燃煤锅炉供热替代技术

摘要：时近冬季，温度降低，站内天然气已无法满足加热炉燃燒用量，原油外输温度达不到要求。为确保冬季正常生产需求，欲停用站内加热炉，启用燃煤锅炉。

关键词：燃煤锅炉;传热效率;换热介质;加热炉

Abstract：In the near winter， the temperature decreases， the natural gas in the station can no longer meet the combustion consumption of the heating furnace， and the temperature of crude oil transportation can not meet the ;requirements. In order to ensure the normal production demand in winter， it is necessary to shut down the heating furnace in the station and start the coal-fired boiler.

Keywords：Coal-fired boiler; heat transfer efficiency; heat transfer medium; heating furnace.

1.1.1 背景

高一联联合站已建加热炉，分别用于加热脱水段原油。由于时近冬季，温度降低，站内天然气已无法满足加热炉燃烧用量，原油外输温度达不到要求。而位于高一联西北侧，闲置燃煤锅炉1台，供热能力为50吨/年水当量，相关配套及管网已经完成。

1.1.2 现状

为确保高一联冬季正常生产需求，现欲停用高一联站内加热炉，启用燃煤锅炉。该燃煤锅炉可提供0.4MPa蒸汽或95℃热水，用作换热介质，供高一联原油、稀油换热升温，以便外输。

1.1.3 改造方案

根据燃煤锅炉提供的介质不同，本改造分为两套大的方案;根据改造的方式不同，本改造在两套大的方案基础下，各分为两套小的方案，共计四套方案。具体方案见下：

方案一：燃煤锅炉提供蒸汽作为换热介质。

方案一/1

加热炉不燃烧，燃煤锅炉提供的蒸汽直接进入加热炉壳体，加热炉作为换热器使用。单台加热炉换热负荷不够部分，新建换热器补充。饱和蒸汽温度为143℃，压力0.4MPa。

1）从结构方面，加热炉内部结构上部有盘管下部有火筒，蒸汽进入加热炉壳体后，除与上层的盘管进行换热外，还有大量蒸汽与下部的火筒接触，壳体下部会产生大量积液，大量积液与新进来的蒸汽发生二次换热，同时火筒将通过烟囱大量散发热量，造成能量大量流失，因此盘管里的介质得不到充分的换热。大量蒸汽进入加热炉壳体后，造成原安全阀的泄放量远不能够达到安全泄放要求，存在安全隐患。

2）从传热效率方面，换热器管程跟壳程在换热过程中存在逆流换热，这样大大加强了管热效率，而加热炉进出不存在逆流换热，因此换热效率很低。

3）从腐蚀方面，蒸汽进入壳体后，会加速盘管、火筒以及壳体的腐蚀速度，从而使加热炉的使用寿命降低，特别是火筒长期在露点腐蚀作用下，会加快腐蚀速度，导致火筒失稳报废。

4）从安全方面，，设备功能转变后，需要经过有资质部门检测，检测合格后方可投入使用，这样加热炉重新启用前须进行检测，而且加热炉使用前暖炉还得消耗几天，影响正常工作运行。

从上述分析，加热炉达不到换热器的换热效率，热负荷将大幅下降60%—70%，并加快加热炉内部腐蚀速度，而且性能方面较换热器有很大缺陷，从安全和节能角度讲，不可行，因此不建议加热炉改做换热器使用。

方案一/2

停用加热炉，新建换热器8座，燃煤锅炉提供的蒸汽作为换热器换热介质。饱和蒸汽温度为143℃，压力0.4MPa。该方案技术可行。换热器面积680㎡。

方案二：燃煤锅炉提供热水作为换热介质。

方案二/1

加热炉不燃烧，燃煤锅炉提供的热水直接进入加热炉壳体，加热炉作为换热器使用。单台加热炉换热负荷不够部分，新建换热器补充，热水温度为95℃。

热水进加热炉达不到蒸汽的换热效率，热负荷下降高达80%（热水温度95℃的情况下），因此从安全及节能角度讲，不可行，因此不建议加热炉改做换热器使用。

方案二/2

停用加热炉，新建换热器7座，燃煤锅炉提供的热水作为换热器换热介质，热水温度为95℃。该方案技术可行。换热器面积4078㎡。

1.1.4 关于燃煤锅炉燃料替换技术论证

1）锅炉改为热水循环

锅炉改为95℃出水、70℃回水的热水锅炉，保持原有锅炉负荷的情况下，锅炉的循环水量将达到1104m3/h，锅炉对流管束的水流速将达到32m/s，锅炉阻力过大，无法运行。

若降负荷，使锅炉的水系统流程较为合理，锅炉负荷需降至2.8MW以下，仅为原有锅炉负荷8.7%，就链条炉排层燃方式而言，远低于锅炉的最小运行负荷30%。

2）锅炉改为低压蒸汽运行

直流锅炉，无锅筒，给水靠水泵压头一次通过受热面产生蒸汽，适用于高压、亚临界、超临界压力锅炉。不适用于低中压蒸汽锅炉。

就具体结构而言，若改为0.6～0.7MPa壓力的蒸汽锅炉，在该压力下的汽化潜热较大，在汽水流程未进入炉膛以前，就已经汽化，产生两相流体，无法保证进入炉膛辐射受热面的两路Ф89×13的水平盘管的汽水流量均匀，将产生较大的热偏差，锅炉无法安全运行。

3）锅炉改为燃气运行

常规燃煤锅炉的受热面大于燃气锅炉的受热面，改为燃气以后，锅炉的受热面布置相对较多，锅炉各受热面的烟气流速降低，锅炉的排烟温度较低，相对不在合理范围内。

改为燃气锅炉，必须对锅炉的炉膛、对流受热面、锅炉后部烟气及汽水流程做相应的处理，改造量大，难度较大。

另外需对炉排进行耐火隔热处理;去掉中拱及中拱管（使锅炉汽水流程从对流管束直接接入炉膛盘管）;对前后拱下部及炉门进行耐火密封处理;在前部改变水平炉膛管的流程，开出燃烧器口;必须选择短火焰燃烧器，防止火焰直接投射到炉膛管上;在炉膛顶部需加装防爆门装置;对流管束部分的炉墙和炉门做密封处理;尽量使烟气不通过尾部的除尘器及引风机直接进入烟囱。

4）锅炉相关专业改造

燃气锅炉房的建筑结构、电气、控制仪表、通风换气和工艺安装的安全要求都要高于燃煤锅炉房，如果锅炉改烧燃气，锅炉房的建筑结构（指防爆措施等）、电气、控制仪表、通风换气和工艺安装也要按照国家相应规范要求进行工艺及安全改造。

1.1.5 结论

最优方案为方案二/2。新建换热器8台，采用逆流换热方式，利用燃煤锅炉提供的143℃，0.4MPa饱和蒸汽水作为换热介质。

参 考 文 献

【1】同济大学等四院校编.燃气燃烧与应用.第二版.北京：中国建筑工业出版社.1988

【2】燃油燃气锅炉房设计手册.北京：机械工业出版社.1998

【3】韩昭沧.燃料及燃烧.第二版.北京：冶金工业出版社.1994.

作者简介：赵斌（1982--），女，辽宁省盘锦人，大学本科，从事石油储运设计工作。

中油辽河工程有限公司 辽宁盘锦 124010