锅炉煤改气的成本对比及技术研究

2022-10-10吴多峰

科技创新与应用 2022年28期

关键词：炉膛燃煤燃气

吴多峰

（黑龙江省农业机械工程科学研究院佳木斯分院，黑龙江佳木斯 154004）

目前锅炉的类型主要分为燃煤锅炉和燃气锅炉，2种锅炉类型各有各的优点和缺点，如今人们对环境的要求逐渐提高，环境保护成为社会发展的关注点，因此将燃煤锅炉进行燃气锅炉改造成为必然。

1 燃煤类型的锅炉需要进行天燃气炉改造的必要性

1.1 燃气类型锅炉具有的主要优势

第一，燃气物质中诸如硫元素、氮元素及灰类物质的成分比重远远小于煤炭资源中的实际含量，而且燃气资源的燃烧过程相对比较充分，燃气在燃烧的时候，排出的气体成分中粉尘类物质的含量较低，可以满足国内现有的针对燃烧类型装备的相关执行标准要求，有效降低燃烧过程对于周边环境的污染和伤害，环保效果比较好。第二，燃气类型的锅炉排放出来的烟气类污染物相对较少，并且在其燃烧的过程中对于流管束部位的侵蚀程度相比于燃煤类型的锅炉要小很多，设备本身传热方面的性能相对比较理想，辐射的力度比较强，对于热效率的提升比较明显。第三，燃气类型的锅炉设备不需要配备诸如除尘器装置及除渣机装置等相应的环保附属类装置，可以明显节约资金和资源的投入。第四，燃气类型的锅炉通常应用管道系统来供应和运送燃气资源，不再需要较大的空间来储藏燃料资源，这样的模式既可以大量节省有限的空间，又能最大限度地改善操作现场的卫生环境，显著减轻了锅炉系统燃烧过程中现场操作人员的劳动强度。第五，燃气类型的锅炉设备自身的运营成本、供热资源消耗的成本及平时的维修保养和调节的成本相对来讲比较低，经济方面的综合效益比较高。第六，燃气类型的锅炉用于供热领域负荷的时候，其适应性比较强，可依据锅炉设备系统中所承担的热量方面的负荷数据灵活调节火力输出的强弱[1]。第七，燃气类型的锅炉设备的日常维修和养护工作相对比较便捷，锅炉设备本身及受热的管道部件等装置的实际寿命都比较长。燃气锅炉如图1所示。

图1 燃气锅炉

1.2 燃煤类型锅炉自身劣势及进行燃气改造的主要要求

第一，燃煤类型锅炉通常都是使用层燃的模式来进行燃烧反应的，煤炭资源在炉腔中进行燃烧反应，随后把热能传送到换热管道之中，在这个过程中的热能将会散失很多。第二，煤炭资源一般的组成为水分、灰分、碳元素、硫元素和氮元素等，并且上述相关元素在煤炭资源充分燃烧以后，将会形成化合物，并且其成分相对比较复杂，例如产生CO2及SO2等有毒有害的气体烟雾，如果此类有毒有害的气体大量排放到周围的大气环境之中，将会导致比较严重的空气污染，会对生活在附近的广大人民群众的身体健康造成严重的伤害。第三，燃煤类型锅炉通常使用的是负压型的燃烧模式，燃烧反应的过程主要是通过引风机装置及鼓风机装置协同实现的，这个过程中会消耗大量的空气及氧气资源，而且燃烧过程中锅炉系统的烟道部位及墙体间多数情况下存在漏风的现象，可能导致过量空气的比例较大。第四，燃煤类型的锅炉设备容易受到鼓风量方面的明显影响。燃煤类型的锅炉非常容易受到鼓风的风量、鼓风的风速指标等要素的明显影响，使其无法达到锅炉系统的自动化控制及调节功能，因此在对锅炉设备进行相应的调节过程中，现场工作人员需要进行手动操作，人工的劳动量相对比较大。因此燃煤类型的锅炉具有比较明显的劣势，在条件允许的情况下，燃煤类型的锅炉需要尽可能改造成燃气类型的锅炉。锅炉参数见表1。

表1 锅炉参数

2 锅炉设备综合成本

2.1 锅炉设备自身成本分析

通过对相关锅炉设备生产厂家进行咨询，锅炉自身的成本主要包括锅炉设备主体的购买成本、辅机设备及环保方面相关设备的成本、安装费用成本、日常维修和折旧方面的费用成本。

2.2 锅炉所需燃料成本

如果以每吨蒸汽物质中所含有的热值为60万大卡来进行衡量的话，燃煤类型的锅炉设备的吨汽燃料方面的综合成本为88元，燃气类型的锅炉的综合成本为220元。

2.3 锅炉设备环保方面的综合成本

由于燃气类型的锅炉设备采用的是相对清洁的燃料，因此该类锅炉设备不再需要配备脱硫及除尘类型的辅助设备；而燃煤类型的锅炉采用的是煤炭资源作为其使用的燃料，以常用的煤炭资源来讲，通过化学方面的检测可以知道，煤炭燃料中的硫含量为6．75%，灰分物质的含量为42%，因此在使用燃煤类型的锅炉时，必须使用大量的脱硫剂来进行相应的处理。如果采用的是石灰石-石膏湿法的脱硫方式，此方法通常是把特定浓度的石灰石的浆液从脱硫塔装置的顶部进行连续地喷入操作[2]，与由下到上运动的烟气物质进行比较完全的混合之后，使得烟气物质中的二氧化硫物质被浆液内部的碳酸钙化合物充分吸收，之后通过化学反应最终形成亚硫酸钙物质，进而实现燃煤锅炉脱硫的目标。一般来讲，煤炭中所含硫的比例为6．75%，锅炉产生1 t有效的蒸汽所消耗煤炭资源含硫的成分约为11．22 kg；由于煤炭资源中同时也含有硫酸盐化合物以外的其他类型的硫化物成分，所以在其进行燃烧反应的过程中将通过反应转化成二氧化硫物质，这类成分通常来讲会占总体含硫量的83%左右，因此二氧化硫物质的总体生成量约为19．08 kg；此处研究过程中设定的情况是把二氧化硫全部生成为沉淀的物质，各类药品试剂纯度数值设定为95%左右，根据3类主流的脱硫解决方案中的化学方程式可以得到：产生1 t蒸汽消耗的生石灰的量约为18．59 kg；如果根据生石灰目前的市场价格580元/t来进行评估的话，燃煤类型的锅炉设备产生1 t蒸汽的脱硫环节的综合成本约为10．85元。

2.4 燃煤锅炉的劳动力成本

锅炉设备日常运营过程的现场操作人员排班一般来讲使用三班倒的模式，配备动力主任1人，每个班次需要安排班长、主要司炉工人、上煤工人、脱硫及清灰方面的工人等。按照工资来讲，动力主任的年薪为8万，司炉班长的年薪为6万，其他工作人员的年薪为4万。

2.5 燃煤锅炉的其他方面成本

根据相关的成本标准，水费为1．5元/t；软水如果需要处理，所耗费的工业盐、工业碱及其他额外的相关费用总共约为4元/t。

2.6 其他综合类型的成本

为了实现燃煤类型锅炉、燃气类型锅炉的吨汽综合成本的有效折算工作，工业领域的相关企业通常情况下每年的锅炉设备的使用期限为8～10个月，其他的时间通常情况下用于检修和维护操作，针对15 t/h规格的额定指标的锅炉设备，按照每年进行8个月的产汽工作量来计算，并且设定每小时的产汽量约为12 t的话，那么每年的产汽量约为69 180 t。

3 燃煤类型的锅炉进行天燃气类型锅炉改造的关键注意事项

3.1 燃煤类型的锅炉需要进行天燃气类型的锅炉改造的一般性原则

第一，创造应有的使用价值的相关原则。对于燃煤类型的锅炉进行燃气类型的锅炉改造必须确保燃煤类型的锅炉的相关受压部件的使用价值完好，以及生产过程中的指标安全性，防止燃煤类型的锅炉设备的受压部件被损坏，而且燃气类型的锅炉改造工作必须确保原来燃煤类型的锅炉系统的引风装置及给水装置的完整及性能的良好，这样才能杜绝原有锅炉给水装置及引风装置带来后续生产安全相关的事故隐患。第二，各项指标的达标相关原则。经过燃气改造之后的锅炉能够实现天然气类型的锅炉设备运行的相关参数的指标，必须确保改造之后锅炉运行的实际效率。第三，简单易用方面的原则。燃煤类型的锅炉装置进行燃气类型的锅炉改造工作，需要采用简单容易的操作执行方案，也就是说，在确保改造工作质量的前提下，尽可能地降低资金方面的投入及人工和物力方面的投入量[3]。

3.2 燃煤类型的锅炉进行天燃气类型的锅炉改造过程中的关键注意事项

第一，燃煤类型的锅炉在改造过程中，必须将原始燃煤类型锅炉中的上煤斗装置、链条类型的炉排装置、上煤机装置、出渣机装置和变速箱装置等燃气类型的锅炉不需要的部分装置进行拆除。第二，进行现场改造操作的工作人员必须对原始的燃煤类型的锅炉的炉膛相关数据实施详尽的计算和评估，保证炉膛部位的火焰中心及炉膛结构的空间几何尺寸的适合性，并且依据燃气类型的锅炉装置的燃烧实际情况规定应用可以耐火的水泥混凝土材料浇筑出一个新的炉膛部件，这样就能提升炉膛部位的各项性能及炉膛部位工作运行过程的安全等级。第三，进行现场改造操作的工作人员需要在原始的燃煤类型的锅炉的炉膛中部设置相应的防爆装置，并且在燃气类型的锅炉装置内设置防爆门装置及燃气泄漏的预警装置，这样就能及时对燃气的泄漏问题进行应对，强化对突发情况和安全生产问题的防范力度。第四，进行现场改造操作的工作人员必须针对锅炉装置的水压数值实施严谨的测试，确保压力数值满足燃气类型的锅炉装置的实际运行要求。

3.3 燃烧器装置的选取及安装调试

第一，进行现场改造操作的工作人员需要依据锅炉的效率及输出数值评估燃气类型的锅炉装置的燃烧量数值，用于明确燃烧器装置的参数及功率数值。第二，进行现场改造操作的工作人员需要根据用户所应用的燃料种类对其进行分析和研究，分析燃料的种类用于调节锅炉装置的高度等相关外形尺寸。第三，进行现场改造操作的工作人员必须依据燃气类型的锅炉内部火焰的状态来对原始的燃煤锅炉的炉膛内部结构进行改造，保证炉膛内部的结构和燃烧的火焰形状相互匹配，有效提升炉膛部位传热方面的能力。第四，进行现场改造操作的工作人员需要依据炉膛内部的结构来调整燃烧器装置的设置，确保炉膛的火焰燃烧中心处于相对合理的区域。锅炉燃烧器如图2所示。