燃氣鍋爐低氮改造中存在的問題及檢驗關注要點

劉 花

(北京市西城區特種設備檢測所 北京 100055)

燃氣鍋爐低氮改造中存在的問題及檢驗關注要點

劉 花

(北京市西城區特種設備檢測所 北京 100055)

在對經過低氮改造的燃氣鍋爐進行定期檢驗的過程中，筆者發現了改造后鍋爐普遍存在的一些安全問題：燃燒器型號與型式試驗證書不符、燃燒器主要配件與型式試驗證書不符、直接加裝煙氣再循環管造成燃燒器故障、新燃燒器與鍋爐原燃燒器接口尺寸不匹配、改動原燃氣管路或者鍋爐本體。對于這些影響鍋爐安全運行的問題本文提出了檢驗關注要點和建議。

燃氣鍋爐 低氮改造 安全問題 檢驗關注要點

作為PM2.5的重要前體物,氮氧化物成為大氣污染治理的重點之一。2016年開始北京市率先在全國開展燃氣鍋爐低氮改造,促進氮氧化物進一步減排,并減少因氮氧化物二次轉化形成的PM2.5。此次燃氣鍋爐低氮改造,是通過采取更換低氮燃燒器、煙氣再循環、整體更換燃氣鍋爐等方式,有效降低氮氧化物排放濃度。2017年4月1日起,北京將對“新建鍋爐”執行30mg/m3的排放限值,對位于“高污染燃料禁燃區”內的“在用鍋爐”執行80mg/m3[1]的排放限值。該標準總體上與歐洲鍋爐排放標準相當,接近目前全球最嚴的美國南加州鍋爐排放標準。目前,北京市燃氣鍋爐低氮改造啟動實施的項目已近10000蒸噸,在筆者的檢驗過程中發現了一些低氮改造中存在影響鍋爐安全運行的問題,并提出了檢驗關注要點和建議。

1 燃氣鍋爐低氮改造存在的問題

1.1 燃燒器與燃燒器型式試驗證書不符

鍋爐燃燒器應當經過國家質量監督檢驗檢疫總局核準具有燃燒器型式試驗項目的型式試驗機構進行型式試驗,取得型式試驗合格證書,方能投入運行,并且每4年進行1次抽查[2]。筆者通過對低氮燃燒器型式試驗證書檢查發現,燃燒器與型式試驗證書不符的情況比較普遍,主要有以下幾種情況。

1)燃燒器型號與型式試驗證書不符。

被檢單位鍋爐的燃燒器型號雖然與型式試驗證書型號屬于同一系列,但型式試驗證書未覆蓋此型號燃燒器。圖1為某單位型號為VG5.950DP的燃燒器,該單位提供了燃燒器型號為VG5.950的燃燒器型式試驗證書,證書附件中可覆蓋型號見表1,該VG5.950DP型燃燒器不在使用單位所提供的燃燒器型式試驗證書及其附件所覆蓋的型號范圍內。

圖1 鍋爐燃燒器型號

表1 型式試驗證書附件覆蓋型號表

2)燃燒器主要配件與型式試驗證書不符。

這類問題是被檢單位鍋爐的燃燒器型號雖然與型式試驗證書型號相符,但燃燒器主要配件與型式試驗證書主要配件表所列不一致。型式試驗證書主要配件表所列主要配件的內容有四項:配件名稱、型號、主要參數和制造單位名稱。目前由于更換燃燒器的數量比較大,可能存在相應配件緊缺等情況,主要配件與型式試驗報告不相符的情況很多。主要表現在配件型號不一致、配件型號一致但主要參數不一致、還有制造單位名稱不一致的情況(見圖2～圖4、表2～表4)。筆者在檢驗過程中還發現,一個鍋爐房同一型號的兩臺燃燒器配備的程序控制器也不同:分別為BT340和BT330,而型式試驗證書中程序控制器配備為BT330 (見表2)。型號符合要求的BT330程序控制器的電壓卻也與表2的不同,它的電壓與圖2上的BT340的電壓230V/+10%/-15%一致。

圖2 BT 340程序控制器

圖3 安全切斷閥

表3 型式試驗證書中安全切斷閥配置

圖4 電機

表4 型式試驗證書中電機配置

1.2 直接加裝煙氣再循環管造成燃燒器故障

直接加裝煙氣再循環管這種改造方式有兩種。對于小型燃燒器,有的單位直接從鍋爐尾部煙道引一根煙道到燃燒器進風口附近,通過風門控制煙氣的流量然后與空氣預混吸入燃燒器。對于大型燃燒器則是把尾部煙氣引入到鍋爐風道里(見圖5)。這種通過從鍋爐尾部煙道引鍋爐排煙再次進入鍋爐燃燒的煙氣再循環低氮改造方式簡單易行,但有可能由于煙氣再循環接入點不合適而導致煙氣冷凝水進入鍋爐等一些原因導致燃燒器配件損壞、失靈,另一個是如果煙氣再循環比例控制不好會導致燃燒不穩定。

圖5 煙氣再循環管引入風道

1.3 新燃燒器與鍋爐原燃燒器接口尺寸不匹配

低氮燃燒器大多與原燃燒器與鍋爐接口尺寸不匹配,一般都選配比原來接口尺寸小的燃燒器。施工單位都是通過自制一些連接裝置把燃燒器與鍋爐連接,此類連接件沒有經過設計和檢驗安全,難以保證(見圖6)。

1.4 低氮改造改動原燃氣管路或者鍋爐本體

在更換燃燒器的過程中,有的施工單位對原燃氣管路和儀表進行改動(見圖7)。有的大型鍋爐加脫硝處理,通過在鍋爐尾部受熱面噴NH3或尿素達到脫硝的目的,還在鍋爐膜式壁上開孔(見圖8)。

圖6 新燃燒器接口與鍋爐不匹配

圖7 改動原燃氣管路圖

圖8 加脫硝處理在鍋爐本體開孔

1.5 其他一些問題

1)部分改造單位未經燃燒器廠家認可,無法取得程控器代碼導致改造工程停滯;

2)由于資金等問題一個鍋爐房多個改造方式,不便于管理;

3)新的低氮燃燒器品種多,運行的安全性和穩定性有待時間驗證;

4)燃燒器安裝、改造單位水平參差不齊。

2 檢驗中要注意的問題

在對經過低氮改造后的鍋爐進行定期檢驗時應包含見證功能試驗[3]等鍋爐外部檢驗的檢驗方法,還應對質檢總局辦公廳關于燃氣鍋爐風險警示的通告(2017年第2號)中的相關要求進行檢查。檢驗員應對以下內容重點關注。

2.1 認真核對燃燒器的型號和主要配件的配置情況

燃燒器型式試驗應當由經過國家質量監督檢驗檢疫總局核準的型式試驗機構進行[4]。由于目前集中更換低氮燃燒器,大量燃燒器的型式試驗還沒有完成。對于燃燒器型號與型式試驗證書不符的情況,應要求使用單位在取得合格的燃燒器型式試驗證書和報告后方可使用;對于燃燒器主要配件發生變更時,燃燒器制造單位應當向原型式試驗機構提交書面變更說明,如果變更可能對燃燒器安全性造成影響,則應當重新進行型式試驗。

2.2 對于直接加煙氣再循環進行低氮改造的燃燒器建議做型式試驗

對于直接加煙氣再循環進行低氮改造的燃燒器,雖然改造單位說沒有改動燃燒器及燃燒器控制部分,但由于冷凝水的引入及煙氣配比的調整等問題都會對燃燒器的運行安全性和穩定性造成影響。煙氣再循環的加入對鍋爐煙風阻力有所增加,原有風機的匹配都是需要考量的問題。所以建議此類改造的燃燒器應經過型式試驗后方可使用。

2.3 應對新燃燒器型號與鍋爐的匹配與連接情況進行檢查

目前我國燃氣鍋爐的爐膛結構尤其是鍋殼鍋爐對爐膽的直徑和長度都有要求[5],受鍋爐爐膛尺寸和形狀的局限,不是每一臺鍋爐都適合通過單純更換低氮燃燒器進行低氮改造。一般情況下,鍋爐燃燒器應當由鍋爐制造企業負責選配;特殊情況需由鍋爐使用單位選配時,使用單位應當確認所選配的燃燒器符合鍋爐制造企業規定的配置技術要求。鍋爐安裝監檢單位應當對選配的燃燒器是否符合鍋爐制造企業的技術要求進行核查[6]。

對于新更換的燃燒器與鍋爐的連接方式,如固定板的厚度、焊接的質量要求、螺栓的直徑等應由燃燒器廠家確認。

2.4 應對燃氣管路和鍋爐本體的改動情況進行檢查

在檢驗中筆者發現在燃燒器安裝過程中,由于空間、距離等問題存在強力組對連接燃氣管路、拆除管路上原有的壓力表等儀表、閥門的情況,對于這些情況筆者要按照相應法規、標準要求其整改。有的單位在加裝脫硝裝置時還在鍋爐本體上開孔對水冷壁進行了改動,對于這些對鍋爐受壓部分等涉及安全性能的內容的更改應重新進行設計鑒定[7]。

3 建議

3.1 燃燒器的安裝、改造施工技術資料應存檔

國家質檢總局已經要求鍋爐燃燒器的改造或更換應當按照鍋爐修理的規定履行有關施工告知程序。燃燒器安裝位置(如標高、各燃燒器間距[8]等)不當會對鍋爐安全運行產生影響,TSG ZB001—2008《燃油(氣)燃燒器安全技術規則》也對燃燒器的安裝與系統做出了規定。建議燃燒器的安裝、改造工程甲乙雙方應就施工范圍以及法規標準要求的項目進行確認并形成技術資料存檔備查。

3.2 建議檢驗單位按照監督檢驗的程序和要求對工程質量進行控制

隨著鍋爐制造質量的不斷提高,由于承壓部件質量的問題導致的鍋爐事故已經大大降低。而由于燃燒器的調試、鍋爐安全聯鎖裝置故障而引發的事故比例不斷上升。低氮改造涉及鍋爐燃燒器、燃氣管路、鍋爐控制柜等方面的改造工作。改造后還可能存在安全聯鎖裝置漏接等影響鍋爐安全的問題,使得鍋爐系統安全性無法保證。在鍋爐低氮改造過程中對于整體更換的鍋爐應當按照鍋爐安裝、改造和重大修理監督檢驗的相關程序和要求[9]對工程質量進行控制;對于更換燃燒器的在用鍋爐建議檢驗單位參照監督檢驗的相關程序和要求對工程質量進行控制。

4 結束語

為了改善空氣質量的燃氣鍋爐低氮改造工作剛剛開始,在這個工作進行的過程中一些潛在的影響安全的問題也漸漸顯現出來。對于如何保證燃氣鍋爐低氮改造工作安全有序地進行,北京質監局已經召開專家論證會對燃氣鍋爐低氮改造存在的風險和問題進行了分析,還出臺了一些文件[10]、進一步細化工作,讓人們安全地享受那一片藍天。

[1] DB 11/139—2015 鍋爐大氣污染物排放標準[S]．

[2] TSG ZB001—2008 燃油(氣)燃燒器安全技術規則[S]．

[3] TSG G7002—2015 鍋爐定期檢驗規則[S]．

[4] TSG ZB002—2008 燃油(氣)燃燒器型式試驗規則[S]．

[5] GB/T 16508．3—2013 鍋殼鍋爐[S]．

[6] 質檢總局辦公廳關于燃氣鍋爐風險警示的通告(2017年第2號)[Z]．

[7] TSG G1001—2004 鍋爐設計文件鑒定管理規則[S]．

[8] GB 50273—2009 鍋爐安裝工程施工及驗收規范[S]．

[9] TSG G7001—2015 鍋爐監督檢驗規則[S]．

[10] 北京市質量技術監督局 北京市環保局關于鍋爐低氮燃燒改造安全風險警示的通告(京質監發2017年第6號)[Z]．

The Problems and Key Points of the Low Nitrogen Renovation for Gas-Fired Boilers

Liu Hua
(Xicheng Special Equipment Inspection and Testing Institute Beijing 100055)

With regular inspection, the author fnds some security problems of gas-fred boilers after the low nitrogen renovation. For example: the model and the main part of burner inconformity with its type-test certifcate, the burner malfunction caused by directly installation of the fue gas recirculation pipe, interface dimension mismatching of new burner and the original burner, change of the original gas pipeline or boiler body. Aiming at these problems, the key inspection points and some suggestions were introduced.

Gas-fred boiler Low nitrogen renovation Security problems Key inspection points

X933.4

B

1673-257X(2017)08-0056-04

10.3969/j.issn.1673-257X.2017.08.013

劉花（1971～)，女，本科，高級工程師，從事承壓類特種設備檢測和研究工作。

劉花，E-mail： hua0220@126．com。

2017-03-06）