浅析燃煤锅炉房煤改气工程

近年来，全国多次出现大面积雾霾天气，燃煤是主要污染源之一，各地对煤炭的使用要求越来越严，尤其是北京等环保压力比较大的地区。北京市已要求在2015年年底前，城六区区域内的燃煤锅炉全部改为燃气锅炉。

 

首都航天机械公司所属锅炉房现使用燃煤锅炉6台(约200 t/h)，其中3台热水锅炉担负着办公楼、厂房、职工住宅及周边地区约130×104 m2(含高大厂房)的冬季供暖工作;还有三台蒸汽锅炉，担负着生产用汽和部分汽水换热供暖工作，锅炉房全年耗煤量近5×104 t，是北方市重点燃煤锅炉房。根据北京市的要求，新燃气锅炉房建设正在稳步推进，在这里对此项“煤改气”工程进行一些探讨。

 

1 燃煤锅炉的缺点

 

1.1 体积大 辅机多 占地面积大

 

燃煤锅炉体积大、钢材耗量多，每台锅炉都单独配有煤仓、分层给煤装置、炉排及减速箱、鼓引风机、除尘脱硫装置、烟风道、电气仪表柜等，共用设备还有推煤机、抓斗吊车、运煤机、除渣机、运渣带、烟囱等。锅炉房及储煤、储灰场占地面积大，造成土地资源浪费。

 

1.2 热效率低 耗电多 能源浪费

 

燃煤锅炉因炉墙、烟风道密封不严造成空气系数过大，煤燃烧不充分，热效率约70%~80%，有的单位小吨位燃煤锅炉热效率更低至50%~60%，燃煤浪费严重。每台锅炉配套电机的总额定功率分别为140 kW或280 kW，锅炉房全年耗电750×104 kW˙h左右，能耗高。同时还要消耗大量清水用于除尘脱硫及煤场降尘等工作。

 

1.3 环境污染严重

 

煤燃烧产生大量CO2、SO2、NOx、炉渣和灰尘，虽配备除尘脱硫装置，但因系统复杂、效果稳定性差、故障率高，仍会造成环境污染。露天储煤、储灰场更加剧了粉尘污染。同时众多运转设备产生噪声污染、机械设备漏油造成油污染等问题。

 

1.4 设备故障多 维护成本高

 

锅炉系统中任何一台机械或电气设备、重要仪表出现故障，都会影响锅炉正常运行，严重的必须停炉进行处理，少则十几分钟，多则数小时。由于辅机多、设备笨重、使用时间较长后故障增多，维护人员劳动强度大，维修费用非常高。

 

1.5 自动化程度低 操作复杂

 

燃煤锅炉需要手动操作，经常需要调整给煤量、风煤比、放灰等，工作量大，难以精细化运行。每台锅炉每班要配备两名司炉人员，要定时进行火床调整、巡回检查，还要配置上煤、除渣等工作的人员，人员需求大。

 

锅炉启停炉问题较多，正压燃烧、供氧不足、燃料未充分燃烧、炉膛温度上不来，造成引火时间长、升压慢，必须提前1 h~2 h启炉;而锅炉压火期间为防止煤燃烧经常要启动炉排用新煤覆盖，蒸汽锅炉还要定时进行补水。

 

此外，单台炉耗煤量难以精确计量，不便于能耗统计分析与经济考核。

 

2 燃气锅炉的优势

 

a) 同等热功率或蒸发量的燃气锅炉的体积只是燃煤锅炉的1/3~1/5，钢材耗量低，辅机少、结构紧凑、占地面积小;b) 燃气锅炉受热面腐蚀和结垢轻微，传热效果好，设计的排烟温度低，热效率高，一般在90%~92%，采取多项节能措施后最大热效率能达到95%。因只需配置小功率鼓风机，耗电量少。每台锅炉耗电量只是同吨位燃煤锅炉的1/4～1/6;c) 因天然气为清洁能源，所含杂质较少，锅炉烟气排放的有害物质较少，无尘、SO2低，环境污染小;d) 燃气锅炉本体结构简单、辅机少，无炉排、运煤除渣设备，甚至引风机，因而故障少、维护量小、维修费用低;e) 燃气锅炉可实现全自动控制，系统调节灵活方便、升温快，具有很高的安全可靠性。工人劳动强度小，用工少;f) 燃气计量简单准确，便于燃气供应量的调节和单台炉能耗统计及能效考核。

 

3 锅炉房煤改气的方式

 

a) 在燃煤锅炉的基础上对本体进行改造，拆除不必要的辅机，并对电气、仪表部分进行改造以适应燃气需要。但此方法只适用于小型锅炉，其受压元件必须基本完好，需作相关校核及设计计算，改造比较繁琐，但能提高原有燃煤锅炉的出力，原有的水处理等设施可继续利用，投资较少，但运行管理、经济、安全运行面临的问题较多，会造成长时间的蒸汽供应中断，严重影响用汽生产;b) 在现燃煤锅炉房位置进行改造，将锅炉及运煤、除渣系统全部拆除，改造锅炉房，选用、安装新的燃气锅炉，保留原锅炉房的水处理系统、循环水系统。此方式相对简单易行，能节约3/4的建设用地，投资费用较低，但同样严重影响生产供汽;c) 重新选址新建燃气锅炉房，包括水处理系统等。因是整体重新规划、设计、建设，系统整体配套完善、技术先进、调控方便快捷、节能效果突出，但投资较大，改造对生产供汽影响较小,由于现燃煤锅炉房经多次改扩建，锅炉与循环水泵、给水泵、水处理系统等比较分散，调控非常繁琐，不能适应燃气锅炉的自动化控制，而且企业生产用汽也不允许停供，因此，确定整个锅炉房异地重建。

 

4 做好节能项目

 

4.1 蒸汽凝结水回收

 

本燃煤锅炉房建设时间较早，凝结水回收装置较简单，管道腐蚀、老化严重，造成凝结水回收问题多，如汽水混合、pH值不稳定、经常有大量杂质、回水量波动大、硬度高等原因造成回用率非常低，有时为零。应通过加装除铁、去硬、除杂质等技术手段，保证回水水质合格，如仍不合格，可通过换热来回收回水中的热量，以达到节能目的。

 

4.2 回收低品质热能

 

由于锅炉房内大部分管道输送的都为高温介质，保温不能做到100%的覆盖，保温层也不能做到100%隔热，造成安装锅炉给水泵、热水循环泵、蒸汽凝结水回收装置的设备间内温度非常高。以往，这些低品质热能难以回收，但现在可采用空气源热泵将回收热能用到职工洗澡水加热、冬季取暖等要求不高的场合。

 

4.3 绿色照明

 

现有的燃煤锅炉房建成时间早、面积大、跨度高，加上后期改扩建等原因造成照明耗电量高，局部区域照明不足。新的燃气锅炉房除部分地下建筑外，大部分为单层建筑，采光好，可以采用先进的照明灯具，如LED灯，在满足照明的前提下，可大幅度降低照明耗电量、减少光污染、降低灯具的维护工作量和维护成本。

 

5 建议

 

5.1 安全性

 

由于天然气的性质，一旦泄漏达到一定浓度后遇明火会爆炸，因此，燃气锅炉房在安全方面要求比燃煤锅炉房更高。更重要的是人员管理、相关制度的制定及落实。

 

5.2 气源的供应

 

由于燃气锅炉房没有天然气储备装置，因此气源保障非常关键。从北京市近年天然气供需情况看，冬季用气比较紧张，虽然供暖锅炉的用气会有保障，但企业生产的蒸汽锅炉则会面临着断气危险。能不能确保气源供应，是燃气锅炉房投入的最大障碍。为捉高供热保障能力和安全性，在改燃投入初期应暂保留燃煤锅炉房2 a~3 a，作为燃气供热的备用热源，待将来燃气供热运行稳定后，再行拆除。

 

5.3 系统的调控

 

锅炉房煤改气后，应更好地发挥燃气锅炉自动化程度高、调控灵活、快速的优点。通过采用在换热站加装气候补偿器、公共建筑或办公楼、厂房分时分区供热及室温调控、管网水力平衡等技术，进行供热系统集中自动监控管理，这样从热源到热用户形成了一套完整的用能监控系统，不但节能率高，而且用户舒适度提高。

 

5.4 人员的配置

 

不同于燃煤锅炉房，燃气锅炉自动化程度高、危险性高，一旦出现问题造成的后果比较严重，因此对操作人员的业务素质要求高，尤其是自动化方面的技术和维护人员更需要配置到位，这才能将燃气锅炉操作好、维护好。

 

6 结语

 

为了更好地保护赖以生存的环境，做好环保和节能工作的义务。从北京的发展来看，燃气锅炉的大规模应用势在必行，认真做好锅炉房“煤改气”改造，这也将更加有利于企业今后的能源综合管理。