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摘 要：出于对环境保护因素的充分考虑，我国中小型燃煤锅炉使用情况愈发受到限制约束，为有效改善这一现状，可将燃煤锅炉改造成燃气燃烧器，使其开始以气体燃料燃烧为主要形式，实现绿色环保最佳成效。本文主要对燃煤锅炉改造中的燃气燃烧器设计展开深入化研究分析，在此仅供相关行业参考借鉴。
关键词：燃煤锅炉改造；燃气燃烧器；设计分析
新时期发展背景下，社会对环境保护愈发重视，相应提出的标准要求也就越来越严格，致使燃煤锅炉使用逐渐受到局限，特别是一些中小型燃煤锅炉，普遍具有脱硫和除尘性能较差缺陷，甚至还容易产生较严重污染，对我国环境发展有着极为不利影响。在此情况下，燃煤锅炉改造成燃气锅炉就势在必行，可将原来的固体燃料彻底转变成气体燃料，彻底解决环境污染隐患，为生态环境保护奉献一份力量。
一、明确燃气燃烧器的类型
根据空气供给方式的不同可将燃气燃烧器分为以下几种类型，分别是鼓风式燃烧器、自然引风燃烧器及引射燃烧器等。鼓风式燃烧器主要是指利用鼓风设备将空气资源顺利输送到燃烧系统中，自然引风燃烧器是指利用锅炉内部负压将燃烧所需空气资源引入到燃烧系统中，引射燃烧器则是指将利用燃气射流将燃烧所需空气吸入其中。[1]在上述提到的三种燃烧器类型中优势最为突出的便是鼓风式燃烧器，普遍具有以下优势：第一，有效避免了燃烧器回火，能够合理调整负荷范围；第二，可适当增加空气和燃气之间的预热温度，大大提高锅炉燃烧效率；第三，结构设置简单，生产制造极其简便，投资成本相对较低；第四，因空气与燃气融合并不在燃烧器内部展开，所以可减少燃烧容器尺寸大小使其达到较高热负荷；第五，让燃烧高温区域离开锅炉表面，延长燃烧器实际使用寿命。而对于中型燃煤锅炉来说，因其自身具备良好送风性能，所以在将其改造成燃气锅炉时可有效利用原有鼓风能力将空气顺利送入到锅炉内，所以鼓风式燃烧器可以说是燃气燃烧器类型的最优选择。除此之外，自然引风燃烧器和引射燃烧器则具有改造成本较低且不需鼓风设备等特点，但因燃烧所需空气都是以自然引风和引射方式输入，因此一次空气系数相对较小，燃烧温度也普遍较低。[2]
二、燃气燃烧器位置的明确
根据相关调查发现，现阶段我国中小型锅炉如果按照燃烧方式的不同进行划分，具体可分为层燃炉和室燃炉两种，其中层燃炉大多均为链条炉结构，燃料在固定或是缓慢移动的炉上进行燃烧；而室燃炉则大多均为煤粉炉，借助炉墙或是煤粉燃烧器顺利进入到炉膛环境内实现燃烧，当前最常见的分别是对冲燃烧和切圆燃烧两种方式。一旦燃煤锅炉改造后为链条炉，那么前后炉墙在进行燃气燃烧器安装时将带来极大不便之处，所以应尽可能将燃气燃烧器安装在链条炉侧墙位置，并且为使改造后的锅炉温度与改造前相同，工作人员还需尽可能避免链条炉内换热设备出现较大变动情况，将燃气燃烧器安装在锅炉侧墙结构上。但在此期间还需注意一点就是燃气燃烧器安装应避免位置较低，防止火焰直接穿过链条炉造成毁坏影响，具体可用以下公式进行表示：R=3.3RoWOWM，其中R表示的是射流宽度，Ro表示的是燃烧器喷口半径大小，WO表示的是射流出口速度，WM表示的是射流截面轴向速度。由上述公式可以看出，往往射流宽度主要由射流出口速度和射流半径与射流截面轴向速度之间的比值进行决定。[3]
三、明确燃气燃烧器个数
将燃煤锅炉改造成燃气燃烧器后总个数需通过以下公式来明确：n=QglQrq，其中n主要表示的是燃气燃烧器的实际个数，Qgl代表的是锅炉热负荷容量大小，Qrq代表的是单个燃气燃烧器热负荷情况。在燃气燃烧器设计期间，往往单个燃烧器热负荷的明确要充分考虑到锅炉实际运行的负荷变化情况，如果锅炉负荷处于相对稳定状态下那么单个燃烧器热负荷数值将去最大值，燃气燃烧器的个数相对较小。但若是锅炉负荷处于较不稳定状态且变化波动较大，则单个燃烧器热负荷数值可选取最小值，而燃气燃烧器个数则相对较大。将燃煤锅炉改造成燃气燃烧器时，为避免多个燃烧器同时运行期间某一燃烧器出现故障引发火灾及爆炸事故，通常需将燃气燃烧器个数合理控制在3个范围内，这样一来不但能有效解决因受锅炉低负荷因素影响出现的回火、熄火等问题，还能通过燃烧器内部油枪的安装来更好适应低负荷变化情况，再加上熄火防爆装置的有效设置可充分保证燃气燃烧器使用安全性。
四、燃气燃烧器设计相关参数
与燃煤锅炉改造有关的燃气燃烧器参数主要包括以下几点：燃气空气出口流速、燃烧器喷口尺寸大小、燃烧器入口燃气压力及流量数值等，其中燃烧器喷口尺寸大小和流量数值可通过锅炉热负荷和燃烧器个数情况准确得出结果，以下就上文提到的鼓风式燃烧器、自然引风燃烧器及引射燃烧器参数展开详细阐述，其中鼓风式燃烧器入口燃烧压力为56kPa，燃气出口流速为7090m/s1，空气出口流速为5060m/s1，自然引风燃烧器入口燃烧压力为0.51.5kPa，燃气出口流速为4060m/s1，空气出口流速为58m/s1，引射燃烧器入口燃烧压力为12kPa，燃气出口流速为5070m/s1，空气出口流速为1020m/s1。由此可以了解到，为确保燃煤锅炉能够顺利改造成燃气燃烧器，相关设计人员在开展设计工作前需充分掌握相关参数，基于此提出合理化设计方案，促使燃气燃烧器能够稳定运行。[4]
五、结语
总而言之，因燃煤锅炉生产具备较多缺陷，如环境污染严重、生产效率较低等，所以需将其改造转变成燃气燃烧器，在进行设计工作时需结合相关参数，充分考虑到所有可能发生影响因素，促使燃气燃烧器工作效率及质量能够大幅度提升，实现燃气燃烧器设计最佳成果。
参考文献：
[1]赵国强，彭文玲.燃煤锅炉房改造为燃气锅炉房的工程设计[J].煤气与热力，2014（10）：3638.
[2]姬海民，李红智，赵治平，等.新型低NOx燃气燃烧器数值模拟及改造[J].热力发电，2015（12）：107112.
[3]齐金龙.燃煤锅炉燃高焦炉煤气的改造与应用研究[D].哈爾滨工业大学，2015.
[4]刘波.炼化工业炉污染物减排燃烧技术研究[D].华东理工大学，2016.
关键词：燃煤锅炉改造；燃气燃烧器；设计分析
新时期发展背景下，社会对环境保护愈发重视，相应提出的标准要求也就越来越严格，致使燃煤锅炉使用逐渐受到局限，特别是一些中小型燃煤锅炉，普遍具有脱硫和除尘性能较差缺陷，甚至还容易产生较严重污染，对我国环境发展有着极为不利影响。在此情况下，燃煤锅炉改造成燃气锅炉就势在必行，可将原来的固体燃料彻底转变成气体燃料，彻底解决环境污染隐患，为生态环境保护奉献一份力量。
一、明确燃气燃烧器的类型
根据空气供给方式的不同可将燃气燃烧器分为以下几种类型，分别是鼓风式燃烧器、自然引风燃烧器及引射燃烧器等。鼓风式燃烧器主要是指利用鼓风设备将空气资源顺利输送到燃烧系统中，自然引风燃烧器是指利用锅炉内部负压将燃烧所需空气资源引入到燃烧系统中，引射燃烧器则是指将利用燃气射流将燃烧所需空气吸入其中。[1]在上述提到的三种燃烧器类型中优势最为突出的便是鼓风式燃烧器，普遍具有以下优势：第一，有效避免了燃烧器回火，能够合理调整负荷范围；第二，可适当增加空气和燃气之间的预热温度，大大提高锅炉燃烧效率；第三，结构设置简单，生产制造极其简便，投资成本相对较低；第四，因空气与燃气融合并不在燃烧器内部展开，所以可减少燃烧容器尺寸大小使其达到较高热负荷；第五，让燃烧高温区域离开锅炉表面，延长燃烧器实际使用寿命。而对于中型燃煤锅炉来说，因其自身具备良好送风性能，所以在将其改造成燃气锅炉时可有效利用原有鼓风能力将空气顺利送入到锅炉内，所以鼓风式燃烧器可以说是燃气燃烧器类型的最优选择。除此之外，自然引风燃烧器和引射燃烧器则具有改造成本较低且不需鼓风设备等特点，但因燃烧所需空气都是以自然引风和引射方式输入，因此一次空气系数相对较小，燃烧温度也普遍较低。[2]
二、燃气燃烧器位置的明确
根据相关调查发现，现阶段我国中小型锅炉如果按照燃烧方式的不同进行划分，具体可分为层燃炉和室燃炉两种，其中层燃炉大多均为链条炉结构，燃料在固定或是缓慢移动的炉上进行燃烧；而室燃炉则大多均为煤粉炉，借助炉墙或是煤粉燃烧器顺利进入到炉膛环境内实现燃烧，当前最常见的分别是对冲燃烧和切圆燃烧两种方式。一旦燃煤锅炉改造后为链条炉，那么前后炉墙在进行燃气燃烧器安装时将带来极大不便之处，所以应尽可能将燃气燃烧器安装在链条炉侧墙位置，并且为使改造后的锅炉温度与改造前相同，工作人员还需尽可能避免链条炉内换热设备出现较大变动情况，将燃气燃烧器安装在锅炉侧墙结构上。但在此期间还需注意一点就是燃气燃烧器安装应避免位置较低，防止火焰直接穿过链条炉造成毁坏影响，具体可用以下公式进行表示：R=3.3RoWOWM，其中R表示的是射流宽度，Ro表示的是燃烧器喷口半径大小，WO表示的是射流出口速度，WM表示的是射流截面轴向速度。由上述公式可以看出，往往射流宽度主要由射流出口速度和射流半径与射流截面轴向速度之间的比值进行决定。[3]
三、明确燃气燃烧器个数
将燃煤锅炉改造成燃气燃烧器后总个数需通过以下公式来明确：n=QglQrq，其中n主要表示的是燃气燃烧器的实际个数，Qgl代表的是锅炉热负荷容量大小，Qrq代表的是单个燃气燃烧器热负荷情况。在燃气燃烧器设计期间，往往单个燃烧器热负荷的明确要充分考虑到锅炉实际运行的负荷变化情况，如果锅炉负荷处于相对稳定状态下那么单个燃烧器热负荷数值将去最大值，燃气燃烧器的个数相对较小。但若是锅炉负荷处于较不稳定状态且变化波动较大，则单个燃烧器热负荷数值可选取最小值，而燃气燃烧器个数则相对较大。将燃煤锅炉改造成燃气燃烧器时，为避免多个燃烧器同时运行期间某一燃烧器出现故障引发火灾及爆炸事故，通常需将燃气燃烧器个数合理控制在3个范围内，这样一来不但能有效解决因受锅炉低负荷因素影响出现的回火、熄火等问题，还能通过燃烧器内部油枪的安装来更好适应低负荷变化情况，再加上熄火防爆装置的有效设置可充分保证燃气燃烧器使用安全性。
四、燃气燃烧器设计相关参数
与燃煤锅炉改造有关的燃气燃烧器参数主要包括以下几点：燃气空气出口流速、燃烧器喷口尺寸大小、燃烧器入口燃气压力及流量数值等，其中燃烧器喷口尺寸大小和流量数值可通过锅炉热负荷和燃烧器个数情况准确得出结果，以下就上文提到的鼓风式燃烧器、自然引风燃烧器及引射燃烧器参数展开详细阐述，其中鼓风式燃烧器入口燃烧压力为56kPa，燃气出口流速为7090m/s1，空气出口流速为5060m/s1，自然引风燃烧器入口燃烧压力为0.51.5kPa，燃气出口流速为4060m/s1，空气出口流速为58m/s1，引射燃烧器入口燃烧压力为12kPa，燃气出口流速为5070m/s1，空气出口流速为1020m/s1。由此可以了解到，为确保燃煤锅炉能够顺利改造成燃气燃烧器，相关设计人员在开展设计工作前需充分掌握相关参数，基于此提出合理化设计方案，促使燃气燃烧器能够稳定运行。[4]
五、结语
总而言之，因燃煤锅炉生产具备较多缺陷，如环境污染严重、生产效率较低等，所以需将其改造转变成燃气燃烧器，在进行设计工作时需结合相关参数，充分考虑到所有可能发生影响因素，促使燃气燃烧器工作效率及质量能够大幅度提升，实现燃气燃烧器设计最佳成果。
参考文献：
[1]赵国强，彭文玲.燃煤锅炉房改造为燃气锅炉房的工程设计[J].煤气与热力，2014（10）：3638.
[2]姬海民，李红智，赵治平，等.新型低NOx燃气燃烧器数值模拟及改造[J].热力发电，2015（12）：107112.
[3]齐金龙.燃煤锅炉燃高焦炉煤气的改造与应用研究[D].哈爾滨工业大学，2015.
[4]刘波.炼化工业炉污染物减排燃烧技术研究[D].华东理工大学，2016.