電站系統工程煤制氣鍋爐的設計及應用哈爾濱哈鍋燃燒工程設備廠徐立新李洪路中國是世界上較大的煤炭生產國和消費國。在一次能源消費結構中，煤炭占據主導地位，比例高達75% ~80%，但能源有效利用率僅為32%左右，今后相當長的時間內，這種格局不會有很大變化。近年來，根據我國環保政策的要求，全國各大中城市對加強治理、整頓環境，控制大氣污染提出了更高的要求，特是冬季采用燃煤鍋爐取暖的地區，每到采暖期，空氣質量顯著下降，其中主要原因是燃煤鍋爐的煙氣排放始終不過關，解決這一問題已耗時耗力多年，未見顯著效果，我國大氣污染主要屬于“煤煙型”污染。有數據表明：CO2總排放量為6~7億t，其中85%是由燃燒排放的；SO2總排敞量為2其中90%是由燃燒排敞的煙塵總排放量為1873萬t，其中73%是由能源開發利用排放的。采用清潔型能源，如柴油、天然氣或電能將直接面臨地區經濟環境差異和能源價格過高的現實。大幅提高的運行費用顯然使絕大多數用戶難以承受。因此市場呼喚一種既能滿足用戶需要，又不增加運行費用；既能滿足環保要求，燃料又方便易得的鍋爐設備。根據市場需求，我們設計了一種利用煤制氣來燃燒，實現能量轉換的鍋爐，即煤制氣鍋爐?！　?/p>

 1.煤制氣鍋爐的基本要求煤制氣鍋爐實質上是一種利用劣質煤所造低熱值氣體燃料來燃燒、換熱的燃氣鍋爐。對鍋爐運行的要求、鍋爐房綜合管理的要求都比照燃氣鍋爐而設計?！?/p>

　以下幾點是設計過程中應遵循的基本原則：鍋爐設計必須遵照《蒸汽鍋爐安全技術監察規范》及國家有關技術法規?！　?/p>

 針對不同煤種，制造出的煤氣要充分分析、化驗，掌握氣體燃料的成分及熱值?！　?/p>

 嚴格的理論計算是結構設計的依據，并且在計算中經驗數據的選擇也要根據燃料特性有所不同，這樣才能更加符合實際運行情況?！?/p>

　鍋爐的技術參數比照同擋次燃煤鍋爐的效率要高，接近燃用清潔燃料的鍋爐熱效率?！?/p>

　符合國家環保各項技術指標要求，徹底解決消煙除塵問題?！?/p>

　應有芫整的保護措施，如煤氣檢測報警器、煤氣切斷裝置、煤氣放散裝置、火焰監測器、防爆裝置?！　?/p>

 節約能源，降低運行費用?！?/p>

　開發綜合經濟效益，以劣代優，變廢為寶?！?/p>

 2.煤制氣鍋爐設計原則合理布置爐臘尺寸，既滿足爐膛輻射受熱面的需要，又要考慮爐膛容積熱負荷指標。主要根據經驗選取，可參照燃用煤氣鍋爐的容積熱負荷選取?！?/p>

　爐膛內部合適位置布置穩焰墻（由耐火磚砌成），它的作用既有增加爐膛內部溫度水平起蓄熱作用，又可起到整定火焰形狀的功能。合理布置對流受熱面管束間距，盡量選擇較小值，用以提高煙速，增強換熱效果。但同時應注意到燃料特性，由于煤制氣中含有相當一部分焦油類物質，管束間距過近會造成由管壁污染而形成煙氣流通截面變窄甚至堵塞的問題。因此要根據提供的燃料特性充分考慮這一問題。

　為了點火、觀察方便，我們在側水冷壁靠近燃燒器頭部位置加裝了點火門。點火門位置確定的合理與否，對將來操作是否方便起很大作用。為了考慮點火炬伸入方便，側水冷壁要將點火門的位置讓開，可將側水冷壁管彎制成讓門管?！?/p>

　鍋爐應根據《規程》中的要求加裝防爆裝置?！?/p>

　防爆門的面積要經過計算確定?！?/p>

　鍋爐可適當布置尾部受熱面，采用鑄鐵式省煤器或鋼管式省煤器均可，要根據實際情況確定。同時要做到尾部煙氣溫度不低于150~160C，保證受熱面管壁溫度不低于S3露點溫度，以避免低溫腐蝕發生。燃燒器的設計要充分考慮到燃料特點。目前我廠應用的就是自行設計的國產燃燒器，可單獨調節一次風、二次風的送風比例，也可比例調節。噴口處加裝穩燃器，使火焰在噴入爐膛的瞬間在旋轉，改變爐內空氣動力場，以保證燃燒充分，火焰穩定?！?/p>

 3.煤制氣鍋爐的應用我們在1996年首 次開發設計了燃用煤制氣鍋爐，并在當年安裝芫畢，投入使用，經歷5個采暖期的實際運行檢驗。綜合近幾年多臺煤制氣鍋爐的運行數據，證明鍋爐出力及環保指標芫全符合國家標準的要求?！?/p>

　煤制氣鍋爐與燃用固體燃料的鍋爐兩種燃燒方式經過實踐對比后，有很多優點。煤制氣鍋爐所利用的燃料是一些長焰煤、不粘結或弱粘結性揭煤、貧煤等劣質煤，這些性質的煤種在固定爐排上燃燒，熱值低，著火狀態不穩定，其有效利用率很低。沒有好的燃燒方式，一般是不被采用的。有數據表明，全國現有鍋爐總數60多萬臺，其中工業鍋爐占總臺數的98%~99%，煤炭仍舊為主要燃料。這些工業鍋爐絕大多數在吃“細糧”，平均熱效率僅為60%左右，比發達國家低15%~20%，造成優 質煤炭的巨大浪費。設想將多數工業鍋爐換成煤制氣鍋爐，充分利用劣質煤造氣、燃燒、換熱，將為國家節約大量能源。將這些節約的能源利用到電力、冶煉化工等能源消耗大戶行業，其價值不可估量?！　?/p>

 煤造氣鍋爐去掉了傳統方式燃煤鍋爐的除渣機、除塵器、上煤機、爐排設備，鼓引風機的配置也比相同容量的燃煤鍋爐小，因此，設備配置、運行電耗量也比同參數燃煤鍋爐小，在節約用電方面效果顯著?！　?/p>

 發生爐煤氣作燃料，改變了傳統的直燃固體、直燃液體燃料的方式。不僅潔凈，而且燃燒效率高，運行費用少。既節約了能源，又保護了人類賴以生存的自然環境。目前，這種燃燒方式的鍋爐在東北三省都有使用，內蒙古地區的用戶也擬用該種鍋爐。根據鍋爐實際運行反饋的情況，我們以鏈條爐排11類煙煤的6t/h、4t/h鍋爐與同容量的煤制氣鍋爐t比較在一個采暖期內的燃料費、電費，可以看出這種燃燒方式的優越性。表類煙煤鍋爐與煤制氣鍋爐煤、電消耗對比鍋爐容量燃料名稱煤制氣單耗煤量累計耗煤單耗電量累計耗電/節約煤費/萬元節約電費/萬元合計萬元鍋爐實際效率/%說明：褐煤產氣率2Nm3/kg，熱煤氣低位熱值按1400kcal/Nm3計算，褐煤的價格是120元/t.平均采暖期供暖天數為165天，每天按8h供暖計算?！?/p>

 4.結論實踐證明，我們開發設計的煤制氣鍋爐是一種有著廣泛適應性，節能的環保型鍋爐，是解決我國能源利用率低，降低環境污染及氣化燃燒的新途徑，因此市場前景廣闊。