燃煤锅炉改造为燃气锅炉的可行性分析

史剑铭

内蒙古包钢（集团）电气有限公司 内蒙古包头 014010

煤气产量大，热值低，大量的煤气若对空排放，既对环境产生污染，又造成能源浪费。为了降低成本、减少环境污染、把煤气作为锅炉燃料是一种适宜的选择，且燃气锅炉的热效率一般都在燃煤锅炉之上，燃烧后产生的烟气中粉尘量、硫和氮的氧化物极少。没有灰渣，没有煤在运输、储存过程中散发的有害气体和粉尘，同时可以避免煤燃烧过程易结渣结焦、受热面易磨损等现象。因此，将具备条件的燃煤锅炉改燃煤气，可以降低经济负担，提高经济效益，减少环境污染[1]。

1 燃气锅炉的优点

（1）煤气中的灰分、含硫量、含氮量比煤低，燃烧充分后，烟气中的粉尘量很少，可大大减轻对环境的污染，环保性能好。

（2）燃气锅炉的积灰和污染小，所以受热面黑度比燃煤锅炉大，增加了热效率。

（3）燃气锅炉设备简单，维护保养的设备少，所以设备寿命长且易维护。

（4）燃气锅炉可以根据负荷调节火的大小。

（5）燃气锅炉是用管道输送，不需要燃料储存，且比较卫生，节省成本。

2 燃气锅炉和燃煤锅炉的燃烧方式

燃煤锅炉采用的是层燃燃烧，就是把燃料煤放在支撑面上燃烧。燃气锅炉采用的是室燃燃烧，就是把煤气和空气一起喷入锅炉进行燃烧。

3 燃气锅炉和燃煤锅炉的传热形式

燃煤锅炉主要是靠焦炭粒、灰粒、二氧化碳和水蒸气的热辐射进行传热。燃气锅炉没有固体热辐射，它主要靠气体传热，但煤气燃烧后的烟气中水蒸气的含量比燃煤锅炉高，虽然二氧化碳的含量减少，但水蒸气的热辐射能力比二氧化碳强，所以燃气锅炉的烟气总热辐射强度比燃煤锅炉的要高。而且燃气锅炉没有燃煤锅炉的积灰、腐蚀等现象，所以燃气锅炉的辐射传热量高于燃煤锅炉[2]。

4 燃煤锅炉改造为燃气锅炉的基本原则

（1）改造方案要简单易行，造价少，工期短，安全可靠。

（2）改造后要保持原有的技术参数不变或提高负荷和效率。

（3）改造时尽量减少动工部分，尽量保持主体部分，去除无用部分。

5 改造思路

改造前后的燃料由煤粉变成煤气，低位发热量发生很大的变化，因此，根据燃料的性质，保持原锅炉基本结构不变化、拆除原有燃煤锅炉的制粉和冷灰斗等燃气锅炉不需要的设备，把水冷壁下拉以增大受热面积，同时对过热器、空气预热器、省煤器进行相应的合理改造。

6 改造方法和措施

（1）炉膛的改造。改成煤气炉后，由于煤气的热值低，为了增加炉膛的容积，把冷灰斗和原有的煤粉燃烧器拆除，将炉墙直接垂直砌到原冷灰斗底部，相应水冷壁下拉至原冷灰斗底部，使炉墙水冷壁受热面增大。并在下联箱底部砌绝热室，内部不布置受热面，从而保证高炉煤气的着火和稳定燃烧。

（2）燃烧设备的改造。拆除原燃煤锅炉加煤系统、除尘器、除渣落灰装置，保留原引风机、鼓风机，将省煤器后的排烟烟道直接与引风机入口管连接，将原除尘器烟气进出口的烟道隔断并封焊。燃煤锅炉一般采用负压燃烧，而目前大部分燃气锅炉均采用正压燃烧，正压燃烧可提高锅炉的热效率，但对锅炉炉体的密封性和保温性要求较高。因此，在改造中最好采用微负压燃烧（要求压力为-8-30Pa），这样对锅炉炉体不做大的改动，炉体密封和保温要求比正压燃烧低，可利用原有的送风机和引风机及送、引风管道，确保高温烟气不外漏。在绝热室的中心，前后墙布置燃烧器，并相间布置。煤气和空气在未进炉膛前通过导向旋流叶片喷出，二者动量相差不大且导向角度适中，前后墙煤气进一步混合，可以在炉膛内实现完全燃烧。燃烧器可单独使用任何一个或一层，调节范围为20%-100%，低负荷稳燃非常有利，还可以使用上层或下层燃烧器的方法进行温度调控。

（3）过热器的改造。高温过热器和低温过热器的布置位置不发生变化，经过计算将高温过热器的顺列管束的横向管排数和错列管束的横向管排数减少。相应受热面积变小。低温过热器不做任何改造。

（4）省煤器的改造。省煤器多为蛇形管双级布置，改造后，由于省煤器面积增加较多，而省煤器所处空间比较紧张，考虑到省煤器改造后不能影响空气预热器。为了能够布置下所需面积的省煤器，以及留出必要的检修空间，决定采用螺旋翅片管结构，故在上级省煤器光管外部焊接高21mm、宽2mm的鳍片，在下级省煤器焊接相同类型的高19mm、宽2mm的鳍片，可增加大量的受热面积。

（5）空气预热器的改造。空气预热器的形式仍采用上下两级的管式空气预热器，经过传热计算发现上级空气预热器面积不需要增减，仍保留原样。下级空气预热器的面积需减少，经计算需去掉下管组，保留上管组，其他和改造前完全相同。

（6）其他设备的改造。拆除原有燃煤锅炉的制粉系统、除灰、脱硫等装置，在原有安全装置的基础上考虑到是燃气锅炉，安全性更为重要，增加必要的安全装置。

（7）煤气预热器部分。锅炉改造后排烟温度变高。排烟温度高带来两方面的问题，一是烟气中带有大量的热量，直接排放将造成能源浪费；二是由于烟气温度高造成排烟体积增大，影响吸风机正常运行。将除尘器拆除后在原有的位置上增加一组煤气预热器。锅炉尾部烟气通过预热器后可以将高炉煤气加热。提高高炉煤气入炉温度不仅降低燃料消耗，而且有助于高炉煤气在炉膛内稳定燃烧。

7 结语

通过本次分析可知燃煤锅炉改造为燃气锅炉在技术上是可行的。在经济方面，改造后热效率提高，企业效益提高，起到节能降耗的效果，在环保方面也减少了氮化物和硫化物的排放量，减轻对环境的污染。无论从经济角度还是从环保方面来看，燃气锅炉是目前的发展趋势，因此，燃煤锅炉改造为燃气锅炉在技术上可行，经济上合理，且具有环保效益。