燃煤鍋爐在實(shí)際使用運(yùn)行中，熱效率低，能源浪費(fèi)大，排塵濃度大，煤的含硫量高，對(duì)大氣污染嚴(yán)重。尤其是近年來，能源供需和環(huán)境污染的矛盾日益突出。而燃?xì)忮仩t的熱效率高，對(duì)大氣污染又低，有很好的環(huán)保性能。發(fā)達(dá)國家的燃?xì)忮仩t占有相當(dāng)大的比重，俄羅斯占60%，美國占98%，日本占99%，發(fā)展燃?xì)忮仩t是大勢(shì)所趨。因此，我國越來越多的大中城市制定了相應(yīng)的強(qiáng)制性法規(guī)，限制燃煤鍋爐的使用，例如北京、上海、西安等地不再批準(zhǔn)建設(shè)新的燃煤鍋爐房，原有的鍋爐房一律改造為燃?xì)忮仩t。根據(jù)新的環(huán)保法，對(duì)產(chǎn)生大氣污染的設(shè)備要實(shí)行監(jiān)管，嚴(yán)格限定污染物的排放量，實(shí)施“碧水藍(lán)天工程”，推薦使用清潔燃料或天然氣，各級(jí)政府會(huì)采取相應(yīng)措施，推行燃煤全面及燃?xì)饣脑臁Ｌ烊粴馐悄壳笆澜缟弦环N最清潔的燃料，它燃燒充分，產(chǎn)生的灰份、含硫量和含氮量比燃煤低的多。同時(shí)，氣體燃料通過管道輸送，可極大的減小勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，降低運(yùn)行成本。國家“西氣東輸”、“忠氣進(jìn)漢”等工程的實(shí)施，使XX市年底即可用上天然氣，為鍋爐的煤改氣提供了優(yōu)質(zhì)、充足、廉價(jià)的氣源。
一、 基本情況
XX啤酒原有10t/h燃煤蒸汽鍋爐一臺(tái)，該鍋爐為上海四方鍋爐廠生產(chǎn)，型號(hào)SHL-1.25-AⅡ型，2000年生產(chǎn)，2003年投入使用。鍋爐爐體受壓元件基本完好，有繼續(xù)使用價(jià)值；鍋爐的給水系統(tǒng)和送、引風(fēng)系統(tǒng)基本完好，非常適宜改造為燃?xì)忮仩t。
1、鍋爐參數(shù)
① 額定出力 10t/h
② 額定工作壓力 1.25Mpa
③ 給水溫度 105ОC
④ 設(shè)計(jì)效率 ≥90%
⑤ 使用燃料： 燃煤
⑥ 燃料消耗量： 5t標(biāo)準(zhǔn)煤/噸蒸汽
⑦ 燃燒方式 室燃
⑧ 電能消耗（風(fēng)系統(tǒng)） 96.4Kw
2、改造要求
用戶要求將現(xiàn)有的一臺(tái)10t/h燃煤蒸汽鍋爐改造為天然氣鍋爐。并達(dá)到如下目標(biāo)：
1）保持原鍋爐的額定參數(shù)（如汽溫、汽壓、給水溫度等不變）
2）保持或提高原鍋爐的出力和效率
3）通過改造達(dá)到消除煙塵，滿足環(huán)保要求
4） 改造方案簡單易行，投資少、見效快，工期短，因此改爐時(shí)涉及面越小越好。改造時(shí)不超出鍋爐本體基本結(jié)構(gòu)之外。
二、改造技術(shù)方案
1、燃煤鍋爐改成燃?xì)忮仩t注意要點(diǎn)
1）燃燒器的選型和布置與爐膛型式關(guān)系密切，應(yīng)使?fàn)t內(nèi)火焰的充滿度好，不形成氣流死角；避免相臨燃燒器的火焰相互干擾；低負(fù)荷時(shí)保持火焰在爐膛中心位置，避免火焰中心偏離爐膛對(duì)稱中心；未燃盡的燃?xì)饪諝饣旌衔锊粦?yīng)接觸受熱面，以免形成氣體不完全燃燒；高溫火焰要避免高速?zèng)_刷受熱面，以免受熱面強(qiáng)度過高使管壁過熱等。燃燒器的布置還要考慮燃?xì)夤艿篮惋L(fēng)道的布置合理，操作、檢修和維修方便。
2）燃?xì)忮仩t爐膛出口煙氣溫度不會(huì)受積灰和高溫腐蝕等限制，一般允許在1300℃左右的較高范圍。
3）一般燃煤鍋爐改造成燃?xì)忮仩t后，由于受熱面和積灰明顯減輕，傳熱條件改善，不完全熱損失也可控制得較小，所以鍋爐效率可提高約5%-10%。
2、技術(shù)方案總的構(gòu)思
① 爐膛設(shè)計(jì)考慮天然氣燃燒的火焰直徑（φ1500mm）和火焰長度（4500mm），使?fàn)t膛空間與火焰的充滿度達(dá)到最佳。爐膛容積熱負(fù)荷設(shè)計(jì)為≤100×104cal/m3h
② 考慮到天然氣主要成份為CH4，其燃燒后產(chǎn)生的H2O，蒸汽份額較大，故其輻射能力較強(qiáng)，爐膛受熱可適當(dāng)增加，以充分利用其輻射傳熱，提高熱效率，降低鋼材消耗，確保鍋爐出力，并可能提高鍋爐出力。
③ 鍋爐爐膛內(nèi)采用微正壓燃燒。要求鍋爐的爐墻，密封性能要加強(qiáng)。
④ 由于燃?xì)忮仩t的空氣過剩系數(shù)較小，只有1.05~1.2之間，燃燒所需風(fēng)量較少一些，加上拆除除塵器后，以及煙道系統(tǒng)煙塵較小，所以煙道阻力較小，引風(fēng)機(jī)風(fēng)量有較多的富余采用檔板風(fēng)門調(diào)節(jié)，功率損耗較大，建議可考慮采用變頻調(diào)速方式對(duì)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)控。
⑤ 在爐膛和后煙室看火門處，增加一個(gè)至兩個(gè)防爆門，提高鍋爐的抗爆性能。
⑥ 新增加燃燒器控制系統(tǒng)與原有的鍋爐控制有機(jī)結(jié)合在一起，具有燃燒程控功能，能預(yù)吹掃自動(dòng)點(diǎn)火，火焰檢測(cè)器自檢，負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)，火焰監(jiān)測(cè)故障報(bào)警聯(lián)鎖停爐。燃?xì)忾y阻檢漏，壓力高低報(bào)警，水位調(diào)節(jié)水位高低報(bào)警，極低水位停爐。蒸汽壓力超高爐膛溫度超高報(bào)警，引風(fēng)機(jī)與燃燒機(jī)順控聯(lián)鎖功能。
3、技術(shù)方案簡要闡述
① 配置進(jìn)口燃?xì)馊紵鳎?/span>“芬蘭”“奧林”GP—700M，DN100一體化全自動(dòng)燃燒器及包括，組合電磁閥調(diào)壓閥、過濾器、檢漏裝置，高壓氣壓開關(guān)，氣壓表及連桿等組成閥組一套，該機(jī)輸出功率2—8.4MW，火焰尺寸Φ1500X4800
② 拆除煤斗：在原鍋爐基礎(chǔ)平面±0.00處以上到鍋爐前爐墻面板以前煤斗部分前落灰斗，以及爐排的全軸部分。
③ 拆除爐排：拆除爐排的全爐爐排，以及前后軸和后部老鷹鐵。
④ 拆除爐排中間的風(fēng)箱組成燃燒室空間：根據(jù)火焰的尺寸要求，將上下爐排中間的風(fēng)箱部分拆除，形成一個(gè)圓弧形爐膛底部。
⑤ 密封爐排下面的落灰室以及管部的排渣斗，用爐渣將爐排底部的落灰室和后部的渣斗堵住并在爐渣上部放置保溫混凝土80mm厚，再在混凝土上放置兩層耐火磚（圓弧形放置），最后用耐火混凝土澆注抹面形成耐火保溫爐膛底。
⑥ 制作全爐墻及燃燒器的連接面板：用厚度為16mm的鋼板在爐座基礎(chǔ)平面處以上與鍋爐全爐墻平面處進(jìn)行焊接固定（與鋼架相連焊接）根據(jù)燃燒頭的安裝固定尺寸要求，開孔并鉆四個(gè)固定螺栓孔（攻絲），用耐火磚在鋼板內(nèi)側(cè)砌筑耐火前墻（在鋼板與耐火磚之間適當(dāng)留50—80mm間隙用來填充保溫材料）和原有前爐墻，以及新做爐底相連，形成完全密封的新前爐墻。
⑦ 用原有左側(cè)和后部的看火門，改成兩個(gè)防爆門。
⑧ 拆除原有的鼓風(fēng)機(jī)，除塵器，以及空氣預(yù)熱器，將原有的鼓風(fēng)機(jī)及送風(fēng)道全部拆除（預(yù)熱器可根據(jù)情況考慮），原除塵器被拆除后，鋼制煙道將原除塵器卷入口和出口之間空間進(jìn)行連接。形成完整煙道。
⑨ 清除爐內(nèi)水冷壁管對(duì)流管束等受熱面上的煙垢，同時(shí)將鍋爐內(nèi)水側(cè)的水垢進(jìn)行清洗，提高鍋爐受熱面的傳熱能力。
⑩ 對(duì)所有的爐墻及爐門進(jìn)行密封：由于燃?xì)忮仩t在微正壓狀態(tài)運(yùn)行，為了安全，需要對(duì)所有的爐墻及爐門進(jìn)行密封。
⑾ 安裝燃燒機(jī)：先將燃燒頭拆下，裝在前爐墻上的燃燒器連接面板上，并用耐火材料將燃燒筒與爐墻處進(jìn)行密封；然后按要求依次裝上燃?xì)忾y組及附件，最后裝上燃燒機(jī)主體部分。
⑿ 根據(jù)燃燒機(jī)要求，結(jié)合原有的控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)制作新的控制系統(tǒng)，充分利用原有的系統(tǒng)保留部分的控制器件，新增加部分重新做一個(gè)控制柜，將新控制柜與原有控制內(nèi)保留部分結(jié)合，形成新的完整控制系統(tǒng)，能達(dá)到如下功能：
a.水位自動(dòng)調(diào)節(jié)，指示。
b. 水位高低報(bào)警，極低水位報(bào)警聯(lián)鎖停爐。
c.爐膛出口溫度超高報(bào)警，停爐。
d.蒸汽壓力超壓報(bào)警，停爐。
e.燃燒負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)，大、小火自動(dòng)轉(zhuǎn)接。
f.根據(jù)壓力，工作性自動(dòng)起停。
g.燃燒程控自動(dòng)控制，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)預(yù)吹掃，高壓點(diǎn)火，火焰自檢，火焰監(jiān)測(cè)，故障熄火報(bào)警停爐聯(lián)鎖。
h.燃?xì)飧摺⒌蛪簣?bào)警。
i.燃?xì)庀到y(tǒng)泄漏報(bào)警，停爐。
j.燃燒機(jī)停爐后吹掃。
k.引風(fēng)機(jī)與燃燒機(jī)順控聯(lián)鎖，起動(dòng)時(shí)引風(fēng)機(jī)先開，燃燒器后開，停爐時(shí)燃燒器先停，引風(fēng)機(jī)后停。
l.所需的電機(jī)控制回路，都有短路，缺相，過載等保護(hù)功能。
⒀ 調(diào)試時(shí)要對(duì)引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和壓頭進(jìn)行調(diào)整：由于改造后引風(fēng)機(jī)有較大富裕量，需要將引風(fēng)門關(guān)小到一定程度，以減少風(fēng)量和降低風(fēng)壓。
⒁ 引風(fēng)機(jī)改為變頻控制：由于引風(fēng)機(jī)功率較大，且改燃?xì)夂箫L(fēng)量要求較燃煤時(shí)少，拆除除塵器和空預(yù)器的煙道阻力減小，引風(fēng)機(jī)富裕量較大，采用加擋板調(diào)節(jié)時(shí)，電耗較大，改為變頻調(diào)節(jié)后，能耗會(huì)降到原能耗的1/2~1/3，因此節(jié)能效果明顯。
4、改造工程費(fèi)用預(yù)算
序號(hào) 項(xiàng)目名稱 型號(hào) 數(shù)量 金額 備注
1 燃燒器 GP-700M DN100 1 18.90
2 燃?xì)忾y組 DN100 1 6.5
3 電控柜 GKF-10-Q 1 1.4
4 鍋爐拆除 1 1.6
5 改造材料 8.3
6 改造工費(fèi) 2.6
7 檢驗(yàn)費(fèi) 1
8 小計(jì) 40.30
注:若引風(fēng)改造為變頻控制，加爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)控制器, 另增加費(fèi)用3.4萬元整。
三、燃?xì)庀到y(tǒng)
1、天然氣的組份、熱性及物理特性
① 組份 （%）
CO:0.1H2:0.2 CH4:95.5
CmHm:1.0CO2:0.5 N2:2.7
② 熱值
8000kcal/Nm3
③ 物理特性
a.標(biāo)態(tài)下密度 0.7435kg/Nm3
b.燃燒所需要的空氣量 9.64Nm3/ Nm3
c.燃燒產(chǎn)物的煙氣含塵量 10.648mg/ Nm3
d.最低著火溫度 400ОC
e.理論燃燒溫度 1700ОC
2、燃燒器對(duì)天然氣的參數(shù)要求：
① 天然氣供氣壓力（動(dòng)壓） 1100mmH2O—1500mmH2O
② 熱值 ≥8000kcal/Nm3
③ 流量：80 Nm3/噸蒸汽.h
3、燃?xì)夤艿懒鞒碳霸O(shè)備：
本工程接自市政道路上天然氣管道為中壓A，為達(dá)到鍋爐燃燒器前的壓力要求，同時(shí)又可以防止燃?xì)鈮毫Φ纳舷虏▌?dòng)，需要在廠區(qū)設(shè)置一臺(tái)落地式燃?xì)庹{(diào)壓計(jì)量柜，該調(diào)壓柜可完成過濾、調(diào)壓、穩(wěn)壓、計(jì)量、安全切斷等功能。為保證向鍋爐24小時(shí)不間斷供氣，可采用2+1型式，及雙回路加旁通。
4、燃?xì)夤こ藤M(fèi)用預(yù)算：
設(shè)備材料 規(guī)格 數(shù)量 造價(jià)
調(diào)壓計(jì)量柜 1000 Nm3/h 1臺(tái) 10萬
PE管 DR160 100米 2萬
鋼管 D159X4.5 30 0.6萬
鋼管 D89X3.5 20 0.36萬
鋼管 D57X3.5 20 0.24萬
閥門（埋地） D150 1 0.4萬
閥門（室內(nèi)） DN80 2 0.4萬
閥門（室內(nèi)） DN50 2 0.16萬
燃?xì)鈭?bào)警系統(tǒng) 3路 0.60萬
工程安裝 2萬
總計(jì) 16.76萬
四、燃煤鍋爐、燃?xì)忮仩t使用成本比較
燃煤鍋爐如使用煤炭，煤炭的熱值為5500Kcal/Kg（按標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算）左右，其市場(chǎng)價(jià)每噸460元（煤炭的價(jià)格有不斷上升趨勢(shì)，且購銷渠道不暢通，為控制目前的能源爛采和浪費(fèi)嚴(yán)重的形勢(shì)下，煤炭的價(jià)格有繼續(xù)上升的勢(shì)頭）。10t蒸汽鍋爐每噸蒸汽耗煤為0.2噸，價(jià)格為92元。天然氣的熱值為8000kcal/ Nm3，每立方天然氣價(jià)格為2.0元，按天然氣消耗量每噸蒸汽耗氣80Nm3計(jì)算，價(jià)格為160元。以全年生產(chǎn)2000小時(shí)計(jì)算，兩者費(fèi)用比較詳見下表（以1噸蒸汽比較）：
序號(hào) 燃煤鍋爐 燃?xì)忮仩t
1 產(chǎn)生費(fèi)用項(xiàng)目
消耗量 單價(jià)(元) 價(jià)格(元) 消耗量 單價(jià)(元) 價(jià)格(元) 燃料耗費(fèi)
0.2t 460 92 80Nm3 2.0 160
2 電力耗費(fèi)（風(fēng)系統(tǒng)、煤系統(tǒng)、灰渣系統(tǒng)）
消耗量 9.6Kwh 2.2Kwh
單價(jià)(元) 0.58 0.58
價(jià)格(元) 5.57 1.28
3 灰渣清除(人力、運(yùn)費(fèi))
3萬元/年 1.5元 0元
4 環(huán)保費(fèi) 10萬/年 5元 0元
5 人力成本 6人 2萬元/人.年 2萬元/人.年
6元1人 1元
小計(jì) 110.07 162.28
從以上比較可以看出，燃?xì)忮仩t房的運(yùn)行費(fèi)用稍高于燃煤鍋爐，但燃?xì)忮仩t可以大大改善工作環(huán)境，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高企業(yè)品位。且隨著國家環(huán)境保護(hù)政策、能源政策的發(fā)展趨勢(shì)，燃?xì)忮仩t的運(yùn)行費(fèi)用較燃煤鍋爐有非常大的下降空間，因此，該鍋爐非常適宜于改為燃?xì)忮仩t。
