10t蒸汽锅炉煤改气专项方案.docx
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10t蒸汽锅炉煤改气专项方案
10t蒸汽锅炉煤改气方案
摘要：
依据新环境保护法，对产生大气污染设备要实施监管，严格限定污染物排放量，实施“碧水蓝天工程”，推荐使用清洁燃料或天然气，各级政府会采取对应方法，推行燃煤全方面及燃气化改造。
本文具体介绍了煤锅炉改为燃气锅炉应该注意相关事项。
关键词：
煤锅炉燃气锅炉改造工程
燃煤锅炉在实际使用运行中，热效率低，能源浪费大，排尘浓度大，煤含硫量高，对大气污染严重。
尤其是多年来，能源供需和环境污染矛盾日益突出。
而燃气锅炉热效率高，对大气污染又低，有很好环境保护性能。
发达国家燃气锅炉占有相当大比重，俄罗斯占60%，美国占98%，日本占99%，发展燃气锅炉是大势所趋。
所以，中国越来越多大中城市制订了对应强制性法规，限制燃煤锅炉使用，比如北京、上海、西安等地不再同意建设新燃煤锅炉房，原有锅炉房一律改造为燃气锅炉。
依据新环境保护法，对产生大气污染设备要实施监管，严格限定污染物排放量，实施“碧水蓝天工程”，推荐使用清洁燃料或天然气，各级政府会采取对应方法，推行燃煤全方面及燃气化改造。
天然气是现在世界上一个最清洁燃料，它燃烧充足，产生灰份、含硫量和含氮量比燃煤低多。
同时，气体燃料经过管道输送，可极大减小劳动强度，改善劳动条件，降低运行成本。
国家“西气东输”、“忠气进汉”等工程实施，使孝感市年底即可用上天然气，为锅炉煤改气提供了优质、充足、廉价气源。
一、基础情况
青岛啤酒应城分厂原有10t/h燃煤蒸汽锅炉一台，该锅炉为上海四方锅炉厂生产，型号SHL-1.25-AⅡ型，生产，投入使用。
锅炉炉体受压元件基础完好，有继续使用价值；锅炉给水系统和送、引风系统基础完好，很适宜改造为燃气锅炉。
1、锅炉参数
①额定出力10t/h
②额定工作压力1.25Mpa
③给水温度105ОC
④设计效率≥90%
⑤使用燃料燃煤
⑥燃料消耗量5t标准煤/吨蒸汽
⑦燃烧方法室燃
⑧电能消耗（风系统）96.4Kw
2、改造要求
用户要求将现有一台10t/h燃煤蒸汽锅炉改造为天然气锅炉。
并达成以下目标：
1）保持原锅炉额定参数（如汽温、汽压、给水温度等不变）
2）保持或提升原锅炉出力和效率
3）经过改造达成消除烟尘，满足环境保护要求
4）改造方案简单易行，投资少、见效快，工期短，所以改炉时包含面越小越好。
改造时不超出锅炉本体基础结构之外。
二、改造技术方案
1、燃煤锅炉改成燃气锅炉注意关键点
1）燃烧器选型和部署和炉膛型式关系亲密，应使炉内火焰充满度好，不形成气流死角；避免相临燃烧器火焰相互干扰；低负荷时保持火焰在炉膛中心位置，避免火焰中心偏离炉膛对称中心；未燃尽燃气空气混合物不应接触受热面，以免形成气体不完全燃烧；高温火焰要避免高速冲刷受热面，以免受热面强度过高使管壁过热等。
燃烧器部署还要考虑燃气管道和风道部署合理，操作、检修和维修方便。
2）燃气锅炉炉膛出口烟气温度不会受积灰和高温腐蚀等限制，通常许可在1300℃左右较高范围。
3）通常燃煤锅炉改造成燃气锅炉后，因为受热面和积灰显著减轻，传热条件改善，不完全热损失也可控制得较小，所以锅炉效率可提升约5%-10%。
2、技术方案总构思
①炉膛设计考虑天然气燃烧火焰直径（φ1500mm）和火焰长度（4500mm），使炉膛空间和火焰充满度达成最好。
炉膛容积热负荷设计为≤100×104cal/m3h
②考虑到天然气关键成份为CH4，其燃烧后产生H2O，蒸汽份额较大，故其辐射能力较强，炉膛受热可合适增加，以充足利用其辐射传热，提升热效率，降低钢材消耗，确保锅炉出力，并可能提升锅炉出力。
③锅炉炉膛内采取微正压燃烧。
要求锅炉炉墙，密封性能要加强。
④因为燃气锅炉空气过剩系数较小，只有1.05~1.2之间，燃烧所需风量较少部分，加上拆除除尘器后，和烟道系统烟尘较小，所以烟道阻力较小，引风机风量有较多富余采取档板风门调整，功率损耗较大，提议可考虑采取变频调速方法对引风机进行调控。
⑤在炉膛和后烟室看火门处，增加一个至两个防爆门，提升锅炉抗爆性能。
⑥新增加燃烧器控制系统和原有锅炉控制有机结合在一起，含有燃烧程控功效，能预吹扫自动点火，火焰检测器自检，负荷自动调整，火焰监测故障报警联锁停炉。
燃气阀阻检漏，压力高低报警，水位调整水位高低报警，极低水位停炉。
蒸汽压力超高炉膛温度超高报警，引风机和燃烧机顺控联锁功效。
3、技术方案简明叙述
①配置进口燃气燃烧器：
“芬兰”“奥林”GP—700M，DN100一体化全自动燃烧器及包含，组合电磁阀调压阀、过滤器、检漏装置，高压气压开关，气压表及连杆等组成阀组一套，该机输出功率2—8.4MW，火焰尺寸Φ1500X4800
②拆除煤斗：
在原锅炉基础平面±0.00处以上到锅炉前炉墙面板以前煤斗部分前落灰斗，和炉排全轴部分。
③拆除炉排：
拆除炉排全炉炉排，和前后轴和后部老鹰铁。
④拆除炉排中间风箱组成燃烧室空间：
依据火焰尺寸要求，将上下炉排中间风箱部分拆除，形成一个圆弧形炉膛底部。
⑤密封炉排下面落灰室和管部排渣斗，用炉渣将炉排底部落灰室和后部渣斗堵住并在炉渣上部放置保温混凝土80mm厚，再在混凝土上放置两层耐火砖（圆弧形放置），最终用耐火混凝土浇注抹面形成耐火保温炉膛底。
⑥制作全炉墙及燃烧器连接面板：
用厚度为16mm钢板在炉座基础平面处以上和锅炉全炉墙平面处进行焊接固定（和钢架相连焊接）依据燃烧头安装固定尺寸要求，开孔并钻四个固定螺栓孔（攻丝），用耐火砖在钢板内侧砌筑耐火前墙（在钢板和耐火砖之间合适留50—80mm间隙用来填充保温材料）和原有前炉墙，和新做炉底相连，形成完全密封新前炉墙。
⑦用原有左侧和后部看火门，改成两个防爆门。
⑧拆除原有鼓风机，除尘器，和空气预热器，将原有鼓风机及送风道全部拆除（预热器可依据情况考虑），原除尘器被拆除后，钢制烟道将原除尘器卷入口和出口之间空间进行连接。
形成完整烟道。
⑨清除炉内水冷壁管对流管束等受热面上烟垢，同时将锅炉内水侧水垢进行清洗，提升锅炉受热面传热能力。
⑩对全部炉墙及炉门进行密封：
因为燃气锅炉在微正压状态运行，为了安全，需要对全部炉墙及炉门进行密封。
⑾安装燃烧机：
先将燃烧头拆下，装在前炉墙上燃烧器连接面板上，并用耐火材料将燃烧筒和炉墙处进行密封；然后按要求依次装上燃气阀组及附件，最终装上燃烧机主体部分。
⑿依据燃烧机要求，结合原有控制系统，设计制作新控制系统，充足利用原有系统保留部分控制器件，新增加部分重新做一个控制柜，将新控制柜和原有控制内保留部分结合，形成新完整控制系统，能达成以下功效：
a.水位自动调整，指示。
b.水位高低报警，极低水位报警联锁停炉。
c.炉膛出口温度超高报警，停炉。
d.蒸汽压力超压报警，停炉。
e.燃烧负荷自动调整，大、小火自动转接。
f.依据压力，工作性自动起停。
g.燃烧程控自动控制，自动实现预吹扫，高压点火，火焰自检，火焰监测，故障熄火报警停炉联锁。
h.燃气高、低压报警。
i.燃气系统泄漏报警，停炉。
j.燃烧机停炉后吹扫。
k.引风机和燃烧机顺控联锁，起动时引风机先开，燃烧器后开，停炉时燃烧器先停，引风机后停。
l.所需电机控制回路，全部有短路，缺相，过载等保护功效。
⒀调试时要对引风机风量和压头进行调整：
因为改造后引风机有较大富裕量，需要将引风门关小到一定程度，以降低风量和降低风压。
⒁引风机改为变频控制：
因为引风机功率较大，且改燃气后风量要求较燃煤时少，拆除除尘器和空预器烟道阻力减小，引风机富裕量较大，采取加挡板调整时，电耗较大，改为变频调整后，能耗会降到原能耗1/2~1/3，所以节能效果显著。
4、改造工程费用预算
序号
项目名称
型号
数量
金额
备注
1
燃烧器
GP-700MDN100
1
18.90
2
燃气阀组
DN100
1
6.5
3
电控柜
GKF-10-Q
1
1.4
4
锅炉拆除
1
1.6
5
改造材料
8.3
6
改造工费
2.6
7
检验费
1
8
小计
40.30
注:
若引风改造为变频控制，加炉膛负压调整控制器,另增加费用3.4万元整。
三、燃气系统
1、天然气组份、热性及物理特征
①组份（%）
CO:
0.1H2:
0.2CH4:
95.5
CmHm:
1.0CO2:
0.5N2:
2.7
②热值
8000kcal/Nm3
③物理特征
a.标态下密度0.7435kg/Nm3
b.燃烧所需要空气量9.64Nm3/Nm3
c.燃烧产物烟气含尘量10.648mg/Nm3
d.最低着火温度400ОC
e.理论燃烧温度1700ОC
2、燃烧器对天然气参数要求：
①天然气供气压力（动压）1100mmH2O—1500mmH2O
②热值≥8000kcal/Nm3
③流量：
80Nm3/吨蒸汽.h
3、燃气管道步骤及设备：
本工程接自市政道路上天然气管道为中压A，为达成锅炉燃烧器前压力要求，同时又能够预防燃气压力上下波动，需要在厂区设置一台落地式燃气调压计量柜，该调压柜可完成过滤、调压、稳压、计量、安全切断等功效。
为确保向锅炉二十四小时不间断供气，可采取2+1型式，及双回路加旁通。
4、燃气工程费用预算：
设备材料
规格
数量
造价
调压计量柜
1000Nm3/h
1台
10万
PE管
DR160
100米
2万
钢管
D159X4.5
30
0.6万
钢管
D89X3.5
20
0.36万
钢管
D57X3.5
20
0.24万
阀门（埋地）
D150
1
0.4万
阀门（室内）
DN80
2
0.4万
阀门（室内）
DN50
2
0.16万
燃气报警系统
3路
0.60万
工程安装
2万
总计
16.76万
四、燃煤锅炉、燃气锅炉使用成本比较
燃煤锅炉如使用煤炭，煤炭热值为5500Kcal/Kg（按标准煤计算）左右，其市场价每吨460元（煤炭价格有不停上升趋势，且购销渠道不通畅，为控制现在能源烂采和浪费严重形势下，煤炭价格有继续上升势头）。
10t蒸汽锅炉每吨蒸汽耗煤为0.2吨，价格为92元。
天然气热值为8000kcal/Nm3，每立方天然气价格为2.0元，按天然气消耗量每吨蒸汽耗气80Nm3计算，价格为160元。
以整年生产小时计算，二者费用比较详见下表（以1吨蒸汽比较）：
燃煤锅炉
燃气锅炉
序号
产生费用项目
消耗量
单价（元）
价格（元）
消耗量
单价（元）
价格（元）
1
燃料花费
0.2t
460
92
80Nm3
2.0
160
2
电力花费（风系统、煤系统、灰渣系统）
9.6Kwh
0.58
5.57
2.2Kwh
0.58
1.28
3
灰渣清除（人力、运费）
3万元/年
1.5元
0元
4
环境保护费
10万/年
5元
0元
5
人力成本
6人
2万元/人.年
6元
1人
2万元/人.年
1元
小计
110.07
162.28
从以上比较能够看出，燃气锅炉房运行费用稍高于燃煤锅炉，但燃气锅炉能够大大改善工作环境，降低劳动强度，提升企业品位。
且伴随国家环境保护政策、能源政策发展趋势，燃气锅炉运行费用较燃煤锅炉有很大下降空间，所以，该锅炉很适宜于改为燃气锅炉。
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