燃煤鍋爐改燃氣鍋爐分析

1、燃煤鍋爐改燃氣鍋爐分析燃煤鍋爐在實際使用運行中,熱效率低,能源浪費大,排塵濃度大,煤的含硫量高,對大氣污染嚴重。尤其是近年來,能源供需和環(huán)境污染的矛盾日益突出。天然氣是目前世界上一種最清潔的燃料,它燃燒充分,熱效率高,對大氣污染又低,有很好的環(huán)保性能。同時,氣體燃料通過管道輸送,可極大的減小勞動強度,改善勞動條件,降低運行成本。根據(jù)新的環(huán)保法,推薦使用清潔燃料或天然氣,對產(chǎn)生大氣污染的設(shè)備要實行監(jiān)管,嚴格限定污染物的排放量,實施“碧水藍天工程”,各級政府會采取相應(yīng)措施,制定了相應(yīng)的強制性法規(guī),限制燃煤鍋爐的使用,例如北京、上海、西安等地不再批準建設(shè)新的燃煤鍋爐房,原有的鍋爐房一律改造為燃氣鍋爐

2、。國家“西氣東輸”、“川氣東送”等工程的實施,為鍋爐的煤改氣提供了優(yōu)質(zhì)、充足、廉價的氣源。以下以某廠為例,對燃煤鍋爐與燃天然氣鍋爐的改造、運行進行分析。一、基本情況某廠現(xiàn)有6t/h燃煤蒸汽鍋爐2臺,鍋爐性能完好,非常適宜改造為燃氣鍋爐。1、鍋爐參數(shù)額定功率6t/h額定工作壓力 1.25Mpa給水溫度105設(shè)計效率90%使用燃料:燃煤燃料消耗量:10噸/天燃燒方式室燃2、改造要求用戶要求將燃煤蒸汽鍋爐改造為天然氣鍋爐。并達到如下目標:1保持原鍋爐的額定參數(shù)(如汽溫、汽壓、給水溫度等不變2保持或提高原鍋爐的出力和效率3通過改造達到消除煙塵,滿足環(huán)保要求4改造方案簡單易行,投資少、見效快,工期短,因

3、此改爐時涉及面越小越好。改造時不超出鍋爐本體基本結(jié)構(gòu)之外。二、改造技術(shù)方案1、燃煤鍋爐改成燃氣鍋爐注意要點1燃燒器的選型和布置與爐膛型式關(guān)系密切,應(yīng)使?fàn)t內(nèi)火焰的充滿度好,不形成氣流死角;避免相臨燃燒器的火焰相互干擾;低負荷時保持火焰在爐膛中心位置,避免火焰中心偏離爐膛對稱中心;未燃盡的燃氣空氣混合物不應(yīng)接觸受熱面,以免形成氣體不完全燃燒;高溫火焰要避免高速沖刷受熱面,以免受熱面強度過高使管壁過熱等。燃燒器的布置還要考慮燃氣管道和風(fēng)道的布置合理,操作、檢修和維修方便。2燃氣鍋爐爐膛出口煙氣溫度不會受積灰和高溫腐蝕等限制,一般允許在1300左右的較高范圍。3一般燃煤鍋爐改造成燃氣鍋爐后,由于受熱面

4、和積灰明顯減輕,傳熱條件改善,不完全熱損失也可控制得較小,所以鍋爐效率可提高約5%-10%。2、技術(shù)方案總的構(gòu)思爐膛設(shè)計考慮天然氣燃燒的火焰直徑(1500mm和火焰長度(4500mm,使?fàn)t膛空間與火焰的充滿度達到最佳。爐膛容積熱負荷設(shè)計為100×104cal/m3h考慮到天然氣主要成份為CH4,其燃燒后產(chǎn)生的H2O,蒸汽份額較大,故其輻射能力較強,爐膛受熱可適當(dāng)增加,以充分利用其輻射傳熱,提高熱效率,降低鋼材消耗,確保鍋爐出力,并可能提高鍋爐出力。鍋爐爐膛內(nèi)采用微正壓燃燒。要求鍋爐的爐墻,密封性能要加強。由于燃氣鍋爐的空氣過剩系數(shù)較小,只有1.051.2之間,燃燒所需風(fēng)量較少一些,加

5、上拆除除塵器后,以及煙道系統(tǒng)煙塵較小,所以煙道阻力較小,引風(fēng)機風(fēng)量有較多的富余采用檔板風(fēng)門調(diào)節(jié),功率損耗較大,建議可考慮采用變頻調(diào)速方式對引風(fēng)機進行調(diào)控。在爐膛和后煙室看火門處,增加一個至兩個防爆門,提高鍋爐的抗爆性能。新增加燃燒器控制系統(tǒng)與原有的鍋爐控制有機結(jié)合在一起,具有燃燒程控功能,能預(yù)吹掃自動點火,火焰檢測器自檢,負荷自動調(diào)節(jié),火焰監(jiān)測故障報警聯(lián)鎖停爐。燃氣閥阻檢漏,壓力高低報警,水位調(diào)節(jié)水位高低報警,極低水位停爐。蒸汽壓力超高爐膛溫度超高報警,引風(fēng)機與燃燒機順控聯(lián)鎖功能。3、技術(shù)方案簡要闡述配置進口燃氣燃燒器:“芬蘭”“奧林”GP700M,DN100一體化全自動燃燒器及包括,組合電磁

6、閥調(diào)壓閥、過濾器、檢漏裝置,高壓氣壓開關(guān),氣壓表及連桿等組成閥組一套,該機輸出功率28.4MW,火焰尺寸1500X4800拆除煤斗:在原鍋爐基礎(chǔ)平面±0.00處以上到鍋爐前爐墻面板以前煤斗部分前落灰斗,以及爐排的全軸部分。拆除爐排:拆除爐排的全爐爐排,以及前后軸和后部老鷹鐵。拆除爐排中間的風(fēng)箱組成燃燒室空間:根據(jù)火焰的尺寸要求,將上下爐排中間的風(fēng)箱部分拆除,形成一個圓弧形爐膛底部。密封爐排下面的落灰室以及管部的排渣斗,用爐渣將爐排底部的落灰室和后部的渣斗堵住并在爐渣上部放置保溫混凝土80mm厚,再在混凝土上放置兩層耐火磚(圓弧形放置,最后用耐火混凝土澆注抹面形成耐火保溫爐膛底。制作全

7、爐墻及燃燒器的連接面板:用厚度為16mm的鋼板在爐座基礎(chǔ)平面處以上與鍋爐全爐墻平面處進行焊接固定(與鋼架相連焊接根據(jù)燃燒頭的安裝固定尺寸要求,開孔并鉆四個固定螺栓孔(攻絲,用耐火磚在鋼板內(nèi)側(cè)砌筑耐火前墻(在鋼板與耐火磚之間適當(dāng)留5080mm間隙用來填充保溫材料和原有前爐墻,以及新做爐底相連,形成完全密封的新前爐墻。用原有左側(cè)和后部的看火門,改成兩個防爆門。拆除原有的鼓風(fēng)機,除塵器,以及空氣預(yù)熱器,將原有的鼓風(fēng)機及送風(fēng)道全部拆除(預(yù)熱器可根據(jù)情況考慮,原除塵器被拆除后,鋼制煙道將原除塵器卷入口和出口之間空間進行連接。形成完整煙道。清除爐內(nèi)水冷壁管對流管束等受熱面上的煙垢,同時將鍋爐內(nèi)水側(cè)的水垢進

8、行清洗,提高鍋爐受熱面的傳熱能力。對所有的爐墻及爐門進行密封:由于燃氣鍋爐在微正壓狀態(tài)運行,為了安全,需要對所有的爐墻及爐門進行密封。安裝燃燒機:先將燃燒頭拆下,裝在前爐墻上的燃燒器連接面板上,并用耐火材料將燃燒筒與爐墻處進行密封;然后按要求依次裝上燃氣閥組及附件,最后裝上燃燒機主體部分。根據(jù)燃燒機要求,結(jié)合原有的控制系統(tǒng),設(shè)計制作新的控制系統(tǒng),充分利用原有的系統(tǒng)保留部分的控制器件,新增加部分重新做一個控制柜,將新控制柜與原有控制內(nèi)保留部分結(jié)合,形成新的完整控制系統(tǒng),能達到如下功能:a.水位自動調(diào)節(jié),指示。b. 水位高低報警,極低水位報警聯(lián)鎖停爐。c.爐膛出口溫度超高報警,停爐。d.蒸汽壓力超

9、壓報警,停爐。e.燃燒負荷自動調(diào)節(jié),大、小火自動轉(zhuǎn)接。f.根據(jù)壓力,工作性自動起停。g.燃燒程控自動控制,自動實現(xiàn)預(yù)吹掃,高壓點火,火焰自檢,火焰監(jiān)測,故障熄火報警停爐聯(lián)鎖。h.燃氣高、低壓報警。i.燃氣系統(tǒng)泄漏報警,停爐。j.燃燒機停爐后吹掃。k.引風(fēng)機與燃燒機順控聯(lián)鎖,起動時引風(fēng)機先開,燃燒器后開,停爐時燃燒器先停,引風(fēng)機后停。l.所需的電機控制回路,都有短路,缺相,過載等保護功能。調(diào)試時要對引風(fēng)機的風(fēng)量和壓頭進行調(diào)整:由于改造后引風(fēng)機有較大富裕量,需要將引風(fēng)門關(guān)小到一定程度,以減少風(fēng)量和降低風(fēng)壓。引風(fēng)機改為變頻控制:由于引風(fēng)機功率較大,且改燃氣后風(fēng)量要求較燃煤時少,拆除除塵器和空預(yù)器的煙

10、道阻力減小,引風(fēng)機富裕量較大,采用加擋板調(diào)節(jié)時,電耗較大,改為變頻調(diào)節(jié)后,能耗會降到原能耗的1/21/3,因此節(jié)能效果明顯。4、改造工程費用預(yù)算序號項目名稱型號數(shù)量金額1 燃燒器 GP-700M DN100 1 18.902 燃氣閥組 DN100 1 6.53 電控柜 GKF-10-Q 1 1.44 鍋爐拆除 1 1.65 改造材料 8.36 改造工費 2.67 檢驗費 18 小計 40.30注:若引風(fēng)改造為變頻控制,加爐膛負壓調(diào)節(jié)控制器, 另增加費用3.4萬元整。三、燃氣系統(tǒng)1、天然氣的組份、熱性及物理特性組份(%CO:0.1 H2:0.2 CH4:95.5C m H m:1.0 CO2:0

11、.5 N2:2.7熱值8000kcal/Nm3物理特性d.最低著火溫度400e.理論燃燒溫度17002、燃燒器對天然氣的參數(shù)要求:天然氣供氣壓力(動壓1100mmH2O1500mmH2O熱值8000kcal/Nm3流量:80 Nm3/噸蒸汽.h3、燃氣管道流程及設(shè)備:氣源接自市政道路天然氣管道為中壓A,為達到鍋爐燃燒器前的壓力要求,同時又可以防止燃氣壓力的上下波動,需要在廠區(qū)設(shè)置一臺落地式燃氣調(diào)壓計量柜,該調(diào)壓柜可完成過濾、調(diào)壓、穩(wěn)壓、計量、安全切斷等功能。為保證向鍋爐24小時不間斷供氣,可采用2+1型式,及雙回路加旁通。4、燃氣工程費用預(yù)算:設(shè)備材料規(guī)格數(shù)量造價調(diào)壓計量柜 1000 Nm3/

12、h 1臺10萬PE管 De160 100米 2萬鋼管 D159X4.5 30 0.6萬鋼管 D89X3.5 20 0.36萬鋼管 D57X3.5 20 0.24萬閥門(埋地 D150 1 0.4萬閥門(室內(nèi) DN80 2 0.4萬閥門(室內(nèi) DN50 2 0.16萬燃氣報警系統(tǒng) 3路 0.60萬工程安裝 2萬總計 16.76萬四、燃煤鍋爐、燃氣鍋爐使用成本比較燃煤鍋爐如使用煤炭,煤炭的熱值為6000Kcal/Kg(按標準煤計算左右,其市場價每噸800元（煤炭的價格有不斷上升趨勢，且購銷渠道不暢通，在控制目前的能源濫采和浪費嚴重 的形勢下，煤炭的價格有繼續(xù)上升的勢頭） 。據(jù)了解，2臺鍋爐小時耗煤為2噸，費用為1600 元。天然氣的熱值為8000kcal/Nm3 ，每立方天然氣價格為2.6元，按天然氣小時額定消耗量 650Nm3計算，費用為1690元。以全年生產(chǎn)1800小時計算，兩者費用比較詳見下表（以1噸蒸 汽比較） ： 產(chǎn)生費用項 消耗量 燃料 2t 燃煤鍋爐 單價(元 800 耗費(元 1600元/時（288 萬/年） 消耗量 650Nm3 燃氣鍋爐 單價(元 2.6 燃料耗費(元 1690元/時（304.2 萬/年） 2.2Kwh 0.55 1.21元/時（0.2萬/ 年） 0 0 2人 3