摘要：本文以我市供熱系統(tǒng)煤改燃工程實(shí)施為背景，結(jié)合我站實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)改燃后燃?xì)鉄崴仩t運(yùn)行過程中安全與節(jié)能問題進(jìn)行了初步的研究分析，并提出了相應(yīng)對(duì)策措施和解決方法，取得了一定的效果。

關(guān)鍵詞：煤改燃  燃?xì)獍踩? 防控措施  煙道震動(dòng)  鍋爐金屬腐蝕  模塊化配置  節(jié)能  基本國策

概述：集中供熱行業(yè)做為鍋爐使用和能源消耗的大戶，安全與節(jié)能是永恒的話題，是關(guān)乎供熱行業(yè)生存與發(fā)展兩個(gè)十分重要的方面。按照市委市政府的統(tǒng)一戰(zhàn)略部署，自2013年始至2015止利用3年的時(shí)間，我市將完成外環(huán)線以內(nèi)全部集中供熱鍋爐房的燃煤鍋爐改燃?xì)忮仩t（簡稱煤改燃）工程，燃?xì)鉄崴仩t將普遍使用。和燃煤鍋爐相比較，燃?xì)忮仩t在安全與節(jié)能方面面臨的問題有著新的鮮明特性和內(nèi)在原因。很有必要對(duì)其機(jī)理進(jìn)行深入的研究分析，并采取現(xiàn)實(shí)可行的措施方法認(rèn)真加以應(yīng)對(duì)解決，以期充分利用煤改燃工程的實(shí)施為供熱行業(yè)注入的創(chuàng)新活力與優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)全行業(yè)的健康發(fā)展。

1、燃?xì)獍踩捌浞揽卮胧┦侨細(xì)鉄崴仩t運(yùn)行過程中安全工作的重點(diǎn)。

    和燃煤熱水鍋爐一樣，燃?xì)鉄崴仩t（汽）水系統(tǒng)同樣有發(fā)生爆炸的可能危險(xiǎn)。由于燃?xì)鉄崴仩t所使用的燃料天然氣具有易燃易爆的顯著特性，這就使得燃?xì)忮仩t不僅其（汽）水系統(tǒng)有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)，而且其燃?xì)廨斔拖到y(tǒng)也有發(fā)生爆炸的可能。前者屬于物理爆炸，后者屬于化學(xué)爆炸，而后者往往比前者更敏感、更易于發(fā)生，危害性更大。一旦發(fā)生爆炸，其后果往往是災(zāi)難性的。因此，燃?xì)鉄崴仩t在使用過程中，在做好其（汽）水系統(tǒng)安全控制的同時(shí)，把工作的重點(diǎn)要放在燃?xì)庀到y(tǒng)的安全控制上，堅(jiān)決杜絕燃?xì)獍踩鹿实陌l(fā)生。具體地講應(yīng)從事前教育、過程監(jiān)督、措施到位、事后總結(jié)等以下幾個(gè)方面切實(shí)做好安全防范工作。

1.1.加強(qiáng)職工安全教育。

決定一切事物的關(guān)鍵因素在于人。為保證燃?xì)鉄崴仩t的運(yùn)行安全，必須高度加強(qiáng)對(duì)全體職工特別是參與運(yùn)行人員的安全教育。安全教育的培訓(xùn)內(nèi)容主要包括燃?xì)鉄崴仩t的基本構(gòu)造及其運(yùn)行原理、天然氣的組分構(gòu)成、物理化學(xué)特性、爆炸極的概念、天然氣的安全特性、燃?xì)鉄崴仩t運(yùn)行中易于出現(xiàn)安全事故的環(huán)節(jié)及必須注意的相關(guān)問題、燃?xì)馐鹿拾l(fā)生的處置及應(yīng)急預(yù)案、勞動(dòng)紀(jì)律等。并堅(jiān)持常抓不懈，警鐘長鳴。

1.2.加強(qiáng)職工技能培訓(xùn)。

根據(jù)國內(nèi)外燃?xì)忮仩t發(fā)生爆炸事故的統(tǒng)計(jì)分析表明，運(yùn)行操作失誤是大部分爆炸事故的主要原因。所以，要防范和減少燃?xì)馐鹿实陌l(fā)生，必須抓好運(yùn)行作業(yè)培訓(xùn)這一中心環(huán)節(jié)，其中關(guān)鍵是燃?xì)忮仩t的管理者和操作人員必須具有相應(yīng)的安全技術(shù)知識(shí)和技能。

燃?xì)忮仩t的自動(dòng)化程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于燃煤鍋爐，在具體運(yùn)行操作控制過程中其操作方式已由傳統(tǒng)的電氣點(diǎn)位操作轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮佑?jì)算機(jī)觸摸屏操作。由于運(yùn)行人員普遍文化程度不高，對(duì)新生事物的接受相對(duì)困難。不敢操作、不會(huì)操作、誤操作的現(xiàn)象比較普遍。特別是在燃?xì)忮仩t啟運(yùn)點(diǎn)火時(shí)最易發(fā)生安全事故，尤為至關(guān)重要。同時(shí)，為保護(hù)鍋爐，鍋爐的點(diǎn)火、?；疬^程均需要在一定負(fù)荷下逐步完成，防止鍋爐溫度的驟升、驟降。因此，必須加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行人員的操作技能培訓(xùn)，在正確的指導(dǎo)監(jiān)督下引導(dǎo)運(yùn)行人員反復(fù)實(shí)踐練習(xí)，直到使其能夠熟練掌握為止。

必要時(shí)，實(shí)行鍋爐點(diǎn)火、?；鸩僮髌敝剖且环N很好的選擇。所謂操作票制是對(duì)電氣作業(yè)中變電站送、停電作業(yè)操作票制度在司爐作業(yè)中的借鑒引用。在操作票上明確唱票人、監(jiān)票人、操作人，明確鍋爐點(diǎn)火、停火的具體操作步驟和程序。操作時(shí)實(shí)行一人唱票、一人監(jiān)票、一人操作，從而有效避免誤操作，保證操作準(zhǔn)確性，彌補(bǔ)司爐運(yùn)行人員的技能缺陷。

1.3.配備利用必要的燃?xì)庑孤z測(cè)設(shè)備，強(qiáng)化對(duì)輸氣系統(tǒng)的主動(dòng)巡檢。

天然氣經(jīng)市政管網(wǎng)輸入到爐前中間經(jīng)歷的環(huán)節(jié)不在少數(shù)，引入距離相對(duì)也不算短。在此途中易于發(fā)生各種燃?xì)庑孤┦鹿剩坏┯龅矫骰?、靜電、雷電等起火因素，就會(huì)釀成安全事故，對(duì)此必須高度重視，努力做到防患于未然。

一般而言，燃?xì)忮仩t房施工設(shè)計(jì)方案中在鍋爐房頂部均設(shè)有燃?xì)庑孤┳詣?dòng)檢測(cè)報(bào)警裝置及自動(dòng)排風(fēng)系統(tǒng)，但這種配置只是一種被動(dòng)應(yīng)對(duì)。為加強(qiáng)對(duì)燃?xì)獍踩娜轿豢刂坪椭鲃?dòng)控制，供熱站應(yīng)當(dāng)再行配置必要的檢測(cè)設(shè)備，主動(dòng)對(duì)燃?xì)廨斔拖到y(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)隨時(shí)檢測(cè)，確保燃?xì)獍踩刂频娜f無一失。

市售的手持型燃?xì)庑孤z測(cè)儀已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的靈敏度，具有可靠的聲光報(bào)警功能，實(shí)踐證明對(duì)于預(yù)防燃?xì)庑孤┚哂泻芎玫氖褂脙r(jià)值。燃?xì)忮仩t房應(yīng)當(dāng)配備、并應(yīng)安排運(yùn)行人員每班定時(shí)對(duì)輸氣系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)。

1.4.制定燃?xì)庑孤┦鹿蕬?yīng)急預(yù)案并定期組織應(yīng)急預(yù)案演練。

燃?xì)庑孤┦鹿适侨細(xì)忮仩t房的易發(fā)事故?！胺彩骂A(yù)則利，不預(yù)則弊廢”，及時(shí)制定燃?xì)庑孤┦鹿侍幚響?yīng)急預(yù)案，對(duì)于能夠有條不紊地及時(shí)處理突發(fā)的燃?xì)庑孤┦鹿手陵P(guān)重要。應(yīng)急預(yù)案的制定應(yīng)當(dāng)根據(jù)供熱站自身的人員配備情況因地制宜而制定，努力做到條理清晰、反應(yīng)迅速、責(zé)任明確、分工明確、利于實(shí)戰(zhàn)。

應(yīng)急預(yù)案編制完成后，為磨練隊(duì)伍、增強(qiáng)實(shí)戰(zhàn)能力、檢驗(yàn)應(yīng)急預(yù)案的可操作性，要定期開展應(yīng)急預(yù)案的模擬實(shí)戰(zhàn)演練。模擬實(shí)戰(zhàn)演練要切忌走過場(chǎng)，虛假應(yīng)付。要一切從實(shí)戰(zhàn)出發(fā)，一切從為了一旦事故發(fā)生能拉得出、打得贏出發(fā)，真刀真槍落在實(shí)處。從而使參練人員得到充分鍛煉，磨合出相互配合能力。

通過演練還可對(duì)應(yīng)急預(yù)案的不足充分暴露，從而有利于及時(shí)修改和糾正，不斷完善。

1.5.嚴(yán)格內(nèi)部管理。

1.5.1.燃?xì)忮仩t房的常開通道要有門禁，可有效避免無關(guān)人員隨意進(jìn)入鍋爐重地，帶來不安全因素。

1.5.2.操作規(guī)程和設(shè)備巡回檢查制度要在顯著位置上墻。

1.5.3.要定期對(duì)燃?xì)庑孤┍O(jiān)測(cè)裝置及排風(fēng)系統(tǒng)靈敏性、可靠性進(jìn)行檢測(cè)，還要積極配合消防部門定期做好消防安全報(bào)警裝置的年檢工作。

2、對(duì)燃?xì)鉄崴仩t尾部煙道震動(dòng)形成原因的初步分析及解決方法。

    煤改燃以來， 對(duì)于安裝燃?xì)忮仩t在2臺(tái)以上，將鍋爐尾部煙氣集中到水平煙道進(jìn)而利用原有燃煤鍋爐舊煙囪進(jìn)行排放的鍋爐房，不止一個(gè)站點(diǎn)出現(xiàn)了鍋爐尾部煙道的劇烈震動(dòng)。不僅擾民，乃至有的煙道被震開裂；某鍋爐房在運(yùn)行中甚至在尾部煙道還出現(xiàn)了劇烈的爆燃現(xiàn)象，對(duì)鍋爐安全構(gòu)成重大威脅。筆者認(rèn)為出現(xiàn)上述情況在于下屬原因：

2.1.為利用舊煙囪，受地勢(shì)和空間的限制，鍋爐尾部煙道往往走急轉(zhuǎn)彎，乃至180°折返的路徑，煙道阻力過高，使煙氣排放不暢。

2.2.和燃煤鍋爐不同，燃?xì)忮仩t為微正壓燃燒，無引風(fēng)機(jī)，煙氣完全是靠鼓風(fēng)機(jī)“吹”出去的。鍋爐尾部煙道無負(fù)壓段，處于正壓的尾部煙道相對(duì)較長，而尾部煙道恰恰又是鋼制材料，鋼度較燃煤鍋爐常使用的磚煙道差，易于引起共振。

2.3.同樣以14KW熱水鍋爐為例：燃煤鍋爐一般配備鼓風(fēng)機(jī)1臺(tái)，功率N=37KW，流量Q=32079m3/h，壓力P=2559Pa；引風(fēng)機(jī)1臺(tái)，功率N=75KW，流量Q=50356m3/h，P=3393Pa。而燃?xì)忮仩t只配備鼓風(fēng)機(jī)1臺(tái)，功率N=55KW,流量Q=19440Nm3/h，壓力P=7000Pa。

    燃煤鍋爐在嚴(yán)寒期滿負(fù)荷運(yùn)行條件下，鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率控制在額定功率的30%左右，引風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率控制在額定功率的60%左右。由于鼓風(fēng)機(jī)的任務(wù)基本在于克服爐排及煤層阻力向爐內(nèi)提供豐富的O2，燃煤鍋爐為微負(fù)壓燃燒（-5～-10Pa），爐膛內(nèi)的壓力近似等于大氣壓力。在同樣的進(jìn)氣條件下，對(duì)于同一臺(tái)風(fēng)機(jī)其相似率完全適用。

令N1為額定功率、P1為額定風(fēng)壓、N2為實(shí)際運(yùn)行下降功率值、P2為降功

即燃?xì)忮仩t的尾部煙道壓力是燃煤鍋爐的1.4倍。可見在容量相同條件下燃?xì)忮仩t尾部煙道承受的壓力遠(yuǎn)高于燃煤鍋爐。

2.4.實(shí)踐表明，和燃煤鍋爐相比較，燃?xì)忮仩t對(duì)于煙氣排放系統(tǒng)的要求更高，也更為敏感。煙氣排放不通暢勢(shì)必會(huì)影響爐膛內(nèi)的室式燃燒，造成燃?xì)獾娜紵怀浞?，使鍋爐煙氣中可燃?xì)怏w含量增高。對(duì)于不完全燃燒物CO而言，其爆炸極限為12.5%-74.2%，比天然氣的爆炸極限5%-15%范圍更寬，從而也更加危險(xiǎn)。因煙氣排放不暢造成個(gè)別燃?xì)忮仩t房出現(xiàn)爆燃現(xiàn)象也就是情理當(dāng)中的事情。這種現(xiàn)象是相當(dāng)危險(xiǎn)的，必須高度警惕，一旦條件具備甚至有引起鍋爐爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。

綜上，對(duì)于燃?xì)忮仩t將其尾部煙氣集中于水平煙道進(jìn)而利用原有燃煤鍋爐舊煙囪進(jìn)行排放的方式，值得商榷。把用于處理燃煤鍋爐煙氣排放方式憑想當(dāng)然照搬于燃?xì)忮仩t，處置不當(dāng)，得不償失，甚至帶來高風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)于燃?xì)忮仩t而言，建議每一臺(tái)鍋爐均采用獨(dú)立的煙道系統(tǒng)。其初投資規(guī)模并不大，而燃燒運(yùn)行效果非常好，是解決上述問題的理想選擇方案。且對(duì)于任一供熱站改燃工程而言基本上都能找到空間進(jìn)行合理布置，實(shí)現(xiàn)單臺(tái)鍋爐煙氣的獨(dú)立排放。

3、對(duì)燃?xì)忮仩t水外側(cè)金屬腐蝕形成原因的初步分析及預(yù)防應(yīng)對(duì)措施。

    燃?xì)鉄崴仩t使用的燃料是天然氣，天然氣的主要成分CH4。CH4在燃燒過程中存在以下化學(xué)反應(yīng)：

 CH4+2O2=2H2O+CO2

根據(jù)上式，經(jīng)化學(xué)計(jì)算可得知，每燃燒1Kg的天然氣大約將產(chǎn)生2.25Kg的水，亦即每燃燒1Nm3的天然氣會(huì)產(chǎn)生1.74Kg的水。在實(shí)際運(yùn)行中天然氣燃燒產(chǎn)生的這些水分很大一部分在鍋爐內(nèi)部遇冷而生成冷凝水。由于天然氣中含有一定量的H2S,H2S在燃燒中生成SO2或SO3和水結(jié)合后生成H2SO3或H2SO4；空氣中含有大量的N2，在熾熱燃燒的情況下，會(huì)生成NO及NO2，和水結(jié)合后產(chǎn)生HNO3，因而冷凝水是呈酸性的。經(jīng)實(shí)際測(cè)試，冷凝水的PH值在3-6之間不等，它們附著在鍋爐內(nèi)部的金屬表面上，會(huì)對(duì)鍋爐金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較強(qiáng)的腐蝕作用。同時(shí)鍋爐在燃燒過程中為使天然氣充分燃燒，需要一定的過量空氣，空氣過量系數(shù)一般控制在1-1.2之間。過量空氣中的O2在經(jīng)燃燒反應(yīng)被加熱溫度較高又有凝結(jié)水的環(huán)境下，活性增強(qiáng)，也會(huì)加速對(duì)鍋爐金屬結(jié)構(gòu)的氧化腐蝕。

上述因素是燃?xì)忮仩t產(chǎn)生腐蝕的根本原因。

應(yīng)當(dāng)說只要鍋爐燃燒運(yùn)行，酸腐蝕和氧腐蝕就不可避免。關(guān)鍵在于實(shí)踐表明，越是那些能保持運(yùn)行在較高負(fù)荷段、燃燒狀態(tài)充分的鍋爐，腐蝕反而越輕、甚至微乎其微；越是那些“大馬拉小車”不得已運(yùn)行在較低負(fù)荷段、燃燒狀態(tài)不充分的鍋爐，腐蝕反而越重、乃至達(dá)到觸目驚心的地步。因此，為防止由于金屬嚴(yán)重腐蝕對(duì)鍋爐安全的破壞作用，必須對(duì)鍋爐的運(yùn)行狀況進(jìn)行控制。

綜上，筆者建議采取以下預(yù)防應(yīng)對(duì)措施：

3.1.鍋爐運(yùn)行中必須考慮鍋爐容量和供熱面積之間的合理匹配，以期能夠使得無論在任何供熱階段，運(yùn)行幾臺(tái)鍋爐對(duì)外供熱均能使每臺(tái)鍋爐運(yùn)行在最佳效率工況，這就是鍋爐容量上的模塊化配置，可有效減少冷凝水的產(chǎn)生。

3.2.在保證安全的條件下適當(dāng)減少鍋爐的循環(huán)水量，提高爐膛溫度，同樣可以達(dá)到減少冷凝水產(chǎn)生的目的。

3.3.供熱期結(jié)束后要及時(shí)對(duì)鍋爐內(nèi)部進(jìn)行檢查、除銹、清理，防止腐蝕進(jìn)一步加深。

3.4.在對(duì)鍋爐內(nèi)部水側(cè)進(jìn)行濕保養(yǎng)的同時(shí)，不放棄對(duì)鍋爐內(nèi)部金屬結(jié)構(gòu)水外側(cè)的夏季保養(yǎng)，阻止酸腐蝕、氧腐蝕的加劇。

3.5.加強(qiáng)對(duì)鍋爐易腐蝕部位的觀察、檢測(cè)，盡早采取果斷措施進(jìn)行維修。

4、對(duì)燃?xì)鉄崴仩t運(yùn)行過程中節(jié)能特性的分析比較及節(jié)能措施。

我國是一個(gè)油、氣資源相對(duì)貧乏的國家。和燃煤相比，天然氣價(jià)格昂貴，來之不易，當(dāng)念物力維艱。

從目前實(shí)際運(yùn)行結(jié)果看，各供熱站氣耗量均在10m3/m2·a上下不等，（注：本文所指m2，均按供熱建筑面積計(jì)算，下同）如暫按10m3/m2·a粗略測(cè)算，根據(jù)天然氣銷售價(jià)格為3.25元/m3，則單位面積供熱成本僅此一項(xiàng)費(fèi)用就達(dá)到32.5元/m2·a，遠(yuǎn)高于居民采暖價(jià)格25元/m2·a。為實(shí)施煤改燃工程，政府需要投入巨額資金以支持供熱企業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)。

節(jié)能減排、降低碳排放量、減少溫室氣體效應(yīng)、遏制全球氣候變暖是我國的基本國策，也是我國政府對(duì)世界做出的莊嚴(yán)承諾。

因此，供熱行業(yè)做為能耗大戶，必須樹立全局意識(shí)，站在國家大政方針，胸懷天下的高度在保障安全的前提下，把節(jié)能工作列為頭等大事，認(rèn)真做實(shí)做好。

結(jié)合各供熱站點(diǎn)的技術(shù)條件，僅從考量燃?xì)忮仩t自身角度出發(fā)，對(duì)上表進(jìn)行初步分析可得出如下結(jié)論：

4.1.各站的氣耗存在明顯差異，氣耗最高站和氣耗最低站差距達(dá)1.62m3/m2a，這一差距整個(gè)運(yùn)行期結(jié)束，由于燃?xì)鈨r(jià)格高昂全氣耗成本存在巨大差額，經(jīng)濟(jì)效益將顯著不同。

4.2.氣耗的高低和鍋爐品牌有關(guān)，同一規(guī)格型號(hào)的鍋爐，相比較而言品牌不同負(fù)荷能力、熱效率不同，氣耗水平不同。

4.3.氣耗的高低和鍋爐采用的類型有關(guān)，同等容量下不同類型的鍋爐氣耗水平不同。

4.4.氣耗的高低和鍋爐容量與供熱面積之間的相互匹配有關(guān)，亦即和鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)，匹配越合理，鍋爐越是能在最佳效率工況運(yùn)行，氣耗水平越低。

4.5.氣耗的高低和鍋爐房工藝設(shè)計(jì)布局、煙氣排放方式有關(guān)。鍋爐煙氣獨(dú)立排放的方式優(yōu)于2臺(tái)以上鍋爐利用舊煙囪集中排放的方式。

    在上述諸多因素中，綜合各種實(shí)際情況，為達(dá)到節(jié)能降耗的目的，建議采取下列方法運(yùn)用于煤改燃工程建設(shè)：

1.擇優(yōu)選用節(jié)能效果明顯的鍋爐品牌。

2.供熱站煤改燃設(shè)計(jì)中必須考慮鍋爐容量和供熱面積之間的合理匹配，以期能夠?qū)崿F(xiàn)良好的鍋爐容量上的模塊化配置，保證鍋爐在最佳效率工況運(yùn)行，降低能耗。

3.燃?xì)忮仩t必須實(shí)行單臺(tái)鍋爐煙氣的獨(dú)立排放，以利于充分燃燒。

4.對(duì)于已經(jīng)改燃、能耗偏高的供熱站，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析確定技術(shù)改造方案可行，合理期限內(nèi)通過降低能耗能夠收回改造投資的，應(yīng)當(dāng)立即進(jìn)行技術(shù)改造。

結(jié)束語：煤改燃工程的實(shí)施，使清潔能源在我市供熱行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用。這對(duì)于減少有害污染物排放、改善環(huán)境質(zhì)量、綜合治理霧霾、實(shí)現(xiàn)供熱行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、造福子孫后代有著嶄新的時(shí)代意義，功在當(dāng)代、利在千秋。

對(duì)于燃?xì)鉄崴仩t在運(yùn)行過程中安全與節(jié)能方面出現(xiàn)的具體實(shí)際問題，“挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存”，做為供熱人我們更有著不可推卸的責(zé)任和義務(wù)，必須積極應(yīng)對(duì)，在深入研究分析的基礎(chǔ)上認(rèn)真加以解決。通過不懈的努力充分利用煤改燃工程實(shí)施為供熱行業(yè)注入的創(chuàng)新活力和優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)全行業(yè)的健康發(fā)展。