燃煤锅炉煤改气工程浅谈

【摘 要】积极响应乌鲁木齐“蓝天工程”，以科学发展观为指导，以调整城市能源结构为突破点，以大力推广清洁能源、优化城市供热结构等多个领域入手，实行污染源、污染物综合控制的大气污染防治策略。

【关键词】清洁能源；大气污染

前言

2007年乌鲁木齐市消费量为1472万吨原煤，其中供热用煤炭消费量279.52万吨；约占总煤炭消费量的19%，是造成煤烟型大气污染的主要根源之一。为还乌鲁木齐市“蓝天”，推广使用清洁能源，尤其是扩大天然气用量，降低能源结构中以煤为主的比重，是切实可行的重要措施。

一、建设条件

煤改气锅炉房工程是在现有燃煤锅炉房的基础之上进行改造，利用现有燃煤锅炉房建筑。因大多数燃煤锅炉房建筑年代久远，周围环境不尽相同，因此改造后的燃气锅炉房应满足《建筑设计防火规范》和《锅炉房设计规范》的相关要求。

从安全上考虑，锅炉房宜为独立的建筑物。住宅建筑物内，不宜设置锅炉房。

锅炉房严禁设置在人员密集场所和重要部门的（如公共浴室、教室、餐厅、影剧院的观众厅、会议室、候车室、挡案室、商店、银行、候诊室）的上一层、下一层、贴临位置和主要通道、疏散口的两旁。并应设置在首层或地下室一层建筑物外墙部位。

在受条件限制并经当地消防、安全、环保等管理部门许可，锅炉房可与主体建筑物相连或设置在主体建筑的地下室、半地下室、首层、顶层。

二、选型原则

1、炉型选择

由于燃气锅炉的燃料为气体燃料，采用室燃方式，因此，锅炉本体的结构与燃煤锅炉不同。燃气锅炉在炉型上分为钢制、铸铁锅炉、真空锅炉及冷凝式锅炉。钢制锅炉又可分为水管锅炉、火管锅炉和水火管锅炉。

目前，中、小型的燃气锅炉普遍选用锅壳式锅炉，大型燃气锅炉普遍选用水管锅炉。按照燃气锅炉的运行经验，锅炉最好运行在额定出力的80%以上，这样可以更好的减少运行费用。

大型供热锅炉房一般供热面积较大、热负荷较大，应选择单台容量较大的锅炉。目前，可供选择的锅炉主要是水管锅炉、水火管锅炉及火管锅炉，而且国内燃气锅炉容量已经系列化。水管锅炉有多种布置形式，从14MW～116MW均有产品；水火管锅炉容量一般为14MW～58MW；火管锅炉一般最大容量为14MW。

中型供热锅炉房一般供热面积较适中、热负荷波动较大，应选择单台容量适中的锅炉。根据其它城市煤改气的经验，1.4MW～14MW的燃气锅炉中几乎都采用卧式全湿背式三回程火管锅炉。

小型供热锅炉房的供热面积较小，适用小于1.4MW的燃气锅炉可选用的炉型有：卧式火管锅炉、立式火管锅炉、模块式铸铁锅炉、真空锅炉、大气式燃烧的模块锅炉，但卧式火管锅炉应用也较为普遍。

2、选型原则

燃气锅炉台数和容量确定的总体原则如下：

（1）锅炉台数和容量应按所有运行锅炉在额定热功率时，能满足锅炉房最大计算热负荷。

（2）保证锅炉房在较高或较低热负荷运行工况下能安全运行，并应使锅炉台数、额定热功率和其他运行性能有效适应热负荷的变化，且应考虑全年热负荷低峰期锅炉机组的运行。燃气锅炉的最低负荷率不应低于30%，且运行负荷不宜经常或长时间低于额定负荷的60%。

（3）锅炉房的锅炉台数不宜少于2台，但当选择1台锅炉能满足热负荷和检修需要时，可只设置1台。

（4）当选用不同容量的锅炉时，不宜超过2种。

（5）锅炉房的锅炉总台数，新建不宜超过5台；扩建和改建时，总台数不宜超过7台，非独立锅炉房，不宜超过4台。

（6）锅炉房有多台锅炉时，当其中1台最大额度热功率的锅炉发生故障时，其余锅炉能满足采暖用热所需的最低热负荷。

（7）燃气锅炉应采用全自动锅炉，锅炉单台容量等于或大于2.8MW时，燃烧器应采用自动比例调节方式，并具有同时调节燃气量和燃烧空气量的功能。

三、改造方案

1、锅炉系统

（1）方案一（直供系统）

锅炉循环系统采用闭式循环系统，锅炉运行供回水温度为95℃/70℃，回水经过锅炉循环泵加压，再回到锅炉加热。

锅炉补水系统采用软化除氧水，采用变频定压的定压方式，锅炉补水定压点设在锅炉循环泵入口管道上。

（2）方案二（间接系统）

锅炉循环系统采用闭式循环系统，锅炉运行供回水温度为115℃/70℃，回水经过锅炉循环泵加压，再回到锅炉加热。采暖回水经采暖循环泵加压，回到热交换器加热。

锅炉补水系统采用软化除氧水，采用变频定压的定压方式，锅炉补水定压点设在锅炉循环泵入口管道上。采暖补水系统采用软化水，采用变频定压方式，补水定压点设在采暖循环泵入口管道上。

2、辅助设备

（1）锅炉循环泵和补水水泵

热网循环水泵是锅炉房的主要用能设备。循环泵的参数按燃气锅炉房、热网、热用户水力计算结果确定。煤改气改造时，按水力计算结果校核循环泵参数，必要时更换水泵。

供热系统补水定压的方式和种类较多，主要有：利用补给水的原有压力定压、利用开式膨胀水箱水位定压、利用水泵定压。

（2）水处理系统

对于单台锅炉蒸发量

（3）风烟系统

燃气与空气的混合方式，对燃烧的强度、火焰的长度和温度都有很大的影响，因此，一次空气及二次空气管道按制造厂的资料进行设计。

锅炉通风系统设计符合下列要求：

风、烟道应平直且气密性好，应尽量使附件少和阻力小；

每台自然通风的锅炉宜采用单独排烟装置；

机械通风的几台锅炉共用一个总烟道或一个烟囱时，在每台锅炉的支烟道内应装设隔断用的严密的烟道档板，档板应有可靠的固定装置，以保证锅炉运行时，档板处在全调整好的位置；

水平烟道应有0.01坡向锅炉的坡度；

几台锅炉共用一个烟道和烟囱时，宜使每台锅炉的通风力均匀，而且要考虑不同型式锅炉和燃烧器的锅炉阻力性能的影响；

锅炉后的烟道上，均应设置防爆门，当爆炸性气体有可能危及操作人员的安全时，防爆门上应装设导向管。

当独立烟囱的位置临近高层建筑时，烟囱高度应高出沿高层建筑物45°的阴影线；

当锅炉房烟囱沿着建筑物内、外墙布置时，烟囱顶部应高出屋顶表面，其垂直距离应为1m以上；

当建筑物顶上有开口部位时，烟囱与之水平距离应在3m以上。

（4）烟气热能回收装置

天然气的主要成分是甲烷，与空气混合燃烧后产生的烟气中的主要成分是二氧化碳，水蒸汽和未参加燃烧反应的过量空气。目前，大多数燃气锅炉的排烟温度大约为150℃。所以，把高温烟气直接排放到大气，不但造成环境热污染，而且还造成了能源浪费。如果在锅炉排烟管道上增加一套冷凝型烟气换热器，回收烟气中的余热，可以解决上述问题。

四、设备布置

锅炉房内设备布置应保证设备安装、运行、检修安全和方便，并应使汽、水、风、燃气、烟气等介质流程合理、通畅，最终达到锅炉房面积和体积紧凑。

鼓风机、泵类的布置应尽量减少噪声和振动对操作人员和周围环境的影响，满足国家有关规范要求。

（1）锅炉操作地点和通道的净空高度不应小于2米，并应满足起吊设备操作高度的要求。在锅筒、省煤器及其它发热部位的上方，当不需操作和通行时，其净空高度可为0.7m。

（2）锅炉与建筑物之间的净距，应满足操作、检修和布置辅助设施的需要，并应符合下列规定：

① 炉前净距

蒸汽锅炉1～4t/h，热水锅炉0.7～2.8MW，不宜小于3.0m。

蒸汽锅炉6～10t/h，热水锅炉4.2～14MW，不宜小于4.0m。

当需要在炉前更换锅管时，炉前净距应能满足操作要求，对6-20t/h的蒸汽锅炉，4.2-14MW的热水锅炉。当炉前设置仪表控制室时，锅炉前端到仪表控制室的净距可为3.0m。

② 锅炉侧面和后面通道的净距

蒸汽锅炉1～4t/h，热水锅炉0.7～2.8MW，不宜小于0.8m；

蒸汽锅炉6～20t/h，热水锅炉4.2～14MW，不宜小于1.5m；

③ 运转设备的布置

泵和送引风机等运转设备之间通道的有效净距不应小于0.7m。

送风机、引风机周围还应留有检修风机叶轮的检修场地。

五、结语

实施锅炉煤改气工程后，提高了锅炉运行水平，减少了大气污染物排放，消除了堆煤、炉渣对居民生活环境的影响，并且降低了运输环节的噪音污染、交通压力，便于实现集中控制、调度，可有效提高供暖质量，促进社会稳定，符合现行国家“节能减排”政策。

参考文献：

[1]《锅炉房设计规范》（GB50041-2008）

[2]《城镇燃气设计规范》（GB50028- 2006）

[3]《热水锅炉安全技术监察规程》（1997年修订版）

[4]《蒸汽锅炉安全技术监察规程》（1996）

[5]《建筑设计防火规范》（GB50016- 2006）