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    燃煤工業鍋爐燃氣改造分析

    文章作者:藝能鍋爐   發布時間:2018-01-11
    我國能源供應以煤炭為主,燃煤鍋爐約占鍋爐總數的83%,其中燃煤工業鍋爐 是我國主要的熱能動力設備。

    我國能源供應以煤炭為主,燃煤鍋爐約占鍋爐總數的83%,其中燃煤工業鍋爐   是我國主要的熱能動力設備。然而燃煤工業鍋爐作為我國能耗大戶,能源浪費相當嚴重,同時燃煤工業鍋爐還排放大量的煙塵、SO2和NOx等污染物,也是我國大氣主要污染源之一。因此,在   倡導節能減排的政策下,許多地方政府要求企業將原有燃煤鍋爐   換為燃氣鍋爐,但許多在役鍋爐仍能正常使用,而且企業還要出于經濟考慮,因此煤改氣”成為企業節省資金、工期短、見效快、切實可行的   要選擇。筆者正是在多年煤粉鍋爐燃氣改造的實踐基礎上,就燃煤工業鍋爐燃氣改造的技術進行分析討論。
      一、燃氣改造技術分析
      在燃煤鍋爐改造為燃氣鍋爐的工作中,應以不變動鍋爐本體受壓元件部分,減少對原有鍋爐結構的改動為原則。改造過程應著重從燃氣燃燒器的選擇、燃燒器數量的確定、燃燒器的布置、爐膛布置的匹配性設計、選擇防爆措施等方面考慮,循序漸進,既要考慮經濟效益,又要從實用性出發。
      1、燃氣氣燃燒器的選擇
      在燃煤鍋爐的改造過程中,   先要選擇或設計合適的燃氣燃燒器。常見的燃氣燃燒器按照空氣供給方式可以分為引射式燃燒器、鼓風式燃燒器和自然引風式燃燒器三類。引射式燃燒器燃燒所需的空氣由燃氣射流吸入,鼓風式燃燒器需要鼓風設備將空氣送入燃燒系統,自然引風式燃燒器則依靠爐膛中的負壓將燃燒所需的空氣吸入燃燒系統。對于燃燒器的選擇應對比三種燃燒器的特性結合鍋爐原有爐膛的特點進行考慮。
      1)燃氣燃燒的   程度,也就是要求降低氣體不   燃燒熱損失。燃燒的   度主要與燃氣和空氣的混合均勻程度及空氣是否充足有關。一般在空氣量充足、混合良好的情況下,使氣體不   燃燒損失為零并不困難。當燃用高熱值燃氣時,氣體不   燃燒損失不應超過0.5%;燃用低熱值氣體時,氣體不   燃燒損失不應超過1.5%。在采用預混燃燒器時,容易使不   燃燒損失控制得比擴散燃燒時低一些。
      2)降低煙氣中的過??諝庀禂凳墙档团艧煋p失的措施。排煙中的過??諝饬渴侨紵^??諝饬颗c煙氣通道漏入的空氣量之和。對微正壓運行的鍋爐,煙氣通道漏入的空氣為零,此時主要過??諝饬咳Q于燃燒時的過??諝饬?,實際上在任何情況下,降低燃燒時的過??諝饬?,對提高鍋爐的熱效率是有好處的。燃燒器能否保證鍋爐在盡量低的過??諝庀禂迪逻\行,是燃燒器燃燒性能的重要指標之一。
      3)燃燒器的火焰特性與爐內換熱和鍋爐的其他特性密切相關。比如,擴散燃燒時,其半發光火焰比無焰燃燒時的火焰輻射能力強,對爐內傳播有利。燃燒器噴口的氣流應有較高的速度和較大射程,以使爐內火焰充滿度較好。在利用耐火材料加強爐內傳熱時,需要與輻射面相適應的火焰形狀和火焰速度。
      4)充分考慮燃燒速度。因為高速燃燒是現代中小型鍋爐發展的趨勢,它可以減少燃燒器和爐膛的尺寸,是鍋爐小型化的重要措施,也是燃燒器的重要特性指標。
      但是,實際生產中,由于中小型鍋爐常在負荷多變的情況下使用,因此,要求燃燒器有很寬的負荷調節范圍。改造后的燃氣鍋爐在運行時,應使爐膛火焰充滿度比較好,不形成氣流死角,避免相鄰燃燒器的火焰相互干擾,同時未燃盡的燃氣、空氣混合物不應接觸換熱面,以免形成氣體不   燃燒。但高溫火焰要避免高速沖刷換熱面,以免換熱面熱強度過高使管壁過熱。因此,在選擇燃燒器時,還要根據不同的燃氣和負荷,近似估算燃燒火焰的長度。
      2、燃氣燃燒器數量的確定
      燃煤鍋爐改造中燃氣燃燒器的數量可由下式確定,η=Qgl/Qrq(1)
      式中,η為燃氣燃燒器的數量;Qgl為鍋爐熱負荷容量,kW;Qrq,為單個燃燒器熱負荷,kW。
      實際改造中,為防止多個燃燒器同時運行時某一個燃燒器因事故熄火引起爆燃或爐膛爆炸,燃氣燃燒器個數一般不超過4個。為解決鍋爐在低負荷時燃氣流量不足出現的熄火、回火等問題,可通過在燃燒器內部加裝油槍來適應鍋爐低負荷的變化,同時爐膛中應配合安裝熄火防爆裝置。
      3、燃燒器的布置
      1)應使火焰處于爐膛幾何中心區域,使火焰盡可能充滿爐膛,燃燒穩定。
      2)火焰居于爐膛的幾何中心區域,可使爐膛內熱量得以均勻分配,不會形成局部受熱引起應力增大,防止受熱不均,避免鍋爐出現受熱局部過熱現象。
      3)臥式鍋爐的爐膛進深較大,燃燒器布置在爐膛的前墻上,保證前煙箱不會過熱。目前,國內中小型燃煤鍋爐按燃燒方式分為層燃燒與室燃燒兩種。層燃爐多數為鏈條爐,其特征是燃料在固定或緩慢運動著的爐排上燃燒。室燃爐多數為煤粉爐,燃料煤粉通過爐墻四角上的煤粉燃燒器進入爐膛實現燃燒。當改造的鍋爐為鏈條爐時,其前后墻及爐拱的特殊形狀為安裝燃燒器帶來不便,故應將燃氣燃燒器安裝于鏈條爐的側墻。為使改造后爐內的熱交換狀況與改造前相似,以減少鏈條爐內換熱設備的變動,應將燃氣燃燒器安裝于爐膛側墻中心下方。對于煤粉爐,為保持與改造前爐膛空氣動力場特性相似且減少改造工程量,可利用其原有煤粉燃燒器噴口位置安裝新的燃氣燃燒器。
      4、爐膛布置的匹配性
      當燃燒器的類型及位置選定時,應進行爐膛的匹配計算,主要由四部分組成。
      1)排煙量要與引風機相匹配。燃煤鍋爐引風機的排煙量是按照燃煤產生的煙氣來配置的。改燒燃氣后,煙氣的密度及流量發生變化,應重新校核引風是否匹配,否則會出現燃氣點火困難、尾氣溫度高等問題。
      2)爐膛漏風系數要與燃燒器空氣量相匹配。在煤改氣過程中,應將漏風系數降低在0.1以下。燃煤鍋爐的漏風主要集中在前煤斗、排碴口、鼓風機入口處。采用氣體燃料后,應當注意封閉,以減少排煙熱損失和電耗,否則容易造成漏風。
      3)爐膛尺寸要與燃燒器的布置匹配。爐膛布置   先要考慮單個燃燒器。根據單個燃燒器的火焰長度和直徑,確定燃燒器之間的距離,以保證火焰不沖刷爐墻、不相互干擾,并有利于受熱面布置。
      4)燃燒器的火焰形式要與爐膛拱形匹配。
      5、燃氣鍋爐防爆措施選擇
      燃煤鍋爐改燃氣鍋爐   危險的就是發生爐膛爆炸事故。燃氣鍋爐的爐膛、煙道爆炸事故屢有發生,引起爆炸的原因大致有以下3種情況。
      1)鍋爐點火前,因燃氣漏入爐膛(如閥門不嚴,誤操作,一次點火不著等),而又未對爐膛、煙道進行吹掃或吹掃時間不夠、風量不足,在點火時會發生爆炸。
      2)鍋爐運行中由于熄火引起爆炸事故。這類事故多發生在燃燒器前燃氣壓力或風壓波動太大引起脫火或回火情況下。
      3)當鍋爐燃燒不良時,可燃氣體進入鍋爐后部煙道,與后部煙道漏入的空氣混合形成爆炸性氣體(負壓運行的鍋爐),在高溫作用下,可能引起二次燃燒或爆炸。
      結合上述爆炸原因,在燃煤鍋爐改造為燃氣鍋爐后應從以下幾方面防止爐膛爆炸事故的發生。
      1)   配有的   保護控制措施,如自動點火裝置、切斷閥、火焰監視系統(FSSS)等各項連鎖保護。
      2)對于水管鍋爐在爐膛出煙口位置或正對爐膛中心位置)及煙道上設置防爆門。防爆門的作用是當爐膛或煙道內的混合氣體發生爆燃時能自動打開,泄放   的爐內壓力,以保護爐墻不受嚴重破壞。
      3)   嚴格制訂和執行   操作規程,特別是在每次點火啟動時   要做吹掃工作,掌握好吹掃時間。   保證在風門打開后,根據通風機的流量計算的吹掃風量容積應大于或等于3倍爐膛和煙道的容積量,所需的時間再延遲30s以上。在鍋爐運行中注意風氣比例調節,防止出現脫火、回火現象,保證氣體   燃燒。
      4)燃氣鍋爐燃燒系統應實現自動化,包括自動點火、熄火保護、燃燒自動調節、   的連鎖保護以及用程序自動啟動。
      5)當幾臺鍋爐共用一個煙道時,每臺鍋爐都應設有煙道門,而且每臺煙道門應設置限位開關。與此同時,還   保證在鍋爐啟動前打開煙道門后,鍋爐才能投入使用,以防因煙道門未打開,誤操作造成通風不暢事故。
      通過對改造后的多臺燃氣鍋爐進行效益評價,結果表明:改造后的鍋爐各項工藝指標、燃燒特性指標均能達到設計要求,并能實現使用與監控一體化,地降低了鍋爐潛在的危險性。同時在減少購買新爐的成本的基礎上,減少了污染物排放,實現了經濟效益和環境保護的雙贏。

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