淺談鍋爐燃煤改氣的技術及優勢

張玉龍

（甘肅新盛國資管理運營有限公司，甘肅 蘭州730000）

1 燃煤鍋爐的問題

1．1 熱效率低

煙風道和爐墻等是燃煤鍋爐的主要構成部分，但是在設計和制造中未能對其密封性進行有效管控，在運行中存在較大的空氣系數，導致煤炭無法實現充分燃燒，其熱效率較低，通常在70%~80%之間[1]。尤其是在應用小噸位燃煤鍋爐的過程中，熱效率只能達到55%左右，會造成巨大的浪費問題，加大了企業的資金成本投入。如果電機額定功率為280KW或者140KW，那么耗電量為每年750×104KW·h，使得鍋爐的運行能耗增大。

1.2 環境污染嚴重

煤炭燃燒會產生較多的污染物，包括了氮氧化合物和二氧化硫、粉塵，等等，對周圍大氣環境造成嚴重污染。脫硫裝置的性能較差，同時系統操作具有繁雜性的弊端，難以實現對硫元素的有效去除，容易在設備運行中發生故障問題，對于污染的控制效果不佳。此外，在燃煤鍋爐使用中也會產生大量的噪聲和油污等，這也是引起環境污染的主要因素。

1.3 占地面積大

燃煤鍋爐會用到大量的鋼材，而且結構體積較大，會占據很大的空間，不利于生產組織協調，土地資源利用率較低。尤其是鼓引風機、煤倉、除塵脫硫裝置、給煤裝置和運渣帶、運煤機、除渣機等設備和構件的應用，也增強了燃煤鍋爐的復雜性，占地面積不斷擴增。

2 鍋爐燃煤改氣的優勢

2．1 節能環保效果好

應用燃氣鍋爐不會造成嚴重的結垢和腐蝕問題，因此能夠改善鍋爐的傳熱性能，熱效率也會因此得到提升，燃氣鍋爐在實踐中能夠達到超過90%的熱效率，相較于燃煤鍋爐而言提高了10%~20%左右[2]。此外，在燃氣鍋爐設計及制造中也會運用相應的節能技術加以優化，熱效率最高可以達到95%以上。鼓風機的功率不大，因此降低了生產過程中的能耗，耗電量降低了70%左右。天然氣的燃燒更加充分，在燃燒后會產生二氧化碳和水等，不會對生態環境造成污染，解決了燃煤鍋爐中的二氧化硫及氮氧化合物污染問題，具有良好的環保性能。

2.2 系統可操控性強

引風量、煤種和鼓風量、爐排效率等，都會對燃煤鍋爐的運行造成影響，而運用燃氣鍋爐則提高了系統的可操作性，通過分析負荷情況就能實現自動化調節，大大減輕了工作人員的負擔，優化了鍋爐的運行方式。尤其是近年來管網水力平衡技術、氣候補償技術和室溫調控技術的應用，使得燃氣鍋爐的性能得到全面優化，滿足了系統運行的監督及控制要求，獲得更高節能效率的同時，可以改善用戶的體驗。

2.3 熱效率高

相較于燃煤鍋爐而言，燃氣鍋爐在熱效率上更高，可以降低企業的經濟成本投入。針對鍋爐的煙道和風道進行改造和優化，促進其密封性的增強，解決了密封性下降引發的資源浪費問題。在燃氣鍋爐中多采用金屬風道，同時設置了隔斷裝置對分煙道進行處理。對于煙氣含氧量的監測，可以有效確定合理的燃燒過剩空氣系數，比如應用煙氣氧含量分析儀和熱效率儀等，提高了鍋爐的整體控制效率[3]。

3 鍋爐燃煤改氣技術的應用措施

3．1 注重鍋爐選型

3．1．1 爐型選擇

真空鍋爐、鑄鐵鍋爐、鋼制鍋爐和冷凝式鍋爐等，在燃氣鍋爐選型中較為常見，應該結合具體應用需求進行合理選擇，以保障良好的節能減排效果和熱效率。鍋殼式鍋爐在中小型燃氣鍋爐中的應用較多，而水管鍋爐多應用于大型燃氣鍋爐中。在大型供熱鍋爐房中，應該確保燃氣鍋爐的熱負荷、容量和熱面積等達到要求，可以選擇火管鍋爐和水管鍋爐等。1.4MW~14MW燃氣鍋爐多應用于中型供熱鍋爐房當中，而立管火管鍋爐和真空鍋爐在小型供熱鍋爐房中的應用效果較好。

3.1.2 選型原則

明確燃氣鍋爐運行的額定功率，確保容量和數量等達到熱負荷要求，當熱負荷過低或者過高時，也需要保障燃氣鍋爐的安全性，防止造成嚴重的事故。在選擇燃氣鍋爐時，應該確保設備能夠根據熱負荷的變化情況對性能進行合理調整，最低負荷率應該在30%，防止長期在額定負荷的60%以內運行。如果設置一臺燃氣鍋爐，則需要考慮到熱負荷及后續檢修工作的要求，否則應該設置2臺以上。在新建和改擴建鍋爐房當中，燃氣鍋爐的數量分別為5臺和7臺。全自動鍋爐在實踐中得到廣泛應用，容量應該在2.8MW以上，以達到生產要求。

3．2 應用循環泵和補水水泵

在燃氣鍋爐的運行過程中，可以采用熱網循環水泵輔助工作，應該對熱網、鍋爐房和水力情況等進行全面分析和評估，以此為依據確定合理的循環泵參數，防止在使用中出現動力不足的情況，保障鍋爐房的良好用能效果。尤其是在水力計算中應該嚴格控制數據誤差，防止對煤改氣鍋爐性能造成負面影響。如果水泵參數難以滿足實際生產需求，則應該及時進行更換處理。定壓處理是保障補水水泵可靠運行的關鍵操作，除了依靠水泵定壓外，還可以通過原有壓力和開式膨脹水箱水位等加以調整，以達到燃氣鍋爐的運行標準。

3.3 應用風煙系統

鍋爐燃燒火焰和強度、溫度等，與燃氣、空氣的混合形式密切相關，應該對風煙系統進行科學設計，以改善燃氣鍋爐的燃燒效果。保持風道和煙道的良好密封性能，使其處于平直狀態下降低阻力。運用單獨排煙的形式對燃氣鍋爐進行設計與改造，而如果采用機械通風燃氣鍋爐時，則需要運用煙道擋板對支煙道進行隔斷處理，同時做好固定。確保鍋爐通風的均勻性，分析燃燒器的性能特點，確定風力的阻力值，防止影響燃氣鍋爐的熱效率。防爆門可以提高煙道運行的安全性，避免發生意外傷害事故。在外墻設置煙囪時，應該合理控制與屋頂的距離，通常要超過1 m。

3.4 應用煙氣冷凝熱能回收系統

為了提高資源能源利用率，還可以在鍋爐燃煤改氣中運用煙氣冷凝熱能回收系統進行優化，以達到循環利用的目的。在整個燃氣鍋爐的熱損失當中，排煙損失占比較大，一般在80%左右，主要是由于灰渣和燃氣未完全燃燒所引起，因此對排煙溫度的有效調節，可以實現熱能的回收利用，有助于燃氣鍋爐熱效率的提高，同時天然氣用量也得到控制，具有節能降耗的作用。排煙溫度最低不能低于70℃，最高不能超過80℃，溫度降比在20%左右，有助于熱效率提高1%~3%。

3.5 應用供熱集中控制系統

對于燃氣鍋爐熱效率的計算，需要在額定負荷下對鍋爐的運行情況進行分析，然而隨著熱負荷的改變，也會對燃氣鍋爐的熱效率產生影響，如果無法處于恒定的最佳工況點，則會出現負荷的波動，熱效率也無法達到相關要求。除了應該對燃氣鍋爐的自身性能進行優化設計外，還應該注重總熱效率的提升，明確燃氣鍋爐運行的實際工況，運用供熱集中控制系統加以改造，尤其是在多臺并聯運行模式下的效果更佳。鍋爐運行臺數根據熱負荷變化情況進行選擇，實現對運行熱負荷的有效分配，使燃氣鍋爐處于良好的運行條件下，從而使鍋爐房的總熱效率得到全面提升。

4 結語

燃氣鍋爐具備節能環保效果好、系統可操控性強、熱效率高和便于管理維護等特點，因此在實踐中逐步推廣應用。在鍋爐燃煤改氣過程中，應該做好鍋爐選型，同時應用循環泵和補水水泵、風煙系統、煙氣冷凝熱能回收系統和供熱集中控制系統等實現燃氣鍋爐的全面優化和改進，以滿足能源綜合管理的工作要求。