燃气锅炉替代现有燃煤锅炉的可行性分析

燃气锅炉替代现有燃煤锅炉的可行性分析

周涛

周涛

河北省特种设备监督检验研究院保定分院

摘要：随着能源行业的紧张，燃气锅炉替代现有燃煤锅炉已经成为了亟待研究的课题。本文首先研究了燃煤锅炉与燃气锅炉的多方面区别，然后分别在燃气燃烧器和燃气供给系统方案等方面的选择做了分析，最后结合系统调整，提出了燃气锅炉应用中的应注意事项。

关键词：燃煤锅炉；燃油锅炉；燃气锅炉；经济性；环境保护

前言：燃气锅炉由于其独特的低污染、低费用优势，已经得到了人们的普遍认可，目前已经进行了大量的燃气锅炉投入使用，但是在使用的过程中进行必要的安全管理还是十分必要的。随着燃气锅炉使用范围的推广和使用年限的增加，我国燃气锅炉的使用经验也会越来越丰富。

1燃煤锅炉与燃气锅炉的差别

1.1燃烧方式

燃烧方式取决于燃烧状态，燃煤锅炉采用层燃燃烧，而燃气锅炉采用室燃燃烧。层燃燃烧即燃料煤在一个宽大的支撑面上行进并完成燃烧，室燃燃烧是燃气在燃烧室呈火炬状行进并完成燃烧。

1.2通风方式

燃煤锅炉一般采用负压通风，其燃烧过程由送风机和引风机共同完成。由于煤属于固体燃料，其燃烧特性及颗粒度的不均匀性决定了燃烧过程中需要较大的空气量，再加之炉墙、烟道漏风，燃煤锅炉实际运行时烟气出口的过量空气系数可达2.1-2.5，甚至更高。常见的燃气锅炉一般采用内燃结构微正压通风，其燃烧过程和燃烧产物的排出由送风机完成。气体燃料因其燃烧特性，使得空气能较好地与燃料进行预混，微正压燃烧没有炉墙、烟道的漏风因素，运行时烟气出口的过量空气系数为1.2-1.3，甚至最低可达1.05左右。

1.3燃料的易爆性

气体燃料的易爆性与其爆炸极限有关。在爆炸极限内，遇到明火会发生着火爆炸，所以爆炸极限越宽，爆炸危险越大。固体燃料则无此性质。

1.4锅炉的热惯性

由于燃烧方式不同，对于燃煤蒸汽锅炉，紧急停炉后，即使停止输送燃料，炉膛内仍有大量未燃尽的燃料继续释放热量(即热惯性)，使锅炉的蒸汽压力继续升高，危及锅炉的运行安全；而对燃气锅炉，一旦紧急停炉，不但完全停止了输送燃料，而且炉内无未燃尽的燃料存在，比较安全。

2供热现状

本案例中例举了我国南方的一个锅炉公司。把本公司受到特殊的地理位置限制，其锅炉的运作主要是应用于生产车间的蒸汽使用。在上个世纪的六十年代和八十年代分两批建设了现有的锅炉设备。在使用的过程中，随着锅炉使用问题的频发，和设备操作的不合理等，已经进行了多次的维修和养护。虽然，目前仍能够运行使用，但是其使用的效率却比较低，同时燃煤的成本也在逐渐的提升。同时，受到车间生产的实际情况影响，锅炉的运作需要进行反复的开设和停止，对锅炉的损害也相当的严重。

3锅炉燃料类型的选型

3.1满足市区环保要求

为了提高城市的空气质量，本市对一些重污染的企业都规定了废弃和废水的排放量，并进行严格的管理。本公司所处市中心，是环境部门重点监管的对象，而传统的燃煤锅炉将会产生大量的一氧化氮和一氧化硫，严重超出国家的基本规定。同时通过数据计算，燃油锅炉的气体排放量是是不符合规定的，为此，必须引进低污染的燃气锅炉。

3.2满足固定投资及经济运行方面的要求

锅炉型号选择需要结合公司的经济效益。尽量缩减经济成本，保证必要的经济效益。采用蒸汽锅炉不需要更改厂房的构建，设备的投资也比较小，所以符合经济上的要求。当然我们在最终确定引进蒸汽锅炉之前，也制定了若干方案：

3.2.1通过增加燃烧器的方式来改成烧燃气的锅炉

方案之一是对现有的燃煤锅炉进行基础上的改造，虽然改造的设计模式能够有效的节约经济成本，但是由于蒸汽锅炉与燃煤锅炉的运行构建不一致，所以改造后的锅炉其工作效率是不高的，因此没有改进的必要。

3.2.2选用燃油锅炉

燃油的锅炉具有燃烧完全，提供热能效率高的特性。所以是首选的使用形式。同时燃油锅炉的设备费用也比较低。但是，由于油价比较高，所以燃油锅炉的运行成本相对较高。此外，燃油锅炉也伴随一定的环境污染，不符合国家的基本环保要求，因此，该方案也是行不通的。

3.2.3选用天然气锅炉

与燃油锅炉相比较而言，燃气的锅炉其燃烧率也比较高，能够满足热量需求，此外，该形式的锅炉调节比较灵活，能够满足不同生产需要的开启和停止。此外，我市已经建成了天然气的轨道，天然气已经成为百姓生活和生产中的一种重要能源，所以在此基础上选用燃气锅炉，其经济成本相对低廉。重要的是，燃气锅炉的空气污染比较小，排放的有毒和污染气体量比较小；二是天然气锅炉和燃油锅炉一样可以选用较高的容积热负荷，并且由于天然气管道已经进入我公司附近，不存在燃料运输和存储问题，因而总体投资费用也相对较小；三是由于烟气粉尘、SOX和NOX排放最少，换热面不易受腐蚀和结渣，因而受热面的使用寿命更长，故障率最低，锅炉系统的安全运行周期长；四是天然气锅炉燃烧系统设备简单，附属设备最少，自动化程度高，整个系统可以做到全自动运行，可大大降低工人的劳动强度，甚至可以大量缩减锅炉相关工作人员；五是天然气计量简单、准确，直接由燃气公司计量，使我公司的蒸汽生产成本的核算更为简单、准确，有利于公司对供热系统的管理。

4天然气锅炉应用中需注意的问题

天然气是一种污染小、燃烧充分、易爆炸的气体，所以在使用的过程中，其使用的安全性必须引起人们的足够重视，必须切实维护广大用户的生命财产安全。需要从以下几个方面进行着手：

（1）天然气管路必须要有严格的检漏措施，炉膛内也要有必要的联锁保护控制系统；

（2）锅炉房内和燃气阀间必须安装燃气泄漏监测报警装置和通风设备，并且能在检测到一定燃气浓度时可自动切断天然气管路和启动通风设备；

（3）锅炉房和燃气阀间内所有电器采用防爆电器；

（4）锅炉的启动和停炉都必须有严格的顺序控制系统，在点火之前必须进行炉膛和烟道的吹扫，将炉内可能积存的可燃气体完全排除后方可点火；

（5）燃烧机必须配备熄火自动保护装置，一次点火不成功或出现熄火现象，再次点火之前燃烧机必须能进行自动的吹扫，然后才可再按正常程序进行锅炉的点火；

（6）锅炉本体或烟道上必须设置防爆门，以尽可能减少因炉膛爆炸给整个锅炉造成的破坏；

（7）天然气的存储质量要求比较高，所以目前为止还没有私人的存储装置，所以为了保证锅炉能够在停气和断气的情况下如常运作，必须储备其他的燃料，以防备不时之需。

结语：

随着国家节能减排和建设和谐社会的口号的不断落实，各行各业都进行了相应的整改以便于更好的迎合市场的需求。其中燃气锅炉的问世就是一个重要标志。燃气锅炉的发展必将以其优势逐渐来代替燃煤锅炉，但是其推行的过程还需要进行更为严密的计划和安排。

参考文献：

[1]燃油燃气锅炉房设计手册编写组．燃油燃气锅炉房设计手册[M]．机械工业出版社，1998.

[2]刘德昌，陈汉平．锅炉改造技术[M]．中国电力出版社，2001.