燃煤锅炉淘汰及煤改气改电改生物燃料项目实施方案

燃煤锅炉淘汰及煤改气改电改生物燃料项目实施方案本项目针对现有分散小锅炉热效率低、运行成本高、锅炉自动化程度低等问题，集成现有先进技术及运行经验，对锅炉及配套机电系统进行全面的淘汰、改造、更换。项目实施后节能、经济、环保效果显著。1.1淘汰方案本项目拟淘汰21台4吨以下的燃煤锅炉，淘汰后其中5家企业用热采用余热回收利用，其余企业因改变生产工艺不需用热。对其它16台燃煤锅炉进行改造，锅炉供热方式由燃煤改为天然气燃料（6台）、电力（3台）、生物质燃料（7台）。1.2改气方案燃煤锅炉在实际运行中，热效率低，能源浪费大，排尘浓度大，烟气含硫量高，对大气污染严重。尤其是近年来，能源供需和环境污染的矛盾日益突出。而燃气锅炉的热效率高，对大气污染又低，有很好的环保性能。发达国家的燃气锅炉占有相当大的比重，俄罗斯占60%，美国占98%，日本占99%，发展燃气锅炉是大势所趋。因此，我国越来越多的大中城市制定了相应的强制性法规，限制燃煤锅炉的使用，例如北京、上海、西安等地不再批准建设新的燃煤锅炉房，原有的锅炉房一律改造为燃气锅炉。根据新的环保法，对产生大气污染的设备要实行监管，严格限定污染物的排放量，实施“碧水蓝天工程”，推荐使用清洁燃料，各级政府采取相应措施，推行燃煤全面燃气化改造。天然气是目前世界上最清洁的燃料，它燃烧充分，产生的灰份、含硫量和含氮量比燃煤低的多。同时，气体燃料通过管道输送，可极大的减小劳动强度，改善劳动条件，降低运行成本。1.2.1改造范围及目标XX天然气管道已连接到县城西工业园区，园区企业4吨以下的锅炉供热介质统一技改为天然气，共计改造6台锅炉。并达到如下目标：1、保持原锅炉的额定参数（如汽温、汽压、给水温度等不变）；2、提高原锅炉的出力和效率；3、通过改造消除烟尘，满足环保的要求；4、改造方案简单易行，投资少、见效快，工期短，因此改炉时涉及面越小越好。改造时不超出锅炉本体基本结构。1.2.2改造技术方案1、燃煤锅炉改成燃气锅炉注意要点（1）燃烧器的选型和布置与炉膛型式关系密切，应使炉内火焰的充满度好，不形成气流死角；避免相临燃烧器的火焰相互干扰；低负荷时保持火焰在炉膛中心位置，避免火焰中心偏离炉膛对称中心；未燃尽的燃气空气混合物不应接触受热面，以免气体不完全燃烧；高温火焰要避免高速冲刷受热面，以免受热面强度过高使管壁过热等。燃烧器的布置还要考虑燃气管道和风道的布置，操作、检修和维修方便。（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1300左右的较高范围。（3）一般燃煤锅炉改造成燃气锅炉后，由于受热面和积灰明显减轻，传热条件改善，不完全热损失也可控制得较小，所以锅炉效率可提高约5%-10%。2、技术方案总的构思（1）炉膛设计考虑天然气燃烧的火焰直径和火焰长度，使炉膛空间与火焰的充满度达到最佳。（2） 考虑到天然气主要成份为CH4，其燃烧后产生的H2O，蒸汽份额较大，故其辐射能力较强，炉膛受热可适当增加，以充分利用其辐射传热，提高热效率，降低钢材消耗，确保锅炉出力，并可提高锅炉出力。（3）锅炉炉膛内采用微正压燃烧。要求锅炉的炉墙，密封性能要加强。（4）由于燃气锅炉的空气过剩系数较小，只有1.051.2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，引风机风量有较多的富余，采用档板风门调节，功率损耗较大，建议采用变频调速方式对引风机进行调控。（5）在炉膛和后烟室看火门处，增加一个至两个防爆门，提高锅炉的抗爆性能。（6）新增加燃烧器控制系统，与原有的锅炉控制有机结合在一起，具有燃烧程控功能，能预吹扫自动点火，火焰检测器自检，负荷自动调节，火焰监测故障报警联锁停炉。燃气阀阻检漏，压力高低报警，水位调节水位高低报警，极低水位停炉。蒸汽压力超高炉膛温度超高报警，引风机与燃烧机顺控联锁功能。3、技术方案简要阐述（1）配置先进燃气燃烧器（2）拆除煤斗：在原锅炉基础平面0.00以上到锅炉前炉墙面板以前煤斗部分前落灰斗，以及炉排的全轴部分。（3）拆除炉排：拆除炉排的全炉炉排，以及前后轴和后部老鹰铁。（4）拆除炉排中间的风箱组成燃烧室空间：根据火焰的尺寸要求，将上下炉排中间的风箱部分拆除，形成一个圆弧形炉膛底部。（5）密封炉排下面的落灰室以及管部的排渣斗，用炉渣将炉排底部的落灰室和后部的渣斗堵住并在炉渣上部放置保温混凝土，再在混凝土上放置两层耐火砖（圆弧形放置），最后用耐火混凝土浇注抹面形成耐火保温炉膛底。（6）制作全炉墙及燃烧器的连接面板：用钢板在炉座基础平面处以上与锅炉全炉墙平面处进行焊接固定（与钢架相连焊接），根据燃烧头的安装固定尺寸要求，开孔并钻四个固定螺栓孔（攻丝），用耐火砖在钢板内侧砌筑耐火前墙（在钢板与耐火砖之间适当留间隙用来填充保温材料）和原有前炉墙，以及新做炉底相连，形成完全密封的新前炉墙。（7）用原有左侧和后部的看火门，改成两个防爆门。（8）拆除原有的鼓风机，除尘器，以及空气预热器，将原有的鼓风机及送风道全部拆除（预热器可根据情况考虑），原除尘器拆除后，钢制烟道将原除尘器卷入口和出口之间空间进行连接。形成完整烟道。（9）清除炉内水冷壁管对流管束等受热面上的烟垢，同时将锅炉内水侧的水垢进行清洗，提高锅炉受热面的传热能力。（10）对所有的炉墙及炉门进行密封：由于燃气锅炉在微正压状态运行，为了安全，需要对所有的炉墙及炉门进行密封。（11）安装燃烧机：先将燃烧头拆下，装在前炉墙上的燃烧器连接面板上，并用耐火材料将燃烧筒与炉墙处进行密封；然后按要求依次装上燃气阀组及附件，最后装上燃烧机主体部分。（12）根据燃烧机要求，结合原有的控制系统，设计制作新的控制系统。充分利用原有的系统，保留部分的控制器件，新增加部分重新做一个控制柜，将新控制柜与原有控制内保留部分结合，形成新的完整控制系统，能达到如下功能：a.水位自动调节，指示；b.水位高低报警，极低水位报警联锁停炉；c.炉膛出口温度超高报警，停炉；d.蒸汽压力超压报警，停炉；e.燃烧负荷自动调节，大、小火自动转接；f.根据压力，工作性自动起停；g.燃烧程控自动控制，自动实现预吹扫，高压点火，火焰自检，火焰监测，故障熄火报警停炉联锁；h.燃气高、低压报警；i.燃气系统泄漏报警，停炉；j.燃烧机停炉后吹扫；k.引风机与燃烧机顺控联锁，起动时引风机先开，燃烧器后开，停炉时燃烧器先停，引风机后停；l.所需的电机控制回路，都有短路、缺相、过载等保护功能。（13）调试时要对引风机的风量和压头进行调整：由于改造后引风机有较大富裕量，需要将引风门关小到一定程度，以减少风量和降低风压。（14）引风机改为变频控制：由于引风机功率较大，且改燃气后风量要求较燃煤时少，拆除除尘器和空气预热器的烟道阻力减小，引风机富裕量较大，采用加挡板调节时，电耗较大，改为变频调节后，能耗会降到原能耗的1/21/3，因此节能效果明显。1.3改电方案电锅炉与燃煤锅炉相比有以下优点：1、电锅炉全套设备占地面积小，不需烟囱、燃料渣堆放场所，产品可成套组装出厂，大大方便了现场安装，在现场仅需接上电源、水管，即可投入运行，可大大节省基建投资和安装费用。2、热效率高，输送方便，损失少。电锅炉效率在95%以上，启停调节方便，比煤锅炉更节能。3、自动化程度高、运行安全可靠。一般电锅炉都采用自动控制，快速平稳的控制电加热管组的循环投切。并且具有漏电保护、短路保护、过电流保护、过电压保护、压力超限保护、水位过低保护等多项保护功能。电锅的运用可实现机电一体化，不需专职锅炉运行工、节省费用，同时可避免人为因素的影响而发生事故。4、保护环境、造福大众。电锅炉无大气污染物要排放，无固体废物需要处理，从环保角度来看，最为优越。5、适用范围广。电锅炉产品规格多，可满足各种用途、各种环境和各种条件下的需要。还可根据客户的特殊需求进行加工订货。因此，本项目决定将3台燃煤锅炉，替换为电锅炉，电锅炉效率可达95%以上，可大大提高企业能源利用率。1.4改生物燃料方案1.4.1生物质燃料的特点生物质燃料是可再生的碳源，具产量巨大、分布广泛、低硫、低氮、生长快、二氧化碳排放低的特点。本项目决定将7台燃煤锅炉改造为生物质燃料锅炉。生物质燃料燃烧主要由下面几个条件控制：1、一定的温度；2、一定量的空气（氧气）；3、燃料与空气（氧气）的混合程度；4、燃料中的可燃物与空气中的氧气进行剧烈的化学反应时间。生物质燃料的着火温度为250400，比煤低（煤的着火温度为400500），其温度的提高由点火热供给。生物质燃料的燃烧过程是其可燃成分与空气中的氧剧烈化合并放出热量的过程，因而氧气的供给量决定燃烧反应的程度。通过对供氧量的控制，可以很好地控制其燃烧反应。现运行的生活及工业锅炉的结构若不加改造直接使用生物质颗粒燃料，锅炉将出现严重冒黑烟、效率低、有粉尘污染等现象。因此，生物质颗粒燃料锅炉需要加装专门的二次送风设备，增强进氧，使其能充分燃烧，有效提高炉堂温度，减少一氧化碳和烟尘的排放及热量的流失。1.4.2改造技术方案1、利用原有的链条炉排燃煤锅炉本体以及锅炉附属设备：鼓风机、引风机、出渣机、省煤器、减速器、除尘器、锅炉控制柜以及仪表阀门等等，减少锅炉以及附属设备的投资费用。2、把原来进燃料用的煤斗改制做成密闭式料斗。3、安装1个生物质颗粒燃料输送储料斗。4、安装1套螺旋式生物质颗粒燃料上料机，并在螺旋式上料机最上端与密闭式料斗连结的输料管最上端位置开一个检查孔，并安装一个行程开关对螺旋式上料机电动机的启动、停止进行自动控制。螺旋式上料机安装时，输料管与地面输送储料斗连接要有一定的倾斜角度。为了节约锅炉房占地面积，同时又符合锅炉房设计规范的工艺布置要求，输料管的倾斜角60为宜。5、在锅炉侧部安装1套二次送风设备及二次送风管。二次送风管一根通向锅炉炉膛，一根通向密闭式料斗，以保证燃料燃烧所需足够的氧气，达到完全燃烧的目的。6、锅炉改造应注意的问题（1）炉前端净距不得小于3m。因为螺旋式上料机安装后，地面输送储料斗与锅炉前段之间的距离为1.9m（以2t/h链条炉排燃煤蒸汽锅炉为例），如果小于3m，不便于操作和检修。（2）生物质燃料不宜露天存放，应有防雨、防风、防腐等措施。另外，生物质燃料在储存过程中，要经常检查燃料的温度，以防温度过高引起自燃。1.4.3生物质燃料锅炉的优缺点1、优点（1）生物质燃料锅炉燃烧稳定，起火快、火焰高、上气快，运行状态良好，锅炉热效率高。（2）改变以往的燃烧方式，SO2、烟尘和氮氧化物的排放量小，燃料的燃烬率比煤的燃烬率高，渣排量小。（3）生物质燃料为可再生能源产品，有利于国家能源结构调整和节能环保政策的落实。2、缺点（1）由于生物质燃料的着火温度比煤低得多，锅炉暂时停炉时不能压火，锅炉点火后需要连续运行，锅炉每日运行的时间比燃煤锅炉运行的时间长，因此，燃料消耗量比煤多。（2）当接到减少用汽或暂停用汽的通知需要暂时停炉时，必须将炉排上的燃料烧尽，并排渣干净，否则容易引起倒燃而使燃料斗里的燃料着火。1.5配套机电设备变频改造调查发现，现有锅炉鼓、引风量是通过调节鼓、引风机的风门来实现的，循环水量是通过调节水泵的阀门来实现的。这种调节方式在风量、水流量减少时电机的负荷基本不变，仍然要消耗大量的电能，浪费能源严重。另外在实际运行中，绝大部分当初按照最大工况出力设计配置的设备都处在非满负荷状态下工作。根据流体传输设备的工作原理可知：流体的流量Q与传输设备的转速N成正比；扬程H与传输设备转速的平方成正比；而传输设备的轴输出功率W等于流量Q与扬程H的乘积，由此可以推导出：传输设备的轴输出功率与自身的转速的三次方成正比，即与电源频率的三次方成正比。所以，如果采用调速方式来调节风量、水流量，那么由于风机、水泵的负载特性是平方转矩特性，随着电机转速的下降，电机所消耗的功率将呈三次方递减，在低速运行时可以节约大量的电能。近年来随着变频调速技术的发展及人们节能意识的增强，通用变频器已越来越多地应用于锅炉风机调速和循环水泵调速。通过控制变频器的输出功率来调节鼓风机、引风机、循环水泵电机的转速，从而调节鼓风量、引风量、循环水量。控制时根据锅炉出水温度确定引风机转速，若出水温度实际值低于设定值则增大电机转速，从而增大引风量；若出水温度实际值高于设定值则减小电机转速，从而减小引风量。鼓风机转速可根据引风机转速和炉膛负压来调节，使炉膛负压保持在-40-20Pa的范围内。另外，由于电动机起动电流保持在额定值以下，可降低对电机的冲击，提高设备使用寿命，减少了设备维修工作量。