燃煤锅炉改气过程中天然气输配系统的选型

摘 要：随着环保要求的日趋提高，传统燃煤锅炉的运行成本与日俱增。在此背景下，部分燃煤锅炉面临着“煤改气”技术升级改造。此过程中的输配系统是后续锅炉稳定运行的基础。为此，本文以具体的施工案例为依托，总结改造工程中面对的难点及其具体选型依据与策略。希望能够为后续的升级改造工程实施提供必要基础。

关键词：“煤改气”；输配系统；工程难点；选型

随着《大气十条》第一阶段收官临近，及2016年新《环保法》的实行，各地方政府正在逐步的加强对燃煤锅炉的管控。在此背景下，以天然气作为燃料的锅炉改造计划成为了部分产权与使用单位的首选。然而，值得我们注意的是，在相关技术改造的过程中我们不可避免的会遇到一定的问题。燃气输配系统的设计是其中较为重要的一环。

一、“煤改气”政策及趋势分析

在环保的严格要求下，锅炉“煤改气”改造正在如火如荼的进行。为了进一步促进改造升级的进度，中央与各地方政府纷纷按照规划要求提出了“堵”和“疏”两方面的政策体系。在“堵”的方面，全国范围内基本取缔了建成区的小锅炉（10t以下）并以电炉、气炉等进行替代，在大型锅炉方面则对于不同行业进行区别，形成更为严格的排放标准；在“疏”的方面：一是对主动进行清洁改造或者超低排放的锅炉予以一定的补贴资金，以辽宁省为例其补贴比例约为2万元/吨；二是对“煤改气”锅炉改造工程提供必要的资金与政策的支持。

在大力的政策扶植基础上，燃气锅炉的使用成本得到了有效的控制。与此同时，在环保达标排放的要求下，传统的燃煤锅炉在环保投入、人力资源投入、煤炭仓储成本等方面进一步表现出劣势，大有逐步被取缔及淘汰的态势。从“气十条”以及相关的国家环保战略部署层面来看，燃气锅炉势必会在后续的锅炉应用行业中占比越来越重，甚至在一定程度上形成其对于行业的“统治”地位。

二、改造工程中设计难点

在上述的政策与趋势分析中我们不难看出，燃气锅炉由于其环保等特性的优势大有逐步取代燃煤锅炉市场地位的趋势。在此背景下，如何进行合规与科学的改造成为了人们关注的广泛问题。落实到具体的旧有燃煤锅炉改造体系中来其存在的设计难点大致分为如下两个方面：

一方面，锅炉改造中的设计问题。在锅炉改造的过程中旧有锅炉很难适应燃气改造，往往需要购置新或者二手锅炉来进行二次施工。而此种施工模式与企业的旧有锅炉体系及场地势必会存在不匹配等现象，严重的制约了改造工程的推行。此外，在燃气锅炉改造的过程中输气管道及其附属设备的安装也会在一定程度上受到场地布局的限制，进而形成其改造的困难。

另一方面，锅炉改造中的常见问题。除了上述讨论的旧有锅炉体系与新建燃气锅炉之间的不匹配情况之外，目前在实际的安装过程中我们发现锅炉使用厂家往往会采购二手燃气锅炉作为过渡，从而导致包括锅炉参数不明晰、燃气调压计量设备选型困难、燃气支持体系不配套、锅炉運行不稳定等问题严重的制约了其改造工程的推进。在此过程中上述问题的存在从根本的角度来讲，更多的是不同设备之间的联动效应出现的差异而产生的问题。要想形成较好的安装与后续使用效果则必须从上述的设计与可能存在的施工问题予以有效的解决，即从配套系统选型层面入手形成更为规范的操作范式。

三、燃气输配系统设计策略

在燃气输配系统选型过程中我们需要注意如下几方面问题：

第一，调压系统设计。调压设备在具体选择过程中要根据调压器的容量和锅炉房运行负荷的变化情况来考虑。一是要使通过每台调压器的流量在其铭牌出力的10%-90%的范围以内，以保住调压器后燃气压力的稳定；二是要适用锅炉房负荷的变化，以保证供气压力的稳定性。就一般情况而言，当调压系统调压比不超过20，采用一级调压系统。当调压系统调压比大于20，采用二级调压系统。

第二，计量设备设计。在锅炉房输配系统设计中，为降低改造企业投资成本，防止锅炉停运时涡轮流量计“反转计量”等问题。在计量设备设计中往往采用调压前（中压）计量。

第三，联动设备设计。所谓的联动设备主要是指供气设施中的其他辅助设施，如可燃气体报警切断连动装置、压力监控装置、燃烧评估与循环燃烧装置等。上述装置并不受到相关参数的影响，故而在实际的设计过程中相对较为简单。

第四，供气管道设计。供气管道设计除需满足锅炉稳定运行的情况，还需考虑锅炉启动与停机时管道内燃气流动变化对调压设备的影响。因调压器的响应时间是由调压器的形式、弹簧特性等调压器的固有特性所决定，当我们选定调压器后，其响应时间是不能改变的，故在调压装置出口与锅炉间设计合理的管容，有利于缓解因调压装置在锅炉启动或停机时燃气压力的变化，从而保证锅炉的正常运行。通常，当锅炉由运行状态到停机状态所需的响应时间，要比锅炉由停机状态到运行状态所需时间长，故以当锅炉由运行状态到停机状态来分析缓冲管段的计算。下面分别分析采用不同供气压力级别时，所需最低管道容量。其中低压供气时管道容量按照公式V0>P0*Q0*t/3600（1.5Pn-P25）进行计算。在实际工程中以单台4t/h燃气锅炉为例，其最终计算结果为V>2.7m3。而在中压供气时根据《城镇燃气设计规范》（GB50028-2006）6.6.9第6条第2项对调压器的安全保护装置的规定：当调压器出口压力小于0.08MPa时，启动压力不应超过出口压力工作上限的50%，即：Pt<1.5P2s；故缓冲管段计算容量为：V0>P0*Q0*t/1800P2S。同样以单台4t/h燃气锅炉为例，锅炉停机前燃烧机所需燃气流量为320Nm3/h，调压器出口设定压力为90kPa，选用直接作用式调压器（响应时间约为0.3s）计算可得：V>0.06m3。[ 3 ]从上面分析可以看出，需要依据锅炉设备情况，选择合理的供气压力，使的投资经济性与运行安全性达到合理的统一。

四、总结

在现阶段的环保要求下，“煤改气”成为下一步锅炉改造的必然。在具体改造工程施工过程中我们需要重点关注其输配线系统的选型问题。本文在探究其政策制度、发展趋势以及施工难点与可能存在的问题基础上，对调压、计量、附属、管道等设备的设计进行探讨，希望对实际改造施工提供指导性意见。

参考文献：

[1] 郑于贤.有机热载体锅炉热效率低下及节能改造中需注意的弊端[J].化学工程与装备，2016，（09）：178-179.

[2] 戚胜，徐轶先，高旭，李想.燃煤锅炉改燃气锅炉与能效测试[J].吉林化工学院学报，2016，（09）：24-27.

[3] 赵明光，赵耀宗.锅炉房燃气缓冲管段计算与调压设备选择[J].制冷与空调，2008，（22）：124-126.

作者简介：毛炳翔（1987-），男，汉族，湖北潜江人，硕士，助理工程师，研究方向：城镇燃气设计。