淺析燃煤鍋爐房煤改氣工程

　　近年來，全國多次出現(xiàn)大面積霧霾天氣，燃煤是主要污染源之一，各地對煤炭的使用要求越來越嚴，尤其是北京等環(huán)保壓力比較大的地區(qū)。北京市已要求在2015年年底前，城六區(qū)區(qū)域內(nèi)的燃煤鍋爐全部改為燃氣鍋爐。

　　首都航天機械公司所屬鍋爐房現(xiàn)使用燃煤鍋爐6臺（約200 t/h），其中3臺熱水鍋爐擔負著辦公樓、廠房、職工住宅及周邊地區(qū)約130×104 m2（含高大廠房）的冬季供暖工作；還有三臺蒸汽鍋爐，擔負著生產(chǎn)用汽和部分汽水換熱供暖工作，鍋爐房全年耗煤量近5×104 t，是北方市重點燃煤鍋爐房。根據(jù)北京市的要求，新燃氣鍋爐房建設正在穩(wěn)步推進，在這里對此項煤改氣工程進行一些探討。

　　1 燃煤鍋爐的缺點

　　1.1 體積大 輔機多 占地面積大

　　燃煤鍋爐體積大、鋼材耗量多，每臺鍋爐都單獨配有煤倉、分層給煤裝置、爐排及減速箱、鼓引風機、除塵脫硫裝置、煙風道、電氣儀表柜等，共用設備還有推煤機、抓斗吊車、運煤機、除渣機、運渣帶、煙囪等。鍋爐房及儲煤、儲灰場占地面積大，造成土地資源浪費。

　　1.2 熱效率低 耗電多 能源浪費

　　燃煤鍋爐因爐墻、煙風道密封不嚴造成空氣系數(shù)過大，煤燃燒不充分，熱效率約70%~80%，有的單位小噸位燃煤鍋爐熱效率更低至50%~60%，燃煤浪費嚴重。每臺鍋爐配套電機的總額定功率分別為140 kW或280 kW，鍋爐房全年耗電750×104 kW&dot；h左右，能耗高。同時還要消耗大量清水用于除塵脫硫及煤場降塵等工作。

　　1.3 環(huán)境污染嚴重

　　煤燃燒產(chǎn)生大量CO2、SO2、NOx、爐渣和灰塵，雖配備除塵脫硫裝置，但因系統(tǒng)復雜、效果穩(wěn)定性差、故障率高，仍會造成環(huán)境污染。露天儲煤、儲灰場更加劇了粉塵污染。同時眾多運轉設備產(chǎn)生噪聲污染、機械設備漏油造成油污染等問題。

　　1.4 設備故障多 維護成本高

　　鍋爐系統(tǒng)中任何一臺機械或電氣設備、重要儀表出現(xiàn)故障，都會影響鍋爐正常運行，嚴重的必須停爐進行處理，少則十幾分鐘，多則數(shù)小時。由于輔機多、設備笨重、使用時間較長后故障增多，維護人員勞動強度大，維修費用非常高。

　　1.5 自動化程度低 操作復雜

　　燃煤鍋爐需要手動操作，經(jīng)常需要調整給煤量、風煤比、放灰等，工作量大，難以精細化運行。每臺鍋爐每班要配備兩名司爐人員，要定時進行火床調整、巡回檢查，還要配置上煤、除渣等工作的人員，人員需求大。

　　鍋爐啟停爐問題較多，正壓燃燒、供氧不足、燃料未充分燃燒、爐膛溫度上不來，造成引火時間長、升壓慢，必須提前1 h~2 h啟爐；而鍋爐壓火期間為防止煤燃燒經(jīng)常要啟動爐排用新煤覆蓋，蒸汽鍋爐還要定時進行補水。

　　此外，單臺爐耗煤量難以精確計量，不便于能耗統(tǒng)計分析與經(jīng)濟考核。

　　2 燃氣鍋爐的優(yōu)勢

　　a） 同等熱功率或蒸發(fā)量的燃氣鍋爐的體積只是燃煤鍋爐的1/3~1/5，鋼材耗量低，輔機少、結構緊湊、占地面積?。籦） 燃氣鍋爐受熱面腐蝕和結垢輕微，傳熱效果好，設計的排煙溫度低，熱效率高，一般在90%~92%，采取多項節(jié)能措施后最大熱效率能達到95%.因只需配置小功率鼓風機，耗電量少。每臺鍋爐耗電量只是同噸位燃煤鍋爐的1/4～1/6；c） 因天然氣為清潔能源，所含雜質較少，鍋爐煙氣排放的有害物質較少，無塵、SO2低，環(huán)境污染??；d） 燃氣鍋爐本體結構簡單、輔機少，無爐排、運煤除渣設備，甚至引風機，因而故障少、維護量小、維修費用低；e） 燃氣鍋爐可實現(xiàn)全自動控制，系統(tǒng)調節(jié)靈活方便、升溫快，具有很高的安全可靠性。工人勞動強度小，用工少；f） 燃氣計量簡單準確，便于燃氣供應量的調節(jié)和單臺爐能耗統(tǒng)計及能效考核。

　　3 鍋爐房煤改氣的方式

　　a） 在燃煤鍋爐的基礎上對本體進行改造，拆除不必要的輔機，并對電氣、儀表部分進行改造以適應燃氣需要。但此方法只適用于小型鍋爐，其受壓元件必須基本完好，需作相關校核及設計計算，改造比較繁瑣，但能提高原有燃煤鍋爐的出力，原有的水處理等設施可繼續(xù)利用，投資較少，但運行管理、經(jīng)濟、安全運行面臨的問題較多，會造成長時間的蒸汽供應中斷，嚴重影響用汽生產(chǎn)；b） 在現(xiàn)燃煤鍋爐房位置進行改造，將鍋爐及運煤、除渣系統(tǒng)全部拆除，改造鍋爐房，選用、安裝新的燃氣鍋爐，保留原鍋爐房的水處理系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)。此方式相對簡單易行，能節(jié)約3/4的建設用地，投資費用較低，但同樣嚴重影響生產(chǎn)供汽；c） 重新選址新建燃氣鍋爐房，包括水處理系統(tǒng)等。因是整體重新規(guī)劃、設計、建設，系統(tǒng)整體配套完善、技術先進、調控方便快捷、節(jié)能效果突出，但投資較大，改造對生產(chǎn)供汽影響較小，由于現(xiàn)燃煤鍋爐房經(jīng)多次改擴建，鍋爐與循環(huán)水泵、給水泵、水處理系統(tǒng)等比較分散，調控非常繁瑣，不能適應燃氣鍋爐的自動化控制，而且企業(yè)生產(chǎn)用汽也不允許停供，因此，確定整個鍋爐房異地重建。

　　4 做好節(jié)能項目

　　4.1 蒸汽凝結水回收

　　本燃煤鍋爐房建設時間較早，凝結水回收裝置較簡單，管道腐蝕、老化嚴重，造成凝結水回收問題多，如汽水混合、pH值不穩(wěn)定、經(jīng)常有大量雜質、回水量波動大、硬度高等原因造成回用率非常低，有時為零。應通過加裝除鐵、去硬、除雜質等技術手段，保證回水水質合格，如仍不合格，可通過換熱來回收回水中的熱量，以達到節(jié)能目的。

　　4.2 回收低品質熱能

　　由于鍋爐房內(nèi)大部分管道輸送的都為高溫介質，保溫不能做到100%的覆蓋，保溫層也不能做到100%隔熱，造成安裝鍋爐給水泵、熱水循環(huán)泵、蒸汽凝結水回收裝置的設備間內(nèi)溫度非常高。以往，這些低品質熱能難以回收，但現(xiàn)在可采用空氣源熱泵將回收熱能用到職工洗澡水加熱、冬季取暖等要求不高的場合。

　　4.3 綠色照明

　　現(xiàn)有的燃煤鍋爐房建成時間早、面積大、跨度高，加上后期改擴建等原因造成照明耗電量高，局部區(qū)域照明不足。新的燃氣鍋爐房除部分地下建筑外，大部分為單層建筑，采光好，可以采用先進的照明燈具，如LED燈，在滿足照明的前提下，可大幅度降低照明耗電量、減少光污染、降低燈具的維護工作量和維護成本。

　　5 建議

　　5.1 安全性

　　由于天然氣的性質，一旦泄漏達到一定濃度后遇明火會爆炸，因此，燃氣鍋爐房在安全方面要求比燃煤鍋爐房更高。更重要的是人員管理、相關制度的制定及落實。

　　5.2 氣源的供應

　　由于燃氣鍋爐房沒有天然氣儲備裝置，因此氣源保障非常關鍵。從北京市近年天然氣供需情況看，冬季用氣比較緊張，雖然供暖鍋爐的用氣會有保障，但企業(yè)生產(chǎn)的蒸汽鍋爐則會面臨著斷氣危險。能不能確保氣源供應，是燃氣鍋爐房投入的最大障礙。為捉高供熱保障能力和安全性，在改燃投入初期應暫保留燃煤鍋爐房2 a~3 a，作為燃氣供熱的備用熱源，待將來燃氣供熱運行穩(wěn)定后，再行拆除。

　　5.3 系統(tǒng)的調控

　　鍋爐房煤改氣后，應更好地發(fā)揮燃氣鍋爐自動化程度高、調控靈活、快速的優(yōu)點。通過采用在換熱站加裝氣候補償器、公共建筑或辦公樓、廠房分時分區(qū)供熱及室溫調控、管網(wǎng)水力平衡等技術，進行供熱系統(tǒng)集中自動監(jiān)控管理，這樣從熱源到熱用戶形成了一套完整的用能監(jiān)控系統(tǒng)，不但節(jié)能率高，而且用戶舒適度提高。

　　5.4 人員的配置

　　不同于燃煤鍋爐房，燃氣鍋爐自動化程度高、危險性高，一旦出現(xiàn)問題造成的后果比較嚴重，因此對操作人員的業(yè)務素質要求高，尤其是自動化方面的技術和維護人員更需要配置到位，這才能將燃氣鍋爐操作好、維護好。

　　6 結語

　　為了更好地保護賴以生存的環(huán)境，做好環(huán)保和節(jié)能工作的義務。從北京的發(fā)展來看，燃氣鍋爐的大規(guī)模應用勢在必行，認真做好鍋爐房煤改氣改造，這也將更加有利于企業(yè)今后的能源綜合管理。