陕西青岗坪2x10t/h燃煤锅炉
改造方案可行性论证
陕西青岗坪2x10t/h燃煤锅炉改造方案可行性论证
一、总则
为了响应国家节能减排政策，陕西青岗坪矿业有限公司拟对现有的2x10t/h燃煤蒸汽锅炉进行改造，以便锅炉排放可以达到标准规定值。
二、概况
陕西青岗坪矿业有限公司现有2x10t/h燃煤蒸汽锅炉，一备一用，锅炉型号为SZL10-1.25-AⅡ，锅炉额定蒸发量为10t/h，额定工作压力1.25MPa，适用煤种为二类烟煤。为响应国家节能减排政策，拟对这两台锅炉进行改造。用户提出两种方案，本文件是对这两种方案进行对比分析论证，以便帮助用户确定更加合理的改造方案。
三、方案A
用户提出，由于环保政策原因，陕西省政府不再批准新建20t以下的燃煤锅炉，同时还需要满足一备一用的客观条件，所以只能把现有锅炉拆除，在现有锅炉位置新建2x20t/h燃煤蒸汽锅炉。原则是锅炉位置不变，所有辅机设备，如果参数满足新锅炉要求，可以继续使用；如果无法满足，需要重新选型。改造施工量统计见表1，改造后的锅炉房平面布置图见附件。
表1.方案A改造施工量统计表
序号 工作量 1 2 现有锅炉拆除 锅炉房改动 备注 包括本体、钢架、保温、炉排等 锅炉尺寸变大，现有锅炉房面积不够，需重新设计施工，可能会涉及到锅炉房的基础和钢架 3 锅炉辅机的拆除 锅炉出力增大，现有辅机参数可能无法满足改造后的要求 4 新锅炉基础的建设 由于改造后锅炉体积增大，重量相应增加，现有锅炉基础无法满足要求，需要重新建设基础 5 6 锅炉的安装 包括本体、钢架、保温、炉排等 锅炉辅机和电气设备的安装 - 1 -
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7 新增SCR脱硝系统 燃煤锅炉必须设置SCR脱硝系统才可以满足NOx的排放要求
四、方案B
将现有的两台10t/h燃煤蒸汽锅炉拆除，在现有锅炉的基础上新建两台10t/h的燃天然气（或者液化石油气，下同）蒸汽锅炉。原则是如果可以继续使用的锅炉辅机、电气设备等，可以利旧，尽量减少对锅炉房的改动。改造施工量统计见表2，改造后的锅炉房平面布置图见附件。
表2.方案B改造施工量统计表
序号 工作量 1 2 现有锅炉拆除 锅炉部分辅机的拆除 备注 包括本体、钢架、保温、炉排等 由于改烧天然气，则现有的与燃煤有关的辅机和部件，比如引风机、除尘器、给煤机、出渣机、炉排等，均可取消 3 锅炉基础的改造 改烧天然气以后，不存在除渣，所以也不用设置灰斗和渣沟，需要对锅炉基础进行回填改造 4 增加天然气燃烧系统 包括燃烧器，连接管道，配套风机、天然气储罐、自动控制系统等 5 锅炉的安装 包括本体、钢架、保温等 五、方案对比
1. 改造工程量 1.1. 方案A
将现有的2x10t/h燃煤蒸汽锅炉改为2x20t/h燃煤蒸汽锅炉，额定蒸发量增加一倍，锅炉尺寸相应增加很多，锅炉本体和钢架的耗钢量增加，施工工作量大，前期投资比较多。
? 现有2x10t/h燃煤蒸汽锅炉需要拆除； ? 锅炉房需要进行相应改造；
? 锅炉蒸发量增大以后，大部分现有辅机和仪表阀门等需要更换；
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? 新锅炉的基础需要重新施工； ? 新2x20t/h燃煤锅炉的安装；
? SCR脱硝装置的安装，包括本体、钢架、氨气制备和供应系统等。 1.2. 方案B
将现有的2x10t/h燃煤蒸汽锅炉改为2x10t/h燃天然气蒸汽锅炉，锅炉参数与现有锅炉保持一致。锅炉额定蒸发量不变，燃气锅炉比燃煤锅炉尺寸略小，钢耗量少，施工工作量小，前期投资比较少。
? 现有的2x10t/h燃煤蒸汽锅炉拆除； ? 锅炉房主要结构可以保持不动； ? 锅炉基础回填后稍加改动； ? 增加一套天然气燃烧系统； ? 新2x10t/h燃天然气锅炉的安装；
? 因为锅炉参数不变，现有锅炉的绝大部分仪表阀门都可以利旧。 2. 运行维护成本 2.1. 方案A
燃煤锅炉辅机比较多，例如给煤机、出渣机、鼓风机、引风机、炉排、炉排调速机等，设备数量多则维护、维修工作量大。特别要提到的就是SCR脱硝系统，催化剂和氨都是消耗品，催化剂需要定期更换，氨制备剂需要长期消耗。额定蒸发量为20t/h的锅炉，如果实际运行的时候只能达到10t/h的蒸发量或者更少，那么锅炉的热效率会显著降低，消耗更多的燃料，增加运行成本。 2.2. 方案B
燃天然气锅炉相比于燃煤锅炉，其辅机设备少很多，例如不需要给煤机、炉排、引风机、除尘器、出渣机、脱硫系统、SCR脱硝系统等，维护成本会减少很多。虽然也会增加天然气燃烧系统，但是系统比较简单，并且可以实现远程自动控制。 3. 燃料成本 3.1. 方案A
20t/h燃煤锅炉设计耗煤量为3767kg/h，在蒸发量为10t/h的工况下锅炉热效率降低，耗煤量略有上升，以1900kg/h计算，煤价以600元/吨计算，每年运
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行6个月，则每年燃料成本为：
总价：1.9x600x24x180=492.48万元。
3.2. 方案B
10t/h燃天然气蒸汽锅炉设计耗气量为718Nm3/h，锅炉可以在额定负荷下运行，锅炉热效率可以达到设计值。工业用天然气价格以2元/m3计算，每年运行6个月，则每年的燃料成本为：
总价：718x2x24x180=620.352万元。
注：煤和天然气价格会有波动，并且不同地域的价格也略有差异，本部分的计算只是估算。 4. 环保指标 4.1. 方案A
由于燃料的不同，燃煤锅炉存在先天性的劣势。煤中含有的N和S元素燃烧后会生成NOx和SO2，煤中含有的灰分随着烟气流动成为颗粒物，都属于空气污染物。根据GB13271-2014《锅炉大气污染物排放标准》规定，排放量受到严格的控制。燃煤锅炉如果不采取措施的话，无论如何也达不到排放标准，所以燃煤锅炉必不可免的需要配备一些环保设备，例如除尘器、脱硫系统、脱硝系统。以后的排放标准可能会越来越严格，对环保的投入很有可能还要增加。 4.2. 方案B
天然气的主要成分是甲烷CH4，属于清洁能源，纯净的天然气充分燃烧以后只会产生CO2和H2O，不会污染环境，不用配套环保设备。不过一般来说天然气中都会存在一些杂质，例如CO，H2S等。这一部分杂质在燃烧后也会产生SO2和炭黑等污染物，不过浓度很低。在锅炉设计之前需要知道天然气的成分组成，以便根据燃料特性决定是否需要增加环保设备。同样，液化石油气的主要成分是碳氢化合物，燃烧后的产物绝大部分是CO2和H2O。 5. 安全隐患 5.1. 方案A
SCR脱硝系统运行的时候需要制备氨气NH3喷入烟气中，在催化剂的作用下，把烟气中的NOx还原成N2，从而降低烟气中NOx的含量。NH3是有刺激性气味的有毒气体，吸入少量氨气对人体的眼睛和呼吸系统伤害很大，如果吸入过量氨
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气还可能会导致死亡。如果泄露，在合适的浓度下遇明火还会发生爆炸。所以一定要设置氨泄漏检测仪表和报警设备，发现NH3泄露后，立即自动切断NH3喷射装置，并对氨气制备系统进行检查。 5.2. 方案B
天然气属于易燃易爆气体，爆炸极限为5%~15%，如果泄露很容易发生爆炸。在锅炉运行过程中也需要设置检测仪表和报警设备，如果检测到燃烧系统发生天然气泄漏，立即自动切断燃料供应管路。
六、汇总
两种方案的详细对比请见表3。
表3.详细对比
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
项目 新锅炉尺寸 锅炉房是否需要改动 是否需要除尘装置 是否需要脱硫装置 是否需要脱硝装置 工期 施工量 可利旧设备 辅机数量 前期投资 燃料成本 燃料安全性 燃料清洁性 锅炉热效率 运行耗电量 锅炉利用率 锅炉房环境 受热面磨损 方案A 大 是 是 是 是 长 多 少数 多 多 低 安全 较差 低 多 小 较差 严重 - 5 -
方案B 小 否 不需要 一般不需要 一般不需要 短 少 多数 少 少 高 有隐患 较好 高 少 大 较好 轻微 推荐方案 B B B B B B B B B B A A B B B B B B 陕西青岗坪2x10t/h燃煤锅炉改造方案可行性论证
七、结论
综上所述，改造成燃气锅炉不仅在改造范围、改造工作量、前期投资、污染物排放上具有明显的优势，而且在后期运行成本上也不比燃煤锅炉要高多少。虽然在燃料费上每年燃煤锅炉会比燃气锅炉节约大概120多万元（蒸发量在10t/h的工况下，估算），但是燃煤锅炉配套辅机多，光是SCR脱硝系统每年的催化剂和氨制备剂消耗就是一笔不小的费用。更详细的改造费用和投资回报计算可以在方案选择完成以后提供。
近年来，国家对环保的要求越来越严格，对燃煤锅炉的限制也是越来越多。虽然短期内完全禁止燃煤锅炉的建设和运行并不现实（毕竟我国的能源结构是以煤炭为主），但是对于燃煤锅炉的排放标准肯定会越来越严格。可以预见，以后燃煤锅炉对于环保设备的投入会越来越大。所以，对于容量比较小的锅炉来说（蒸发量小于20t/h的蒸汽锅炉或者功率小于14MW的热水锅炉），燃油或者燃气的成本并没有比燃煤高多少，甚至从总成本上来说，燃油或燃气锅炉还要更经济一些。
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专题一、热水锅炉改造
从贵公司锅炉房图纸中发现，贵公司还有两台2.1MW的常压热水锅炉，仅在非供暖期运行，提供洗澡热水，锅炉型号为CLWSS2.1-AⅡ。从锅炉型号可以看出这两台锅炉也是燃煤锅炉，根据GB13271-2014《锅炉大气污染物排放标准》，7MW以下在用热水锅炉在2016年7月1日起，要满足新的排放要求。燃煤锅炉在不配套环保设备的情况下，是很难达到排放标准的。我公司现有先进的常压燃气热水锅炉型号，锅炉热效率高，环保指标好，可以满足污染物排放标准，如果贵公司有兴趣，可以深入了解讨论。
专题二、燃气锅炉安全注意事项
燃气锅炉与燃煤链条锅炉在运行维护上有比较大的区别。燃气锅炉配备的是燃烧器，天然气与空气从各自的管道接入，在燃烧器内混合并喷入炉膛燃烧。燃烧可燃气体的燃烧器技术已经非常成熟，国内外均有质量非常可靠的燃烧器厂商。在锅炉运行之前，我公司会出具详细的锅炉使用说明书和燃烧器使用说明书，供锅炉运行人员学习，并且我公司也会委派专人对锅炉运行人员进行讲解和培训。燃烧系统配有完善的安全系统，如果检测到燃气管道异常，例如压力变动、管道泄漏等，控制系统会自动切断燃气的供应，防止造成严重后果。至于在贵公司建立气站的问题，我公司会尽最大努力进行帮助。
专题三、关于快装炉的问题
快装炉是指在制造的时候将可以组装的部件预先在制造厂内组装完成，锅炉运到用户指定地点后，经过简单的定位和组装就可以进行试验和调试，短时进内可以达到运行条件的一种锅炉制造安装方式。快装只是对于安装而言，对于设计来说，不管是快装炉还是组装炉，又或者是散装炉，锅炉容量和燃料特性就已经决定了各个受热面的尺寸，锅炉尺寸与安装方式无关。我公司现在所有类型的锅炉都采用全膜式壁结构，轻型炉墙，虽然不能做到整装发货（锅炉尺寸已经超出公路运输的限制），但是可以把锅炉分成几大部件单独发货，到达现场以后再进行组装。现场只需要做一些水冷壁焊口的对接，烟风道的连接，锅炉外保温的施
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工，极大地缩短了安装工期。
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