燃煤锅炉 VS 燃气锅炉.pdf

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1、燃煤锅炉和天然气锅炉运行成本比较燃煤锅炉和天然气锅炉运行成本比较【百度知道】2 吨燃煤锅炉现想更换为天然气锅炉，锅炉为医院消毒使用，想了解一下运行成本方面的问题（天然气使用费用 3.4 元/m）最佳答案 2 吨锅炉，每小时耗煤大约 230 公斤，天然气大约 150 立方，煤 550 一吨，气 3.4 一立方 230*0.55=127 150*3.4=510 燃气每小时比燃煤约高 383 元 4 吨常压燃煤锅炉与吨常压燃煤锅炉与 4 吨常压燃气锅炉运行吨常压燃气锅炉运行(使用）成本哪个高使用）成本哪个高?http:/ 2010 年 07 月 01 日 星期四 上午 09:17 1、要说使用成本首

2、先看你那个地方的煤的价格和天燃气的价格。2、一般情况下，4 吨的燃煤常压锅炉在全负荷运行的情况下，每小时用煤量根据煤的热值不同在 500公斤左右。3、一般情况下，4 吨的燃气常压锅炉在全负荷运行的情况下，每小时用气量在 300 立方左右。4、燃气锅炉环保性能好，自动化程度高，基本可实现无人操作；燃煤锅炉需要有一个大的存煤场，环保效果差，需要有人专门来烧锅炉（比起燃气锅炉来说要增加锅炉工的费用）。最后可以根据当地的煤和天燃气的价格来算一下你的成本。分享蒸汽成本测算分享蒸汽成本测算 蒸汽成本测算 一、1 吨 4.0 MPa 470 蒸汽消耗 1、煤 166kg 2、软水 1.1t 3、电耗 18

3、度 二、1 吨 4.0 MPa 470 蒸汽总费用 0.166 吨煤500 元/吨+1.1 吨水2 元/吨+18 度0.5 元/度+5 元/吨（人工费）+5 元/吨（折旧费）+8 元/吨（其他费用）=112.3 元/吨 三、1 吨 4.0 MPa 470 蒸汽至 1.6 MPa200蒸汽发电效益 （33302792）kJ/kg1000kg/3600s/h0.750.98=110 度 中小型燃煤锅炉改烧燃气燃烧器的选择中小型燃煤锅炉改烧燃气燃烧器的选择 http:/www.zc- 一、问题的提出 城市燃气化是城市现代化的重要标志之一,利用燃气代替固体燃料不仅能够节约能源，提高产品质量及数量，实现

4、自动化，改善劳动条件，同时能够减轻城市交通运输负担及提高人民生活水平，而且能够防止大气污染，保护城市环境。工业锅炉作为一种能源转换设备在国民经济中得到广泛应用,但是，受我国能源状况及供气政策的影响，工业锅炉绝大多数都是燃煤锅炉,据有关资料介绍，目前我国锅炉数量有 46 万多台，耗原煤量占全国原煤产量的 1/3 左右，这些锅炉大多数燃烧效率很低，仅有 60-65，而在这其中，有 35 万台 2.8MW 以下的锅炉，特别是分散采暖小锅炉，热效率平均只有 30。而我国占比例较大的中小型企、事业单位，广泛使用的正是这种小型锅炉，烟气污染严重，效率低，能耗大。燃气锅炉与燃煤锅炉相比，具有下述优点：1燃气

5、锅炉燃烧完全，排烟无污染。据测试，燃气锅炉的排烟黑度为 0 林格曼级，SO2 含量极少，燃烧效率可达 99以上。2燃气锅炉启停方便，升温快，对于间歇运行的锅炉，可以省去压火过程的热损失，有利于提高热效率。当然，由于温升快，炉体温度变化剧烈，有损于锅炉寿命。3燃气燃烧完全，无飞灰，没有燃煤锅炉那种颗粒冲刷炉体的现象，传热面上无积灰，有利于传热，从这一方面来讲，也有利于延长炉体寿命。4气体燃料为管道运输，燃烧后无灰渣，可以省去燃煤锅炉的储煤场和储渣场，对于寸土寸金的大中城市来讲，这一点尤为重要；可以去除燃煤锅炉的运煤系统、除渣系统，大大降低劳动强度，减少城市运输量。5燃气热值稳定，通过流量调节阀可

6、以很方便地调节流量，便于实现生产过程的自动化，调节精度高。由以上五点可以看出，燃气锅炉比燃煤锅炉确实有着无可比拟的优越性，改变燃料结构，大力发展燃气事业，是社会发展的必然趋势。发展燃气锅炉不外乎两条途径：第一，直接研制燃气锅炉，用户向锅炉厂购买。这条途径，可以根据气体燃料的特点，研制相应的锅炉，大大降低耗钢量。但对原有燃煤锅炉的用户来讲，原燃煤锅炉只能作废，是一笔不少的损失。而且据了解，现在的燃气锅炉价格很贵，多为同容量燃煤锅炉价格的 23 倍。例如：上海工业锅炉成套供应公司所售全套从日本进口的 2.8MW 燃气锅炉，售价为 100 万元人民币，上海工业锅炉厂从美国进口燃烧机，自己制造锅炉本体

7、，售价为 17 万美金(2.8MW)，而同容量的燃煤锅炉售价只有 30 万元人民币。第二：将原燃煤锅炉进行技术改造，拆除其燃煤设备、除渣设备，研制改造相应的燃烧设备和控制设备。相比较而言，这是一条投资省、见效快、效益高的途径。二、燃煤锅炉的特点及改烧燃气时对燃烧器的要求 在锅炉内要有效地利用气体燃料的热量，首先要使气体燃料良好的燃烧。而良好燃烧，主要取决于燃烧器的性能及其与锅炉的匹配。气体燃料的燃烧器种类繁多，各有其特点，而现代中小型燃煤锅炉，也是各式各样，改烧燃气时对燃烧器提出了不同的要求。根据燃烧器和锅炉的具体特性，合理的进行组合，充分发挥所用燃烧器和锅炉的特长，是燃煤锅炉改烧燃气的一个重

8、要问题。2.1 燃煤锅炉的特点 在锅炉设备中，燃烧是手段，产生蒸汽或热水才是目的。不同的燃料有不同的燃烧方式和燃烧特性，而不同的燃烧方式和特性就决定了燃用不同燃料的锅炉有着不同的燃烧设备，不同的传热结构。中小型燃煤锅炉为使燃烧过程顺利进行并尽可能完善，必须保证空气与燃料能很好地接触混合，并提供燃烧反应所必须的时间和空间。所以燃煤锅炉的炉膛一般都比较大。而且，为了改变自燃料层上升的气流方向，使可燃气体与空气得以良好混合，以及加速新燃料的燃烧，燃煤锅炉炉膛中一般还设有各种炉拱。采用层燃方式燃煤时，炉膛内有一个高温燃烧着的燃料层。形成强烈的辐射面，同时炉内飞灰也形成固体辐射，这些都是燃煤锅炉炉内辐射

9、传热的有利因素。固体燃料的燃烧的配风比较困难，为了给炉子送人燃烧所需空气和从锅炉引出燃烧产物-烟气，以保证燃烧正常进行，并使烟气以必须的流速冲刷受热面，燃煤锅炉必须配备鼓风机、引风机。以上就是燃煤锅炉的几个特点：炉膛大、有炉拱、辐射传热量较大、有鼓引风系统。2.2 改烧燃气时锅炉对燃烧器的要求 选择燃烧器，要根据锅炉的特点和使用条件，对可能采用的燃烧器从以下几个方面进行比较。(一)燃烧特性 1.表征燃烧器燃烧特性的标准，首先是燃气燃烧的完全程度。也就是尽量降低气体不完全燃烧热损失q3。燃烧的完全程度，主要与燃气和空气混合的均匀程度及空气量是否充足有关。2.由锅炉热平衡分析可知，降低烟气中的过剩

10、空气系数，是降低排烟热损失的有效措施。排烟中的过剩空气量是燃烧过剩空气量与烟气通道漏人的空气量之和，但主要取决于燃烧时的过剩空气量。所以，降低燃烧时的过剩空气量，对提高锅炉的热效率是有好处的。3.燃烧器产生的火焰特性，如辐射特性、射程和火焰的形状等，对炉内换热和锅炉的其它特性(如低NOX 特性等)关系密切。例如，采用扩散燃烧时，得到半发光火焰，比无焰燃烧时的火焰辐射能力强，对炉内传热有利。在采用耐火材料加强炉内辐射传热时,要求火焰以较高的速度冲刷作为二次辐射装置的耐火材料，以提高辐射面的温度，因而需要与辐射面相适应的火焰形状。(二)调节性能 燃烧器的调节性能(包括调节范围和在调节范围内燃烧特性

11、的变化等)对中小型锅炉特别重要。因为这些锅炉常在负荷多变的情况下使用。中小型锅炉常常要在 25的负荷下运行。因而要求燃烧器有很宽的调节范围。一般扩散式燃烧器均能在 25或更低的热负荷下稳定的运行。燃气与空气预先完全混合的燃烧器，低负荷时容易回火，例如，引射式无焰燃烧器，一般只能在 50以上的热负荷下稳定运行。大多数燃烧器在低负荷下都不能完全保证上文所述的燃烧特性。特别是过剩空气系数会随负荷降低而提高(如不提高过剩空气系数，就会使气体不完全燃烧热损失增加)；火焰的射程会明显缩短。(三)容量范围 选用燃烧器时要考虑各种燃烧器所能达到的容量范围。自然供风的燃烧器，因为进风速度低，燃气与空气均匀混合有

12、困难，单个容量太大在结构上有困难。例如引射式无焰燃烧器在使用一个燃气喷嘴时，单个燃烧器的燃气量在达到 100m3/h 就会使燃烧器的长度达 1.5-2.0m，而且噪声很大。机械鼓风的各种燃烧器容量可做得很大，一般足够中小型锅炉使用。(四)环境保护方面的要求 燃烧器运行中对环境的危害主要是噪声。不同燃烧器运行时发出的噪声相差很大。例如引射式燃烧器运行中噪声就很大，即使设计良好的这类燃烧器，运行时距离燃烧器 2 米处高频噪声也在 70 分贝以上，有的则超过 85 分贝。扩散式燃烧器噪声较小，特别在燃气压力比较低时，其运行噪声对人没有危害。(五)实现自动化的难易程度 燃烧的自动调节与燃烧器性能和数量

13、关系很密切。例如引射式无焰燃烧器，在负荷变化时，随着引射气流速度的变化，一般能保证合适的空燃比(空气和燃气的比例)，因而使调节对象减少到一个，而其它燃烧器在负荷变化时，必须同时调节燃气量和空气量，调节对象是两个，调节系统就比较复杂。三、燃烧器的选择 燃烧器的类型很多，目前一般可应用于锅炉及工业炉的燃烧器有：自然引风炉床扩散燃烧器、鼓风式扩散燃烧器、单火孔大气式燃烧器、完全预混式燃烧器。根据各种燃烧器的构造和特点，从燃气完全燃烧所需的过剩空气量来看，大气式燃烧器或完全预混燃烧器所需的过剩空气量最少，扩散式燃烧器由于燃气和空气不实行预混，所需过剩空气较多。从火焰燃烧特性来看，采用扩散燃烧时，得到半

14、发光红色火焰，比其它燃烧方式得到的火焰辐射能力强，而燃煤锅炉的辐射传热量占总传热量的很大一部分，所以采用扩散式燃烧器较吻合于原锅炉的传热特性。从调节性能来看，扩散式燃烧器能在 25或更低的热负荷下运行，而且燃烧稳定，无回火、脱火的可能性，没有燃烧噪音，是几种燃烧器中最优的；从燃烧器的容量范围来看，自然引风的燃烧器，能达到的容量范围很小，而机械鼓风的燃烧器容量可做的很大，一般足够中小型锅炉使用。从燃烧器的布置形式来看，一般链条炉排锅炉的两侧炉墙上都布置有水冷壁，燃烧器两侧布置，势必要破坏锅炉本体，对于已在使用的锅炉，这是一件很复杂很困难的工作，锅炉改造应尽量保持其本体原状，既然不再考虑烧煤，这样

15、原链条、给煤斗等燃煤设备接可拆除，燃烧器可以炉底安装。依上述分析，中小型燃煤锅炉改烧燃气时，以选扩散式燃烧器最为可行，同时这种燃烧器可安装在炉膛底部，是为炉床扩散式燃烧器，但以前使用的这种燃烧器，都是自然引风，容量范围很小，很难满足中小型锅炉热负荷的要求，为了提高其容量范围，很自然地我们提出了机械鼓风炉床扩散式燃烧器的概念，即利用原燃煤锅炉的鼓、引风系统，改善空气与燃气的混合条件，使燃烧器的火孔适当增大，间距进一步缩小，从而提高燃烧器的热负荷。煤气与热力 GAS&HEAT煤气与热力 GAS&HEAT 1999 年 第 5 期 No.5 1999 小型燃煤锅炉改烧燃气的研究小型燃煤锅炉改烧燃气的

16、研究 王丽辉 摘 要摘 要 论述了小型燃煤锅炉改烧燃气的可行性，对燃煤锅炉改烧燃气进行了技术经济分析，并提出了燃煤锅炉改烧燃气的技术关键。关键词 关键词 燃气锅炉 燃煤锅炉改造 燃烧状况 传热过程 成本核算 中图分类号中图分类号 TU996 TK229.8 ON CHANGING COAL INTO GAS FOR BOILER Wang Lihui (Research Institute Of Beijing Public Utilities,Beijing 100011，China)ABSTRACTABSTRACT The feasibility of changing coal-fire

17、d boiler into gas-fired boiler was discussed,the economy of changing was analyzed,and the technical problems in changing were advanced.KEY WORDSKEY WORDS gas-fired boiler,coal-fired boiler reform,combustion condition,heat transfer process,cost calculation 1 前 言 1 前 言 为了解决北京气源紧张和环境污染问题，陕甘宁天然气已向北京供应，这

18、会使北京的燃料结构发生根本的变化，将以清洁的气体燃料代替煤，为燃气锅炉的应用提供了物质基础，大批的燃煤锅炉将被燃气锅炉取代。在限制使用燃煤锅炉，普及发展燃气锅炉的阶段，可将具有改造条件的燃煤锅炉改烧燃气，而逐渐淘汰燃煤锅炉。经调查，目前北京 6 t/h 以下（含 6 t/h）的燃煤锅炉占的比例大，因此下面对 0.5 t/h6 t/h 的燃煤锅炉改烧燃气进行分析研究。2 燃煤锅炉改烧燃气的可行性2 燃煤锅炉改烧燃气的可行性 2.1 改烧燃气后的燃烧状况2.1 改烧燃气后的燃烧状况 煤燃烧过程需要较大的空间，如炉膛小，烟气很快离开炉膛进入对流烟道，温度就很快下降，煤在燃烧时产生的可燃气体如一氧化碳

19、、碳氢化合物和飞灰就得不到充分燃烧，造成化学不完全燃烧损失和飞灰不完全燃烧损失的增加。通常燃煤锅炉的炉膛容积热强度不大于（1 0471 256）10 3 kJ/(h.m3)。气体燃料燃烧过程包括燃气与空气的混合过程和燃气烧尽过程。由于燃气的燃烧速度快，容易燃烧完全，这两个过程所需要的时间就比煤燃烧所需的时间短，燃气锅炉的炉膛容积热强度通常可取为 4 186103 kJ/(h.m3)。通过对燃煤锅炉与燃气锅炉的炉膛容积热强度进行比较，得知燃气燃烧所需的空间比燃煤小，因此燃煤锅炉的炉膛足以适合燃气燃烧。燃料燃烧后烟气的排放情况也影响着燃烧的状况，若烟气不能顺利排放，燃烧负荷就会降低，燃烧时还会出现

20、喘息声音或熄火。对于同负荷的锅炉，由于燃气和煤燃烧时所需的理论空气量和燃烧后的理论烟气量近似相等。但煤要能完全燃烧需要较大的过剩空气系数，其值为 1.31.5,燃气完全燃烧需要的过剩空气系数仅为 1.051.1。因此燃气燃烧时产生的烟气量比煤燃烧时的烟气量少，故而燃气燃烧后产生的烟气完全可以顺利排出。2.2 锅炉受热面传热情况2.2 锅炉受热面传热情况 2.2.1 炉膛2.2.1 炉膛 燃煤锅炉炉膛内的传热是靠焦炭粒、灰粒和三原子气体辐射完成的，当采用层燃燃烧方式时，炉内有一个高温燃烧着的燃料层形成强烈的辐射面。焦炭粒是煤颗粒在水分与挥发物释出后剩下的部分，灰粒是焦炭粒烧尽后形成的，它们对火焰

21、的辐射能力有强烈的影响，高温下使火焰发光，是煤燃烧的主要辐射成分，燃气燃烧时却不存在这两种成分。改烧燃气后炉膛内主要的辐射成分是三原子气体和碳粒子。碳粒子是烃类在高温下裂解后产生的，它具有很强的辐射能力，一般在火焰的根部碳粒子较多，使火焰发光。远离燃烧器区域碳粒子烧尽，形成三原子气体为不发光火焰。燃煤锅炉改烧燃气后，对炉膛内辐射传热主要有以下三个有利因素：(1)改烧燃气后烟气中三原子气体辐射的能力比燃煤时强。这是由燃料化学成分决定的，燃气中主要成分是氢或碳氢化合物，煤的主要成分是碳，燃气燃烧后烟气中三原子气体和其中的水蒸汽都占有较大的容积份额且比燃煤时大，煤燃烧后烟气中 CO2占较大的容积份额

22、，而烟气中水蒸汽和三原子气体容积份额影响着三原子气体辐射减弱系数，如下式：kq.rq=式中:kq.rq 三原子气体辐射减弱系数；Tl 炉膛出口烟气绝对温度；rq 三原子气体的总容积份额,rq=rH2O+rCO2；Pq 三原子气体的总分压力，对于非正压锅炉 P=0.1 MPa，所以 Pq=P.rq=0.1rq rH2O 水蒸汽容积份额；S 炉膛有效辐射层厚度。当燃煤锅炉改烧燃气后，Tl、S 是基本相同的，而且炉膛内为微负压燃烧，因而，从上式中可以看出，三原子气体辐射减弱系数只与 rH2O和 rq有关。以 DZL2-1.0-A燃煤锅炉改烧燃气为例，进行热工校核计算，结果表明燃煤锅炉改烧燃气后，由于

23、烟气中三原子气体和水蒸汽的容积份额增大，使三原子气体的辐射减弱系数增大。因此，改烧燃气后，烟气中三原子气体辐射能力比燃煤时强。正因为如此，改烧燃气后炉膛内即使没有焦炭粒和灰粒辐射，燃气火焰黑度也不比燃煤时低很多。(2)由于改烧燃气后辐射受热面的积灰和污染大大减轻，使换热面的黑度比燃煤时高，且降低了温度，从而增大了传热温差，使水冷壁吸热能力增大。(3)由于燃气的理论燃烧温度为 1 900左右，比燃煤时高。理论燃烧温度越高，炉膛的温度越高，这样有利于传热。燃煤锅炉改烧燃气后，对炉膛内辐射传热的不利因素是没有燃烧的燃料层，而成为室燃炉，炉膛黑度为：式中:I 炉膛黑度;hy火焰黑度；热有效系数。对于层

24、燃煤炉，炉膛内不仅有火焰和水冷壁的辐射换热，而且还有燃料层与水冷壁的辐射换热，上式中 hy就用 hy+(1hy)代替，为燃料层对炉壁角系数。由此可见，改烧燃气后，由于炉膛内没有燃烧的燃料层，会使炉膛的黑度降低，影响炉膛内的传热。将燃煤锅炉改烧燃气时，为了增强炉膛内的传热，需要在炉膛内增加二次辐射受热面，合理设计二次辐射受热面，炉膛出口烟气温度可能比燃煤时低。经实验，DZL2-1.0-A燃煤锅炉改烧燃气后，炉膛出口温度为 840，说明虽然改烧燃气后，炉膛内没有焦炭粒、灰粒和燃烧的燃料层，但只要合理改造炉膛，仍能达到原燃煤锅炉的传热效果。2.2.2 对流受热面 燃煤锅炉的另一主要受热面是锅炉管束，

25、高温烟气主要以对流方式进行放热。烟气的传热系数主要与受热面的污染程度、对流放热系数有关。燃煤锅炉改烧燃气后，由于过剩空气系数减小、烟气量减小、烟气冲刷管束的速度降低，使对流放热系数降低，但由于锅炉受热面污染程度大大降低，使有效系数和利用系数增大，因而烟气的传热系数不会有太大的变化。以 DZL2-1.0-A燃煤锅炉改烧燃气为例，进行计算，结果表明改烧燃气后对流受热面的传热系数与原燃煤锅炉的基本相同，而且传热量也基本一样，所以燃煤锅炉改烧燃气后，不会影响锅炉受热面的传热效果。2.3 锅炉热效率 燃煤锅炉的热损失包括排烟热损失、气体不完全燃烧热损失、固体不完全燃烧热损失、锅炉散热损失和灰渣物理损失。

26、燃煤锅炉改烧燃气后的热效率比原燃煤锅炉的热效率提高的原因是:不存在固体不完全燃烧热损失和灰渣物理热损失；受热面污染、积灰明显减轻，传热条件有所改善，使排烟温度降低；过剩空气系数减小，烟气量减少，减少了排烟热损失；燃气容易达到完全燃烧，使气体不完全燃烧热损失减少。实验表明，DZL2-1.0-A燃煤锅炉改造成燃气锅炉后，锅炉的热效率为 85%以上，从而证明燃煤锅炉改烧燃气后的热效率至少可提高 10%。3 锅炉改造和新燃气锅炉的经济比较 燃煤锅炉改烧燃气是否经济，与燃煤锅炉已使用年限、改造费用和改造后锅炉热效率直接有关。下面以 2 t/h 燃煤锅炉为例，对燃煤锅炉改烧燃气与安装新的同等负荷燃气锅炉进

27、行经济比较。(1)一次性投资 2 t/h 燃煤锅炉改烧燃气的工程费：燃烧机 6 万元；控制系统 1 万元；锅炉改造费 3 万元；合计 10 万元。安装 2 t/h 燃气锅炉的工程费见表 1。燃煤锅炉的使用寿命按 10 年计算，基本折旧率取 10%，2 t/h 燃煤锅炉价格为 20 万元。若燃煤锅炉出售价格为折旧后的价值，则燃气锅炉的工程费为表 1 所示金额。表 1 安装 2 t/h 燃气锅炉的工程费表 1 安装 2 t/h 燃气锅炉的工程费序号 项 目 金 额（万元）及年限 1 2 t/h 燃气锅炉价格 31.5 2 锅炉运费 0.5 3 拆除燃煤锅炉、安装燃气锅炉8 4 小 计 4 0 5

28、燃煤锅炉已使用年限（年）1 2 3 4 5 6 燃煤锅炉折旧后的价值 18 16 14 12 10 7 实际支付工程费（4-6 项）22 24 26 28 30 对于一次性投资，燃煤锅炉改烧燃气比安装新燃气锅炉投入资金少，其差值与燃煤锅炉的已使用年限有关。(2)成本核算分析 折旧费 燃煤锅炉改烧燃气工程的折旧费见表 2。燃气锅炉的使用寿命按 12 年计算，基本折旧率为 8.3%，则燃气锅炉工程折旧费为 40 万元8.3%=3.32 万元。燃料费 以锅炉取暖为例，锅炉平均每天运行时间为 8 小时，一年共运行 120 天，天然气价格为 1.8 元/m3,锅炉年耗燃气费用见表 3。电费 燃煤锅炉改烧

29、燃气比新购燃气锅炉的耗电多，这是由于改烧燃气后用电设备比新购燃气锅炉多一个引风机，因此这里只考虑引风机的耗电费用。引风机功率为 4 kW。电费为：4 kW8 h/天120 天/年0.58 元/kWh =2 227 元/年 由于燃煤锅炉改烧燃气和新购燃气锅炉运行中的水费、职工工资等都是相同的，因此在成本核算比较中不予考虑。新购燃气锅炉热效率按 90%计，运行成本核算见表 4。燃煤锅炉改烧燃气的运行成本见表 5。表 2 燃煤锅炉改烧燃气工程折旧费表 2 燃煤锅炉改烧燃气工程折旧费序号 项 目 金额（万元）及年限 1 燃煤锅炉已使用年限（年）1 2 3 4 5 2 折旧后锅炉价值 18 16 14

30、12 10 3 锅炉改造及控制系统费用 4 4 改后锅炉价值（2+3）22 20 18 16 14 5 锅炉继续使用年限（年）9 8 7 6 5 6 改后锅炉折旧费（不含燃烧机）2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 7 燃烧机价值 6 8 燃烧机使用寿命（年）12 9 燃烧机折旧费 0.5 10 改造后锅炉总折旧费（6+9）2.9 3.0 3.1 3.2 3.3 表 3 不同锅炉热效率时年耗燃气费用表 3 不同锅炉热效率时年耗燃气费用锅炉热效率(%)金额（万元）87 26.47 88 26.18 89 25.89 90 25.60 表 4 燃气锅炉年运行成本（万元）表 4 燃气锅炉年运行成本

31、（万元）项 目 金 额（万元）燃料费25.6 折旧费3.3 运行成本28.9 通过表 4 与表 5 所示运行成本的比较可以看出，燃煤锅炉使用年限为 14 年，且改烧燃气后的热效率为 90%以上时，燃煤锅炉改烧燃气的运行成本与新购燃气锅炉的运行成本基本相同。表 5 燃煤锅炉改烧燃气后年运行成本（万元）表 5 燃煤锅炉改烧燃气后年运行成本（万元）(燃料费、折旧费、电费之和)(燃料费、折旧费、电费之和)使用年限(年)热效率(%)1 2 3 4 5 87 29.60 29.70 29.77 29.87 30.00 88 29.30 29.40 29.47 29.57 29.70 89 29.01 29

32、.11 29.18 29.28 29.41 90 28.72 28.82 28.89 28.99 29.12 综上经济分析便可得出：燃煤锅炉改烧燃气所投入的资金较少，但要使运行成本与新购燃气锅炉的运行成本基本相同，必须是原燃煤锅炉已使用年限为 4 年以下(含 4 年），并且改烧燃气后的锅炉热效率需达到 90%。4 燃煤锅炉改烧燃气的技术关键4 燃煤锅炉改烧燃气的技术关键 4.1 炉内燃烧压力的确定4.1 炉内燃烧压力的确定 目前，各厂家生产的燃气锅炉都采用微正压燃烧，这是由锅炉结构特点决定的。燃煤锅炉的结构是按微负压设计，炉墙为砖砌结构，密封性能差且强度低，因此，燃煤锅炉改烧燃气后，还应采用微

33、负压燃烧，炉内负压为-10-30 Pa。这样可以防止因热烟气向外泄露而造成锅炉房内空气污染，并且防止炉壁温度升高而使热损失增大。为此，烟道上仍需安装引风机，并且安装烟道截门，以保证炉膛内所需的压力。如果炉膛内负压过大，会使火焰脱火，甚至造成爆炸事故；另外，也会使锅炉的漏风量过大，而降低锅炉的热效率。4.2 合理选择布置调节燃烧器4.2 合理选择布置调节燃烧器 由于燃烧器的选择、布置、调节关系到锅炉工作的可靠性和经济性，所以锅炉改造时应慎重对待。(1)对于小型燃煤锅炉（6 t/h 以下），改烧燃气后应选用一个燃烧器。因为燃烧器数目多会引起许多问题，如相邻燃烧器光干扰会降低熄火保护系统中传感元件工

34、作的可靠性。若一个燃烧器因事故熄火，而这时紫外火焰监测器就不能分辨出这个燃烧器熄火，容易由此引起爆燃或炉膛爆炸。再有，燃烧器数目多，调节对象就多，而且需要对所有燃烧器的自控时序一致，这样会使自控系统复杂化，使锅炉的改造费用增大。(2)燃烧器的燃烧方式尽量选择鼓风式燃烧。鼓风式燃烧器的最大优点是在点火之前能对炉膛进行吹扫，从而减少了点火时炉膛爆炸的可能性；而且鼓风式燃烧器容易实现自动化控制，燃烧器负荷调节范围大，燃烧稳定，能够保证锅炉安全可靠运行。对于热负荷为 350 kW 或 350 kW 以下立式燃煤锅炉，在改烧焦炉气时，也可以采用扩散式燃烧器，这是由于焦炉煤气中，主要成分是氢，燃烧速度快，

35、只要燃烧器设计合理，做到完全燃烧是不成问题的。对于改烧天然气就不能采用扩散式燃烧器，否则会出现积碳现象，造成不完全燃烧，这是由于天然气中主要成分是碳氢化合物，燃烧速度慢。扩散燃烧的火焰辐射能力强，有利于炉膛内的传热，燃烧器结构简单，加工容易，会使锅炉的改造费用较低。为了在点火前对炉膛进行吹扫，可装一台鼓风机。尽量不选用引射式燃烧器。这是由于这种燃烧器稳定性差，特别是在较大负荷情况下，很容易受炉内压力的波动，出现脱火或回火现象；在点火时，若风门开度不合适，很容易产生爆燃；而且这种燃烧器，不容易实现自动化控制。(3)燃煤锅炉改烧燃气时，燃气的供应压力为中压、低压都可以。炉内燃烧压力决定着燃气的供应

36、压力，当炉内正压较高时，最好采用中压燃气，因为炉膛阻力较大时，采用低压燃气，若燃烧器没有特殊设计，低压燃气不能克服炉内阻力从燃气喷头喷出，使燃烧器点不着火或燃烧器负荷不够。当炉内燃烧为负压时，燃气气流不存在要克服炉膛阻力问题，燃气为中压或低压时，燃烧器都能正常燃烧并达到额定功率。所以，燃煤炉改烧燃气后，燃气供应压力为中压、低压都可以。(4)燃烧器布置应与炉膛尺寸相匹配。保证火焰在炉膛中心，火焰不能与水冷壁、锅筒壁接触，否则会使受热面局部过热而产生内应力，还会造成不完全燃烧而积碳。火焰尽可能有足够的长度，使炉内火焰充满度好。火焰充满度越好，炉内热量分配越均匀，并且还可以避免形成烟气滞流区。火焰的

37、长度与燃气和空气的混合程度有关。燃气与空气混合越充分，燃烧速度越快，火焰长度就越短，因此，可以用减弱燃气和空气的混合程度来增长火焰，但过分减弱燃气和空气的混合程度，会造成不完全燃烧。(5)在炉膛为微正压时，调节燃烧器的空燃比，使烟气中的氧含量为 2%4%，CO1 00010-6为宜。这是因为，当炉膛为负压时，会有空气通过炉墙的缝隙泄露到炉内，实际上这些空气有可能不参与燃烧反应，若在这种情况下测烟气中的氧含量，其数值不能真实反映燃烧的情况；有时，虽然烟气中的氧含量大于 4%，但仍有可能发生不完全燃烧。4.3 合理改装炉膛4.3 合理改装炉膛 (1)增设二次辐射受热面 目前北京使用的燃煤锅炉大部分

38、是层燃方式。对于这类锅炉改烧燃气后，炉膛内不象燃煤时有一个燃料层形成强烈的辐射，辐射能力比燃煤时低一些，有可能造成炉膛出口烟气温度升高。对于 DZL 型燃煤锅炉，炉膛出口烟气温度一般不能高于 900，否则会使管板出现裂缝。要降低炉膛出口烟气温度，就要增加炉膛内辐射传热，为此需要增加炉膛内的二次辐射受热面，如在炉膛内用耐火砖排列成花格子形状的挡墙作为二次辐射受热面。二次辐射受热面传热过程是：高温烟气以对流方式传热给二次辐射面，高温辐射面再以辐射方式将热量传给炉膛内受热面。因此，二次辐射受热面的位置，应有利于烟气冲刷格子砖挡墙，并且距受热面的距离尽量缩短，这样才有利于向炉内受热面辐射放热。作为二次

39、辐射受热面的花格砖墙除了有增强炉内传热的作用，而且还因燃烧器喷出气流的引射作用，在花格砖的孔道内形成气流回流区，消除了炉内的滞留区，使炉内温度较均匀，同时避免了因积存在炉内死角的燃气不能被吹扫干净，而在点火时易发生爆炸的可能性。(2)设置泄爆门 由于燃气与空气混合到一定的浓度范围内，会形成爆炸性混合气体。因此，煤锅炉改烧燃气后，防爆问题特别重要。燃气锅炉的爆炸事故往往发生在点火过程中，点火时未对炉膛进行有效地吹扫，有可能发生爆炸；有时，也会因为燃烧器与燃气种类或锅炉不匹配，在点火时或运行中发生爆炸，因此燃煤锅炉改烧燃气后必须安装泄爆门。泄爆面积应符合有关规定，泄爆门应安装在容易泄爆的地方，由于

40、燃气爆炸都发生在炉膛内，因此泄爆门通常安装在炉膛烟气出口处。5 结 论5 结 论 (1)燃煤锅炉改烧燃气在技术上是可行的，经实验证明 0.5 t/h6 t/h 煤锅炉可以改烧燃气，改造后燃气锅炉的热效率能达 85%以上；(2)燃煤锅炉改烧燃气的工程费大约是安装新的燃气锅炉工程费的 1/21/4，这与燃煤锅炉的已使用年限有关；(3)当对已使用年限为 4 年以下（含 4 年）的燃煤锅炉改烧燃气，并且改烧燃气后锅炉热效率为 90%时，该锅炉的运行费与新的燃气锅炉的运行费用基本相同。(4)燃煤锅炉改烧燃气适用于以下情况：已使用年限为 4 年以下（含 4 年）的燃煤锅炉；由于资金暂时紧张或现场条件所限，

41、暂时不能更换燃气锅炉的用户。作者单位：作者单位：（北京市公用事业科学研究所，北京 100011）燃煤锅炉改造为燃气锅炉的技术探讨 燃煤锅炉改造为燃气锅炉的技术探讨 2010-4-12 张雪岩 王亚锋 刘敬敏 摘要：摘要：介绍了燃煤锅炉与燃气锅炉的差别，就如何确定燃煤锅炉改为燃气锅炉具有可行性进行了论述，阐述了改燃煤锅炉为燃气锅炉的基本原则及改造的具体方法与措施。关键词：关键词：燃煤锅炉；燃气锅炉；改造 Discussion on Reconstruction Technologies of Converting Coal-fired Boiler to Gas-fired Boiler ZHA

42、NG Xue-yan，WANG Ya-feng，LIU Jing-min Abstract：The difference between coal-fired boiler and gas-fired boiler is introduced.The feasibility of converting coal-fired boiler to gas-fired boiler is discussed.The basic principles，concrete reconstruction methods and measures of conversion are expounded.Key

43、 words：coal-fired boiler；gas-fired boiler；reconstruction 我国现代化建设的全面发展和环保意识的日益提高，不少地方要求大量的燃煤工业锅炉改造成为燃气锅炉。在未来 2030 年内，我国的天然气储量将会保持快速增长的势头，为改造燃煤锅炉成为燃气锅炉提供了条件。因此，如何经济有效地将燃煤锅炉改造成燃气锅炉就成了目前锅炉制造厂家非常关心和亟待解决的课题。本文就燃煤锅炉改造技术进行探讨。1 燃煤锅炉与燃气锅炉的差别燃煤锅炉与燃气锅炉的差别 燃烧方式 燃烧方式取决于燃烧状态，燃煤锅炉采用层燃燃烧，而燃气锅炉采用室燃燃烧。层燃燃烧即燃料煤在一个宽大的支撑

44、面上行进并完成燃烧，其火床温度的分布见图 1。室燃燃烧是燃气在燃烧室呈火炬状行进并完成燃烧，火炬的直径和长度表征其燃烧特性，其炉膛内的温度分布见图 2。通风方式 燃煤锅炉一般采用负压通风，其燃烧过程由送风机和引风机共同完成。由于煤属于固体燃料，其燃烧特性及颗粒度的不均匀性决定了燃烧过程中需要较大的空气量，再加之炉墙、烟道漏风，燃煤锅炉实际运行时烟气出口的过量空气系数可达 2.12.5，甚至更高1。常见的燃气锅炉一般采用内燃结构微正压通风，其燃烧过程和燃烧产物的排出由送风机完成。气体燃料因其燃烧特性，使得空气能较好地与燃料进行预混，微正压燃烧没有炉墙、烟道的漏风因素，运行时烟气出口的过量空气系数

45、为 1.21.3，甚至最低可达 1.05 左右。燃料的易爆性 气体燃料的易爆性与其爆炸极限有关。在爆炸极限内，遇到明火会发生着火爆炸，所以爆炸极限越宽，爆炸危险越大。固体燃料则无此性质。锅炉的热惯性 由于燃烧方式不同，对于燃煤蒸汽锅炉，紧急停炉后，即使停止输送燃料，炉膛内仍有大量未燃尽的燃料继续释放热量(即热惯性)，使锅炉的蒸汽压力继续升高，危及锅炉的运行安全；而对燃气锅炉，一旦紧急停炉，不但完全停止了输送燃料，而且炉内无未燃尽的燃料存在，比较安全。锅炉的自动化控制 燃煤锅炉，由于受热惯性影响，负荷调节滞后，容量越大滞后性越强。对燃煤锅炉进行自动控制很困难，对负荷变化频繁和变化幅度大的工业锅炉

46、难度更高。而对于燃气锅炉，由于热惯性的影响很小，比较容易实现自动化控制。2 燃煤锅炉改成燃气锅炉的可行性燃煤锅炉改成燃气锅炉的可行性 燃煤锅炉的炉膛改烧燃气是可行的。因为煤的燃烧为多相反应，而燃气燃烧为均相反应，故相同发热量的煤与燃气的燃尽时间不同，煤的燃尽时间长，燃煤锅炉的炉膛容积热强度一般是燃气锅炉的 1/31/42，因而容量相同的燃煤和燃气锅炉的炉膛容积是前者大于后者。可见燃煤锅炉改烧燃气，其炉膛一般能满足燃气的正常燃烧。并不是所有的燃煤锅炉都有改造价值，要通过经济分析决定。首先要对燃煤锅炉的热效率进行检测，对剩余使用寿命进行评估，然后对锅炉的改造费用和改造后锅炉的热效率及使用寿命进行分

47、析评估，将其运行成本与新购燃气锅炉的运行成本作对比，判定燃煤锅炉是否有改造价值。只有改烧燃气后锅炉的热效率能够达到国家规定的一般不低于 82%的标准，且考虑贴现率及折旧后，投资小于新购的燃气锅炉才可能有改造价值。3 改燃煤锅炉为燃气锅炉的基本原则改燃煤锅炉为燃气锅炉的基本原则 原燃煤锅炉受压元件必须基本完好，有继续安全使用的价值；给水系统和送引风系统基本完好。改造后的锅炉应达到原锅炉的额定参数，如蒸汽温度、压力及给水温度等，保持或提高原锅炉的容量和热效率(锅炉的热效率一般可提高 5%10%)3。通过改造达到消烟除尘，满足环保的要求。改造方案简单易行，造价少、工期短、见效快。4 锅炉改造的具体方

48、法与措施锅炉改造的具体方法与措施 4.1 锅炉本体锅炉本体 对锅炉进行校核性热力计算，对锅炉的水循环和烟风阻力进行校核，并采取必要的防腐措施。清除锅筒、联箱及其他受热面的水垢和灰渣层，有效地提高锅炉的热效率。在锅炉受热面烟气侧形成的灰渣、碳黑和受热面水侧的水垢对传热影响很大。水垢的热导率约为碳黑的 1/10、钢板的 1/40，因此不能忽视水垢对传热的影响，即使是一层很薄的水垢，也能导致受热面壁温的急剧上升，甚至引起局部或整根烟管爆管。燃煤锅炉改烧燃气后燃烧产生的烟气没有飞灰等固体辐射物，仅靠烟气中的三原子气体产生辐射，最大辐射系数只有 0.4 左右，如果不在炉膛内设置有效的二次辐射装置，则辐射

49、换热量比燃煤锅炉小，故应该改造锅炉内部，增加辐射换热面。拆除上煤斗，将链条炉排抽出后，改造前拱及所在前墙以适于自动燃烧器的安装；用保温材料填充原燃煤锅炉炉排风室，表面覆盖耐火材料，形成炉膛的炉底，改造成为二次辐射面；拆除后拱在炉膛的伸出部分，并在此位置设置挡火墙，改变燃煤锅炉炉膛形式，以适于气体燃料的燃烧，增强火焰对炉膛受热面的辐射。加强炉墙、烟道特别是炉膛部位的炉墙，使加强后的炉墙具有一定的强度和密封性，以适合天然气燃烧的要求。将省煤器打开，清理省煤器管，主要是将省煤器翅片侧清理干净，增强换热效果。为保证锅炉在各种负荷下运行，需进行风量调节，可在烟道上设置调节风板，保证合理的配风比例。燃气易

50、燃易爆，对于改造的燃气锅炉更应处理好防爆问题，因此，可在锅炉炉膛上部两侧、对流受热面(锅炉管束)两侧及尾部烟道的顶部等处分别设置防爆门，并确保防爆面积不小于相关规定。4.2 燃烧系统燃烧系统 燃烧系统包括燃气供应、空气供应、主燃烧器点火及锅炉排烟系统。拆除原燃煤锅炉加煤系统、除尘器、除渣落灰装置，保留原引风机、鼓风机，将省煤器后的排烟烟道直接与引风机入口管连接，将原除尘器烟气进出口的烟道隔断并封焊。原燃煤锅炉一般采用负压燃烧，而目前大部分燃气锅炉均采用正压燃烧，正压燃烧可提高锅炉的热效率，但对锅炉炉体的密封性和保温性要求较高。因此，在改造中最好采用微负压燃烧(要求压力为-830Pa2)，这样对