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在燃煤鍋爐改造為燃氣鍋爐的工作中，應(yīng)以不變動鍋爐本體受壓元件部分，減少對原有鍋爐改動為原則。改造過程應(yīng)著重從燃氣燃燒器的選擇、燃燒器數(shù)量的確定、燃燒器布置、爐膛布置的匹配性設(shè)計、選擇防爆措施等方面考慮，循序漸進，既要考慮經(jīng)濟效益，又要從實用性出發(fā)。
燃氣燃燒器的選擇
在燃煤鍋爐改造過程中，首先要選擇或設(shè)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、鼓風式燃燒器和自燃引風式燃燒器三類。引射式燃燒所需的空氣由燃氣射流吸入，鼓風式燃燒器需鼓風設(shè)備將空氣送入燃燒系統(tǒng)，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(tǒng)。
1.對于燃燒器的選擇應(yīng)對比三種燃燒器的特性結(jié)合鍋爐原有爐膛的特點進行考慮。
1）燃氣燃燒器的安全程度，也就是要求降低氣體不完全燃燒熱損壞。燃燒的完全度主要與燃氣和空氣混合均勻程及空氣是否充足有關(guān)。一般在空氣量充足、混合良好的情況下，列管冷凝器使氣體不完全燃燒損失為零并不困難。當燃用高熱值燃氣時，氣體不完全燃燒損壞不應(yīng)超過0.5%；燃用低熱值氣體時，氣體不完全燃燒損壞不應(yīng)超過1.5%。在采用預(yù)混燃燒器時，容易使不完全燃燒損壞控制得比擴散燃燒時低一些。
2）降低煙氣中的過剩空氣系數(shù)是降低排煙損壞有效措施。排煙中的過?？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?？諝饬咳Q于燃燒時的過?？諝饬浚瑢嶋H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。燃燒器能否保證在盡量低的過?？諝庀禂?shù)下運行，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(nèi)換熱和鍋爐的其他特性密切相關(guān)。比如，擴散燃燒時，其半發(fā)光火焰比無焰燃燒時的火焰輻射能力強，對爐內(nèi)傳播有利。燃燒器噴口的氣流應(yīng)有較高的速度和較大射程，以使爐內(nèi)火焰充滿度較好。在利用耐火材料加強爐內(nèi)傳熱時，需要與輻射面相適應(yīng)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(xiàn)代中小型鍋爐發(fā)展的的趨勢，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(chǎn)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(diào)節(jié)范圍。改造后的燃氣鍋爐在運行時，應(yīng)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(yīng)接觸換熱面，以免形成氣體不完全燃燒。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(jù)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(shù)量的確定
燃煤鍋爐改造中燃氣燃燒器的數(shù)量可由下式確定：
n=Qgl/Qrq
式中，n為燃氣燃燒器的數(shù)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炸或爆炸，燃氣燃燒器個數(shù)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(xiàn)的熄火、回火問題，可通過在燃燒器內(nèi)部加裝油槍來適應(yīng)鍋爐低負荷時的變化，同時爐膛中應(yīng)配合安裝熄火防爆裝置。
3.燃燒器的布置
1）應(yīng)使火焰處于爐膛幾何中心區(qū)域，使火焰盡可能充滿爐膛，燃燒穩(wěn)定。
2）火焰居于爐膛的幾何中心區(qū)域，可使爐膛內(nèi)熱量得以均勻分配，不會形成局部受熱引起應(yīng)力增大，防止受熱不均，避免鍋爐出現(xiàn)受熱局部過熱現(xiàn)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(nèi)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(shù)為鏈條爐，其特征是燃料在固定或緩慢運動著的爐膛實現(xiàn)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(yīng)將燃氣燃燒器安裝于鏈條爐的南側(cè)。為使改造后爐內(nèi)的熱交換狀況與改造前相似，以減少鏈條爐內(nèi)換熱設(shè)備的變動，應(yīng)將燃氣燃燒器安裝于爐膛側(cè)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，可利用基原有煤粉燃燒器噴口位置安裝新的燃燒器。
4.爐膛布置的匹配性
當燃燒器的類型及位置選定時，應(yīng)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(chǎn)生的煙氣配置的。改燒燃氣后，煙氣的密度及流量發(fā)生變化，應(yīng)重新校驗引風是否匹配，否則會出現(xiàn)點火困難、尾氣溫度高度等溫題。
2）爐膛漏風系統(tǒng)要與燃燒器空氣量相匹配。在煤改氣過程中，應(yīng)將漏風系數(shù)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(yīng)當封閉，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。爐膛布置要考慮單個燃燒器。根椐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，并有利于受熱面匹配。
5.燃氣鍋爐防爆措施選擇
在燃煤鍋爐改造為燃氣鍋爐后應(yīng)從以下幾方面防止爐膛爆炸事故的發(fā)生。
1）必須配有可靠的安全保護控制措施，如自動點火裝置、快速切斷閥、火焰監(jiān)視系統(tǒng)（FSSS）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(shè)置防爆門。防爆門的動作是當爐膛或煙道內(nèi)的混合氣體發(fā)生爆炸時能自動打開，泄放一定的爐內(nèi)壓力，以保護爐墻不受嚴重破壞。
3）必須嚴格制訂和執(zhí)行安全操作規(guī)程，特別是在每次點火啟動時一定要做吹掃工作，掌握好吹掃時間。必須保證在風門打開后，根據(jù)通風機的流量計算的吹掃風量容積應(yīng)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(diào)節(jié)，防止出現(xiàn)脫火、回火現(xiàn)象，保證氣體完全燃燒。
4）燃氣鍋爐燃燒系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)自動化，包括點火、熄火保護、燃燒自動調(diào)節(jié)、必要的聯(lián)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(yīng)設(shè)有煙道門，而且每臺煙道門應(yīng)設(shè)置限位開關(guān)。與此同時，還必須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。
燃煤鍋爐與燃氣鍋爐不同之處
1.燃燒方式
循環(huán)流化床燃煤鍋爐是將煤通過破碎設(shè)備，經(jīng)皮帶進煤倉，通過給煤機利用播煤風，撒入爐膛；通過循環(huán)灰加熱，流態(tài)化燃燒過程。而煤改氣后將焦爐煤氣和馳放氣混合合由四個燃燒器噴入直接燃燒。
2.燃燒產(chǎn)物
煤主要是由C、H、O、N、S等元素和灰分及水分組成，煤燃燒放出熱量后，生成SO2、SO3、NOx灰分和水分，而SO2、SO3、NOx由煙氣排入大氣，污染環(huán)境，對人類造成危害。
而焦爐氣和馳放氣的主要成分是CO和H2，經(jīng)過燃燒后，主要生成CO2和H2O，相對燃煤鍋爐燃氣鍋爐的排放SO2、SO3、NOx要少得多。
3.通風方式
燃煤鍋爐一般采用負壓燃燒，基燃燒過程是由鼓風機和引風機的配合配合的配合來共同完成，煤在燃燒過程中，需要大量的空氣，而由于爐墻煙道的漏風，過量空氣系數(shù)可達2.1-2.5之間。
燃氣鍋爐采用微正壓或微負壓燃燒，需要的風量小，在燃燒器內(nèi)空氣能較好的與天然氣預(yù)混。微正壓燃燒沒有爐墻和煙道的漏風因素，運行中煙道出口空氣系數(shù)可為1.05-1.2。
4.燃料易爆性
燃煤鍋爐燃燒安全，爐膛不易發(fā)生爆炸危險。而燃氣鍋爐在爆炸濃度界限內(nèi)，遇到明火就會發(fā)生爆炸。危險性較大。
5.鍋爐自動控制
燃煤鍋爐由于受到煤種、料層厚度、鼓風量、引風量、風煤配比等原因，要做到根據(jù)負荷來自動調(diào)節(jié)鍋爐運行參數(shù)的難度大。
而燃氣鍋爐所受影響因素較少，可根據(jù)負荷調(diào)節(jié)燃燒器閥門大小，容易實現(xiàn)自動控制。
總結(jié)
經(jīng)過煤改氣鍋爐的實際改造，及運行分析。改造后的鍋爐工藝指標，燃燒特性指標均達到設(shè)計要求，并能實現(xiàn)使用與監(jiān)控一體化，極大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(chǔ)上，減少了氣體污染物的排放。實現(xiàn)了經(jīng)濟效益和環(huán)境保護的雙贏。
