基于燃煤锅炉改用天然气锅炉供热技术分析

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基于燃煤锅炉改用天然气锅炉供热技术分析

陈建芳

(西山煤电集团有限责任公司 机电处特种设备检验所，山西太原030053)

摘要燃煤锅炉改用天然气锅炉供热技术是新时期合理利用资源、保护环境的一种行之有效的策略。为了保证燃煤锅炉改用天然气锅炉供热技术的可行性和经济性，对燃煤锅炉和燃气锅炉进行了对比分析，针对燃煤锅炉改用燃气锅炉的供热技术提出两种不同的方案。通过实例，证明燃煤锅炉改用天然气锅炉在经济合理的前提下，能够有效达到节能降耗，保护环境的要求。

关键词燃煤锅炉；天然气锅炉；对比；供热技术

收稿日期：2015-02-05

作者简介：陈建芳(1974—)，女，山西洪洞人，2008年毕业于太原理工大学，工程师，主要从事企业特种设备管理、检验等工作

中图分类号：[TD-9]

文献标识码：B

文章编号：1672-0652(2015)03-0051-03

AbstractCoal-fired boiler switches to natural gas boiler heating technique is a reasonable usage of resources in the new period and an effective strategy to protect the environment. In order to guarantee the feasibility and economy of coal-fired boiler switching to natural gas boiler heating technology, the comparison and analysis have been carried in this research between coal burning boiler and gas boiler, and in view of the coal-fired boiler switching to gas boiler heating technology, two different kinds of schemes were put forward. Finally on the premise of economic and reasonable condition, coal-fired boiler switching to natural gas boiler has been proved by an example that can effectively achieve requirements of saving energy, reduces consumption and environmental protection.

随着社会的发展，城镇化建设进程加快，城市大气污染问题越来越严重，尤其是各种燃煤锅炉对城市的污染更加严重。另外，原煤价格不断上涨，燃煤锅炉的热效率随着锅炉使用年限的增加不断降低。因此，为了从根本上解决供暖期严重的大气污染问题以及提高锅炉运行的经济效益，降低生产成本，本研究提出了燃煤锅炉改用天然气锅炉供热技术。

1燃煤锅炉与燃气锅炉对比分析

1.1燃烧方式比较

目前，燃煤锅炉使用中最常用的燃烧方式为层燃，这种燃烧方式主要是指将燃料煤放置在一个较为宽大的支撑面完成燃烧。而燃气锅炉使用的燃烧方式主要为室燃，这种燃烧方式主要是指将燃气放置在燃烧室内呈现火炬状完成燃烧。燃煤锅炉燃烧方式所得到的火床温度分布图见图1，燃气锅炉燃烧方式所得到的炉膛内的温度分布图见图2.

图1　燃煤锅炉火床温度分布图

图2　燃气锅炉火床温度分布图

其中，层燃燃烧方式的优点主要是运行可靠稳定，经济性较好；缺点为其对煤种的适应性比较差，同时层燃燃烧方式为“单面引火”以及“分段燃烧”，煤仓中很容易出现煤搭桥等现象。室燃燃烧方式的优点为高效、清洁环保、自动燃烧，同时此种燃烧方式占地少，不需要进行运输燃烧，并且天然气燃烧没有杂质，其锅炉寿命比较长，所以燃气锅炉可选用较高的炉膛热负荷，从而缩小炉膛体积。因不存在受热面污染、结渣、磨损等问题，可选用较高的烟速，减小对流受热面的尺寸。另外，通过合理布置对流管束，使燃气锅炉较同容量燃煤锅炉结构紧凑、尺寸小、重量轻，设备投资明显减少。

1.2通风方式比较

燃煤锅炉使用的通风方式主要是负压通风。这种通风方式主要是由燃烧过程中的送风机和引风机实现的。燃煤锅炉使用的煤为固体燃料，煤的颗粒度以及自身的燃烧特性导致燃煤锅炉燃烧中将会有较大的空气量，另外燃煤锅炉实际运行中烟气出口的过量空气系数可以达到2.1~2.5.而燃气锅炉主要采用的通风方式为内燃结构微正压通风，燃烧运行中的燃烧产物主要是由送风机排出。燃气锅炉燃烧的主要是天然气，燃料与空气能够有机地预混，而此种通风方式在运行中烟气出口的过量空气系数在1.2~1.3，甚至可以降低到1.05. 另外，因为燃气中的含硫量、含氮量以及灰分等含量相对比煤中的含量低，所以燃气锅炉产生的烟气中粉尘量非常少，燃气内杂质较少，同时排出的烟气也较容易达到国家对燃烧设备的要求，燃气锅炉不需要进行配置除尘器、吹灰器以及燃料烘干机和除渣设备等。燃气锅炉不仅能够减少对环境的污染，同时设备投资相对较少，锅炉寿命相对较长。

1.3安全性比较

对于燃煤锅炉而言，由于其采用的燃煤方式为层燃，所以，当燃煤锅炉需要及时停炉时，即使停止输送煤炭，燃煤锅炉中依然存在有大量的没有燃尽的燃料，这样就会造成燃料继续燃烧，造成锅炉内的蒸汽压力一直上升，危及锅炉运行的安全性。而燃气锅炉主要是采用天然气燃料，当锅炉需要及时停止运行时，不仅能够及时停止燃料输送，同时锅炉内也没有剩余燃料，所以，相对比较安全。燃气锅炉无需燃料储存，节省运输费用、场地及劳动力，但是需要的注意的是天然气具有易爆性，其易爆性与其自身的爆炸极限有较大的关系，燃气使用过程中，在爆炸的极限内，如果遇到明火，将会发生爆炸的现象，而固体燃料则没有此种性质。

通过上述对燃煤锅炉和燃气锅炉的安全性进行对比分析得知，燃气锅炉的优点主要有附属设备相对较少、锅炉连续运行的周期长，使用寿命长；同时由于烟气污染相对较小，对流管束不受腐蚀和结渣，传热效果好，所以，能够有效降低供热成本，达到节能环保的要求，提高了经济效益和社会效益。

2燃煤锅炉改用燃气锅炉的供热技术分析

燃煤锅炉改用燃气锅炉供热技术方案主要有以下两种：

1) 在原有的燃煤锅炉上进行改造成为燃气锅炉。

2) 重新购置燃气锅炉。

2.1燃煤锅炉改为燃气锅炉方案

在燃煤锅炉改为燃气锅炉方案中，主要是运用现有的燃煤锅炉进行改造。其中燃煤锅炉主要是运用炉管以及每层之间的辐射进行传热，而燃气锅炉的传热过程是利用炉管和三原子气体之间的辐射进行。针对上述传热方式，在燃煤锅炉进行改造的过程中，首先需要对锅炉本体进行改造，将传统的进煤设备以及除尘、除渣和锅炉燃烧等相关设备拆除掉。另外，由于燃烧器的布置和选型对燃气锅炉的安全性和经济性有非常大的影响，所以在燃气改造中，应对燃气锅炉的相关内容进行计算和校核，以保证燃烧器满足相关要求。改造后的燃气锅炉在投入运行之前，首先应保证炉膛内火焰的充满度，并且还应该避免火焰直接冲刷换热面。

此种改造方式的特点主要有：1)能够在原来燃煤锅炉炉膛容积大的特点上稍微进行改造，能够有效提高锅炉的出力。2) 燃煤锅炉中所有的炉膛以及水处理和部分土建设施等还可以继续利用，不仅能够有效减少投资，同时见效比较快。3) 此种改造方案的运行管理以及经济性和安全性一般没有新购置的设备好。但是在采用此方案进行锅炉改造中，首先应保证原有的燃煤锅炉的相关设备以及相关的受压元件基本完好，还有继续使用的价值，另外还应该保证锅炉的给水系统以及引风、送风、排风系统的完整性。

2.2重新购置燃气锅炉改造方案

在燃煤锅炉改造中，此种方案需要将原来的燃煤锅炉中的设备全部拆除，换置成为新型的设备。在此种方案实施的过程中，还应该保证原来的燃煤锅炉房的结构特性以及面积等都满足燃气锅炉安装的相关要求，另外还需要对原来锅炉房进行整修。原来的锅炉房中所用的循环系统、热力系统以及水处理系统等相关设备不需要进行大的修整，但是需要保证这些设备均基本完好，具有使用的价值。此种改造方案实施的优点主要有：1) 比较简单，容易实施，同时还能够保证设备间的协调性，从而能够有效发挥锅炉的功能。2) 对原来的锅炉房进行改造，能够保证锅炉房满足整齐、明亮以及美观等要求，同时将原有的土建设施拆除后，还能够极大节省锅炉使用的空间。但是需要注意的是，在燃气锅炉改造中应最大限度地保证燃气锅炉的自动控制程度以及安全性、便于安装等问题。

3燃煤锅炉和燃气锅炉相关费用对比分析

燃煤锅炉和燃气锅炉相关费用对比见表1.

表1燃煤锅炉和燃气锅炉相关费用对比表

注：表格数据均为查询相关资料和计算得出。

4具体实例分析

某小区原来多处供热，现欲拆旧择址新建1座锅炉房，安装燃气锅炉、换热器等设备。

从现有市政中压管道至新建锅炉房敷设天然气中压管道，新建调压计量站，及3座热力站。供热区域含住宅楼(近几年住宅面积增加)和普通办公室，总面积预计165 879.8 m2，其中84 534.8 m2为地暖，其余为暖气片采暖。通过分析得知，将原来传统的燃煤锅炉改用燃气锅炉，不仅能够节省小区用地面积，同时燃气锅炉房布置灵活，产生噪音低。燃气锅炉相关辅助设备较少，需要的工作人员少,负担工资及福利费用少。另外，燃气锅炉所使用的天然气为清洁能源，对环境污染小。总之，虽然燃气锅炉使用费用相对比燃煤锅炉要高一些，但是燃气锅炉因为功率小、能耗低，辅助设备少，维修费用少，工人劳动强度低以及能够满足环境保护政策等诸多优点使其成为锅炉建设改造主要方法，所以该公司最终决定采用改燃煤锅炉为燃气锅炉方案。

通过上述对燃煤锅炉改用燃气锅炉相关方案分析得知，虽然燃气锅炉设备的费用相对比较高，但是燃气锅炉使用的总体经济效益优于燃煤锅炉，同时燃气锅炉对降低工人劳动强度、提高设备运行的可靠性、减少大气污染、改善环境等也具有重要的作用。总之，燃煤锅炉改为燃气锅炉，不仅可行，而且经济效益和社会效益显著，是一种值得推广使用的供暖方式。

参考文献

[1] 陈慈平,于航,李继领.某厂燃煤锅炉改造为燃气锅炉的可行性分析[J].上海节能,2010(06): 40-43.

[2] 徐春燕.燃煤锅炉改用天然气锅炉供热技术探讨[J].装备制造,2014(S1):112-113.

[3] 刘凤国,金阳.燃煤锅炉改用天然气锅炉供热技术探讨[J].山西建筑,2014(04):113-114.

Analysis on Heating Technology Based on Coal-fired

Boiler Switching to Natural Gas Boiler

CHEN Jianfang

Key wordsCoal-fired boiler; Natural gas boiler; Contrast; The heating technology