4T鍋爐煤改氣設計方案

1、4T嘉峪關鳳翔型節(jié)能材料有限責任公司 宋 偉 閆蘭憲 陳敬東甲方：嘉峪關鳳翔型節(jié)能材料有限責任公司乙方：中核動力設備鍋爐煤改氣設計的根本原則和具體方案介紹。依據我國環(huán)保政策 的要求 全國很多大中城市加強環(huán)境治理 ，特別是陜北 、 疆 、渤海等各大油 、氣田開發(fā)出大量自然氣供給各城市。為了有效利用能源，把握大氣污染 ，許地方政府要求將燃煤鍋爐更換為燃氣鍋爐 但由于經濟財力所限，有很大一批用戶期望能將原有燃煤鍋爐改造為燃 氣(燃油)鍋爐。實際上一般工業(yè)鍋爐均配有良好的水質處理設備，在正常使用狀況下 ，其工作壽命可到達 2O 年以上，所以將鍋爐 “煤改 氣”是一種既節(jié)約資金又工期短，見效恢，切實可行

2、的好方法一、 根本狀況4t/h 燃煤蒸汽鍋爐一臺，該鍋爐為無錫華光工業(yè)鍋爐生產，型號SZL-2.5/280-M 型，2023 5 月生產，2023 年投入使用。鍋爐爐體受壓元件根本完好，有連續(xù)使用價值；鍋爐的給水系統(tǒng)和送、引風系統(tǒng)根本完好，格外適宜改造為燃氣鍋爐。鍋爐參數(shù) 額定出力 4t/h 額定工作壓力 2.5Mpa 給水溫度 20 設計效率 78% 使用燃料 燃煤 過熱蒸汽溫度 280 燃燒方式 鏈條爐排3.44Mpa二、鍋爐 “煤改氣”原則和要求鍋爐 “煤改氣”的根本原則和要求燃煤鍋爐改造為燃氣鍋爐從根本上轉變了鍋爐的燃燒方式 ，同時對鍋爐運行工況、鍋爐房綜合治理都帶來巨大的變化。特別是

3、燃料氣體(自然氣、煤制氣、焦爐氣等)是可 燃、可爆的有毒氣體 ，假設處理不當會發(fā)生爐膛爆炸，燃氣外溢甚至會引發(fā)火災等。所以，對鍋爐 “煤改氣”，以下幾個方面應引起大家重視。鍋爐改造必需遵照蒸汽鍋爐安全技術監(jiān)察規(guī)程及國家有關技術法規(guī)進展。鍋爐改造方案應得到當?shù)劐仩t監(jiān)管部門的認可。首先應認真檢查鍋爐承壓受熱面是否存在嚴峻腐蝕、結垢、過熱等狀況，受壓元件必需保持根本完好。其次應依據鍋爐工作年限確定其改造使用價值。檢查工作應請當?shù)劐仩t監(jiān)檢部門進展。應認真檢查鍋爐爐墻、煙道系統(tǒng)、鍋爐給水系統(tǒng)及鍋爐送風、引風系統(tǒng)。以上各系統(tǒng)應保持根本完好。鍋爐改造后保持鍋爐原技術參數(shù)不變(如工作壓力、溫度等)而且應保持或

4、提高原鍋爐的負荷及鍋爐效率。鍋爐改造后應符合 國家環(huán)保各項技術指標的要求 ，徹底解決消煙除塵的問題鍋爐改造應做到簡潔易行 ，安全牢靠 ，力求花錢少見效快，“煤爐改氣爐”的優(yōu)越性。三、鍋爐 “煤改氣”內容和方法3 .1 確定合理的設計方案在燃煤鍋爐改造為燃氣錨爐的工作中，要依據不同的爐型確定不 同的改造方案。首先我們應依據爐膛對流等各受熱面的幾何構造考慮 燃料變化后引起的燃燒特性和傳熱的變化。尤其是以烷類碳氫化臺物 為主要成分的自然氣等高熱值氣體，在爐膛中的燃燒過程要 比燃煤猛烈得多，燃燒中爐膛熱強度大大提高。在加大爐膛熱負荷的同時，爐 膛出口煙溫會有所提高(有過熱器的鍋爐應考慮對過熱器的影響)

5、。在對流受熱面中，由于爐膛吸熱量增加 ，而且對流受熱面外表污染狀況比燃煤時大有改善 、會使得傳熱條件相應得到改善，排煙中的過量空氣系數(shù)和排煙溫度都會有所降低 這樣鍋爐效率也會有所提高。在鍋爐改造中，要對各段受熱面熱負荷安排狀況進展具體的熱力計算同時留意 煙氣流淌分布狀況進展煙風阻力計算，以便正確確實定風機參數(shù)。W N L 型煤爐改氣爐在改造方案中針對不同的爐型制定具體的改造內容WN 型臥式內燃鏈條鍋爐在改造時應撤除原有爐排 ，鍋爐前部應設置燃燒器 ，并對前后煙箱進展加強保溫存密封改造，特別是扁炬箱更應引起重視。加厚耐火材料及保溫材料(應承受低傳導優(yōu)質材料，如硅酸鋁 、矽土等)防止后煙箱過熱，因

6、沒有砌筑護墻泄露、噴火問題 ，以正壓燃燒方式最好，這樣比負壓運行的鍋爐效率可提高 2左右 但須重更換鼓風機、原有鼓、引風機不行再連續(xù)使用。DZS 型及SZL 型煤爐改氣對于DZL 型單鍋筒縱置式鍋爐、SZL 型雙鍋筒縱置式鍋爐、SHL 型雙鍋筒橫置式鍋爐及其它各種水管、水火管鍋爐的改造方案，一般 晴況下應盡量不變動鍋爐本體受壓元件局部，只對爐拱、爐墻作局部 的改造即可，鍋爐的爐排、煤斗等撤除后，在前墻設置燃燒器(國產)和箱；在后墻部位設置防爆門、看火孔及檢查門 (封密式)，煙氣流淌走向仍為原設計流程，這種鍋爐可在保存原鼓引風機不變的狀況下采 用微負壓運行方式。假設用戶期望承受微正壓運動方式 ，

7、 須重砌筑爐墻(加厚)而且按微正壓爐膛要求重焊制嚴密合格的護板 ，同時更換鼓風機。 這樣做雖然初次投資略大些，約占改造費用的 20- 25左右 ，但 由于提高了鍋爐效率 ，可從節(jié)約燃料方面回收投資。不管哪一種爐型在改造中都應留意以下問題：應保障煙氣流淌通暢 有良好的布滿度且應避開消滅死角和死區(qū)。燃燒器應設置在爐膛中心高度位置，且有足夠的燃燒空間和長度。火焰不應沖刷到受熱面管壁上以免造成氣體不完全燃燒和管壁局部過熱損壞。由于自然氣在爐膛中燃燒反響猛烈、熱強度高 ，對于暴露在爐膛 內的鍋筒底部應進展絕熱處理(DZL 型鍋爐的“燒肚皮”問題)。另外煙火管鍋爐的管板人口處嫻溫應把握在 600， 以防止

8、發(fā)生管各種水管 、水火管鍋爐的爐墻根本用耐火磚砌筑外加保溫材料和護板在 “煤改氣”時應留意爐墻的嚴密性，盡量削減原有的爐門檢查門等 ，可用耐火材料砌堵 ，防止噴出火焰?zhèn)嘶蛳驙t內漏人過多的冷空氣 ，影響鍋爐效率，剝于必需保存的看火孔也應承受封閉式看火孔，通過耐熱玻璃觀看爐火。燃煤鍋爐的爐膛和燃氣鍋爐比，一般都比較大 ，有足夠的燃燒空間，改造后可增加燃氣量，不影響燃燒工況。假設用戶要求明顯提 高鍋爐出力 ，可適當增加爐膛輻射受熱面，同時去除原受熱面內外側的水垢和煙垢，這樣在不增大鍋爐體積的狀況下提高鍋爐出力是不成 問題的。但必需在做好鍋爐的熱力計算、煙風阻力計算的同時還要做 好強度計算。正確選擇

9、匹配的燃燒器在鍋爐改造中要依據不同燃料氣體選擇不同的燃燒器。目前應用 的可燃氣 有自然氣 、油田氣 、焦爐煤氣、發(fā)生爐煤氣、液化石油氣等。目前可供使用的燃燒器的種類很多，沒有統(tǒng)一的規(guī)定，如按空氣供給形式可分為大氣式燃燒器和集中式燃燒器還可分為自然引風式和鼓風式；如按燃料混合狀況可分為預混式(前混式)和外混式(后混式)；如按壓力狀況分為低壓燃燒器 (p 5000Pa) 和高壓燃 燒器 (5000P 300000Pa) 體選擇時應留意以下幾個方面 ：燃燒機理大局部可燃氣體的組分是烴類和氫 (及一氧化碳)，燃燒過程根本是鏈式反響 ，在正常狀況下是連續(xù)不斷的枝化鏈式反響 需要的條件：是足夠的溫度(53

10、0C，甲烷的著火溫度是645)。 是充分的空氣混合。是適宜的燃燒空問。燃氣的這種連續(xù)鏈式反響表達在火焰?zhèn)鞑サ乃俣壬?，而火焰的傳播速度要靠可燃氣體與空氣的混合物的流淌速度來維持 ，二者應當保持平衡(或維持在確定的范圍內)，這樣才能使火焰燃燒穩(wěn)定。 燃燒器在工作時，混合氣體(可燃氣 + 空氣)向爐膛內流淌而火焰向外傳播。假設混合速度氣流過大著火區(qū)內可燃氣體濃度下降，這樣會影響引燃效果 使得后繼氣體不能著火 ，因此會發(fā)生脫火現(xiàn)象；反之，混合氣體流速過小 ，傳播的火焰會進入燃燒器內，又會發(fā)生回火現(xiàn)象。所以我們要結合燃氣壓力、鍋爐背壓阻力、送風壓力、管道阻力等各方面狀況，綜合考慮選擇適用的燃燒器。關于

11、進口燃燒器的選擇目前有很多國家的燃燒器捅人國內，如德國、意大利、英國、法國、日本 、南韓等等。國外進口燃燒器大局部產品技術性能較完善 ，造形美觀、體積小、效率高，但價格 昂貴，而且對燃料的適應性(如壓力波動范圍)及負荷調整范圍等要求比較嚴格。在選擇進 口燃燒器時應留意以下幾個方面：進口燃燒器有整裝型和分體型。整裝型即在燃燒器體內裝有鼓風機，實現(xiàn)一體化 ，燃燒器的功率一般在 7000kW 以下 ，而大于7000kW 的燃燒器大多承受風機與燃燒器分別方式。對于整裝型燃燒器，國外一般是為 W N S 型(臥式內燃)鍋爐設計的。當用于燃煤鍋爐改燃氣鍋爐時，由于爐型變化較大 ，爐體阻力差異亦很大 ，所以

12、確定要留意煤爐本體及煙風道整體阻力與燃燒器匹配的問題 ，否則會影不能簡潔依據鍋爐容量(如X 噸蒸發(fā)量)選擇進口燃燒器。由于國外(如歐美、日本等國家)對鍋爐蒸發(fā)量的概念規(guī)定為 從 212。F (華氏溫度) 212。F 的蒸汽量，由于 212。F 就是攝氏100C 所以上述蒸發(fā)量實際上就是大氣壓力下的蒸發(fā)量 ，所需要的熱量相當此時的汽化潛熱為 2257kJkg。而我們國內蒸發(fā)量的概念是給水從 20，蒸發(fā)量為飽和溫度時的蒸汽量。以上述為例 ，同樣 1th 的鍋爐，國外鍋爐供熱量是我國鍋爐供熱量的 83左右。這樣可以看出僅按鍋爐容量選擇進口燃燒器 ，將會消滅出力缺乏的問題。所以選擇進口燃燒器不僅要考慮

13、燃燒器的每小時耗氣量 ，還要考慮燃燒器效率和鍋爐效率，留有確定的余度。關于國產燃燒器的選擇國產燃燒器的燃燒機理與進口燃燒器根本一樣，經配用進口電磁 閥組和自動檢測裝置后 ，其性能比進口燃燒器毫不遜色。從其負荷調整范圍太、對燃料適應性廣等方面比較 ，更適合我們的國情，燃燒器選用霍尼維爾 H oneyw ell 電磁閥組和自動測漏裝置，并在安全保護方面設置了以下連鎖把握 ：蒸汽鍋爐的低水 位 、超 汽壓連鎖保護 ；熱水鍋爐低水壓 、超水 溫存突然停泵的連鎖保護 ；燃氣低氣壓和高氣壓連鎖保護；(送風)空氣壓力過低或空氣供給中斷連鎖保護；風機故障連鎖保護 ；爐膛熄火連鎖保護及安全連鎖裝置電源中斷連鎖保

14、護等。一旦發(fā)生上述擔憂全故障時；電控系統(tǒng)發(fā)出聲光報警 ，并自動停爐，切斷燃料供給。在燃燒把握方面，設置自動點火程序和二級火力 燃燒工況，實現(xiàn)全自動把握及有關運行參數(shù)的數(shù)顯監(jiān)控。3. 3 爐前燃氣系統(tǒng)確實定正確設計和安裝爐前燃氣系統(tǒng)是鍋爐煤改氣重要的一環(huán)，假設處理不當，就有可能發(fā)生事故。常用的燃氣系統(tǒng)裝置的作用是在每次點 火啟動之前，向電磁閥組內充氣后，依據壓力信號檢查各電磁閥是否 泄漏 ，如沒有泄漏則轉人點火程序，否則發(fā)出聲光報警。為了防止燃氣壓力過高或過低對點火和燃燒完全的影響，在系統(tǒng)中設置了燃氣壓力高限和低限保護裝置 (高、低壓開關 )，其限值可依據燃料和燃燒器的狀況調整設定。3.4 爆燃

15、與防爆燃煤鍋爐改燃氣鍋爐最危急的就是發(fā)生爐膛爆炸事故。爆炸的緣由主要是由于爐膛或煙道內存有確定量的可燃氣體與空氣混合后到達其爆炸極限范圍，被明火或鍋爐本身的高溫 (受熱的爐墻內壁發(fā)出的熱量)引燃而發(fā)生爆炸。燃煤鍋爐改造為燃氣鍋爐后應從 以下幾個方面防止爐膛爆炸事故必需配有牢靠的安全保護把握措施 ，如前介紹的各項聯(lián)鎖保護。對于水管鍋爐在爐膛出煙口位置(或正對爐膛中心位置)及煙道上設置防爆門：防爆門的作用是當爐膛或煙道內的混合氣體發(fā)生爆燃時 能自動翻開，泄放確定的爐內壓力，以保護爐墻不受嚴峻破壞。防爆 門有重力式和膜片式等。關于防爆門的開啟壓力和設置面積，目前沒 0025m 2 來考慮防爆門面積。當承受重力式防爆門時 ，對正壓運行的鍋爐其開啟壓力可按計算出的爐膛壓力加 1000Pa(結果不小于 2023Pa)設計 門的重量。當鍋爐負壓運行時，可按爐壓為 2023Pa 計算。中選用膜片式防爆門時，其材料可選 02 3m m 薄鋁片或經劃十字刻痕的薄鍍鋅鐵板O 304m m 0 1 52m m ，使用前應按設計壓力做裂開試驗，以防盲目安裝后發(fā)生爐膛爆炸事故。膜片也可承受 35m m 厚的石板棉，但同樣需做裂開試驗。必需嚴格制定和執(zhí)行安全操作規(guī)程特別是在每次點火啟動 時，確定要做到徹底吹掃工作，把握好吹掃時間。吹