工业锅炉改造风险分析及建议

仝其云

东营市特种设备检验所 山东东营 257091

1 工业锅炉改造必要性

我国能源供应以煤炭为主，燃煤锅炉占锅炉总数的83%，其中燃煤工业锅炉更是我国主要的动力设备。然而燃煤工业锅炉作为我国能源大户，能源浪费相当严重，同时燃煤工业锅炉还排放大量的烟尘、S02和NOx等污染物，也是我国大气主要污染源之一。为牢固树立绿水青山就是金山银山的发展理念，切实改善环境空气质量，保障人民群众身体健康，许多企业对原有燃煤锅炉进行改造或直接利用原有的层燃燃煤锅炉改烧天然气、生物质燃料、碳氢燃料，或加裝燃烧筒，生物质燃料直接在圆形的燃烧筒炉排上进行燃烧，燃烧后产生的高温烟气由锅炉引风机吸入锅炉炉膛对受热面进行加热。许多地方政府要求企业将原有燃煤锅炉更换为燃气锅炉，而此时企业出于经济考虑，“爆改气”成为企业节省资金、工期短、见效快、切实可行首要选择。此类方式在一定程度上减少了燃料费用，同时解决了这些废弃物的处理难题，具有一定的节能环保效益。但是，由于相关技术规范、规则不明确、不一致，导致一些锅炉改造后陆续发生了水循环受阻、炉膛超温、后管板高温侧胀接烟管渗漏、管板开裂、尾部受热面二次燃烧等事故。本文通过对燃煤锅炉改造现状及风险分析，找出燃煤锅炉改造后存在的问题及原因，提出解决问题的建议和方法[1]。

2 锅炉改造的含义

TSGG000-2012《锅炉安全技术监察规程》锅炉改造的含义：锅炉发生结构变化或者燃烧方式发生变化的改造。质检办特函（2017）1336号《关于承压特种设备安全监察工作有关问题意见的通知》(四)关于锅炉改造“锅炉燃料发生改变时，如燃烧方式没发生改变，且受热面和承压件没发生变动，不列为改造；燃烧方式发生变化(如层燃变室燃等)应列为改造。

3 工业锅炉改造中常见问题和改造风险

（1）部分企业为了规避政策限制，不管是否可行，纷纷对原有燃煤炉型进行改造。如利用原有的层燃燃煤锅炉改烧生物质燃料，此类方式在一定程度上减少了燃料费用，解决了部分废弃物的处理难题，具有一定的节能环保效益。但由于目前相关技术规范、规则的不明确、不一致，导致层燃燃煤锅炉改造为燃用生物质燃料后，陆续发生了水循环受滞、炉膛超温、后管板高温侧胀接烟管滲漏、管板开裂、尾部受热面二次燃烧等事故[2]。

（2）DZL型层燃燃煤锅炉运行时，后管板经历着高温烟气的辐射、对流和热传导的复杂过程；改烧生物质燃料后炉膛出口烟温更高、后管板部位辐射换热更强，加上烟气流量增加流速变快，后管板烟管部位对流换热强化，后管板的热交换就会过强，温度就会过高，极易引起锅炉后管板高温侧超温而产生渗漏事故。由于其原有的结构设计不适应生物质燃料，产生炉膛容积过小、容积热负荷过大、炉瞠出口温度过高、烟气量增加、流速过快，热交换过强等储多问题。

（3）部分层燃燃煤锅炉改为燃用生物质燃料后，未根据实际燃烧工况对受热面和水循环阻力进行计算；炉膛、包墙及烟道的结构承载能力不清，燃烧设备、辅助设备及系统的配置和锅炉的型号规格不匹配；可能导致锅炉及其系统能效降低，锅炉大气污染物排放超标等情况，使用过程中锅炉安全经济运行存在较大的隐患。

（4）部分企业为降低成本，将原设计的天然气、柴油燃料改用水煤浆、重油、渣油、碳氢燃料或掺烧、改烧高污染燃料或用其它燃料代替，造成燃烧器不配套，锅炉安全运行隐患极大。

（5）各地方政府有禁燃区、城市建成区内不得安装、改造燃生物质成型燃料锅炉的政策，部分工业锅炉改造与地方政府环保要求、锅炉大气污染物排放要求相抵促。

4 对锅炉改造及监督管理的建议

依照锅炉设计规范，当锅炉的额定出力和传热介质的进出口参数确定后，要确定燃料品种及相关特性参数，然后进行炉膛设计。炉膛形状大小要通过炉膛体积热负荷过量空气系数等参数计算确定。其次是燃烧设备的设计，炉排种类、炉排面积的设计;依据炉排面积热负荷和单位有效燃料体积热负荷的大小而计算确定。而锅炉受热面的设计则要依据传热系数、排烟处的过量空气系数和排烟温度的大小进行。另外尚要确定锅炉热效率的大小，从面决定锅炉的设计水平。当燃料发生变化后，现有的锅炉即使改造的措施再完善，与按新燃料重新设计的锅炉也有一定的差别。为此在锅炉进行改造前，一定要采取必要的措施加以应对。

（1）锅炉燃料发生改变应进行节能审査或改造文件鉴定，并向锅炉安全、节能、环保部门进行告知并经环保部门同意。

（2）燃料发生改变，应由有相应资质的锅炉制造单位提供设计资料(含锅炉配套辅机参数等)，并应在图纸中注明改造后的锅炉燃料、型号、额定蒸发量、热效率主要参数指标及锅炉大气污染物排放限定值[3]。

（3）锅炉燃料发生改变完毕后宜进行额定工况的锅炉能效测试及环保检测，验证锅炉及其系统的运行指标是否满足设计或合同要求；锅炉改造后不应低于原额定蒸发量或额定供热量的75%。

（4）锅炉燃料发生改变应签订技术合同，合同应包括锅炉改造后锅炉正常运行能保证达到的锅炉出力、能效、环保指标。环保指标必须满足锅炉安装地的要求。

（5）对锅炉燃料发生改变的锅炉应按《锅炉监督检验规则》实施监督检验，以确保安全、节能、环保。

（6）燃料发生改变，应由有相应资质的锅炉制造单位提供锅炉铭牌，锅炉铭牌应当有设计单位、改造单位、设计燃料、额定出力、额定压力、设计燃料、燃烧方式、热效率等主要参数指标。