论文部分内容阅读
【摘要】本文主要从燃气锅炉系统组成、提高燃气锅炉运行热效率的安全措施、本体结构安全说明、提高燃气锅炉运行系统安全技术研究等方面进行了详细的阐述。
【关键词】燃气锅炉；安全；系统
中图分类号： TK229 文献标识码： A
一、前言
随着当今社会环保要求的不断提高,燃气锅炉使用市场日益扩大，全国各地均在进行大规模的燃煤锅炉改造工程,而我国能源人均占有率低，燃气锅炉起步较晚,接触燃气锅炉运行的司炉人员经验尚浅,加强燃气锅炉系统的安全研究,提高锅炉使用效率是非常必要的。
二、工业锅炉概述
工业锅炉常规分为两种,一种为工业生产提供工艺蒸汽,另一种为社会居民生活、采暖提供热水供应,是工业和社会的必须消耗品。工业锅炉能源消耗和污染排放均位居全国工业行业第二,仅次于电站锅炉,煤炭消耗量远高于钢铁、石化、建材等高耗能工业行业,给全国重点城市造成的污染排放已经超过了电站锅炉。到2008年6月,全国持有各级工业锅炉制造许可证的企业1121家,主要生产层燃锅炉,占燃煤锅炉的95%。我国现有锅炉57万多台,其中链条锅炉是中国工业锅炉燃烧设备的主要方式,约占中国工业锅炉产量台数的60%,固定炉排锅炉约占30%,其他约占10%。
我國工业锅炉在国民经济和社会发展中的重要性,已经得到社会各界的初步认识。《中国国民经济和社会发展十一五规划纲要》将工业锅炉技术进步列为节能工作的重要内容。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》和《十一五科技攻关计划发展纲要》已将“煤的清洁高效开发利用”、燃煤污染物综合控制和利用的技术与装备等明确为优先主题的重点研究内容。国家发改委制定的《节能中长期专项规划》中,已将燃煤工业锅炉(窑炉)改造列为“十一五”十大重点节能工程之首,并制定了工程示范实施方案。
三、燃气锅炉工艺系统分析
1.燃气锅炉本体工艺
以热水锅炉为例，燃气锅炉工艺流程如下：燃料和空气按一定比例送入炉膛进行燃烧，产生一定参数的热水，供给采暖外管网，供暖使用。与此同时，燃烧过程中产生的烟气，经节能器进行换热，降低排烟温度后送入烟囱，排入大气。
2.燃气锅炉基本组成部分
燃气锅炉主要由下列几部分构成:
锅炉主体部分：燃烧系统、本体受热面、节能器；
辅助设备:鼓风机、烟道、烟囱、循环水泵设备、水处理设备。
3.锅炉的工作过程
锅炉的工作包括两个同时进行的过程:燃料的燃烧过程，烟气向水的传热换热过程。简要叙述如下:
1）燃料的燃烧过程
具有一定压力的天然气通过燃烧器进入炉膛，点火燃烧，产生释放热量。
2）烟气向水的传热过程
由于燃料的燃烧放热，炉内温度很高，在炉膛的四周高温烟气与水冷壁进行管内的工质进行辐射换热，经炉膛尾部转弯进入对流管束区进行对流换热，最后从锅炉本体出烟口排出，进入节能器进行换热，提高锅炉回水温度，降低排烟温度，最后进入烟道、烟囱排入大气。
四、锅炉运行存在的问题
改变锅炉供水温度是一种在其他采暖系统中常用的调节方法,但是在燃气热水锅炉运行中采用改变锅炉供水温度调节供热量的方法,对燃气锅炉的经济运行是不利的。
第一,锅炉是将燃料化学能转换为热能的一种装置, 它必然遵循事物的普遍规律,即在额定工况下的热效率最高;在整个供暖季期间,供水温度变化很大,特别是初供暖期和末供暖期, 供水温度一般只有 50℃左右甚至更低,偏离锅炉的额定供水温度很多,自然锅炉的热效率会下降很多,既以单位热量消耗的燃气作为考核指标时,燃气消耗量大(据文献[2]介绍:当锅炉负荷低到 60℃时,锅炉的热效率比额定负荷时的热效率低 10～20%)。
第二,当供水温度下降时,回水温度也会下降, 燃气热水锅炉回水温度偏低会导致烟气凝结,大量的冷凝水造成烟火管末段腐蚀,影响锅炉的使用寿命。
烟气凝结腐蚀:天然气的主要成分是 CH4, 燃烧后生成CO2和 H2O, 以烟气形式排出。当烟道中温度较低时, 烟气会凝结为偏酸性的液滴, 附着在烟道表面(炉壁)上, 此过程中的化学反应如下:
CH4+2O2=CO2+2H2OCO2+2H2O=H2CO3
一般天然气燃烧生成物 (烟气) 的凝结温度为56℃。
第三, 当锅炉采用间歇运行方式时,锅炉经常起停,由于热冲击造成热应力疲劳,势必影响锅炉使用寿命。燃气锅炉升温速度快,由冷炉(20℃)到热炉(>1000℃)一般只需几分钟,每起一次炉就是一次热应力试验同时还要经受一段时间的低温腐蚀 (等待锅炉进水温度上升)。
综上所述,燃气热水锅炉采暖系统控制方式选择的条件:
———减少燃料消耗
提高锅炉的实际运行热效率:锅炉按照额定工况运行;
———延长锅炉的使用寿命
避免烟气凝结腐蚀:锅炉进水温度不低于额定值;避免热冲击造成的热应力疲劳:锅炉应连续运行, 以比例调节方式控制锅炉出力。
五、加强燃气锅炉系统的安全
1.注重产品质量
无论我们使用“燃气锅炉”或者“模块式燃气锅炉”，都要坚持产品质量第一，产品质量就是生命。我们使用的燃气锅炉必须是经国家质检部门检测合格的产品，要保证合格证、说明书齐全，技术参数符合国家标准。另外，还要注意锅炉型号的选取，要根据供热面积配备“燃气锅炉”或者“模块式燃气锅炉”，宜大不宜小，但要适当，不宜过大，否则，会造成前期投资、日常维护等诸多浪费。
2.把好安装关
“燃气锅炉 ”或 “模块式燃气锅炉 ”是关于生产安全的重要设备、为保证期安全使用，应由有资质的企业进行安装，也就是要求安装企业要有机电安装资质"，在工程建设中，首先要进行设计，根据设计施工图进行安装，原则上锅炉房的位置与主体楼分离，确需安装在顶层或地下室，要有直接通道，并具备自然通风条件，安装在顶层的要安装避雷设备，设计要由有资格的相关单位承担，进入施工现场的队伍，要派工程技术人员现场指导，严格按照设计施工安装，不能随意变更，配电设备不能与锅炉安装在一起，应分开，锅炉房不得住人，防止发生意外，施工过程中要聘请监理人员全程进行监理，保证安装质量，工程安装竣工后要进行验收，验收由安装企业组织，参加单位、销售单位、设计单位、监理单位、安装单位、使用单位，即五方责任主体，验收合格后，报监管部门"监管部门根据验收报告，现场检查，重点检查是否符合安全要求，在保证安全的情况下投入使用。
3.严格操作使用
燃气锅炉的日常运行维护极其重要，因此，司炉人员必须经有关培训机构培训，并在培训取得 (岗位证书)后才能上岗，操作人员要认真阅读使用说明书，了解其性能、作用、危险性和预防发生安全事故应注意的事项，不可蛮干，技术人员要指导司炉人员熟练掌握操作技术，并要经常检查，发现问题及时纠正，使用单位要与安装企业及生产企业签订售后服务协议，每年都要对燃气设备、锅炉及其辅机设备，进行安全检修，确保锅炉安全运行，要根据锅炉房和锅炉情况配备消防灭火器，装置燃气泄漏报警装置，建立安全管理制度和应急措施，锅炉房内要清洁卫生，司炉人员在锅炉运行时不能远离，要注意观察仪表和水温，发现异常立即停炉详细检查，并迅速通知天然气公司和安装维修企业排除隐患，确保安全使用。
六、结束语
只有加强对燃气锅炉系统安全问题的研究，才能使该系统整体质量得到保障，该部分研究非常具有现实意义。
参考文献：
[1] 张立忠.燃气热水锅炉采暖系统控制方式探讨[J].区域供热.2013（3）:166-168.
[2] 绳开太.锅炉房一蓄热器供热系统的优化运行模式研究[J].东华大学学报.2012（3）:16-18.
[3] 高海英.谈谈燃气锅炉安全使用[J].区域供热.2013（6）:66-69.
【关键词】燃气锅炉；安全；系统
中图分类号： TK229 文献标识码： A
一、前言
随着当今社会环保要求的不断提高,燃气锅炉使用市场日益扩大，全国各地均在进行大规模的燃煤锅炉改造工程,而我国能源人均占有率低，燃气锅炉起步较晚,接触燃气锅炉运行的司炉人员经验尚浅,加强燃气锅炉系统的安全研究,提高锅炉使用效率是非常必要的。
二、工业锅炉概述
工业锅炉常规分为两种,一种为工业生产提供工艺蒸汽,另一种为社会居民生活、采暖提供热水供应,是工业和社会的必须消耗品。工业锅炉能源消耗和污染排放均位居全国工业行业第二,仅次于电站锅炉,煤炭消耗量远高于钢铁、石化、建材等高耗能工业行业,给全国重点城市造成的污染排放已经超过了电站锅炉。到2008年6月,全国持有各级工业锅炉制造许可证的企业1121家,主要生产层燃锅炉,占燃煤锅炉的95%。我国现有锅炉57万多台,其中链条锅炉是中国工业锅炉燃烧设备的主要方式,约占中国工业锅炉产量台数的60%,固定炉排锅炉约占30%,其他约占10%。
我國工业锅炉在国民经济和社会发展中的重要性,已经得到社会各界的初步认识。《中国国民经济和社会发展十一五规划纲要》将工业锅炉技术进步列为节能工作的重要内容。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》和《十一五科技攻关计划发展纲要》已将“煤的清洁高效开发利用”、燃煤污染物综合控制和利用的技术与装备等明确为优先主题的重点研究内容。国家发改委制定的《节能中长期专项规划》中,已将燃煤工业锅炉(窑炉)改造列为“十一五”十大重点节能工程之首,并制定了工程示范实施方案。
三、燃气锅炉工艺系统分析
1.燃气锅炉本体工艺
以热水锅炉为例，燃气锅炉工艺流程如下：燃料和空气按一定比例送入炉膛进行燃烧，产生一定参数的热水，供给采暖外管网，供暖使用。与此同时，燃烧过程中产生的烟气，经节能器进行换热，降低排烟温度后送入烟囱，排入大气。
2.燃气锅炉基本组成部分
燃气锅炉主要由下列几部分构成:
锅炉主体部分：燃烧系统、本体受热面、节能器；
辅助设备:鼓风机、烟道、烟囱、循环水泵设备、水处理设备。
3.锅炉的工作过程
锅炉的工作包括两个同时进行的过程:燃料的燃烧过程，烟气向水的传热换热过程。简要叙述如下:
1）燃料的燃烧过程
具有一定压力的天然气通过燃烧器进入炉膛，点火燃烧，产生释放热量。
2）烟气向水的传热过程
由于燃料的燃烧放热，炉内温度很高，在炉膛的四周高温烟气与水冷壁进行管内的工质进行辐射换热，经炉膛尾部转弯进入对流管束区进行对流换热，最后从锅炉本体出烟口排出，进入节能器进行换热，提高锅炉回水温度，降低排烟温度，最后进入烟道、烟囱排入大气。
四、锅炉运行存在的问题
改变锅炉供水温度是一种在其他采暖系统中常用的调节方法,但是在燃气热水锅炉运行中采用改变锅炉供水温度调节供热量的方法,对燃气锅炉的经济运行是不利的。
第一,锅炉是将燃料化学能转换为热能的一种装置, 它必然遵循事物的普遍规律,即在额定工况下的热效率最高;在整个供暖季期间,供水温度变化很大,特别是初供暖期和末供暖期, 供水温度一般只有 50℃左右甚至更低,偏离锅炉的额定供水温度很多,自然锅炉的热效率会下降很多,既以单位热量消耗的燃气作为考核指标时,燃气消耗量大(据文献[2]介绍:当锅炉负荷低到 60℃时,锅炉的热效率比额定负荷时的热效率低 10～20%)。
第二,当供水温度下降时,回水温度也会下降, 燃气热水锅炉回水温度偏低会导致烟气凝结,大量的冷凝水造成烟火管末段腐蚀,影响锅炉的使用寿命。
烟气凝结腐蚀:天然气的主要成分是 CH4, 燃烧后生成CO2和 H2O, 以烟气形式排出。当烟道中温度较低时, 烟气会凝结为偏酸性的液滴, 附着在烟道表面(炉壁)上, 此过程中的化学反应如下:
CH4+2O2=CO2+2H2OCO2+2H2O=H2CO3
一般天然气燃烧生成物 (烟气) 的凝结温度为56℃。
第三, 当锅炉采用间歇运行方式时,锅炉经常起停,由于热冲击造成热应力疲劳,势必影响锅炉使用寿命。燃气锅炉升温速度快,由冷炉(20℃)到热炉(>1000℃)一般只需几分钟,每起一次炉就是一次热应力试验同时还要经受一段时间的低温腐蚀 (等待锅炉进水温度上升)。
综上所述,燃气热水锅炉采暖系统控制方式选择的条件:
———减少燃料消耗
提高锅炉的实际运行热效率:锅炉按照额定工况运行;
———延长锅炉的使用寿命
避免烟气凝结腐蚀:锅炉进水温度不低于额定值;避免热冲击造成的热应力疲劳:锅炉应连续运行, 以比例调节方式控制锅炉出力。
五、加强燃气锅炉系统的安全
1.注重产品质量
无论我们使用“燃气锅炉”或者“模块式燃气锅炉”，都要坚持产品质量第一，产品质量就是生命。我们使用的燃气锅炉必须是经国家质检部门检测合格的产品，要保证合格证、说明书齐全，技术参数符合国家标准。另外，还要注意锅炉型号的选取，要根据供热面积配备“燃气锅炉”或者“模块式燃气锅炉”，宜大不宜小，但要适当，不宜过大，否则，会造成前期投资、日常维护等诸多浪费。
2.把好安装关
“燃气锅炉 ”或 “模块式燃气锅炉 ”是关于生产安全的重要设备、为保证期安全使用，应由有资质的企业进行安装，也就是要求安装企业要有机电安装资质"，在工程建设中，首先要进行设计，根据设计施工图进行安装，原则上锅炉房的位置与主体楼分离，确需安装在顶层或地下室，要有直接通道，并具备自然通风条件，安装在顶层的要安装避雷设备，设计要由有资格的相关单位承担，进入施工现场的队伍，要派工程技术人员现场指导，严格按照设计施工安装，不能随意变更，配电设备不能与锅炉安装在一起，应分开，锅炉房不得住人，防止发生意外，施工过程中要聘请监理人员全程进行监理，保证安装质量，工程安装竣工后要进行验收，验收由安装企业组织，参加单位、销售单位、设计单位、监理单位、安装单位、使用单位，即五方责任主体，验收合格后，报监管部门"监管部门根据验收报告，现场检查，重点检查是否符合安全要求，在保证安全的情况下投入使用。
3.严格操作使用
燃气锅炉的日常运行维护极其重要，因此，司炉人员必须经有关培训机构培训，并在培训取得 (岗位证书)后才能上岗，操作人员要认真阅读使用说明书，了解其性能、作用、危险性和预防发生安全事故应注意的事项，不可蛮干，技术人员要指导司炉人员熟练掌握操作技术，并要经常检查，发现问题及时纠正，使用单位要与安装企业及生产企业签订售后服务协议，每年都要对燃气设备、锅炉及其辅机设备，进行安全检修，确保锅炉安全运行，要根据锅炉房和锅炉情况配备消防灭火器，装置燃气泄漏报警装置，建立安全管理制度和应急措施，锅炉房内要清洁卫生，司炉人员在锅炉运行时不能远离，要注意观察仪表和水温，发现异常立即停炉详细检查，并迅速通知天然气公司和安装维修企业排除隐患，确保安全使用。
六、结束语
只有加强对燃气锅炉系统安全问题的研究，才能使该系统整体质量得到保障，该部分研究非常具有现实意义。
参考文献：
[1] 张立忠.燃气热水锅炉采暖系统控制方式探讨[J].区域供热.2013（3）:166-168.
[2] 绳开太.锅炉房一蓄热器供热系统的优化运行模式研究[J].东华大学学报.2012（3）:16-18.
[3] 高海英.谈谈燃气锅炉安全使用[J].区域供热.2013（6）:66-69.