涨知识 | 燃煤与燃气锅炉性能、改造供热分析

更新日期：2020-03-24 13:03:09

为减轻城市雾霾状况，近年来沈阳市全面整治超标排放压力容器并提倡“煤改气”工程，积极落实国家节能减排政策，大气污染明显减少。由于城区规划的不足，为达到供暖效果，有些地区穿插建有分散煤小锅炉，造成城区烟囱林立，污染周边环境。

供热燃煤锅炉严重污染大气，采暖期空气质量较之前有明显下滑，其中可吸入颗粒物、二氧化硫和二氧化氮浓度分别是非采暖期的 1.3 倍、3.4 倍和 1.4 倍。改用燃气锅炉能较好的改善大气污染状况，本文就煤改气锅炉的技术问题进行了类比分析和初步探讨。

燃煤与燃气锅炉的性能差异

燃烧方式

燃煤锅炉燃烧中最惯用的手段为层燃，这种流程主要是指将燃料煤布置在一个面积较大的操作面完成燃烧。将煤途径击碎装置，用皮带送往煤仓，通过给煤机，运用传煤风，冲入炉膛；燃气锅炉运用的方式主要为室燃，这种方法主要是指将燃气放置在燃烧室内呈现火炬状完成燃烧。

其中，层燃燃烧方式的优点主要是运行可靠稳定，经济性较好；缺点是需要相应的煤的种类，适应性不是太强。同时层燃燃烧方式为“单面引火”以及“分段燃烧”，煤仓中很容易出现煤搭桥等现象。

室燃燃烧方式的优点为高效、清洁环保、自动燃烧，同时此种燃烧方式占地少，不需要进行运输燃烧，并且天然气燃烧没有杂质，其锅炉寿命比较长。燃气锅炉可承受较高的热负荷，所以可选用较小的炉膛空间。

燃烧产物

煤的主要成分有碳、氢、氧、氮、硫等和水，燃烧后生成二氧化硫、三氧化硫、氮氧化合物排入大气，污染环境，对人类造成危害。而天然气的主要成分是 CH4，经过燃烧后，主要生成 CO2 和 H2O，相对燃煤锅炉燃气锅炉的排放要环保的多，能够较好的降低市区大气污染问题。

通风方式

燃煤锅炉的燃烧过程经鼓引风器的的配合来共同作业。燃锅炉使用的煤为固体燃料，煤的大小及本体的燃烧性质导致燃煤锅炉燃烧中会产生较大的过余气体，再加上燃烧室烟道的漏风，过余气体系数可达 2.0~2.4 之间。

燃气锅炉主要采用的通风方式为内燃结构微正压通风，燃烧运行中的燃烧产物主要是由送风机排出。燃气锅炉主要燃烧甲烷等碳氢气体，能够与空气充分混合，而此种通风方式在运行中烟气出口的过量空气系数在 1.2~1.3 低到 1.05，燃气锅炉产生的烟气中粉尘量非常少，燃气内杂质较少，同时排出的烟气也较容易达到国家对燃烧设备的要求，而且不需要再添加除尘器等除渣设备。燃气锅炉不仅能够减少对环境的污染，同时设备投资相对较少，锅炉寿命相对较长。

安全性

燃煤锅炉相对安全，炉膛燃烧危险隐患小。而燃气锅炉需要明确的安全措施，在爆炸极限内极易引爆。燃煤锅炉主要采用的是层燃，所以，当燃煤锅炉需要及时停炉时，即使停止输送煤炭，炉腔内还存有不少未燃尽的燃料，可以不间断的继续燃烧，后果是炉内的气压力不断攀升，危及容器的安全性。

而燃气锅炉主要是采用天然气燃料，当锅炉需要及时停止运行时，可以理解停止输送，安全有保障。另外无需储存设备，可有效减轻运输、场地等费用。但是最关键的是天然气的易爆性，达到爆炸极限，如遇明火，将会产生爆炸危害生命安全，而燃煤锅炉则你不用考虑这些。

通过上述的基本论述，燃气锅炉相对来说体积小，占用空间小，燃烧相对充分，排放物相对来说对大气的污染要小得多。

购置燃气锅炉改造燃煤锅炉的供热技术分析

采用这个方案将原燃煤锅炉中的设施全部拆解，换置成为新型的设备。在此种方案实施的过程中，还应该保证原来的燃煤锅炉房的结构特性以及面积等都满足燃气锅炉安装的相关要求。

原来的锅炉房中所用的循环系统、热力系统以及水处理系统等相关设备不需要进行大的修整，但是需要保证这些设备均基本完好，具有使用的价值。此种改造方案实施的优点主要有：

改造方案实施的优点

(1)比较简单，容易实施，同时还能够保证设备间的协调性，从而能够有效发挥锅炉的功能；

(2)对原来的锅炉房进行改造，能够保证锅炉房满足整齐、明亮以及美观等要求，同时将原有的土建设施拆除后，还能够极大节省锅炉使用的空间。需要引起关注的是，在燃气锅炉改造中应最大限度地保证燃气锅炉的自动控制程度以及安全性、便于安装等问题。

不是全部的燃煤锅炉都能改烧燃气，热效率不高和迫近报废期的锅炉就不具备改造价值。评估锅炉的改造价值，要对燃煤锅炉的热效率核查，还要评估剩余使用寿命。

设计划改造燃煤锅炉的现有价值为A1，上燃气锅炉投资为A2。使用燃气燃烧及控制设备改造费用为C。T1、T2为运行年限。G1、G2为维护管理费占投资的百分数，G1取7%~9%，G2取5%。Q为锅炉效率100%时每年消耗燃气和电的费用。η1、η2为设备实际运行效率。r为锅炉工的年工资和福利等。

现制定两种方案：方案1为改造之后的年运行费用F1，方案2为新上燃气锅炉的年运行费用F2。

计算如下：

S1=(A1+C)/T1+(A1+b)×G1+Q/η1+r

S2=A2/T2+A2×G2+Q/η2+r

若S1小于S2，改造的年运行费用低，可以改造。否则不易改造，而适合新上燃气锅炉。

举1台6.5MW燃煤锅炉的改造实例。该锅炉已运行了1年，距报废还有9年。锅炉房供热面积为9万平，供热量为12680 MWh/a，耗天然气量为144万立方/a，天然气费73.8万元/a，水电、人工费7.88万元/a，其它费用9万元/a。

当采用购置新锅炉方案时，假设燃气锅炉125万元，运行年限15年，合计年运行费用 95.88 万元。当采用改造锅炉方案时，改造费用计55元，改造后运行15年，合计年运行费用96.78万元。

其中，Y1为购置新锅炉方案的供热成本，Y2为改造旧锅炉方案的供热成本。

因此，当锅炉使用年限较长时，改造旧锅炉方案的供热成本高，就不如采用购置新锅炉合算。

而当锅炉使用年限较短时，其运行成本稍低于购买新锅炉的改造方案，还可以考虑改造锅炉方案，若资金较充裕，新建燃气锅炉较适宜。

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