南阳杜尔气体4T锅炉煤改气设计方案

4T锅炉煤改气设计方案（XXXXXXXX有限公司）编制：邱春峰审核：批准：甲方：南阳杜尔气体装备有限公司乙方：XXXXXX有限公司锅炉煤改气设计的基本原则和具体方案介绍。根据我国环保政策的要求全国许多大中城市加强环境治理，特别是陕北、新疆、渤海等各大油、气田开发出大量天然气供给各城市。为了有效利用能源，控制大气污染，许地方政府要求将燃煤锅炉更换为燃气锅炉但由于经济财力所限，有很大一批用户希望能将原有燃煤锅炉改造为燃气(燃油)锅炉。实际上一般工业锅炉均配有良好的水质处理设备，在正常使用情况下，其工作寿命可达到2O年以上，所以将锅炉“煤改气”是一种既节省资金又工期短，见效恢，切实可行的好办法一、基本情况公司原有4t/h燃煤蒸汽锅炉一台，该锅炉为锅炉有限公司生产，型号SZL-2.5/280-M型，2009年5月生产，2010年投入使用。锅炉炉体受压元件基本完好，有继续使用价值；锅炉的给水系统和送、引风系统基本完好，非常适宜改造为燃气锅炉。锅炉参数①额定出力4t/h②额定工作压力2.5Mpa③给水温度20℃④设计效率≥78%⑤使用燃料燃煤⑥过热蒸汽温度280℃⑦燃烧方式链条炉排⑧水压实验压力3.44Mpa二、锅炉“煤改气”原则和要求锅炉“煤改气”的基本原则和要求燃煤锅炉改造为燃气锅炉从根本上改变了锅炉的燃烧方式，同时对锅炉运行工况、锅炉房综合管理都带来巨大的变化。特别是燃料气体(天然气、煤制气、焦炉气等)是可燃、可爆的有毒气体，如果处理不当会发生炉膛爆炸，燃气外溢甚至会引发火灾等。所以，对锅炉“煤改气”，以下几个方面应引起大家重视。(1)锅炉改造必须遵照《蒸汽锅炉安全技术监察规程》及国家有关技术法规进行。锅炉改造方案应得到当地锅炉监管部门的认可。(2)首先应认真检查锅炉承压受热面是否存在严重腐蚀、结垢、过热等情况，受压元件必须保持基本完好。其次应根据锅炉工作年限确定其改造使用价值。检查工作应请当地锅炉监检部门进行。(3)应认真检查锅炉炉墙、烟道系统、锅炉给水系统及锅炉送风、引风系统。以上各系统应保持基本完好。(4)锅炉改造后保持锅炉原技术参数不变(如工作压力、温度等)而且应保持或提高原锅炉的负荷及锅炉效率。(5)锅炉改造后应符合国家环保各项技术指标的要求，彻底解决消烟除尘的问题(6)锅炉改造应做到简单易行，安全可靠，力求花钱少见效快，充分体现“煤炉改气炉”的优越性。三、锅炉“煤改气”内容和方法3.1确定合理的设计方案在燃煤锅炉改造为燃气锚炉的工作中，要根据不同的炉型确定不同的改造方案。首先我们应根据炉膛对流等各受热面的几何结构考虑燃料变化后引起的燃烧特性和传热的变化。尤其是以烷类碳氢化台物为主要成分的天然气等高热值气体，在炉膛中的燃烧过程要比燃煤强烈得多，燃烧中炉膛热强度大大提高。在加大炉膛热负荷的同时，炉膛出口烟温会有所提高(有过热器的锅炉应考虑对过热器的影响)。在对流受热面中，由于炉膛吸热量增加，而且对流受热面表面污染情况比燃煤时大有改善、会使得传热条件相应得到改善，排烟中的过量空气系数和排烟温度都会有所降低这样锅炉效率也会有所提高。在锅炉改造中，要对各段受热面热负荷分配情况进行详细的热力计算同时注意烟气流动分布情况进行烟风阻力计算，以便正确的确定风机参数。3.1.1WNL型煤炉改气炉在改造方案中针对不同的炉型制定具体的改造内容WN型卧式内燃链条锅炉在改造时应拆除原有炉排，锅炉前部应设置燃烧器，并对前后烟箱进行加强保温和密封改造，特别是扁炬箱更应引起重视。加厚耐火材料及保温材料(应采用低传导优质材料，如硅酸铝、矽土等)防止后烟箱过热，因没有砌筑护墙泄露、喷火问题，以正压燃烧方式最好，这样比负压运行的锅炉效率可提高2％左右但须重新更换鼓风机、原有鼓、引风机不可再继续使用。3.1.2DZS型及SZL型煤炉改气对于DZL型单锅筒纵置式锅炉、SZL型双锅筒纵置式锅炉、SHL型双锅筒横置式锅炉及其它各种水管、水火管锅炉的改造方案，一般晴况下应尽量不变动锅炉本体受压元件部分，只对炉拱、炉墙作局部的改造即可，锅炉的炉排、煤斗等拆除后，在前墙设置燃烧器(国产)和箱；在后墙部位设置防爆门、看火孔及检查门(封密式)，烟气流动走向仍为原设计流程，这种锅炉可在保留原鼓引风机不变的情况下．采用微负压运行方式。如果用户希望采用微正压运动方式，须重新砌筑炉墙(加厚)而且按微正压炉膛要求重新焊制严密合格的护板，同时更换新鼓风机。这样做虽然初次投资略大些，约占改造费用的20％-25％左右，但由于提高了锅炉效率，可从节约燃料方面回收投资。不论哪一种炉型在改造中都应注意以下问题：(1)应保障烟气流动通畅．有良好的充满度且应避免出现死角和死区。(2)燃烧器应设置在炉膛中心高度位置，且有足够的燃烧空间和长度。火焰不应冲刷到受热面管壁上．以免造成气体不完全燃烧和管壁局部过热损坏。(3)由于天然气在炉膛中燃烧反应强烈、热强度高，对于裸露在炉膛内的锅筒底部应进行绝热处理(如DZL型锅炉的“烧肚皮”问题)。另外烟火管锅炉的管板人口处娴温应控制在~<600℃，以防止发生管板裂纹。(4)各种水管、水火管锅炉的炉墙基本用耐火砖砌筑．外加保温材料和护板在“煤改气”时应注意炉墙的严密性，尽量减少原有的炉门检查门等，可用耐火材料砌堵，防止喷出火焰伤人或向炉内漏人过多的冷空气，影响锅炉效率，剥于必须保留的看火孔也应采用封闭式看火孔，通过耐热玻璃观察炉火。(5)燃煤锅炉的炉膛和燃气锅炉比，一般都比较大，有足够的燃烧空间，改造后可增加燃气量，不影响燃烧工况。如果用户要求明显提高锅炉出力，可适当增加炉膛辐射受热面，同时清除原受热面内外侧的水垢和烟垢，这样在不增大锅炉体积的情况下提高锅炉出力是不成问题的。但必须在做好锅炉的热力计算、烟风阻力计算的同时还要做好强度计算。3.2正确选择匹配的燃烧器在锅炉改造中要根据不同燃料气体选择不同的燃烧器。目前应用的可燃气有天然气、油田气、焦炉煤气、发生炉煤气、液化石油气等。目前可供使用的燃烧器的种类很多，没有统一的规定，如按空气供给形式可分为大气式燃烧器和扩散式燃烧器．还可分为自然引风式和鼓风式；如按燃料混合情况可分为预混式(前混式)和外混式(后混式)；如按压力情况分为低压燃烧器(p<5000Pa)和高压燃烧器(5000≤P≤300000Pa)。具体选择时应注意以下几个方面：3.2.1燃烧机理大部分可燃气体的组分是烃类和氢(及一氧化碳)，燃烧过程基本是链式反应，在正常情况下是连续不断的枝化链式反应需要的条件：①是足够的温度(如氢气着火温度是530~C，甲烷的着火温度是645℃)。②是充分的空气混合。③是合适的燃烧空问。燃气的这种连续链式反应体现在火焰传播的速度上，而火焰的传播速度要靠可燃气体与空气的混合物的流动速度来维持，二者应当保持平衡(或维持在一定的范围内)，这样才能使火焰燃烧稳定。燃烧器在工作时，混合气体(可燃气+空气)向炉膛内流动．而火焰向外传播。如果混合速度气流过大．着火区内可燃气体浓度下降，这样会影响引燃效果．使得后继气体不能着火，因此会发生脱火现象；反之，混合气体流速过小，传播的火焰会进入燃烧器内，又会发生回火现象。所以我们要结合燃气压力、锅炉背压阻力、送风压力、管道阻力等各方面情况，综合考虑选择适用的燃烧器。3.2.2关于进口燃烧器的选择目前有许多国家的燃烧器捅人国内，如德国、意大利、英国、法国、日本、南韩等等。国外进口燃烧器大部分产品技术性能较完善，造形美观、体积小、效率高，但价格昂贵，而且对燃料的适应性(如压力波动范围)及负荷调节范围等要求比较严格。在选择进口燃烧器时应注意以下几个方面：(1)进口燃烧器有整装型和分体型。整装型即在燃烧器体内装有鼓风机，实现一体化，燃烧器的功率一般在7000kW以下，而大于7000kW的燃烧器大多采用风机与燃烧器分离方式。对于整装型燃烧器，国外一般是为WNS型(卧式内燃)锅炉设计的。当用于燃煤锅炉改燃气锅炉时，由于炉型变化较大，炉体阻力差异亦很大，所以一定要注意煤炉本体及烟风道整体阻力与燃烧器匹配的问题，否则会影响燃烧器正常使用。(2)不能简单按照锅炉容量(如X吨蒸发量)选择进口燃烧器。因为国外(如欧美、日本等国家)对锅炉蒸发量的概念规定为从212。F(华氏温度)的水蒸发为212。F的蒸汽量，因为212。F就是摄氏100~C．所以上述蒸发量实际上就是大气压力下的蒸发量，所需要的热量相当此时的汽化潜热为2257kJ／kg。而我们国内蒸发量的概念是给水从20℃，蒸发量为饱和温度时的蒸汽量。以上述为例，同样1t／h的锅炉，国外锅炉供热量是我国锅炉供热量的83％左右。这样可以看出仅按锅炉容量选择进口燃烧器，将会出现出力不足的问题。所以选择进口燃烧器不仅要考虑燃烧器的每小时耗气量，还要考虑燃烧器效率和锅炉效率，留有一定的余度。3.2.3关于国产燃烧器的选择国产燃烧器的燃烧机理与进口燃烧器基本相同，经配用进口电磁阀组和自动检测装置后，其性能比进口燃烧器毫不逊色。从其负荷调节范围太、对燃料适应性广等方面比较，更适合我们的国情，燃烧器选用霍尼维尔Honeywell电磁阀组和自动测漏装置，并在安全保护方面设置了以下连锁控制：蒸汽锅炉的低水位、超汽压连锁保护；热水锅炉低水压、超水温和突然停泵的连锁保护；燃气低气压和高气压连锁保护；(送风)空气压力过低或空气供应中断连锁保护；风机故障连锁保护；炉膛熄火连锁保护及安全连锁装置电源中断连锁保护等。一旦发生上述不安全故障时；电控系统发出声光报警，并自动停炉，切断燃料供应。在燃烧控制方面，设置自动点火程序和二级火力燃烧工况，实现全自动控制及有关运行参数的数显监控。3.3炉前燃气系统的确定正确设计和安装炉前燃气系统是锅炉煤改气”重要的一环，如果处理不当，就有可能发生事故。常用的燃气系统装置的作用是在每次点火启动之前，向电磁阀组内充气后，根据压力信号检查各电磁阀是否泄漏，如没有泄漏则转人点火程序，否则发出声光报警。为了防止燃气压力过高或过低对点火和燃烧完全的影响，在系统中设置了燃气压力高限和低限保护装置(高、低压开关)，其限值可根据燃料和燃烧器的情况调整设定。3.4爆燃与防爆燃煤锅炉改燃气锅炉最危险的就是发生炉膛爆炸事故。爆炸的原因主要是由于炉膛或烟道内存有一定量的可燃气体与空气混合后达到其爆炸极限范围，被明火或锅炉本身的高温(受热的炉墙内壁发出的热量)引燃而发生爆炸。燃煤锅炉改造为燃气锅炉后应从以下几个方面防止炉膛爆炸事故的发生：(1)必须配有可靠的安全保护控制措施，如前介绍的各项联锁保护。(2)对于水管锅炉在炉膛出烟口位置(或正对炉膛中心位置)及烟道上设置防爆门：防爆门的作用是当炉膛或烟道内的混合气体发生爆燃时能自动打开，泄放一定的炉内压力，以保护炉墙不受严重破坏。防爆门有重力式和膜片式等。关于防爆门的开启压力和设置面积，目前没有统一标准，一般按每立方米炉膛烟道的容积设置0．025m2来考虑防爆门面积。当采用重力式防爆门时，对正压运行的锅炉其开启压力可按计算出的炉膛压力加1000Pa(结果不小于2000Pa)设计门的重量。当锅炉负压运行时，可按炉压为2000Pa计算。当选用膜片式防爆门时，其材料可选0．2．3mm薄铝片或经划十字刻痕的薄镀锌铁板，其厚度为O3—0．4mm，刻痕深度0152mm，使用前应按设计压力做破裂试验，以防盲目安装后发生炉膛爆炸事故。膜片也可采用3~5mm厚的石板棉，但同样需做破裂试验。(3)必须严格制定和执行安全操作规程．特别是在每次点火启动时，一定要做到彻底吹扫工作，掌握好吹扫时间。吹扫时问必须是根据通风机的流量，计算出通风量为三倍炉膛、烟道容积所需要的时间再延时30秒以上。也就是说，必须保证在风门打开后，吹扫的风量容积太于或等于三倍