4T鍋爐煤改氣設(shè)計(jì)方案

1、4T嘉峪關(guān)鳳翔型節(jié)能材料有限責(zé)任公司 宋 偉 閆蘭憲 陳敬東甲方：嘉峪關(guān)鳳翔型節(jié)能材料有限責(zé)任公司乙方：中核動(dòng)力設(shè)備鍋爐煤改氣設(shè)計(jì)的根本原則和具體方案介紹。依據(jù)我國(guó)環(huán)保政策 的要求 全國(guó)很多大中城市加強(qiáng)環(huán)境治理 ，特別是陜北 、 疆 、渤海等各大油 、氣田開發(fā)出大量自然氣供給各城市。為了有效利用能源，把握大氣污染 ，許地方政府要求將燃煤鍋爐更換為燃?xì)忮仩t 但由于經(jīng)濟(jì)財(cái)力所限，有很大一批用戶期望能將原有燃煤鍋爐改造為燃 氣(燃油)鍋爐。實(shí)際上一般工業(yè)鍋爐均配有良好的水質(zhì)處理設(shè)備，在正常使用狀況下 ，其工作壽命可到達(dá) 2O 年以上，所以將鍋爐 “煤改 氣”是一種既節(jié)約資金又工期短，見效恢，切實(shí)可行

2、的好方法一、 根本狀況4t/h 燃煤蒸汽鍋爐一臺(tái)，該鍋爐為無(wú)錫華光工業(yè)鍋爐生產(chǎn)，型號(hào)SZL-2.5/280-M 型，2022 5 月生產(chǎn)，2022 年投入使用。鍋爐爐體受壓元件根本完好，有連續(xù)使用價(jià)值；鍋爐的給水系統(tǒng)和送、引風(fēng)系統(tǒng)根本完好，格外適宜改造為燃?xì)忮仩t。鍋爐參數(shù) 額定出力 4t/h 額定工作壓力 2.5Mpa 給水溫度 20 設(shè)計(jì)效率 78% 使用燃料 燃煤 過(guò)熱蒸汽溫度 280 燃燒方式 鏈條爐排3.44Mpa二、鍋爐 “煤改氣”原則和要求鍋爐 “煤改氣”的根本原則和要求燃煤鍋爐改造為燃?xì)忮仩t從根本上轉(zhuǎn)變了鍋爐的燃燒方式 ，同時(shí)對(duì)鍋爐運(yùn)行工況、鍋爐房綜合治理都帶來(lái)巨大的變化。特別是

3、燃料氣體(自然氣、煤制氣、焦?fàn)t氣等)是可 燃、可爆的有毒氣體 ，假設(shè)處理不當(dāng)會(huì)發(fā)生爐膛爆炸，燃?xì)馔庖缟踔習(xí)l(fā)火災(zāi)等。所以，對(duì)鍋爐 “煤改氣”，以下幾個(gè)方面應(yīng)引起大家重視。鍋爐改造必需遵照蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程及國(guó)家有關(guān)技術(shù)法規(guī)進(jìn)展。鍋爐改造方案應(yīng)得到當(dāng)?shù)劐仩t監(jiān)管部門的認(rèn)可。首先應(yīng)認(rèn)真檢查鍋爐承壓受熱面是否存在嚴(yán)峻腐蝕、結(jié)垢、過(guò)熱等狀況，受壓元件必需保持根本完好。其次應(yīng)依據(jù)鍋爐工作年限確定其改造使用價(jià)值。檢查工作應(yīng)請(qǐng)當(dāng)?shù)劐仩t監(jiān)檢部門進(jìn)展。應(yīng)認(rèn)真檢查鍋爐爐墻、煙道系統(tǒng)、鍋爐給水系統(tǒng)及鍋爐送風(fēng)、引風(fēng)系統(tǒng)。以上各系統(tǒng)應(yīng)保持根本完好。鍋爐改造后保持鍋爐原技術(shù)參數(shù)不變(如工作壓力、溫度等)而且應(yīng)保持或

4、提高原鍋爐的負(fù)荷及鍋爐效率。鍋爐改造后應(yīng)符合 國(guó)家環(huán)保各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的要求 ，徹底解決消煙除塵的問(wèn)題鍋爐改造應(yīng)做到簡(jiǎn)潔易行 ，安全牢靠 ，力求花錢少見效快，“煤爐改氣爐”的優(yōu)越性。三、鍋爐 “煤改氣”內(nèi)容和方法3 .1 確定合理的設(shè)計(jì)方案在燃煤鍋爐改造為燃?xì)忮^爐的工作中，要依據(jù)不同的爐型確定不 同的改造方案。首先我們應(yīng)依據(jù)爐膛對(duì)流等各受熱面的幾何構(gòu)造考慮 燃料變化后引起的燃燒特性和傳熱的變化。尤其是以烷類碳?xì)浠_(tái)物 為主要成分的自然氣等高熱值氣體，在爐膛中的燃燒過(guò)程要 比燃煤猛烈得多，燃燒中爐膛熱強(qiáng)度大大提高。在加大爐膛熱負(fù)荷的同時(shí)，爐 膛出口煙溫會(huì)有所提高(有過(guò)熱器的鍋爐應(yīng)考慮對(duì)過(guò)熱器的影響)

5、。在對(duì)流受熱面中，由于爐膛吸熱量增加 ，而且對(duì)流受熱面外表污染狀況比燃煤時(shí)大有改善 、會(huì)使得傳熱條件相應(yīng)得到改善，排煙中的過(guò)量空氣系數(shù)和排煙溫度都會(huì)有所降低 這樣鍋爐效率也會(huì)有所提高。在鍋爐改造中，要對(duì)各段受熱面熱負(fù)荷安排狀況進(jìn)展具體的熱力計(jì)算同時(shí)留意 煙氣流淌分布狀況進(jìn)展煙風(fēng)阻力計(jì)算，以便正確確實(shí)定風(fēng)機(jī)參數(shù)。W N L 型煤爐改氣爐在改造方案中針對(duì)不同的爐型制定具體的改造內(nèi)容WN 型臥式內(nèi)燃鏈條鍋爐在改造時(shí)應(yīng)撤除原有爐排 ，鍋爐前部應(yīng)設(shè)置燃燒器 ，并對(duì)前后煙箱進(jìn)展加強(qiáng)保溫存密封改造，特別是扁炬箱更應(yīng)引起重視。加厚耐火材料及保溫材料(應(yīng)承受低傳導(dǎo)優(yōu)質(zhì)材料，如硅酸鋁 、矽土等)防止后煙箱過(guò)熱，因

6、沒(méi)有砌筑護(hù)墻泄露、噴火問(wèn)題 ，以正壓燃燒方式最好，這樣比負(fù)壓運(yùn)行的鍋爐效率可提高 2左右 但須重更換鼓風(fēng)機(jī)、原有鼓、引風(fēng)機(jī)不行再連續(xù)使用。DZS 型及SZL 型煤爐改氣對(duì)于DZL 型單鍋筒縱置式鍋爐、SZL 型雙鍋筒縱置式鍋爐、SHL 型雙鍋筒橫置式鍋爐及其它各種水管、水火管鍋爐的改造方案，一般 晴況下應(yīng)盡量不變動(dòng)鍋爐本體受壓元件局部，只對(duì)爐拱、爐墻作局部 的改造即可，鍋爐的爐排、煤斗等撤除后，在前墻設(shè)置燃燒器(國(guó)產(chǎn))和箱；在后墻部位設(shè)置防爆門、看火孔及檢查門 (封密式)，煙氣流淌走向仍為原設(shè)計(jì)流程，這種鍋爐可在保存原鼓引風(fēng)機(jī)不變的狀況下采 用微負(fù)壓運(yùn)行方式。假設(shè)用戶期望承受微正壓運(yùn)動(dòng)方式 ，

7、 須重砌筑爐墻(加厚)而且按微正壓爐膛要求重焊制嚴(yán)密合格的護(hù)板 ，同時(shí)更換鼓風(fēng)機(jī)。 這樣做雖然初次投資略大些，約占改造費(fèi)用的 20- 25左右 ，但 由于提高了鍋爐效率 ，可從節(jié)約燃料方面回收投資。不管哪一種爐型在改造中都應(yīng)留意以下問(wèn)題：應(yīng)保障煙氣流淌通暢 有良好的布滿度且應(yīng)避開消滅死角和死區(qū)。燃燒器應(yīng)設(shè)置在爐膛中心高度位置，且有足夠的燃燒空間和長(zhǎng)度。火焰不應(yīng)沖刷到受熱面管壁上以免造成氣體不完全燃燒和管壁局部過(guò)熱損壞。由于自然氣在爐膛中燃燒反響猛烈、熱強(qiáng)度高 ，對(duì)于暴露在爐膛 內(nèi)的鍋筒底部應(yīng)進(jìn)展絕熱處理(DZL 型鍋爐的“燒肚皮”問(wèn)題)。另外煙火管鍋爐的管板人口處嫻溫應(yīng)把握在 600， 以防止

8、發(fā)生管各種水管 、水火管鍋爐的爐墻根本用耐火磚砌筑外加保溫材料和護(hù)板在 “煤改氣”時(shí)應(yīng)留意爐墻的嚴(yán)密性，盡量削減原有的爐門檢查門等 ，可用耐火材料砌堵 ，防止噴出火焰?zhèn)嘶蛳驙t內(nèi)漏人過(guò)多的冷空氣 ，影響鍋爐效率，剝于必需保存的看火孔也應(yīng)承受封閉式看火孔，通過(guò)耐熱玻璃觀看爐火。燃煤鍋爐的爐膛和燃?xì)忮仩t比，一般都比較大 ，有足夠的燃燒空間，改造后可增加燃?xì)饬?，不影響燃燒工況。假設(shè)用戶要求明顯提 高鍋爐出力 ，可適當(dāng)增加爐膛輻射受熱面，同時(shí)去除原受熱面內(nèi)外側(cè)的水垢和煙垢，這樣在不增大鍋爐體積的狀況下提高鍋爐出力是不成 問(wèn)題的。但必需在做好鍋爐的熱力計(jì)算、煙風(fēng)阻力計(jì)算的同時(shí)還要做 好強(qiáng)度計(jì)算。正確選擇

9、匹配的燃燒器在鍋爐改造中要依據(jù)不同燃料氣體選擇不同的燃燒器。目前應(yīng)用 的可燃?xì)?有自然氣 、油田氣 、焦?fàn)t煤氣、發(fā)生爐煤氣、液化石油氣等。目前可供使用的燃燒器的種類很多，沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)定，如按空氣供給形式可分為大氣式燃燒器和集中式燃燒器還可分為自然引風(fēng)式和鼓風(fēng)式；如按燃料混合狀況可分為預(yù)混式(前混式)和外混式(后混式)；如按壓力狀況分為低壓燃燒器 (p 5000Pa) 和高壓燃 燒器 (5000P 300000Pa) 體選擇時(shí)應(yīng)留意以下幾個(gè)方面 ：燃燒機(jī)理大局部可燃?xì)怏w的組分是烴類和氫 (及一氧化碳)，燃燒過(guò)程根本是鏈?zhǔn)椒错?，在正常狀況下是連續(xù)不斷的枝化鏈?zhǔn)椒错?需要的條件：是足夠的溫度(53

10、0C，甲烷的著火溫度是645)。 是充分的空氣混合。是適宜的燃燒空問(wèn)。燃?xì)獾倪@種連續(xù)鏈?zhǔn)椒错懕磉_(dá)在火焰?zhèn)鞑サ乃俣壬?，而火焰的傳播速度要靠可燃?xì)怏w與空氣的混合物的流淌速度來(lái)維持 ，二者應(yīng)當(dāng)保持平衡(或維持在肯定的范圍內(nèi))，這樣才能使火焰燃燒穩(wěn)定。 燃燒器在工作時(shí)，混合氣體(可燃?xì)?+ 空氣)向爐膛內(nèi)流淌而火焰向外傳播。假設(shè)混合速度氣流過(guò)大著火區(qū)內(nèi)可燃?xì)怏w濃度下降，這樣會(huì)影響引燃效果 使得后繼氣體不能著火 ，因此會(huì)發(fā)生脫火現(xiàn)象；反之，混合氣體流速過(guò)小 ，傳播的火焰會(huì)進(jìn)入燃燒器內(nèi)，又會(huì)發(fā)生回火現(xiàn)象。所以我們要結(jié)合燃?xì)鈮毫Α㈠仩t背壓阻力、送風(fēng)壓力、管道阻力等各方面狀況，綜合考慮選擇適用的燃燒器。關(guān)于

11、進(jìn)口燃燒器的選擇目前有很多國(guó)家的燃燒器捅人國(guó)內(nèi)，如德國(guó)、意大利、英國(guó)、法國(guó)、日本 、南韓等等。國(guó)外進(jìn)口燃燒器大局部產(chǎn)品技術(shù)性能較完善 ，造形美觀、體積小、效率高，但價(jià)格 昂貴，而且對(duì)燃料的適應(yīng)性(如壓力波動(dòng)范圍)及負(fù)荷調(diào)整范圍等要求比較嚴(yán)格。在選擇進(jìn) 口燃燒器時(shí)應(yīng)留意以下幾個(gè)方面：進(jìn)口燃燒器有整裝型和分體型。整裝型即在燃燒器體內(nèi)裝有鼓風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)一體化 ，燃燒器的功率一般在 7000kW 以下 ，而大于7000kW 的燃燒器大多承受風(fēng)機(jī)與燃燒器分別方式。對(duì)于整裝型燃燒器，國(guó)外一般是為 W N S 型(臥式內(nèi)燃)鍋爐設(shè)計(jì)的。當(dāng)用于燃煤鍋爐改燃?xì)忮仩t時(shí)，由于爐型變化較大 ，爐體阻力差異亦很大 ，所以

12、肯定要留意煤爐本體及煙風(fēng)道整體阻力與燃燒器匹配的問(wèn)題 ，否則會(huì)影不能簡(jiǎn)潔依據(jù)鍋爐容量(如X 噸蒸發(fā)量)選擇進(jìn)口燃燒器。由于國(guó)外(如歐美、日本等國(guó)家)對(duì)鍋爐蒸發(fā)量的概念規(guī)定為 從 212。F (華氏溫度) 212。F 的蒸汽量，由于 212。F 就是攝氏100C 所以上述蒸發(fā)量實(shí)際上就是大氣壓力下的蒸發(fā)量 ，所需要的熱量相當(dāng)此時(shí)的汽化潛熱為 2257kJkg。而我們國(guó)內(nèi)蒸發(fā)量的概念是給水從 20，蒸發(fā)量為飽和溫度時(shí)的蒸汽量。以上述為例 ，同樣 1th 的鍋爐，國(guó)外鍋爐供熱量是我國(guó)鍋爐供熱量的 83左右。這樣可以看出僅按鍋爐容量選擇進(jìn)口燃燒器 ，將會(huì)消滅出力缺乏的問(wèn)題。所以選擇進(jìn)口燃燒器不僅要考慮

13、燃燒器的每小時(shí)耗氣量 ，還要考慮燃燒器效率和鍋爐效率，留有肯定的余度。關(guān)于國(guó)產(chǎn)燃燒器的選擇國(guó)產(chǎn)燃燒器的燃燒機(jī)理與進(jìn)口燃燒器根本一樣，經(jīng)配用進(jìn)口電磁 閥組和自動(dòng)檢測(cè)裝置后 ，其性能比進(jìn)口燃燒器毫不遜色。從其負(fù)荷調(diào)整范圍太、對(duì)燃料適應(yīng)性廣等方面比較 ，更適合我們的國(guó)情，燃燒器選用霍尼維爾 H oneyw ell 電磁閥組和自動(dòng)測(cè)漏裝置，并在安全保護(hù)方面設(shè)置了以下連鎖把握 ：蒸汽鍋爐的低水 位 、超 汽壓連鎖保護(hù) ；熱水鍋爐低水壓 、超水 溫存突然停泵的連鎖保護(hù) ；燃?xì)獾蜌鈮汉透邭鈮哼B鎖保護(hù)；(送風(fēng))空氣壓力過(guò)低或空氣供給中斷連鎖保護(hù)；風(fēng)機(jī)故障連鎖保護(hù) ；爐膛熄火連鎖保護(hù)及安全連鎖裝置電源中斷連鎖保

14、護(hù)等。一旦發(fā)生上述擔(dān)憂全故障時(shí)；電控系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警 ，并自動(dòng)停爐，切斷燃料供給。在燃燒把握方面，設(shè)置自動(dòng)點(diǎn)火程序和二級(jí)火力 燃燒工況，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)把握及有關(guān)運(yùn)行參數(shù)的數(shù)顯監(jiān)控。3. 3 爐前燃?xì)庀到y(tǒng)確實(shí)定正確設(shè)計(jì)和安裝爐前燃?xì)庀到y(tǒng)是鍋爐煤改氣重要的一環(huán)，假設(shè)處理不當(dāng)，就有可能發(fā)生事故。常用的燃?xì)庀到y(tǒng)裝置的作用是在每次點(diǎn) 火啟動(dòng)之前，向電磁閥組內(nèi)充氣后，依據(jù)壓力信號(hào)檢查各電磁閥是否 泄漏 ，如沒(méi)有泄漏則轉(zhuǎn)人點(diǎn)火程序，否則發(fā)出聲光報(bào)警。為了防止燃?xì)鈮毫^(guò)高或過(guò)低對(duì)點(diǎn)火和燃燒完全的影響，在系統(tǒng)中設(shè)置了燃?xì)鈮毫Ω呦藓偷拖薇Ｗo(hù)裝置 (高、低壓開關(guān) )，其限值可依據(jù)燃料和燃燒器的狀況調(diào)整設(shè)定。3.4 爆燃

15、與防爆燃煤鍋爐改燃?xì)忮仩t最危急的就是發(fā)生爐膛爆炸事故。爆炸的緣由主要是由于爐膛或煙道內(nèi)存有肯定量的可燃?xì)怏w與空氣混合后到達(dá)其爆炸極限范圍，被明火或鍋爐本身的高溫 (受熱的爐墻內(nèi)壁發(fā)出的熱量)引燃而發(fā)生爆炸。燃煤鍋爐改造為燃?xì)忮仩t后應(yīng)從 以下幾個(gè)方面防止?fàn)t膛爆炸事故必需配有牢靠的安全保護(hù)把握措施 ，如前介紹的各項(xiàng)聯(lián)鎖保護(hù)。對(duì)于水管鍋爐在爐膛出煙口位置(或正對(duì)爐膛中心位置)及煙道上設(shè)置防爆門：防爆門的作用是當(dāng)爐膛或煙道內(nèi)的混合氣體發(fā)生爆燃時(shí) 能自動(dòng)翻開，泄放肯定的爐內(nèi)壓力，以保護(hù)爐墻不受嚴(yán)峻破壞。防爆 門有重力式和膜片式等。關(guān)于防爆門的開啟壓力和設(shè)置面積，目前沒(méi) 0025m 2 來(lái)考慮防爆門面積。當(dāng)承受重力式防爆門時(shí) ，對(duì)正壓運(yùn)行的鍋爐其開啟壓力可按計(jì)算出的爐膛壓力加 1000Pa(結(jié)果不小于 2022Pa)設(shè)計(jì) 門的重量。當(dāng)鍋爐負(fù)壓運(yùn)行時(shí)，可按爐壓為 2022Pa 計(jì)算。中選用膜片式防爆門時(shí)，其材料可選 02 3m m 薄鋁片或經(jīng)劃十字刻痕的薄鍍鋅鐵板O 304m m 0 1 52m m ，使用前應(yīng)按設(shè)計(jì)壓力做裂開試驗(yàn)，以防盲目安裝后發(fā)生爐膛爆炸事故。膜片也可承受 35m m 厚的石板棉，但同樣需做裂開試驗(yàn)。必需嚴(yán)格制定和執(zhí)行安全操作規(guī)程特別是在每次點(diǎn)火啟動(dòng) 時(shí)，肯定要做到徹底吹掃工作，把握好吹掃時(shí)間。吹