淺談燃煤鍋爐改燃氣鍋爐的具體措施

秦少云

摘 要：現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進步，帶來人們生活方式的諸多變化。一方面，人類的生產(chǎn)、生活對環(huán)境的影響越來越大；另一方面，伴隨著人們物質(zhì)生活水平的提高，人們開始對賴以生存的環(huán)境有了更高的要求。供熱器的霧霾現(xiàn)象、驚人的PM數(shù)字令人們談之色變，機動車限行、污染企業(yè)停產(chǎn)等一系列舉措應(yīng)運而生。與此同時，相關(guān)部門對傳統(tǒng)供熱方式的改良工作一直在進行著，燃煤鍋爐對環(huán)境的污染眾所周知。經(jīng)過數(shù)年的項目改造，如今，燃氣鍋爐已基本取代燃煤鍋爐發(fā)展成為市區(qū)居民采暖的主要方式，下一步工作的主要任務(wù)就是將施工范圍以市區(qū)為中心向外圍延伸，直至實現(xiàn)燃氣鍋爐的全覆蓋。從技術(shù)層面來看，燃氣鍋爐的消費市場前景依然很廣闊。本文主要闡述燃煤鍋爐改造為燃氣鍋爐的關(guān)鍵步驟和具體措施，以期為此項利民工程的順利開展提供一些有價值的參考意見。

關(guān)鍵詞：燃煤鍋爐 燃氣鍋爐 改造工程 措施

中圖分類號：TK229 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）07（b）-0073-02

燃煤鍋爐在使用的過程中，煤炭資源的消耗量巨大，且燃燒之后的固體、氣體廢棄物會帶來多種環(huán)境污染，基于此，各地開展了燃煤鍋爐改造為燃氣鍋爐的工程項目，目的就是減少煤炭的使用量、削減煙塵和二氧化硫的排放量。施工單位在將燃煤鍋爐改成燃氣鍋爐的過程中，以節(jié)約高效、安全實用為基本原則，盡可能不變動鍋爐本體的受壓元件部分，結(jié)合原有鍋爐的具體構(gòu)造，從挑選燃氣燃燒器的品類、確定燃燒器的準確數(shù)量、安排燃燒器的布局、設(shè)計爐膛布置的匹配性、選擇鍋爐防爆措施等方面著重考慮，宏觀規(guī)劃整個改造工程，使其能夠循序漸進地開展。

1 挑選燃氣燃燒器的品類

將燃煤鍋爐改造為燃氣鍋爐過程中，施工單位首先要就燃氣燃燒器的品類進行挑選或是設(shè)計訂做。市面較常見的燃氣燃燒器可以分為引射式空氣供給燃燒器、鼓風(fēng)式空氣供給燃燒器和自燃引風(fēng)式空氣供給燃燒器三類。引射式、鼓風(fēng)式、自燃引風(fēng)式燃燒器所需的空氣分別采用以下方式進入燃燒系統(tǒng)——燃氣射流吸氣、鼓風(fēng)設(shè)備送氣、爐膛中負壓吸入。在進行燃氣燃燒器選擇時，應(yīng)該首先考慮原有鍋爐的爐膛構(gòu)造，再對比權(quán)衡3種燃燒器的特點擇優(yōu)選定。

（1）鍋爐中有一個重要零部件就是燃氣燃燒器，它的安全系數(shù)是評價鍋爐質(zhì)量的重要指標。通常情況下，優(yōu)質(zhì)的燃氣燃燒器可以在膛內(nèi)氣體燃燒時，將不完全燃燒的熱損耗降至最低。氣體燃燒時，要保證其完全燃燒，首先要保證膛內(nèi)空氣充足，還要使二者混合均勻。理論上來講，如果用戶選用的是高熱值的燃氣，熱損耗應(yīng)該低于5‰；如果用戶選用的是低熱值的燃氣，熱損耗應(yīng)該不高于15‰。另外，有關(guān)部門在進行燃煤鍋爐改建的前期宣傳時，可以著重推廣預(yù)混燃燒器，這種燃燒器與擴散燃燒器相比，對燃氣不完全燃燒的熱損耗控制的效果更理想些。

（2）眾所周知，想要降低鍋爐使用時的排煙損耗，就應(yīng)該控制煙氣中多余的空氣系數(shù)。排煙損耗量為排出的煙氣中額外的空氣量與排煙通道內(nèi)漏入的空氣量的總和。當(dāng)鍋爐正處于微正常壓力運行時，排煙通道內(nèi)漏入的空氣量幾乎是零，排煙損耗量僅為爐腔內(nèi)燃氣燃燒時多余的空氣量。對鍋爐燃燒性能進行評估的一個關(guān)鍵指標就是能否維持煙氣中低空氣系數(shù)運行。

（3）鍋爐的腔內(nèi)換熱裝置影響著燃燒器燃燒時產(chǎn)生的火焰的狀態(tài)。鍋爐擴散燃燒時，半發(fā)光狀態(tài)的火焰輻射能力優(yōu)于無焰狀態(tài)下的火焰，因此，更有利于爐內(nèi)熱量的傳播。燃燒器噴火狀態(tài)下產(chǎn)生的熱流速度快、噴射距離遠，爐內(nèi)火焰的填充量高。選用耐火燒材質(zhì)的配件加強爐內(nèi)熱量傳播，要調(diào)整與輻射面吻合的火焰狀態(tài)以及火焰熱流。

（4）快速燃燒、傳熱的中小型鍋爐是現(xiàn)在市場比較流行，也較有發(fā)展前景的品類。這種鍋爐需要配備小型的燃燒器和鍋爐爐膛，這也是中小型鍋爐的主要賣點之一。在實際生產(chǎn)生活中，中小型鍋爐要經(jīng)常調(diào)整負荷狀態(tài)，這就需要調(diào)節(jié)范圍寬泛的燃燒器來與之相配合。燃煤鍋爐改造為燃氣鍋爐后，應(yīng)保證鍋爐爐膛內(nèi)火焰的填充量，避免出現(xiàn)氣流死角，防止鄰近的燃燒器之間火焰干擾。另外，換熱面既不能接觸燃燒不完全的燃氣，又不能接觸空氣，來保證氣體的完全燃燒；換熱面還要避開溫度較高的火焰的快速直接沖擊，否則將直接導(dǎo)致鍋爐管和鍋爐壁過熱，帶來安全隱患。所以說，選擇何種鍋爐燃燒器，要取決于燃氣的種類和負荷，用戶可以估算一下火焰的高度。

2 確定燃燒器的準確數(shù)量

理論上來講，燃煤鍋爐改造為燃氣鍋爐時，我們可以依據(jù)公式n=Qgl/Qrq，來確定所需燃氣燃燒器的數(shù)量。公式中，n代表燃氣燃燒器的數(shù)量；Qgl代表鍋爐的熱量負荷，單位為kW；Qrq代表一個燃氣燃燒器的熱量負荷，單位也是kW。施工單位在實際改造中，要避免因為某個故障燃燒器而引起同時運行的多個燃氣燃燒器連環(huán)爆炸，我們建議將燃氣燃燒器的數(shù)量控制在4個以下。另外，我們建議在燃氣燃燒器的內(nèi)部添加一個油槍，以適應(yīng)鍋爐低負荷運行，再加裝一套爐腔熄火防爆炸設(shè)備，來避免鍋爐低負荷狀態(tài)下的熄火和回火的問題。

3 安排燃燒器的布局

燃氣燃燒器的最佳布局就是保證爐腔內(nèi)的火焰處于整個爐膛的幾何中心位置。上文提到過，燃煤鍋爐改造為燃氣鍋爐時，要使鍋爐爐膛內(nèi)盡可能充滿火焰，避免出現(xiàn)氣流死角，保證燃氣的充分燃燒。再者，處于爐膛中心點的燃火火焰可以保證爐膛各處受熱均勻，避免了局部高熱量、局部低熱量帶來的爐腔高壓。傳統(tǒng)技術(shù)制造的燃煤鍋爐，一般爐膛進深較大，為了保證前煙箱的低溫運行，燃燒器通常會被布置在爐膛的前壁上。目前，常見的中小型燃煤鍋爐，分為層燃燒方式和室燃燒方式兩類。常見的層燃方式的鍋爐如鏈條爐，層燃爐的主要特征就是可以實現(xiàn)燃燒物可以在固定的爐膛，或是緩慢運動的爐膛內(nèi)保持燃燒狀態(tài)。在改造鏈條爐的時候，前后壁的形狀以及鍋爐的形狀都使得燃燒器的安裝有一定難度，我們可以把燃氣燃燒器安裝在鏈條爐的側(cè)方。改造的目標是使得鍋爐內(nèi)的熱交換狀況達到甚至是優(yōu)于改造前的狀態(tài)，應(yīng)該把燃氣燃燒器安裝在爐膛側(cè)壁中心的靠下位置。改造另外一款煤粉爐時，施工人員可以沿用原本的煤粉燃燒器噴口的位置，來安裝新的燃燒器，盡量減少改造工程量。

4 設(shè)計爐膛布置的匹配性

選定了燃氣燃燒器的類型和位置，我們還應(yīng)該計算爐膛的匹配性。首先，要計算排煙量，排煙量需要與引風(fēng)機匹配，燃煤鍋爐通常是按照煤燃時產(chǎn)生的煙氣來計算煤鍋爐引風(fēng)機的排煙量的，進行燃氣鍋爐改造后，因為煙氣的密度和流量都發(fā)生了改變，所以需要重新匹配引風(fēng)機，避免鍋爐內(nèi)燃氣點火困難以及排放煙氣的溫度過高等問題。其次，還要檢測爐膛漏風(fēng)系統(tǒng)和燃氣燃燒器中的空氣量是否匹配，煤改氣漏風(fēng)系數(shù)應(yīng)該低于0.1。

5 選擇鍋爐防爆措施

燃煤鍋爐改造為燃氣鍋爐后，施工方應(yīng)該為用戶采取必要的安全保護措施，例如，自動點火裝置、快速切斷閥、火焰監(jiān)視系統(tǒng)等保護措施。為使用方制定嚴格的安全操作指南，并督促其執(zhí)行實施，尤其是在每次點火啟動時做好吹掃工作。鍋爐工作時調(diào)節(jié)好風(fēng)氣比例，防止熄火、回火等問題的出現(xiàn)，保證燃氣的完全燃燒。

對燃煤鍋爐的改造，是相關(guān)部門出于經(jīng)濟效益和環(huán)境保護雙重目的而運行實施的。改造后的燃氣鍋爐，燃燒特性指標有了更高的要求，同時實現(xiàn)了使用和監(jiān)控的一體化進行，很大程度上降低了鍋爐的潛在危險性。燃煤鍋爐改造燃氣鍋爐還是減少購買成本、減少氣體污染的利民工程，有利于實現(xiàn)經(jīng)濟效益和環(huán)境保護的雙贏。

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