燃煤锅炉改燃气锅炉的节能减排效果

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  摘要:近年来,能源供需和环境污染的矛盾日益突出,燃煤锅炉的改造替换逐渐引起人们的重视。天然气作为一种清洁能源,燃烧充分,对环境友好,可通过管道进行输送,降低了燃气锅炉的运输过程的消耗,减少了工人劳动强度,有助于企业实现环保达标排放。积极鼓励和引导燃煤锅炉改燃气锅炉项目的进行,对解决能源供需和环境之间的矛盾有重要的作用和意义。
  关键词:燃煤锅炉改燃气锅炉;必要性;节能
  一、替换方式的选择
  燃煤锅炉替换燃气锅炉应有两种途径:一是全部拆除原燃煤锅炉,改造锅炉房,选用、安装新的燃气锅炉;二是在原燃煤锅炉上进行改造,将燃煤锅炉改造为燃气锅炉。
  采用第一种途径,一般情况下,原燃煤锅炉房的面积、结构均能满足燃气锅炉的安装需要,抛开原锅炉房建筑寿命因素,只需对原锅炉房进行粉刷和装修即可。同时原锅炉房的水处理系统、循环系统及热力系统无需作较大的变更。当改造锅炉房不考虑锅炉房增容时,重点应考虑燃气锅炉的选型,选型的好坏,对将来的运行有着重要的影響。走这条途径,其优缺点有如下几点:
  1.1能选用先进的合适的燃气锅炉,运行效率高,安全可靠有保证,对以后的经济运行有利,也便于管理。
  1.2锅炉房可按燃气锅炉房装修,锅炉房可以达到整齐,美观和明亮的要求。
  1.3由于要购买新的燃气锅炉,投资略有增加。
  采用第二种途径,即燃煤锅炉的燃气改造,锅炉本体需要部分改造;原来的进煤设备,锅炉燃烧设备,除灰除渣脱硫设备等需要拆除;在燃气改造时,尚需作一系列校核设计计算;选用合适的燃烧器以及自控系统的安装和增装等。燃煤锅炉的燃气改造,燃烧器的选型和布置对以后燃气锅炉的安全、经济运行有着重要的影响。走这条途径,它的优缺点有如下几点:
  (1)最大的一个优点是可以利用燃煤锅炉炉膛容积较大的特点,稍作改动,即可提高锅炉的出力。如层燃燃煤锅炉改为燃气后,出力可以提高30%~50%。
  (2)与第一种途径相比较,投资略有下降。
  (3)改造后的燃气锅炉,在以后的运行管理、经济、安全运行,可能不如第一种途径来得顺手。因为毕竟是改造的设备不如新的设备。
  (4)若改造时间较长,改造期间此台锅炉无法使用,也会影响企业的正常生产经营。综上所述,从整体来看,建议选择第一种途径。
  二、燃煤锅炉和燃气锅炉的区别
  2.1由于燃烧介质的不同,燃气锅炉采用燃烧器直接燃烧,而燃煤锅炉需用给煤机进煤后,通过炉排后燃烧,同时为保证燃烧的充分度,需配置鼓风机和引风机,因此增加了电耗。燃煤锅炉和燃气锅炉最大的区别在于,燃气锅炉对环境的影响极低,烟气主要成分是二氧化碳CO2和水H2O,污染物主要是氮氧化物NOX,并且含量很低,烟气不必处理即可排放,因此无需配套相关的环保设施和人员。
  2.2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,一般允许在超过1000℃左右的较高范围。而燃煤锅炉由于原煤燃烧后会产生炉渣、炉灰等各类固体废弃物,为防止高温腐蚀,炉膛出口烟气温度允许范围一般在500℃以内。另外,原煤燃烧后产生的炉渣和灰分,在产生的同时也会带走一定的热量,而燃气锅炉则少了这部分的热损失。
  2.3一般燃气锅炉由于受热面增加且基本无积灰现象,传热条件改善,不完全热损失也可控制得较小,所以锅炉效率可大幅提高。
  2.4考虑到天然气主要成份为甲烷CH4,其燃烧后产生水蒸汽份额较大,故其辐射能力较强,炉膛受热面增大,以充分利用其辐射传热,提高热效率,确保锅炉出力。
  2.5锅炉炉膛内采用微正压燃烧。而燃煤锅炉采用的是负压燃烧,相对于微正压燃烧而言,燃煤锅炉运行的危险性略有增加。
  2.6由于燃气锅炉的空气过剩系数较小,只有1.05~1.2之间,燃烧所需风量较少一些,加上拆除除尘器后,以及烟道系统烟尘较小,所以烟道阻力较小,相对于燃煤锅炉,可以取消引风机,同时,鼓风机的功率可大幅减小(一般采用变频控制),同时无需除尘器、脱硫系统、污水处理等相关的环保设施和给煤机、除渣机等相关辅助设施,大幅减小锅炉整体运行电量,且可实现即时操控。
  2.7相同容量的燃气锅炉,相对于燃煤锅炉的体积更小,占地面积也会有所减少。综上所述,从整体结构来讲,燃气锅炉所需的各种配套设施更少,在人工及锅炉运营维护成本上,均会低于燃煤锅炉,同时,在热效率上,也大幅高于燃煤锅炉。
  三、燃煤锅炉改造燃气锅炉的必要性
  随着社会经济和文化的发展,人们环保意识增加,开始关注并重视能源需求和环境问题之间的矛盾问题,我国也开始大力施行碧水蓝天工程,国家政府和相关企业还出台相关措施办法,限制燃煤锅炉的使用,改为燃气锅炉。天然气作为一种清洁燃料,凭借其充分燃烧后具有良好的环保性能,成为人们在燃煤锅炉改燃气锅炉项目中首选的替代能源。我国也逐渐在多个省市区投入使用新型燃气锅炉,并同时积极推荐燃煤锅炉向燃气锅炉的改造工程。
  相比于燃煤锅炉,燃气锅炉具有明显的优势:首先,相比于煤炭,天然气的使用范围逐渐增大,价格也较为低廉,具有很好的性价比;其次,燃气锅炉运行技术更具优势,运行所需辅助机械设备种类少、体积小,运输方便,可以在充分体现环保节约理念的同时,满足燃煤锅炉改燃气锅炉项目所需热能;最后,燃气锅炉可以从根本上做到节能减排,排放无污染的气体,对环境友好的同时还能充分利用能源产生热能。燃煤锅炉改燃气锅炉的途径主要有两种:一是燃煤锅炉全部拆除,重新安装新的燃气锅炉;二是在原有燃煤锅炉基础上进行改造。在实际改造项目中,应根据项目资金和施工环境灵活选择改造途径。
  三、燃煤锅炉改燃气锅炉的节能减排效果分析
  通过对相同容量的锅炉在相同实践实施相同的运行负荷,持续运行1小时后发现,相较于燃煤锅炉,燃气锅炉的节能率可达15%以上。同时,燃煤锅炉在工作过程中,风机产生的大量烟气会带走一部分热能,随之产生的污垢增加了热阻面,导致燃煤锅炉的热效率降低,一般在70%左右。而燃气锅炉在工作过程中没有过多的烟气产生,污垢少,热效率一般可以达到92%,提高了20%以上。
  燃煤锅炉由于技术限制,运行前需要提前进行预热,而且工作工程中不能中断,否则要重新开启,为锅炉的运行和使用造成了很大的不便,同时也极大地消耗人力和物力。
  而燃气锅炉具有良好的自动化控制系统,可以即开即用,快速达到设定的输出功率,节省了锅炉运行成本和人工成本。同时,燃气锅炉可以大大改善工作环境,降低劳动强度,也符合国家环境保护政策和能源政策的展趋势。
  燃气锅炉的使用过程中,所需的辅机设备少,不像燃煤锅炉还需固体废渣和污垢等的清除设备,因此,燃气锅炉的占地面积仅为燃煤锅炉的二分之一左右,占地空间小,很好地节约土地资源和人力资源。
  四、结语
  燃气锅炉具有显著的节能减排效果,对环境更加友好,有利于改善环境质量,除此之外,燃气锅炉的使用运行还可降低锅炉的维护成本、人工成本和时间、土地等资源。燃煤锅炉改燃气锅炉,是具有显著的环境效益、社会效益和经济效益的改造项目。
  【参考文献】
  [1]国静芳,高艳秋.燃煤锅炉改燃气锅炉项目节能减排分析[J].中国资源综合利用,2018,36(1):102-104.
  [2]王佳楠,陈钊增,沈承业.燃气锅炉替换燃煤锅炉节能效果分析[J].宁波节能,2015(2):29-31.
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