燃煤鍋爐改造為燃氣鍋爐的可行性分析

史劍銘

內蒙古包鋼（集團）電氣有限公司 內蒙古包頭 014010

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

1 燃氣鍋爐的優點

（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，可大大減輕對環境的污染，環保性能好。

（2）燃氣鍋爐的積灰和污染小，所以受熱面黑度比燃煤鍋爐大，增加了熱效率。

（3）燃氣鍋爐設備簡單，維護保養的設備少，所以設備壽命長且易維護。

（4）燃氣鍋爐可以根據負荷調節火的大小。

（5）燃氣鍋爐是用管道輸送，不需要燃料儲存，且比較衛生，節省成本。

2 燃氣鍋爐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。燃氣鍋爐采用的是室燃燃燒，就是把煤氣和空氣一起噴入鍋爐進行燃燒。

3 燃氣鍋爐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。燃氣鍋爐沒有固體熱輻射，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，所以燃氣鍋爐的煙氣總熱輻射強度比燃煤鍋爐的要高。而且燃氣鍋爐沒有燃煤鍋爐的積灰、腐蝕等現象，所以燃氣鍋爐的輻射傳熱量高于燃煤鍋爐[2]。

4 燃煤鍋爐改造為燃氣鍋爐的基本原則

（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參數不變或提高負荷和效率。

（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，低位發熱量發生很大的變化，因此，根據燃料的性質，保持原鍋爐基本結構不變化、拆除原有燃煤鍋爐的制粉和冷灰斗等燃氣鍋爐不需要的設備，把水冷壁下拉以增大受熱面積，同時對過熱器、空氣預熱器、省煤器進行相應的合理改造。

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，相應水冷壁下拉至原冷灰斗底部，使爐墻水冷壁受熱面增大。并在下聯箱底部砌絕熱室，內部不布置受熱面，從而保證高爐煤氣的著火和穩定燃燒。

（2）燃燒設備的改造。拆除原燃煤鍋爐加煤系統、除塵器、除渣落灰裝置，保留原引風機、鼓風機，將省煤器后的排煙煙道直接與引風機入口管連接，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壓燃燒，而目前大部分燃氣鍋爐均采用正壓燃燒，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，可利用原有的送風機和引風機及送、引風管道，確保高溫煙氣不外漏。在絕熱室的中心，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向旋流葉片噴出，二者動量相差不大且導向角度適中，前后墻煤氣進一步混合，可以在爐膛內實現完全燃燒。燃燒器可單獨使用任何一個或一層，調節范圍為20%-100%，低負荷穩燃非常有利，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生變化，經過計算將高溫過熱器的順列管束的橫向管排數和錯列管束的橫向管排數減少。相應受熱面積變小。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構，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）空氣預熱器的改造。空氣預熱器的形式仍采用上下兩級的管式空氣預熱器，經過傳熱計算發現上級空氣預熱器面積不需要增減，仍保留原樣。下級空氣預熱器的面積需減少，經計算需去掉下管組，保留上管組，其他和改造前完全相同。

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

（7）煤氣預熱器部分。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熱器。鍋爐尾部煙氣通過預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穩定燃燒。

7 結語

通過本次分析可知燃煤鍋爐改造為燃氣鍋爐在技術上是可行的。在經濟方面，改造后熱效率提高，企業效益提高，起到節能降耗的效果，在環保方面也減少了氮化物和硫化物的排放量，減輕對環境的污染。無論從經濟角度還是從環保方面來看，燃氣鍋爐是目前的發展趨勢，因此，燃煤鍋爐改造為燃氣鍋爐在技術上可行，經濟上合理，且具有環保效益。