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在燃煤鍋爐改造為燃?xì)忮仩t的工作中，應(yīng)以不變動(dòng)鍋爐本體受壓元件部分，減少對(duì)原有鍋爐改動(dòng)為原則。改造過(guò)程應(yīng)著重從燃?xì)馊紵鞯倪x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(jì)、選擇防爆措施等方面考慮，循序漸進(jìn)，既要考慮經(jīng)濟(jì)效益，又要從實(shí)用性出發(fā)。
燃?xì)馊紵鞯倪x擇
在燃煤鍋爐改造過(guò)程中，首先要選擇或設(shè)計(jì)合適的燃?xì)馊紵鳌３Ｒ?jiàn)的燃?xì)馊紵靼凑湛諝夤┙o方式可以分為引射式燃燒器、鼓風(fēng)式燃燒器和自燃引風(fēng)式燃燒器三類。引射式燃燒所需的空氣由燃?xì)馍淞魑?，鼓風(fēng)式燃燒器需鼓風(fēng)設(shè)備將空氣送入燃燒系統(tǒng)，自然引風(fēng)式燃燒器則依靠爐膛中的負(fù)壓將燃燒所需的空氣吸入燃燒系統(tǒng)。
1.對(duì)于燃燒器的選擇應(yīng)對(duì)比三種燃燒器的特性結(jié)合鍋爐原有爐膛的特點(diǎn)進(jìn)行考慮。
1）燃?xì)馊紵鞯陌踩潭?，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?xì)夂涂諝饣旌暇鶆虺碳翱諝馐欠癯渥阌嘘P(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(dāng)燃用高熱值燃?xì)鈺r(shí)，氣體不完全燃燒損壞不應(yīng)超過(guò)0.5%；燃用低熱值氣體時(shí)，氣體不完全燃燒損壞不應(yīng)超過(guò)1.5%。在采用預(yù)混燃燒器時(shí)，容易使不完全燃燒損壞控制得比擴(kuò)散燃燒時(shí)低一些。
2）降低煙氣中的過(guò)?？諝庀禂?shù)是降低排煙損壞有效措施。排煙中的過(guò)?？諝饬颗c煙氣通道漏入的空氣量之和。對(duì)微正壓運(yùn)行的鍋爐，煙氣通道漏入的空氣為零，此時(shí)主要過(guò)?？諝饬咳Q于燃燒時(shí)的過(guò)?？諝饬咳Q于燃燒時(shí)的過(guò)?？諝饬?，實(shí)際上在任何情況下，降低燃燒時(shí)的過(guò)剩空氣量，對(duì)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(guò)?？諝庀禂?shù)下運(yùn)行，是燃燒器燃燒性能的重要指標(biāo)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(kuò)散燃燒時(shí)，其半發(fā)光火焰比無(wú)焰燃燒時(shí)的火焰輻射能力強(qiáng)，對(duì)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?fàn)t內(nèi)火焰充滿度較好。在利用耐火材料加強(qiáng)爐內(nèi)傳熱時(shí)，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?yàn)楦咚偃紵乾F(xiàn)代中小型鍋爐發(fā)展的的趨勢(shì)，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(biāo)。
但是，實(shí)際生產(chǎn)中，由于中小型鍋爐常在負(fù)荷多變的情況下使用，因此，要求燃燒器有很寬的負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍。改造后的燃?xì)忮仩t在運(yùn)行時(shí)，應(yīng)使?fàn)t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(shí)未燃盡的燃?xì)?、空氣混合物不?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?zèng)_刷換熱面，以免換熱面熱強(qiáng)度過(guò)高使管壁過(guò)熱。因此，在選擇燃燒器時(shí)，還要根據(jù)不同的燃?xì)夂拓?fù)荷，近似估算燃燒火焰的長(zhǎng)度。
2.燃?xì)馊紵鲾?shù)量的確定
燃煤鍋爐改造中燃?xì)馊紵鞯臄?shù)量可由下式確定：
n=Qgl/Qrq
式中，n為燃?xì)馊紵鞯臄?shù)量；Qgl為鍋爐熱負(fù)荷容量，KW；Qrq為單個(gè)燃燒器熱負(fù)荷，KW。
實(shí)際改造中，為防止多個(gè)燃燒器同時(shí)運(yùn)行時(shí)某一個(gè)燃燒器因事故熄火引起爆炸或爆炸，燃?xì)馊紵鱾€(gè)數(shù)一般不超過(guò)4個(gè)。為解決鍋爐在低負(fù)荷時(shí)燃?xì)饬髁坎蛔愠霈F(xiàn)的熄火、回火問(wèn)題，可通過(guò)在燃燒器內(nèi)部加裝油槍來(lái)適應(yīng)鍋爐低負(fù)荷時(shí)的變化，同時(shí)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?fàn)t膛內(nèi)熱量得以均勻分配，不會(huì)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(guò)熱現(xiàn)象。
3）臥式鍋爐的爐膛進(jìn)深較大，燃燒器布置在爐膛的前墻上，保證前煙箱不會(huì)過(guò)熱。目前，國(guó)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(yùn)動(dòng)著的爐膛實(shí)現(xiàn)燃燒。當(dāng)改造的鍋爐為鏈條爐時(shí)，其前后墻及爐拱的特殊形狀為安裝燃燒器帶來(lái)不便，故應(yīng)將燃?xì)馊紵靼惭b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(dòng)，應(yīng)將燃?xì)馊紵靼惭b于爐膛側(cè)墻中心下方。對(duì)于煤粉爐，為保持與改造前爐膛空氣動(dòng)力場(chǎng)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(dāng)燃燒器的類型及位置選定時(shí)，應(yīng)進(jìn)行爐膛的匹配計(jì)算，主要由四部分組成。
1）排煙量要與引風(fēng)機(jī)相匹配。燃煤鍋爐引風(fēng)機(jī)的排煙量是按照燃煤產(chǎn)生的煙氣配置的。改燒燃?xì)夂?，煙氣的密度及流量發(fā)生變化，應(yīng)重新校驗(yàn)引風(fēng)是否匹配，否則會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)火困難、尾氣溫度高度等溫題。
2）爐膛漏風(fēng)系統(tǒng)要與燃燒器空氣量相匹配。在煤改氣過(guò)程中，應(yīng)將漏風(fēng)系數(shù)在0.1以下。燃煤鍋爐的漏風(fēng)主要集中在前煤斗、排碴口、鼓風(fēng)機(jī)入口處。采用氣體燃料后，應(yīng)當(dāng)封閉，以減少排煙熱損失和電耗，否則容易造成漏風(fēng)。
3）爐膛尺寸要與燃燒器的布置匹配。爐膛布置要考慮單個(gè)燃燒器。根椐單個(gè)燃燒器的火焰長(zhǎng)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?xì)忮仩t防爆措施選擇
在燃煤鍋爐改造為燃?xì)忮仩t后應(yīng)從以下幾方面防止?fàn)t膛爆炸事故的發(fā)生。
1）必須配有可靠的安全保護(hù)控制措施，如自動(dòng)點(diǎn)火裝置、快速切斷閥、火焰監(jiān)視系統(tǒng)（FSSS）各項(xiàng)連鎖保護(hù)。
2）對(duì)于水管鍋爐在爐膛出煙口位置（或正對(duì)爐膛中心位置）及煙道上設(shè)置防爆門。防爆門的動(dòng)作是當(dāng)爐膛或煙道內(nèi)的混合氣體發(fā)生爆炸時(shí)能自動(dòng)打開(kāi)，泄放一定的爐內(nèi)壓力，以保護(hù)爐墻不受嚴(yán)重破壞。
3）必須嚴(yán)格制訂和執(zhí)行安全操作規(guī)程，特別是在每次點(diǎn)火啟動(dòng)時(shí)一定要做吹掃工作，掌握好吹掃時(shí)間。必須保證在風(fēng)門打開(kāi)后，根據(jù)通風(fēng)機(jī)的流量計(jì)算的吹掃風(fēng)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(shí)間再延遲30S以上。在鍋爐運(yùn)行中注意風(fēng)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?xì)忮仩t燃燒系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，包括點(diǎn)火、熄火保護(hù)、燃燒自動(dòng)調(diào)節(jié)、必要的聯(lián)鎖保護(hù)以及用程序自動(dòng)啟動(dòng)。
5）當(dāng)幾臺(tái)鍋爐共用一個(gè)煙道時(shí)，每臺(tái)鍋爐都應(yīng)設(shè)有煙道門，而且每臺(tái)煙道門應(yīng)設(shè)置限位開(kāi)關(guān)。與此同時(shí)，還必須保證在鍋爐啟動(dòng)前打開(kāi)煙道門后，鍋爐才能投入使用，以防因煙道門未打開(kāi)，誤操作造成通風(fēng)不暢事故。
燃煤鍋爐與燃?xì)忮仩t不同之處
1.燃燒方式
循環(huán)流化床燃煤鍋爐是將煤通過(guò)破碎設(shè)備，經(jīng)皮帶進(jìn)煤倉(cāng)，通過(guò)給煤機(jī)利用播煤風(fēng)，撒入爐膛；通過(guò)循環(huán)灰加熱，流態(tài)化燃燒過(guò)程。而煤改氣后將焦?fàn)t煤氣和馳放氣混合合由四個(gè)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(duì)人類造成危害。
而焦?fàn)t氣和馳放氣的主要成分是CO和H2，經(jīng)過(guò)燃燒后，主要生成CO2和H2O，相對(duì)燃煤鍋爐燃?xì)忮仩t的排放SO2、SO3、NOx要少得多。
3.通風(fēng)方式
燃煤鍋爐一般采用負(fù)壓燃燒，基燃燒過(guò)程是由鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的配合配合的配合來(lái)共同完成，煤在燃燒過(guò)程中，需要大量的空氣，而由于爐墻煙道的漏風(fēng)，過(guò)量空氣系數(shù)可達(dá)2.1-2.5之間。
燃?xì)忮仩t采用微正壓或微負(fù)壓燃燒，需要的風(fēng)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(méi)有爐墻和煙道的漏風(fēng)因素，運(yùn)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(xiǎn)。而燃?xì)忮仩t在爆炸濃度界限內(nèi)，遇到明火就會(huì)發(fā)生爆炸。危險(xiǎn)性較大。
5.鍋爐自動(dòng)控制
燃煤鍋爐由于受到煤種、料層厚度、鼓風(fēng)量、引風(fēng)量、風(fēng)煤配比等原因，要做到根據(jù)負(fù)荷來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)鍋爐運(yùn)行參數(shù)的難度大。
而燃?xì)忮仩t所受影響因素較少，可根據(jù)負(fù)荷調(diào)節(jié)燃燒器閥門大小，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
總結(jié)
經(jīng)過(guò)煤改氣鍋爐的實(shí)際改造，及運(yùn)行分析。改造后的鍋爐工藝指標(biāo)，燃燒特性指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并能實(shí)現(xiàn)使用與監(jiān)控一體化，極大地降低了鍋爐潛在的危險(xiǎn)性。同時(shí)在減少購(gòu)買新?tīng)t的成本的基礎(chǔ)上，減少了氣體污染物的排放。實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)的雙贏。
