燃煤锅炉改燃气锅炉的设备选型及工艺技术
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【摘 要】随着我国经济的快速发展，环保观念已经日益普及，很多地方都陆续将燃煤供热锅炉改造成为燃气锅炉。我国的天然气储量会保持稳步增长的良好发展势头，这样会给燃煤锅炉改造为燃气锅炉提供保障。所以当前锅炉厂家最关心的问题是如何将燃煤锅炉改造成燃气锅炉，并能有效控制成本，获得最大经济效益。本文对燃煤锅炉的改造技术做相关探讨。
【关键词】燃煤锅炉;燃气锅炉;设备选型;工艺技术
一、燃煤锅炉改天燃气锅炉的必要性分析
1.燃气锅炉的优势要求
第一，燃气中的含硫、氮和灰的分量远远低于煤炭，并且，燃气的燃烧比较充分，燃烧过程中所排放的烟气中粉尘含量较少，能够达到我国对燃烧设备的要求标准，减少燃烧对环境的污染，具有较强的环保性能。第二，燃气锅炉的烟气污染较小，且燃气燃烧对流管束的腐蚀程度远远低于燃煤锅炉，传热性能较强，具有较高的辐射力度，能够有效提高热效率。第三，燃气锅炉不需要除尘器、除渣机等附件设备，能够节省资金和资源。第四，燃气锅炉一般使用管道来输送燃气，不需要进行空间储藏，既能够节省空间，又保证了卫生条件，减小了锅炉燃烧的劳动力度。第五，燃气锅炉的运行成本、供热成本和调节成本较低，具有较高的经济价值。第六，燃气锅炉具有较强的供热负荷适应性，能够根据锅炉里所受到的负荷来调节火力大小。第七，燃气锅炉的维修保养比较简单，锅炉、受热管等设备使用寿命较长。
2.燃煤锅炉的劣势改造要求
首先，燃煤锅炉主要采用层燃的方式燃烧，需要在炉腔内完成燃烧，再将热度传递到暖气管制中，热量散失较多。其次，煤炭的主要成分包括水分、灰分、C、S、N等元素，而且这些元素在煤炭燃烧之后以复杂的化合物的方式呈现，生成二氧化碳、二氧化硫等有害气体，这些有害气体排入到空气中会造成空气污染，严重影响人类的身体健康。再次，燃煤锅炉多采用负压燃烧方式，燃烧过程是由引风机和鼓风机共同完成，需要大量的空气和氧气，并且燃烧锅炉烟道和墙之间存在着漏风，导致过量空气系数较高。最后，燃煤锅炉受鼓风量、燃煤锅炉受鼓风量、台风速度等因素的影响，难以实现锅炉的自动控制和调节，人力劳动，工作量较大。由此可见，燃煤锅炉的劣势，要求我们加快燃煤锅炉改燃气锅炉的步伐。
二、燃气燃烧器的选择
在燃煤锅炉改造过程中，首先要选择或设计合适的燃气燃烧器。常见的燃气燃烧器按照空气供给方式可以分为引射式燃烧器、鼓风式燃烧器和自燃引风式燃烧器三类。引射式燃烧所需的空气由燃气射流吸入，鼓风式燃烧器需鼓风设备将空气送入燃烧系统，自然引风式燃烧器则依靠炉膛中的负压将燃烧所需的空气吸入燃烧系统。对于燃烧器的选择应对比三种燃烧器的特性结合锅炉原有炉膛的特点进行考虑。
1.燃气燃烧器的燃尽程度，也就是要求降低气体不完全燃烧热损失
燃烧的完全度主要与燃气和空气混合均匀程度及空气是否充足有关。一般在空气量充足、混合良好的情况下，使气体不完全燃烧损失为零并不困难。当燃用高热值燃气时，气体不完全燃烧损坏不应超过0.5%;燃用低热值气体时，气体不完全燃烧损坏不应超过1.5%。在采用预混燃烧器时，容易使不完全燃烧损失控制得比扩散燃烧时低一些。
2.降低烟气中的过剩空气系数是降低排烟损失有效措施
排烟中的过剩空气量与烟气通道漏入的空气量之和。对微正压运行的锅炉，烟气通道漏入的空气为零，此时主要过剩空气量取决于燃烧时的过剩空气量，实际上在任何情况下，降低燃烧时的过剩空气量，对提高锅炉的热效率是有好处的。燃烧器能否保证在尽量低的过剩空气系数下运行，是燃烧器燃烧性能的重要指标之一。
3.燃烧器的火焰特性与炉内换热和锅炉的其他特性密切相关
扩散燃烧时，其半发光火焰比无焰燃烧时的火焰辐射能力强，对炉内传播有利。燃烧器喷口的气流应有较高的速度和较大射程，以使炉内火焰充满度较好。在利用耐火材料加强炉内传热时，需要与辐射面相适应的火焰形状和火焰速度。
4.充分考虑燃烧速度
因为高速燃烧是现代中小型锅炉发展的的趋势，它可以减少燃烧器和炉膛的尺寸，是锅炉小型化的重要措施，也是燃烧器的重要特性指标。
但是，实际生产中，由于中小型锅炉常在负荷多变的情况下使用，因此，要求燃烧器有很宽的负荷调节范围。改造后的燃气锅炉在运行时，应使炉膛火焰充满度比较好，不形成气流死角，避免相邻燃烧器的火焰相互干扰，同时未燃尽的燃气、空气混合物不应接触换热面，以免形成气体不完全燃烧。但高温火焰要避免高速沖刷换热面，以免换热面热强度过高使管壁过热。因此，在选择燃烧器时，还要根据不同的燃气和负荷，近似估算燃烧火焰的长度。
三、燃气燃烧器数量的确定
燃煤锅炉改造时燃气燃烧器的数量可由下式确定，
n=Qgl/Qrq
式中，n为燃气燃烧器的数量;Qgl为锅炉热负荷容量，KW;Qrq为单个燃烧器热负荷，KW。
实际改造中，为防止多个燃烧器同时运行时某一个燃烧器因事故熄火引起爆炸或爆炸，燃气燃烧器个数一般不超过4个。为解决锅炉在低负荷时燃气流量不足出现的熄火、回火问题，可通过在燃烧器内部加装油枪来适应锅炉低负荷时的变化，同时炉膛中应配合安装熄火防爆装置。
四、燃烧器的布置
1.应使火焰处于炉膛几何中心区域，使火焰尽可能充满炉膛，燃烧稳定。
2.火焰居于炉膛的几何中心区域，可使炉膛内热量得以均匀分配，不会形成局部受热引起应力增大，防止受热不均，避免锅炉出现受热局部过热现象。
3.卧式锅炉的炉膛进深较大，燃烧器布置在炉膛的前墙上，保证前烟箱不会过热。目前，国内中小型燃煤锅炉按燃烧方式分为层燃烧与室燃烧两种。层燃炉多数为链条炉，其特征是燃料在固定或缓慢运动着的炉膛实现燃烧。当改造的锅炉为链条炉时，其前后墙及炉拱的特殊形状为安装燃烧器带来不便，故应将燃气燃烧器安装于链条炉的两侧。为使改造后炉内的热交换状况与改造前相似，以减少链条炉内换热设备的变动，应将燃气燃烧器安装于炉膛侧墙中心下方。对于煤粉炉，为保持与改造前炉膛空气动力场特性相似且减少改造工程量，可利用其原有煤粉燃烧器喷口位置安装新的燃烧器。
五、炉膛布置的匹配性
1.排烟量要与引风机相匹配
燃煤锅炉引风机的排烟量是按照燃煤产生的烟气配置的。改烧燃气后，烟气的密度及流量发生变化，应重新校验引风是否匹配，否则会出现点火困难、尾气温度高等问题。
2.炉膛漏风系统要与燃烧器空气量相匹配
在煤改气过程中，应将漏风系数在0.1以下。燃煤锅炉的漏风主要集中在前煤斗、排渣口、鼓风机入口处。采用气体燃料后，应当封闭，以减少排烟热损失和电耗，否则容易造成漏风。
3.炉膛尺寸要与燃烧器的布置匹配
炉膛布置要考虑单个燃烧器。根椐单个燃烧器的火焰长度和直径，确定燃烧器之间的距离，以保证火焰不冲刷炉墙、不相互干扰，并有利于受热面匹配。
结语
改造后燃气锅炉的运行费用略高于燃煤锅炉，但燃气锅炉大大改善工作环境，降低劳动强度，提高企业品位。随着国家及地方环境保护政策、能源政策的发展趋势，燃气锅炉的运行费用较燃煤锅炉有很大的下降空间，是目前锅炉建设及改造的主要方向。在改造过程中应严格遵守国家有关规程、规范，在经济合理、锅炉额定参数不变的前提下，达到节能减排、保护环境的要求。
参考文献
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