燒。燃?xì)忮仩t采用的是室燃燃燒，就是把煤氣和空氣一起噴入鍋爐進行燃燒。

3 燃?xì)忮仩t和燃煤鍋爐的傳熱形式

燃煤鍋爐主要是靠焦炭粒、灰粒、二氧化碳和水蒸氣的熱輻射進行傳熱。燃?xì)忮仩t沒有固體熱輻射，它主要靠氣體傳熱，但煤氣燃燒后的煙氣中水蒸氣的含量比燃煤鍋爐高，雖然二氧化碳的含量減少，但水蒸氣的熱輻射能力比二氧化碳強，所以燃?xì)忮仩t的煙氣總熱輻射強度比燃煤鍋爐的要高。而且燃?xì)忮仩t沒有燃煤鍋爐的積灰、腐蝕等現(xiàn)象，所以燃?xì)忮仩t的輻射傳熱量高于燃煤鍋爐[2]。

4 燃煤鍋爐改造為燃?xì)忮仩t的基本原則

（1）改造方案要簡單易行，造價少，工期短，安全可靠。

（2）改造后要保持原有的技術(shù)參數(shù)不變或提高負(fù)荷和效率。

（3）改造時盡量減少動工部分，盡量保持主體部分，去除無用部分。

5 改造思路

改造前后的燃料由煤粉變成煤氣，低位發(fā)熱量發(fā)生很大的變化，因此，根據(jù)燃料的性質(zhì)，保持原鍋爐基本結(jié)構(gòu)不變化、拆除原有燃煤鍋爐的制粉和冷灰斗等燃?xì)忮仩t不需要的設(shè)備，把水冷壁下拉以增大受熱面積，同時對過熱器、空氣預(yù)熱器、省煤器進行相應(yīng)的合理改造。

6 改造方法和措施

（1）爐膛的改造。改成煤氣爐后，由于煤氣的熱值低，為了增加爐膛的容積，把冷灰斗和原有的煤粉燃燒器拆除，將爐墻直接垂直砌到原冷灰斗底部，相應(yīng)水冷壁下拉至原冷灰斗底部，使?fàn)t墻水冷壁受熱面增大。并在下聯(lián)箱底部砌絕熱室，內(nèi)部不布置受熱面，從而保證高爐煤氣的著火和穩(wěn)定燃燒。

（2）燃燒設(shè)備的改造。拆除原燃煤鍋爐加煤系統(tǒng)、除塵器、除渣落灰裝置，保留原引風(fēng)機、鼓風(fēng)機，將省煤器后的排煙煙道直接與引風(fēng)機入口管連接，將原除塵器煙氣進出口的煙道隔斷并封焊。燃煤鍋爐一般采用負(fù)壓燃燒，而目前大部分燃?xì)忮仩t均采用正壓燃燒，正壓燃燒可提高鍋爐的熱效率，但對鍋爐爐體的密封性和保溫性要求較高。因此，在改造中最好采用微負(fù)壓燃燒（要求壓力為-8-30Pa），這樣對鍋爐爐體不做大的改動，爐體密封和保溫要求比正壓燃燒低，可利用原有的送風(fēng)機和引風(fēng)機及送、引風(fēng)管道，確保高溫?zé)煔獠煌饴Ｔ诮^熱室的中心，前后墻布置燃燒器，并相間布置。煤氣和空氣在未進爐膛前通過導(dǎo)向旋流葉片噴出，二者動量相差不大且導(dǎo)向角度適中，前后墻煤氣進一步混合，可以在爐膛內(nèi)實現(xiàn)完全燃燒。燃燒器可單獨使用任何一個或一層，調(diào)節(jié)范圍為20%-100%，低負(fù)荷穩(wěn)燃非常有利，還可以使用上層或下層燃燒器的方法進行溫度調(diào)控。

（3）過熱器的改造。高溫過熱器和低溫過熱器的布置位置不發(fā)生變化，經(jīng)過計算將高溫過熱器的順列管束的橫向管排數(shù)和錯列管束的橫向管排數(shù)減少。相應(yīng)受熱面積變小。低溫過熱器不做任何改造。

（4）省煤器的改造。省煤器多為蛇形管雙級布置，改造后，由于省煤器面積增加較多，而省煤器所處空間比較緊張，考慮到省煤器改造后不能影響空氣預(yù)熱器。為了能夠布置下所需面積的省煤器，以及留出必要的檢修空間，決定采用螺旋翅片管結(jié)構(gòu)，故在上級省煤器光管外部焊接高21mm、寬2mm的鰭片，在下級省煤器焊接相同類型的高19mm、寬2mm的鰭片，可增加大量的受熱面積。

（5）空氣預(yù)熱器的改造。空氣預(yù)熱器的形式仍采用上下兩級的管式空氣預(yù)熱器，經(jīng)過傳熱計算發(fā)現(xiàn)上級空氣預(yù)熱器面積不需要增減，仍保留原樣。下級空氣預(yù)熱器的面積需減少，經(jīng)計算需去掉下管組，保留上管組，其他和改造前完全相同。

（6）其他設(shè)備的改造。拆除原有燃煤鍋爐的制粉系統(tǒng)、除灰、脫硫等裝置，在原有安全裝置的基礎(chǔ)上考慮到是燃?xì)忮仩t，安全性更為重要，增加必要的安全裝置。

（7）煤氣預(yù)熱器部分。鍋爐改造后排煙溫度變高。排煙溫度高帶來兩方面的問題，一是煙氣中帶有大量的熱量，直接排放將造成能源浪費；二是由于煙氣溫度高造成排煙體積增大，影響吸風(fēng)機正常運行。將除塵器拆除后在原有的位置上增加一組煤氣預(yù)熱器。鍋爐尾部煙氣通過預(yù)熱器后可以將高爐煤氣加熱。提高高爐煤氣入爐溫度不僅降低燃料消耗，而且有助于高爐煤氣在爐膛內(nèi)穩(wěn)定燃燒。

7 結(jié)語

通過本次分析可知燃煤鍋爐改造為燃?xì)忮仩t在技術(shù)上是可行的。在經(jīng)濟方面，改造后熱效率提高，企業(yè)效益提高，起到節(jié)能降耗的效果，在環(huán)保方面也減少了氮化物和硫化物的排放量，減輕對環(huán)境的污染。無論從經(jīng)濟角度還是從環(huán)保方面來看，燃?xì)忮仩t是目前的發(fā)展趨勢，因此，燃煤鍋爐改造為燃?xì)忮仩t在技術(shù)上可行，經(jīng)濟上合理，且具有環(huán)保效益。