燃煤鍋爐供熱替代技術(shù)

摘要：時近冬季，溫度降低，站內(nèi)天然氣已無法滿足加熱爐燃燒用量，原油外輸溫度達不到要求。為確保冬季正常生產(chǎn)需求，欲停用站內(nèi)加熱爐，啟用燃煤鍋爐。

關(guān)鍵詞：燃煤鍋爐;傳熱效率;換熱介質(zhì);加熱爐

Abstract：In?the?near?winter，?the?temperature?decreases，?the?natural?gas?in?the?station?can?no?longer?meet?the?combustion?consumption?of?the?heating?furnace，?and?the?temperature?of?crude?oil?transportation?can?not?meet?the?;requirements.?In?order?to?ensure?the?normal?production?demand?in?winter，?it?is?necessary?to?shut?down?the?heating?furnace?in?the?station?and?start?the?coal-fired?boiler.

Keywords：Coal-fired?boiler;?heat?transfer?efficiency;?heat?transfer?medium;?heating?furnace.

1.1.1 背景

高一聯(lián)聯(lián)合站已建加熱爐，分別用于加熱脫水段原油。由于時近冬季，溫度降低，站內(nèi)天然氣已無法滿足加熱爐燃燒用量，原油外輸溫度達不到要求。而位于高一聯(lián)西北側(cè)，閑置燃煤鍋爐1臺，供熱能力為50噸/年水當(dāng)量，相關(guān)配套及管網(wǎng)已經(jīng)完成。

1.1.2 現(xiàn)狀

為確保高一聯(lián)冬季正常生產(chǎn)需求，現(xiàn)欲停用高一聯(lián)站內(nèi)加熱爐，啟用燃煤鍋爐。該燃煤鍋爐可提供0.4MPa蒸汽或95℃熱水，用作換熱介質(zhì)，供高一聯(lián)原油、稀油換熱升溫，以便外輸。

1.1.3 改造方案

根據(jù)燃煤鍋爐提供的介質(zhì)不同，本改造分為兩套大的方案;根據(jù)改造的方式不同，本改造在兩套大的方案基礎(chǔ)下，各分為兩套小的方案，共計四套方案。具體方案見下：

方案一：燃煤鍋爐提供蒸汽作為換熱介質(zhì)。

方案一/1

加熱爐不燃燒，燃煤鍋爐提供的蒸汽直接進入加熱爐殼體，加熱爐作為換熱器使用。單臺加熱爐換熱負荷不夠部分，新建換熱器補充。飽和蒸汽溫度為143℃，壓力0.4MPa。

1）從結(jié)構(gòu)方面，加熱爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)上部有盤管下部有火筒，蒸汽進入加熱爐殼體后，除與上層的盤管進行換熱外，還有大量蒸汽與下部的火筒接觸，殼體下部會產(chǎn)生大量積液，大量積液與新進來的蒸汽發(fā)生二次換熱，同時火筒將通過煙囪大量散發(fā)熱量，造成能量大量流失，因此盤管里的介質(zhì)得不到充分的換熱。大量蒸汽進入加熱爐殼體后，造成原安全閥的泄放量遠不能夠達到安全泄放要求，存在安全隱患。

2）從傳熱效率方面，換熱器管程跟殼程在換熱過程中存在逆流換熱，這樣大大加強了管熱效率，而加熱爐進出不存在逆流換熱，因此換熱效率很低。

3）從腐蝕方面，蒸汽進入殼體后，會加速盤管、火筒以及殼體的腐蝕速度，從而使加熱爐的使用壽命降低，特別是火筒長期在露點腐蝕作用下，會加快腐蝕速度，導(dǎo)致火筒失穩(wěn)報廢。

4）從安全方面，，設(shè)備功能轉(zhuǎn)變后，需要經(jīng)過有資質(zhì)部門檢測，檢測合格后方可投入使用，這樣加熱爐重新啟用前須進行檢測，而且加熱爐使用前暖爐還得消耗幾天，影響正常工作運行。

從上述分析，加熱爐達不到換熱器的換熱效率，熱負荷將大幅下降60%—70%，并加快加熱爐內(nèi)部腐蝕速度，而且性能方面較換熱器有很大缺陷，從安全和節(jié)能角度講，不可行，因此不建議加熱爐改做換熱器使用。

方案一/2

停用加熱爐，新建換熱器8座，燃煤鍋爐提供的蒸汽作為換熱器換熱介質(zhì)。飽和蒸汽溫度為143℃，壓力0.4MPa。該方案技術(shù)可行。換熱器面積680㎡。

方案二：燃煤鍋爐提供熱水作為換熱介質(zhì)。

方案二/1

加熱爐不燃燒，燃煤鍋爐提供的熱水直接進入加熱爐殼體，加熱爐作為換熱器使用。單臺加熱爐換熱負荷不夠部分，新建換熱器補充，熱水溫度為95℃。

熱水進加熱爐達不到蒸汽的換熱效率，熱負荷下降高達80%（熱水溫度95℃的情況下），因此從安全及節(jié)能角度講，不可行，因此不建議加熱爐改做換熱器使用。

方案二/2

停用加熱爐，新建換熱器7座，燃煤鍋爐提供的熱水作為換熱器換熱介質(zhì)，熱水溫度為95℃。該方案技術(shù)可行。換熱器面積4078㎡。

1.1.4 關(guān)于燃煤鍋爐燃料替換技術(shù)論證

1）鍋爐改為熱水循環(huán)

鍋爐改為95℃出水、70℃回水的熱水鍋爐，保持原有鍋爐負荷的情況下，鍋爐的循環(huán)水量將達到1104m3/h，鍋爐對流管束的水流速將達到32m/s，鍋爐阻力過大，無法運行。

若降負荷，使鍋爐的水系統(tǒng)流程較為合理，鍋爐負荷需降至2.8MW以下，僅為原有鍋爐負荷8.7%，就鏈條爐排層燃方式而言，遠低于鍋爐的最小運行負荷30%。

2）鍋爐改為低壓蒸汽運行

直流鍋爐，無鍋筒，給水靠水泵壓頭一次通過受熱面產(chǎn)生蒸汽，適用于高壓、亞臨界、超臨界壓力鍋爐。不適用于低中壓蒸汽鍋爐。

就具體結(jié)構(gòu)而言，若改為0.6～0.7MPa壓力的蒸汽鍋爐，在該壓力下的汽化潛熱較大，在汽水流程未進入爐膛以前，就已經(jīng)汽化，產(chǎn)生兩相流體，無法保證進入爐膛輻射受熱面的兩路Ф89×13的水平盤管的汽水流量均勻，將產(chǎn)生較大的熱偏差，鍋爐無法安全運行。

3）鍋爐改為燃氣運行

常規(guī)燃煤鍋爐的受熱面大于燃氣鍋爐的受熱面，改為燃氣以后，鍋爐的受熱面布置相對較多，鍋爐各受熱面的煙氣流速降低，鍋爐的排煙溫度較低，相對不在合理范圍內(nèi)。

改為燃氣鍋爐，必須對鍋爐的爐膛、對流受熱面、鍋爐后部煙氣及汽水流程做相應(yīng)的處理，改造量大，難度較大。

另外需對爐排進行耐火隔熱處理;去掉中拱及中拱管（使鍋爐汽水流程從對流管束直接接入爐膛盤管）;對前后拱下部及爐門進行耐火密封處理;在前部改變水平爐膛管的流程，開出燃燒器口;必須選擇短火焰燃燒器，防止火焰直接投射到爐膛管上;在爐膛頂部需加裝防爆門裝置;對流管束部分的爐墻和爐門做密封處理;盡量使煙氣不通過尾部的除塵器及引風(fēng)機直接進入煙囪。

4）鍋爐相關(guān)專業(yè)改造

燃氣鍋爐房的建筑結(jié)構(gòu)、電氣、控制儀表、通風(fēng)換氣和工藝安裝的安全要求都要高于燃煤鍋爐房，如果鍋爐改燒燃氣，鍋爐房的建筑結(jié)構(gòu)（指防爆措施等）、電氣、控制儀表、通風(fēng)換氣和工藝安裝也要按照國家相應(yīng)規(guī)范要求進行工藝及安全改造。

1.1.5 結(jié)論

最優(yōu)方案為方案二/2。新建換熱器8臺，采用逆流換熱方式，利用燃煤鍋爐提供的143℃，0.4MPa飽和蒸汽水作為換熱介質(zhì)。

參 考 文 獻

【1】同濟大學(xué)等四院校編.燃氣燃燒與應(yīng)用.第二版.北京：中國建筑工業(yè)出版社.1988

【2】燃油燃氣鍋爐房設(shè)計手冊.北京：機械工業(yè)出版社.1998

【3】韓昭滄.燃料及燃燒.第二版.北京：冶金工業(yè)出版社.1994.

作者簡介：趙斌（1982--），女，遼寧省盤錦人，大學(xué)本科，從事石油儲運設(shè)計工作。

中油遼河工程有限公司 遼寧盤錦 124010