近年來(lái)，全國(guó)多次出現(xiàn)大面積霧霾天氣，燃煤是主要污染源之一，各地對(duì)煤炭的使用要求越來(lái)越嚴(yán)，尤其是北京等環(huán)保壓力比較大的地區(qū)。北京市已要求在2015年年底前，城六區(qū)區(qū)域內(nèi)的燃煤鍋爐全部改為燃?xì)忮仩t。

 

首都航天機(jī)械公司所屬鍋爐房現(xiàn)使用燃煤鍋爐6臺(tái)(約200 t/h)，其中3臺(tái)熱水鍋爐擔(dān)負(fù)著辦公樓、廠房、職工住宅及周邊地區(qū)約130×104 m2(含高大廠房)的冬季供暖工作;還有三臺(tái)蒸汽鍋爐，擔(dān)負(fù)著生產(chǎn)用汽和部分汽水換熱供暖工作，鍋爐房全年耗煤量近5×104 t，是北方市重點(diǎn)燃煤鍋爐房。根據(jù)北京市的要求，新燃?xì)忮仩t房建設(shè)正在穩(wěn)步推進(jìn)，在這里對(duì)此項(xiàng)“煤改氣”工程進(jìn)行一些探討。

 

1 燃煤鍋爐的缺點(diǎn)

 

1.1 體積大 輔機(jī)多 占地面積大

 

燃煤鍋爐體積大、鋼材耗量多，每臺(tái)鍋爐都單獨(dú)配有煤倉(cāng)、分層給煤裝置、爐排及減速箱、鼓引風(fēng)機(jī)、除塵脫硫裝置、煙風(fēng)道、電氣儀表柜等，共用設(shè)備還有推煤機(jī)、抓斗吊車(chē)、運(yùn)煤機(jī)、除渣機(jī)、運(yùn)渣帶、煙囪等。鍋爐房及儲(chǔ)煤、儲(chǔ)灰場(chǎng)占地面積大，造成土地資源浪費(fèi)。

 

1.2 熱效率低 耗電多 能源浪費(fèi)

 

燃煤鍋爐因爐墻、煙風(fēng)道密封不嚴(yán)造成空氣系數(shù)過(guò)大，煤燃燒不充分，熱效率約70%~80%，有的單位小噸位燃煤鍋爐熱效率更低至50%~60%，燃煤浪費(fèi)嚴(yán)重。每臺(tái)鍋爐配套電機(jī)的總額定功率分別為140 kW或280 kW，鍋爐房全年耗電750×104 kW˙h左右，能耗高。同時(shí)還要消耗大量清水用于除塵脫硫及煤場(chǎng)降塵等工作。

 

1.3 環(huán)境污染嚴(yán)重

 

煤燃燒產(chǎn)生大量CO2、SO2、NOx、爐渣和灰塵，雖配備除塵脫硫裝置，但因系統(tǒng)復(fù)雜、效果穩(wěn)定性差、故障率高，仍會(huì)造成環(huán)境污染。露天儲(chǔ)煤、儲(chǔ)灰場(chǎng)更加劇了粉塵污染。同時(shí)眾多運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備產(chǎn)生噪聲污染、機(jī)械設(shè)備漏油造成油污染等問(wèn)題。

 

1.4 設(shè)備故障多 維護(hù)成本高

 

鍋爐系統(tǒng)中任何一臺(tái)機(jī)械或電氣設(shè)備、重要儀表出現(xiàn)故障，都會(huì)影響鍋爐正常運(yùn)行，嚴(yán)重的必須停爐進(jìn)行處理，少則十幾分鐘，多則數(shù)小時(shí)。由于輔機(jī)多、設(shè)備笨重、使用時(shí)間較長(zhǎng)后故障增多，維護(hù)人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，維修費(fèi)用非常高。

 

1.5 自動(dòng)化程度低 操作復(fù)雜

 

燃煤鍋爐需要手動(dòng)操作，經(jīng)常需要調(diào)整給煤量、風(fēng)煤比、放灰等，工作量大，難以精細(xì)化運(yùn)行。每臺(tái)鍋爐每班要配備兩名司爐人員，要定時(shí)進(jìn)行火床調(diào)整、巡回檢查，還要配置上煤、除渣等工作的人員，人員需求大。

 

鍋爐啟停爐問(wèn)題較多，正壓燃燒、供氧不足、燃料未充分燃燒、爐膛溫度上不來(lái)，造成引火時(shí)間長(zhǎng)、升壓慢，必須提前1 h~2 h啟爐;而鍋爐壓火期間為防止煤燃燒經(jīng)常要啟動(dòng)爐排用新煤覆蓋，蒸汽鍋爐還要定時(shí)進(jìn)行補(bǔ)水。

 

此外，單臺(tái)爐耗煤量難以精確計(jì)量，不便于能耗統(tǒng)計(jì)分析與經(jīng)濟(jì)考核。

 

2 燃?xì)忮仩t的優(yōu)勢(shì)

 

a) 同等熱功率或蒸發(fā)量的燃?xì)忮仩t的體積只是燃煤鍋爐的1/3~1/5，鋼材耗量低，輔機(jī)少、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小;b) 燃?xì)忮仩t受熱面腐蝕和結(jié)垢輕微，傳熱效果好，設(shè)計(jì)的排煙溫度低，熱效率高，一般在90%~92%，采取多項(xiàng)節(jié)能措施后最大熱效率能達(dá)到95%。因只需配置小功率鼓風(fēng)機(jī)，耗電量少。每臺(tái)鍋爐耗電量只是同噸位燃煤鍋爐的1/4～1/6;c) 因天然氣為清潔能源，所含雜質(zhì)較少，鍋爐煙氣排放的有害物質(zhì)較少，無(wú)塵、SO2低，環(huán)境污染小;d) 燃?xì)忮仩t本體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輔機(jī)少，無(wú)爐排、運(yùn)煤除渣設(shè)備，甚至引風(fēng)機(jī)，因而故障少、維護(hù)量小、維修費(fèi)用低;e) 燃?xì)忮仩t可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，系統(tǒng)調(diào)節(jié)靈活方便、升溫快，具有很高的安全可靠性。工人勞動(dòng)強(qiáng)度小，用工少;f) 燃?xì)庥?jì)量簡(jiǎn)單準(zhǔn)確，便于燃?xì)夤?yīng)量的調(diào)節(jié)和單臺(tái)爐能耗統(tǒng)計(jì)及能效考核。

 

3 鍋爐房煤改氣的方式

 

a) 在燃煤鍋爐的基礎(chǔ)上對(duì)本體進(jìn)行改造，拆除不必要的輔機(jī)，并對(duì)電氣、儀表部分進(jìn)行改造以適應(yīng)燃?xì)庑枰５朔椒ㄖ贿m用于小型鍋爐，其受壓元件必須基本完好，需作相關(guān)校核及設(shè)計(jì)計(jì)算，改造比較繁瑣，但能提高原有燃煤鍋爐的出力，原有的水處理等設(shè)施可繼續(xù)利用，投資較少，但運(yùn)行管理、經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行面臨的問(wèn)題較多，會(huì)造成長(zhǎng)時(shí)間的蒸汽供應(yīng)中斷，嚴(yán)重影響用汽生產(chǎn);b) 在現(xiàn)燃煤鍋爐房位置進(jìn)行改造，將鍋爐及運(yùn)煤、除渣系統(tǒng)全部拆除，改造鍋爐房，選用、安裝新的燃?xì)忮仩t，保留原鍋爐房的水處理系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)。此方式相對(duì)簡(jiǎn)單易行，能節(jié)約3/4的建設(shè)用地，投資費(fèi)用較低，但同樣嚴(yán)重影響生產(chǎn)供汽;c) 重新選址新建燃?xì)忮仩t房，包括水處理系統(tǒng)等。因是整體重新規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)，系統(tǒng)整體配套完善、技術(shù)先進(jìn)、調(diào)控方便快捷、節(jié)能效果突出，但投資較大，改造對(duì)生產(chǎn)供汽影響較小,由于現(xiàn)燃煤鍋爐房經(jīng)多次改擴(kuò)建，鍋爐與循環(huán)水泵、給水泵、水處理系統(tǒng)等比較分散，調(diào)控非常繁瑣，不能適應(yīng)燃?xì)忮仩t的自動(dòng)化控制，而且企業(yè)生產(chǎn)用汽也不允許停供，因此，確定整個(gè)鍋爐房異地重建。

 

4 做好節(jié)能項(xiàng)目

 

4.1 蒸汽凝結(jié)水回收

 

本燃煤鍋爐房建設(shè)時(shí)間較早，凝結(jié)水回收裝置較簡(jiǎn)單，管道腐蝕、老化嚴(yán)重，造成凝結(jié)水回收問(wèn)題多，如汽水混合、pH值不穩(wěn)定、經(jīng)常有大量雜質(zhì)、回水量波動(dòng)大、硬度高等原因造成回用率非常低，有時(shí)為零。應(yīng)通過(guò)加裝除鐵、去硬、除雜質(zhì)等技術(shù)手段，保證回水水質(zhì)合格，如仍不合格，可通過(guò)換熱來(lái)回收回水中的熱量，以達(dá)到節(jié)能目的。

 

4.2 回收低品質(zhì)熱能

 

由于鍋爐房?jī)?nèi)大部分管道輸送的都為高溫介質(zhì)，保溫不能做到100%的覆蓋，保溫層也不能做到100%隔熱，造成安裝鍋爐給水泵、熱水循環(huán)泵、蒸汽凝結(jié)水回收裝置的設(shè)備間內(nèi)溫度非常高。以往，這些低品質(zhì)熱能難以回收，但現(xiàn)在可采用空氣源熱泵將回收熱能用到職工洗澡水加熱、冬季取暖等要求不高的場(chǎng)合。

 

4.3 綠色照明

 

現(xiàn)有的燃煤鍋爐房建成時(shí)間早、面積大、跨度高，加上后期改擴(kuò)建等原因造成照明耗電量高，局部區(qū)域照明不足。新的燃?xì)忮仩t房除部分地下建筑外，大部分為單層建筑，采光好，可以采用先進(jìn)的照明燈具，如LED燈，在滿足照明的前提下，可大幅度降低照明耗電量、減少光污染、降低燈具的維護(hù)工作量和維護(hù)成本。

 

5 建議

 

5.1 安全性

 

由于天然氣的性質(zhì)，一旦泄漏達(dá)到一定濃度后遇明火會(huì)爆炸，因此，燃?xì)忮仩t房在安全方面要求比燃煤鍋爐房更高。更重要的是人員管理、相關(guān)制度的制定及落實(shí)。

 

5.2 氣源的供應(yīng)

 

由于燃?xì)忮仩t房沒(méi)有天然氣儲(chǔ)備裝置，因此氣源保障非常關(guān)鍵。從北京市近年天然氣供需情況看，冬季用氣比較緊張，雖然供暖鍋爐的用氣會(huì)有保障，但企業(yè)生產(chǎn)的蒸汽鍋爐則會(huì)面臨著斷氣危險(xiǎn)。能不能確保氣源供應(yīng)，是燃?xì)忮仩t房投入的最大障礙。為捉高供熱保障能力和安全性，在改燃投入初期應(yīng)暫保留燃煤鍋爐房2 a~3 a，作為燃?xì)夤岬膫溆脽嵩矗龑?lái)燃?xì)夤徇\(yùn)行穩(wěn)定后，再行拆除。

 

5.3 系統(tǒng)的調(diào)控

 

鍋爐房煤改氣后，應(yīng)更好地發(fā)揮燃?xì)忮仩t自動(dòng)化程度高、調(diào)控靈活、快速的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)采用在換熱站加裝氣候補(bǔ)償器、公共建筑或辦公樓、廠房分時(shí)分區(qū)供熱及室溫調(diào)控、管網(wǎng)水力平衡等技術(shù)，進(jìn)行供熱系統(tǒng)集中自動(dòng)監(jiān)控管理，這樣從熱源到熱用戶形成了一套完整的用能監(jiān)控系統(tǒng)，不但節(jié)能率高，而且用戶舒適度提高。

 

5.4 人員的配置

 

不同于燃煤鍋爐房，燃?xì)忮仩t自動(dòng)化程度高、危險(xiǎn)性高，一旦出現(xiàn)問(wèn)題造成的后果比較嚴(yán)重，因此對(duì)操作人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)要求高，尤其是自動(dòng)化方面的技術(shù)和維護(hù)人員更需要配置到位，這才能將燃?xì)忮仩t操作好、維護(hù)好。

 

6 結(jié)語(yǔ)

 

為了更好地保護(hù)賴以生存的環(huán)境，做好環(huán)保和節(jié)能工作的義務(wù)。從北京的發(fā)展來(lái)看，燃?xì)忮仩t的大規(guī)模應(yīng)用勢(shì)在必行，認(rèn)真做好鍋爐房“煤改氣”改造，這也將更加有利于企業(yè)今后的能源綜合管理。