锅炉设计

锅炉设计（共12篇）

锅炉设计 篇1

0 引言

锅炉微机控制是近年来开发的一项新技术,目前国内只有几百台锅炉采用,占总数的很小一部分。目前大多数锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产状态,提高热效率、用微机进行控制是大势所趋。高峰人造板有限公司2010年在技改时结合20t热能工厂项目,对已运行了15年的锅炉系统进行了改进处理。

1 锅炉微机控制系统

锅炉微机控制系统一般由锅炉本体、一次仪表、微机、手自动切换操作、执行机构及阀、滑差电机等部分组成。一次仪表将锅炉的温度、压力、流量、氧量、转速等量转换成电压、电流送入微机。手自动切换操作部分,手动时由操作人员手动控制,用操作器控制滑差电机及阀等,自动时对微机发出控制信号经执行部分进行自动操作。微机对整个锅炉的运行进行监测、报警、控制以保证锅炉正常、可靠地运行。为保证锅炉运行安全,在微机系统设计时,对锅炉水位、锅炉汽包压力等重要参数应设置常规仪表及报警装置,以保证水位和汽包压力有双重甚至三重报警装置。

整个系统以PLC为控制核心,通过PLC可以实现与变频器的通信连接,控制鼓、引风机和炉排电机,还可实现与上位机组态的连接,对运行进行实时监控。锅炉微机系统如图1所示。

2 锅炉控制系统

2.1 炉膛负压的控制

炉膛负压大小受引风量、鼓风量与煤气量(压力)三者的影响。炉膛负压太小,炉膛向外喷火和外泄漏高炉煤气,危及设备与运行人员的安全;负压太大,炉膛漏风量增加,排烟损失增加,引风机电耗增加。炉膛负压一般通过控制引风量来保持在一定范围内,但锅炉负荷变化较大时,采用单回路控制系统难以保持负压。因为负荷变化后,炉排及鼓风调节控制燃烧量和鼓风量与负荷变化相适应,鼓风量变化时,引风量只有在炉膛负压产生偏差,才由引风调节控制去调节,这样引风量的变化落后于鼓风量,必然造成炉膛负压的较大波动。为此,设计了炉膛负压前馈-反馈控制系统,用鼓风调节输出作为前馈信号,可使引风量随着鼓风量的变化提前作相应的调整,使炉膛负压始终保持在一定负压值上,维持整个燃烧系统的稳定性。控制原理见图2。

2.2 汽包水位的控制

汽包水位是锅炉安全运行的重要参数,水位过低会破坏水循环,引起水冷壁管的破裂,严重时会造成干锅,损坏汽包;水位过高,会影响汽水分离装置的正常工作,严重时会导致蒸汽带水增多,增加在管壁上的结垢并影响蒸汽质量。它的被调量是汽包水位,调节量是给水流量,通过对给水流量的调节,使汽包内部的物料达到动态平衡,变化在允许范围之内。锅炉汽包水位对蒸汽流量和给水流量变化的响应呈积极特性,但是在负荷(蒸汽流量)急剧增加时,表现却为“逆响应特性”,即所谓的“虚假水位”,原因是负荷增加时,汽包压力下降,使汽包内水的沸点温度下降,水的沸腾突然加剧,形成大量汽泡,而使水位抬高。汽包水位控制系统,实质上是维持锅炉进出水量平衡的系统。它是以水位作为水量平衡与否的控制指标,通过调整进水量来达到进出平衡,将汽包水位维持在汽水分离界面最大的汽包中位线附近,以提高锅炉的蒸发效率,保证生产安全。实际应用中可根据情况采用水位单冲量,水位蒸汽量双冲量和水位、蒸汽量、给水量三冲量的控制系统。汽包水位控制如图3所示。

2.3 进料系统的改进

锅炉燃料主要由粉尘、木片、废板条组成。锅炉原采用旋转下料装置,但在运行过程中,由于燃料的不规则、大小不一,经常发生旋转下料装置卡死、堵转的情况,影响正常的生产。为此,将旋转下料装置改成气动门式下料装置,解决了装置卡死的问题,又提高了炉体的密封性能。

2.4 监控管理系统

上位机要完成以下功能:

(1)实时准确检测锅炉的运行参数。为全面掌握整个系统的运行工况,监控系统将实时监测并采集锅炉有关的工艺参数、电气参数以及设备的运行状态等。系统具有丰富的图形库,通过组态可将锅炉的设备图形连同相关的运行参数显示在画面上(见图4),并且能将参数以列表或分组等形式进行显示。

(2)诊断故障与报警管理。主控中心可以显示、管理、传送锅炉运行的各种报警信号,从而使锅炉的安全防爆、安全运行等级大大的提高。同时,对报警的档案管理可使业主对于锅炉运行的各种弱点了如指掌。为保证锅炉系统安全、可靠地运行,监控系统将根据所监测的参数进行故障诊断,一旦发生故障,监控系统将及时在操作员屏幕上显示报警点。当报警发生时,操作员可立即访问该报警点的详细信息并按照所推荐采取的应急措施进行处理。

(3)综合及时发出控制指令:监控系统根据监测到的锅炉运行数据,按照设定好的控制策略,发出控制指令，调节锅炉系统设备的运行，从而保证锅炉高效、可靠运行(见图5)。

(4)记录运行参数。监控系统的实时数据库将保存锅炉运行参数的历史记录,另外监控系统还设有专门的报警事件日志,用以记录报警∕事件信息和操作员的变化等。历史记录的数据根据操作人员的要求,系统可以显示为瞬时值,也可以为某一段时间内的平均值。历史记录的数据可有多种显示方式,如曲线、特定图形、报表等。历史记录的数据可被以此为基础的多种应用软件所应用。

3 结语

锅炉是一个较为复杂的调节对象,调节量多,各种量之间相互联系、相互制约,锅炉内部的能量转换机理比较复杂。本次技改把锅炉系统作了简化处理,化分为3个相对独立的调节系统,实现了对负压、蒸汽压力、油温等主要参数的数据采集和实时控制,完全满足现场的生产要求,运行良好。

参考文献

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[5]丁立群,王文字.29MW链条热水锅炉改造及运行调试[J].节能技术,1997,6

锅炉设计 篇2

需要申请天然气供应，烟囱的设置需要环保局和质监局同意，真空锅炉不需要安检，其它锅炉需要安监局、质监局审批，锅炉房位置还需消防局审核

燃气公司：燃气耗量，燃气压力，燃气口径，燃气接管位置及高度 参考图集《民用建筑内的燃气锅炉房设计》，建筑参考图集12J912-2布置

只要锅炉房中间没有被楼板隔成2层，无论是否深入到该建筑物地下2层还是地面第二层，都仍视其为地下一层或首层 建规5.4.12，5.4.15

人员密集处详老建规P244，同一时间聚集超过50人的场所（新建规P274，消防法附则）住宅建筑内不能设置锅炉房 设在首层或地下一层靠外墙处，常压或负压锅炉以及燃气直燃机可设置在地下二层，设置在屋面，到安全出口大于6m（尽量少放屋面），大于0.75液化石油气，不得设于地下室（锅炉放在屋面，下一层房间改名称或设架空层，架空层高度由建筑定）避开人员活动区（上下左右）和疏散楼梯 2个出入口（建规5.5.5），1个直通室外（建规P274），门朝外开 围护结构应抗爆，内部无剪力墙，变形缝

锅炉房面积：大约1.0%的建筑面积（设计手册P1484），锅炉布置要求详厂家样本 梁下净高：5.0m以上(2-6T/h)，辅助间梁下净高3.5m以上

排风兼事故通风井，排风温度不高于45℃（事故风井和补风井间距20m，高出屋面3m）事故排风机不能设置在地下室，土建风井内应内衬金属风管 补风井（包含空气燃烧量，每1万大卡需要15m3空气），锅炉房维持0-5Pa微正压

泄爆井：10%建筑面积，不得朝向人员主要出入口，可采用密度不大于60Kg/m3的轻质屋面板和墙体（10%是指放锅炉的房间的面积），泄爆材质要求详建规3.6.4 烟囱（尺寸考虑几台锅炉合用和保温厚度）

预留设备吊装孔和运输通道（吊装孔给出尺寸，比机器尺寸大800）吊装孔尽量设置在室外，尽量垂直吊装，避免过长水平运输 设备吊装孔可兼做泄爆口

锅炉操作地点和通道的净空高度不应小于2m，满足起吊设备操作高度的要求 锅炉房内必须设置操作室，并设有双层玻璃观察室和隔音门 值班室需要设置空调和新风

机房内设排水沟+集水井（暖通提资，图上也要表示）

锅炉房排污水应先排至排污降温池，将排污水温降至40℃以下，方可排入下水道 设置补水措施，补水压力不低于0.2～0.3MPa 设置DN100快速冲水管（华润万象城）

地下燃气锅炉房内不能设置燃气调压间，可设置燃气计量间 露天锅炉需要防雨，防风，防冻 按照设备重量的1.5倍计算荷载

核对补风井，排风井，烟囱相对位置，要有利于接管

满足天然气供气压力要求（结合产品要求和市政燃气要求）

热水锅炉房面积要求 3台1.4MW～181m2(常用)3台2.8MW～243m2(常用)3台4.2MW～320m2 3台4.2MW～408m2(含换热间)5台4.2MW～496m2 3台7MW～400m2 3台7MW～612m2(含换热间)5台7MW～567m2 3台14MW～773m2 5台14MW～951m2

蒸汽锅炉房面积要求 2台2T/h～150m2(常用)3台2T/h～232m2 2台4T/h～200m2(常用)3台4T/h～240m2 2台6T/h～250m2 3台6T/h～323m2 5台6T/h～496m2 3台10T/h～453m2 3台10T/h～522m2(含换热间)5台10T/h～648m2 3台15T/h～612m2(含换热间)3台15T/h～535m2 3台20T/h～673m2(含换热间)5台20T/h～1122m2

其他建筑要求

锅炉房属于丁类生产厂房 燃气调压间属于甲类生产厂房 油箱间、油泵间属于丙类生产厂房

锅炉房与相邻的辅助用房之间的隔墙为防火墙 隔墙上开设的门为甲级防火门 观察窗为具有防爆功能的固定窗

控制室、化验室等噪音不应大于70dB

暖通设计要求

首层：燃油正常3次/h，事故6次/h；燃气正常6次/h，事故12次/h 半地下室：正常6次/h，事故12次/h 地下室：正常12次/h，事故12次/h 送入锅炉房的新风总量，必须大于锅炉房3次的换气量（不含燃烧量）和锅炉房共用竖井的风机、电机也应采用防爆型 送排风机都应采用防爆型（建规9.3.4）锅炉房供热系统设置气候补偿器，根据室外温度变化自动改变用户侧供回水温度，对热媒进行质调节

锅炉不宜少于3台，一台故障，其余保证70%的负荷（无市政热网）（注：无热网、全年有热网、冬季有热网详见设计标准）锅炉的室外油箱和柴油发电机的油箱合用

全年使用不应少于两台，非全年使用不宜少于两台

一台停止工作，剩余不低于65%（寒冷地区）和70%（严寒地区），换热器选型同锅炉 锅炉容量需要考虑同时使用系数

锅炉容量无需计入管道热损失（灯光设备等热量大于管道热损失）

除必须使用蒸汽的热负荷外，其余热负荷应采用热水锅炉，当蒸汽热负荷比例大于70%且总热负荷≤1.4MW，可采用蒸汽锅炉+板换

当回水温度≤50℃时，宜采用冷凝式锅炉，效率大于100%（烟气的露点温度一般在55℃左右，热回收烟气的显热和水蒸气的潜热）热水锅炉负荷估算：W=T*S/215，（设计温度-当地历史最低温度）*采暖面积/215，单位Kw

安全要求

设置火灾自动报警措施和自动灭火措施

燃气调压间、燃气锅炉间、油泵间，应设置可燃气体浓度报警装置 烟囱上设置防爆门

砖砌或钢筋混泥土烟囱应设置避雷针或安全带，可利用烟囱爬梯作为其下引线，但必须可靠的连接

锅炉的安装应由有资质的专业安装单位承担，需要锅炉压力容器技术监督部门审查批准，安装单位持有与锅炉级别、安装类型相符的安装许可证

热效率要求

全国公建：燃油、燃气蒸汽、热水锅炉～89% 江苏省公建：燃油、燃气蒸汽、热水锅炉～89%（乙类）～92%（甲类）上海公建：

锅炉房节能设计探讨 篇3

【摘 要】本文对锅炉房节能设计从锅炉选型、除渣系统设计、运煤设备设计、供水温度、排烟热及计量装置等方面进行了分析研究，具有较强的意义和价值，供参考。

【关键词】锅炉房；节能设计；系统设计；计量装置

据实践研究表明，如果一些锅炉的供热率都稳定在75%以上，锅炉设备利用率较全国平均水平可提高40% ，热效益可提高13%。锅炉房的节能设计，不仅可以提高锅炉的设备利用率和热效益，同时对节约能源、减轻环境污染等方面都有着积极重要的意义。

1.锅炉选型

就锅炉本身而言，会对锅炉负荷产生影响的主要因素有内部气流组织、锅炉内膛结构形式和燃烧设备等。并且锅炉在长期使用过程中，其受热面积累的灰尘污垢等污染物程度也会对锅炉的负荷产生一定的影响。因而在选择锅炉的时候，要根据工作介质、所需的热负荷量和热负荷延续图来选择锅炉的结构形式、台数和容量等，一方面可以保证满足用户采暖的需求；另一方面避免因盲目安装而造成的供暖能力超出实际需要、锅炉房低负荷运载的情况。要针对当地的供应燃料的品种来选择锅炉的燃烧设备，如假设当地主要供应优质煤的话最好选用链条炉排，而如果当地的燃煤灰分较多的话建议使用往复炉排。选择恰当的燃烧设备可以提高燃料的使用率，节约能源。同时还要根据锅炉房的用地面积、施工进程和投资金额来选择购买散装锅炉还是组装锅炉。

2.除渣系统设计

在锅炉的日常运行中，很重要的一项内容就是进行除渣，除渣设备也是锅炉房中最常出现故障的地方，因而，在锅炉房的节能设计中也要充分重视除渣系统设计。现行的除渣设备有很多，如刮板式捞渣设备、湿式水封斗除渣设备、辊式碎渣设备、锤击式碎渣设备等等，目前除渣效果较好的是重型刮板除渣机。无论采用的是哪一种除渣设备，需要注意的是炉膛一定要进行密封。特别是对于大容量锅炉来说，煤渣的落差比较大，要防止煤渣在下落的过程中直接落向水槽。特别是当灰渣成块状时，大块的灰渣具有很高的温度，一旦其落入水槽，会导致大量的水蒸气产生。大量的水蒸气进入炉膛会影响燃料正常的燃烧。并且大量的水蒸气进入炉膛，还可能导致炉膛内正压升高，造成锅炉房内的污染，甚至严重时还会导致一些事故发生。因此在进行除渣设计时，最好采用密封水槽设计，防止因为落灰造成的设备故障，降低因设备故障而影响采暖的概率，提高锅炉设备的使用寿命，同时还可以节约设备维修的费用。

3.运煤设备选择和系统设计

就锅炉房而言如果不计算人工费和折旧费，那么燃料费用要占到整个锅炉房费用的90%以上，甚至有的更高。选择恰当的运煤设备和系统，可以有效的减少锅炉房费用的支出，节约能源。运煤指的不仅是将煤炭等燃料输送给锅炉的设备，而且包括在输送之前的破碎设备，使燃料达到合适的粒度，同时还要保证燃料中的水分含量适中。设计燃料自动调节设备，根据供暖负荷的多少来调节燃料的供应量。在进煤时可以采取几个进煤口同时进煤，或是采取筛分措施使碎煤进入燃料层下部、而块煤在料层上部的分层燃烧方式，帮助燃料充分燃烧。从而降低燃料的消耗量，不仅能节约能源而且也能减少燃料费用的支出。

4.设定供水温度自动化设备并一水多用

一般来说供热负荷是随着室外温度的变化而发生改变，因而在锅炉房的节能设计中，可以采用自动装置，根据室外的温度来调节供热的温度，有效的使锅炉房外供热量与外界所需热量相吻合。不仅能够提高用户采暖的舒适度，同时还能有效节约能源。

并且在锅炉房设计中，还可以按照各系统的特性重复利用水资源，做到一水多用。例如，除了向蒸汽用户供应蒸汽之外，在锅炉房内可以设置那些热水用户的热交换器系统，进行集中管理，在减少运行人员，节约人力的基础上，回收所有的凝结水，而对于那些蒸汽用户则可以采用封闭式凝结水回收装置回收蒸汽凝结水。这些凝结水又可以在锅炉房内进行二次利用从而减少热量和水资源的损耗。蒸汽锅炉内的连续排污水进入连续排污扩容器，其二次汽进入热力除氧器，高温热水又可以排入采暖系统补水箱被采暖系统利用，并且采暖系统的补充水还可以来源于除氧器的排水及溢流水。

蒸汽经过用热设备后生成的冷凝水水质好，且温度可达 60-100℃，但 90%以上在用工业锅炉的用户未对冷凝水进行回收，而当废水排掉了。若能对凝结水采用多区段过滤附加锅内加药法进行综合回收利用，不仅减轻了水处理的负荷，节省了水处理费用，同时提高了给水温度，降低了燃料耗量，通常给水温度每提高 6℃，可节约燃料 1%。从已有的冷凝水回收案例来看，节能可达10%～12%。为降低锅炉排污热损失，应加强锅炉给水品质控制，并尽可能减少锅炉排污量，同时应采取措施回收排污热量。锅炉房热力系统的排污量应控制在 5%以下，最好为 2%左右。此外，可采用加装排污扩容器及换热器来回收部分排污热量，以起到节能降耗的作用。

5.合理利用排烟热

目前所使用的很多锅炉都是不带省煤器和空气预热器的，造成了锅炉排烟温度很高，一般在160°C--200℃左右，如果能够合理的利用排烟热，对提高锅炉效率，节约能源将是十分有益的。在排烟热损失中，水蒸气所携带的热损失大约占整个排烟热损失的55%--75%，因而如果将排烟温度降低至烟气冷凝温度以下，通过回收利用水蒸气潜热，可以很有效地降低排烟热损失。目前常用的降低排烟温度的方法有两种：一是采用冷凝式锅炉，二是加装余热回收装置。

冷凝式锅炉是指那些能够从锅炉排放的烟气中吸收水蒸气所含汽化潜热的锅炉。与常规锅炉相比，它除了能够将烟气中大部分的显热传递给蒸汽或水以外，还能够吸收部分烟气中的水蒸气冷凝后释放的汽化潜热。冷凝式锅炉采用的是冷凝式的热文换受热面和高性能的外壳保温密封材料。主要是利用低温水降低锅炉的排烟温度，使其降到烟气冷凝温度以下，烟气中过热状态的水蒸气能够凝结成水，放出汽化潜热，而这部分热量通过回收可被整个锅炉系统利用。并且冷凝式锅炉的使用还可以有效的降低NOX的排放量。一方面由于冷凝式锅炉降低了排烟热，提高了锅炉的热效率，客观上使得锅炉使用的燃料减少了，因而NOX的总排放量也会相对减少。另一方面在冷凝过程中，烟气中的气体被冷凝水吸收或是与其发生化学反应，可以降低烟气中NOX的含量，进一步减少污染物的排放。因而使用冷凝式锅炉不仅可以降低排烟热，提高锅炉效率，还可以回收一定量的水，减少NOX的排放量，起到节能、环保的双重作用。

常规锅炉想要降低排烟热可以加装余热装置，目前最普遍的是在烟道中加装一个相当于省煤器的热回收装置，回收烟气中的热量，降低排烟温度。

还有的锅炉采取的是烟气再循环系统，将部分的烟气送入炉膛内重新燃烧，一方面可以利用部分余热，另一方面减少NOX的生成量，起到节能和环保的作用。

6.完善计量装置

在锅炉房各热力系统设置必要的计量装置，如锅炉给水流量装置、锅炉出口蒸汽流量计量装置、各热交换系统蒸汽流量计量装置、各外供蒸汽流量计量装置、热工测量仪表装置……利用这些装置，建立微机运行调度、监测系统，进行合理的供热系统调节，实现供需平衡，按需供热。

供热锅炉房节能设计 篇4

1 锅炉选型。

就锅炉产品而言, 影响锅炉负荷的重要因素是燃烧设备、炉膛结构形式及其内部的气流组织等。对锅炉部分, 其受热面在长期运行期间灰污程度是否较低, 也是影响锅炉负荷的重要因素。选择锅炉炉型时, 不仅根据所需热负荷量、热负荷延续图、工作介质选择锅炉结构形式、容量和台数, 更重要的是针对用户本地供应燃料的品种选择燃烧设备, 其次是按投资金额、施工进程、土地使用面积因素选择组装锅炉或散装锅炉。

2 运煤设备选择和系统设计。

运煤设备对大容量锅炉不仅是将煤输送给燃烧设备, 而且还要将块煤破碎到合适的粒度。当煤干燥时要均匀加水, 使煤的收到基水分适度。煤斗的设计, 包括煤斗进料和出料都要考虑煤的粒度分布, 避免块煤进入炉排两侧, 煤细屑进入中区, 而使炉排上煤层粒度沿横向分布不匀, 尤其当燃料层薄时更容易出现火口, 破坏煤的稳定燃烧。采取煤斗几个进煤口等时间进料, 或采取筛分措施将块煤送入料房下部, 碎煤进入料层上部的分层燃烧, 对燃料更为有利。

3 除渣系统设计。

除渣设备是锅炉房中最易出现故障之处。无论选择何种除渣设备, 设计时要注意对炉膛的密封作用。有的采用重型刮链, 采用水槽密封。对大容量锅炉, 灰渣落差很高, 这时要防止灰渣垂直向下直接落入水槽。尤其当灰渣形成块状时, 大块渣具有较高温度, 直落水槽, 会产生大量水蒸汽, 进入炉膛可短时间使炉膛形成正压, 重者可烧伤正在观火或拨火的工人, 轻者造成锅炉房污染, 而且水蒸汽突然大量进入炉膛影响正常燃烧工况, 故应避免这种情况发生。

4 送风、引风系统设计。

随着单机锅炉容量的增大, 鼓风机、引风机风道断面尺寸和风道壁面压力或吸力也相应增大, 风道壁面要适当加厚, 并采取加强刚度的措施, 以减少运行中风道金属壁面振动。另外, 要在风道转弯处或截断面变化剧烈处增设导流板, 以避免产生漩流引起振动。大断面风道常发生振动, 一旦与某些部件发生共振, 则产生巨大噪声, 甚至振破烟、风道, 影响锅炉正常运行。

5 热工测量仪表配置。

燃气锅炉毕业设计论文 篇5

摘要

240t/h燃高焦炉混合煤气锅炉设计：（Q低温=1400千卡/标m3)，设计的参数为215℃的给水温度，540℃的过热蒸汽温度，140℃的排烟温度，20℃的环境温度。

本次设计计算了，炉膛，屏式过热器，高温过热器，低温过热器，高温省煤器，高温空气预热器，低温省煤器，低温空气预热器的结构计算和传热计算。以及对烟道阻力的计算和空气预热器的计算，引风机，送风机的选择。

炉膛宽度取7.7米，顶棚宽4.675米，顶棚高4.2米，炉膛总高15.785米。屏式过热器取8片，纵向排数27，每片屏并联管子根数为12，第一根屏管高度

4.2米，屏高度最大值4.559米，屏的深度为1.244米。高温过热器横向管排数62，纵向管排数8，管长3.329，管簇深度0.76米。低温过热器横向管排数58，纵向管排数16，管长3.2.高温省煤器横向排数97.5，纵向排数26，受热面布置管长6.2。高温空预器横向管排数100，纵向管排数50，管箱高度1.44米。低温省煤器横向排数97.5，纵向排数64，受热面布置管长3.35米。低温空预器横向管排数100，纵向管排数50，管箱高度1.44米。

本次设计中，烟气在炉膛出口温度是1295.1℃，经过屏式过热器烟温下降至1183℃，在经过高温过热器烟温下降到1032.6℃，经低温过热器温度下降到832.54℃，经高温省煤器下降到449℃，经高温空气预热器降至382℃，经低温省煤器下降到222℃，经高温空气预热器降至146.7℃排烟。

本次设计中，水的流程是215℃给水经低温省煤器加热到260℃，经高温省煤器加热到319.97℃，进入汽包，再经下降管，由水冷壁使饱和水变成319.97℃的水蒸气，经低温过热器将水蒸气加热到425.2℃，经屏将水蒸气加热到455.87℃，最后经高温过热器加热到540℃引出做功。

关键字：炉膛，过热器，省煤器，空气预热器。

Abstract

240t / h burning blast furnace gas boiler design (high mixing coke oven gas: low-temperature Q = 1400 kcal / standard m3) of the graduation project, the design parameters for the feed water temperature of 215 ° C, the superheated steam temperature of 540 ° C, 140 ° C exhaustsmoke temperature, 20 ° C ambient temperature.

The design, furnace, screen superheater, superheater high temperature, low temperature superheater, high-temperature economizer, high temperature air preheater, low-temperature economizer, low temperature air preheater of structural calculations and heat transfer calculations. And calculation of flue resistance and air preheater calculation of induced draft fan, blower options.

Take chamber width 7.7 meters, the ceiling is 4.675 meters wide, 4.2 meters high ceiling hearth, total 15.785 metres high. Take platen superheater of 8, longitudinal row number 27, every piece of screen the number of 12 parallel tubes, the first root screen pipe height 4.2 meters, screen the maximum height 4.559 meters, the depth of the screen is 1.244 meters. High temperature superheater tube transverse number 62, vertical tube number 8, length 3.329, the depth of 0.76 meters. Low temperature superheater tube for 58 horizontal, vertical tube number 16, length 3.2. High

temperature economizer horizontal row number 97.5, longitudinal row number 26, decorate in heating length 6.2. High temperature air preheater horizontal tube number 100, vertical tube number 50, the box height 1.44 meters. Of low temperature economizer horizontal row number 97.5, longitudinal row number 64, decorate in heating tube 3.35 meters. Low temperature air preheater horizontal tube number 100, vertical tube number 50, the box height 1.44 meters.

In this design, the flue gas outlet temperature in the furnace is 1295.1 ° C, after the platen superheater flue gas temperature dropped to 1183 ° C after the high temperature superheater flue gas temperature down to 1032.6° C, low temperature air

preheater temperature dropped to 832.54 ° C decreased to 449 ° C, high temperature economizer, air preheater at high temperature dropped to 382° C, low temperature economizer decreased to 222 ° C, dropped to 146.7 ℃ high temperature air preheater exhaust.

In this design, the water flow is 215 ℃ water supply by the low-temperature economizer heating to 260 ° C, high temperature economizer heating to 319.97 ° C, into the drum, and then the down pipe, the water wall so that the saturated water into 319.97 ° C steam, low temperature superheater steam heated to 425.2 ° C, the screen will steam heated to 455.87 ° C, and finally by the high temperature superheater heating to 540 ° C leads to acting.

Keywords: furnace, superheater, economizer, air preheater.

目录

摘要 ............................................................................................................................... 1

Abstract .......................................................................................................................... 2

绪论 ............................................................................................................................... 6

1燃气锅炉的特点 ......................................................................................................... 6

2燃气锅炉的现状 ......................................................................................................... 8

3此次设计燃气锅炉的基本思路 ................................................................................. 9

第一章・ 设计任务与燃料特性参数 ....................................................................... 10

1.1设计任务 ............................................................................................................... 10

1.2燃料特性 ............................................................................................................... 10

第二章・锅炉整体布置的确定 ................................................................................. 11

2.1 燃料燃烧计算 ..................................................................................................... 11

2.2空气平衡及焓温表 ................................................................................................ 13

2.3锅炉热平衡及燃料消耗量计算 ........................................................................... 15

2.4燃烧室设计及传热计算 ....................................................................................... 16

2.5炉膛结构尺寸计算 ............................................................................................... 18

2.6燃烧器的布置及主要尺寸 ................................................................................. 20

2.6燃烧室结构特性计算 .......................................................................................... 21

2.7炉膛热力计算 ....................................................................................................... 22

2.8.炉膛顶部辐射受热面吸热量及工质焓增计算 .................................................. 24

2.9炉膛受热面热力分配 ........................................................................................... 25

2.10屏式过热器结构计算 ......................................................................................... 26

2.11屏区传热计算 ...................................................................................................... 28

2.12高温过热器结构计算 ......................................................................................... 32

2.13高温过热器传热计算 ......................................................................................... 33

2.14低温过热器结构计算 ......................................................................................... 36

2.15低温过热器传热计算 .......................................................................................... 37

2.16炉膛受热量的热量分配・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・39

2.17高温省煤器结构计算 ........................................................................................ 42

2.18高温省煤器传热计算 ....................................................................................... 43

2.19高温空气预热器结构计算 ................................................................................. 45

2.20高温空气预热器传热计算 ................................................................................. 46

2.21低温省煤器结构计算 ........................................................................................ 49

2.22低温省煤器传热计算 .......................................................................................... 50

2.23低温空气预热器结构计算 .................................................................................. 52

2.24低温空气预热器传热计算 ................................................................................. 53

2.25热力计算汇总表・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・55

第三章・阻力计算 ...................................................................................................... 56

第四章・送引风机计算 .............................................................................................. 61

4.1送风机计算 ........................................................................................................... 61

4.2引风机计算 ........................................................................................................... 61

第五章・防爆措施 ..................................................................................................... 62

第六章・结论 ............................................................................................................. 63

第七章・参考文献 ...................................................................................................... 64

第八章・附录A .......................................................................................................... 65

第九章・附录B・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 73

第十章・附录C・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・93 第十一章・致谢信・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・99

绪论

燃气锅炉是一种以可燃气体作为燃料的能源转换设备，用以生产热水或蒸汽，满足工业生产和人民日常生活的需要。本文主要介绍了燃气锅炉的优越性、存在的问题、燃气锅炉的发展现状。燃气锅炉以气体作为燃料，燃料输送方便，计量准确，操控性好，燃气锅炉自动化控制程度高，运行管理工作量小。但是，气体燃料存在爆炸的潜在危险，一旦燃气泄漏，后果不堪设想。因此，对燃气检漏工作要求比较严格。国内燃气锅炉发展比国外慢，但是目前国内的生产厂家已能生产各种规格的燃气锅炉，只是国产燃烧器应用较少 。鉴于目前的能源形势，锅炉的发展方向依然是高参数、大容量，以提高锅炉的效率，达到节约能源的目的。燃气锅炉也不例外，高参数、大容量，也是其发展方向。但是，燃油燃气资源短缺，也在一定程度上制约了燃气锅炉的发展。

本文介绍了此次设计的基本思路，通过一个具体实例叙述了设计的全过程。锅炉设计是一个复杂的过程，在此过程中，几乎涉及了所学的各门专业课，用到了工程热力学、传热学、燃烧学、锅炉设计、机械设计、工程图学等专业课的知识。通过设计，既是对所学课程的巩固，也对设计工作有了一定的了解，知道如何去做一项工作。大体概括为：接受任务书，查阅相关资料，熟悉整体设计过程，作相关设计计算，布置整体结构，选取可以确定的标准件，工程图绘制。这是我总结的一般设计思想。由于以前没有从事过类似的工作，此次设计还存在相当多的问题，请指导教师多加指点。

1.1燃气锅炉的.特点

1.1.1热效率高，环境污染低:

1.由于燃气中的灰分、含硫量和含氮量均比煤中的含量低，燃烧后产生的烟气中粉尘量极少，排放出的烟气比较容易达到国家对燃烧设备所要求的标准。使用燃气锅炉可以大减轻对环境的污染。

2.燃气锅炉的炉膛容积热强度较高；由于烟气污染小，对流管束不受腐蚀和结渣，传热效果好，燃气燃烧产生大量三原子气体（二氧化碳、水蒸气等）的辐射能力较强，而且排烟温度低，使其热效率明显提高。

1.1.2锅炉设备投资低:

1.燃气锅炉可选用较高的炉膛热负荷，从而缩小炉膛体积。因不存在受热面污染、结渣、磨损等问题，可选用较高的烟速，减小对流受热面的尺寸。通过合理布置对流管束，使燃气锅炉较同容量燃煤锅炉结构紧凑、尺寸小、重量轻，设备投资明显减少。

2.燃气锅炉使用管道输送的燃气为燃料，无需燃料储存设备。在供给燃烧前也无需燃料加工制备设备，使系统大为简化；同时也不需要配置吹灰器、除尘器、出渣设备和燃料烘干器等附属设备，使系统大为简化。

3.由于无需燃料储存，节省运输费用、场地及劳动力。

1.1.3运行成本低:

1.燃气锅炉的热负荷适应性强，在系统内调节灵活，燃气计量简单准确，便于燃气供应量的调节。

2.由于附属设备少，启动快，又无燃料制备系统，可减少预备工作带来的各种消耗，用电量低于燃煤锅炉。

3.不需要用蒸汽加热燃料及烘干燃料，蒸汽消耗较少。

4. 因燃气中的杂质较少，锅炉不会发生高、低温受热面的腐蚀，锅炉的连续运行周期长。

1.1.4设备维修费用低:

1.燃气锅炉燃烧系统设备简单，因而需要维修保养的项目少，维修费用低。

2.由于不存在结渣及高低温受热面腐蚀，因而不需要由此而更换受热面的管件[1]。

1.1.5存在的危险：

天燃气是一种易燃、易爆性气体，它没有颜色，虽有一定的气味却难以凭嗅觉及时发现。如果燃气漏入停运的炉膛或空气中，会引起爆炸。所以燃气管路必须严格检漏，炉膛内要有必要的联锁保护控制系统，锅炉房要有燃气泄漏监测报警装置和通风设备，采用防爆电器。锅炉应有严格的启动顺序控制系统，燃气锅炉在点火之前必须仔细吹扫炉膛和烟道，排除炉内可能积存的可燃气体。锅炉燃烧器必须安装熄火安全保护装置，一但出现熄火现象，二次点火前也必须进行吹扫并按正常点火程序进行。另外，燃气采用管道输送，无备用燃料，一旦发生

燃气管道破裂等问题或燃气压力过低，便会造成停炉事故。随着燃气锅炉的广泛应用和技术设备的日益完善，事故隐患正在逐渐降低，各种安全保护手段已能保证燃气锅炉的运行非常可靠。燃气锅炉与燃煤锅炉相比具有绝对优势，但从国内外燃气锅炉的具体使用情况来看，还存在一定问题，必须加强防范。

1.燃气管路必须严格检漏，炉膛内要有必要的联锁保护控制系统，锅炉房要有燃气泄漏监测报警装置和通风设备，采用防爆电器。

2.锅炉应有严格的启动顺序控制系统，燃气锅炉在点火之前必须仔细吹扫炉膛和烟道，排除炉内可能积存的可燃气体。锅炉燃烧器必须安装熄火保护装置，一但出现熄火现象，能及时实施保护措施。二次点火前也必须进行吹扫并按正常点火程序进行[2]。

1.2燃气锅炉的现状

1.2.1国产、进口燃气锅炉并存：

目前国内有五十多家燃气锅炉生产厂家，产品品种规格齐全。蒸汽锅炉的单台蒸发量最低为0.2t/h，最高可达65t/h；压力有0.4MPa、0.7 MPa、1.0 MPa、

1.25 MPa、2.45 MPa、3.82 MPa等六种；可生产饱和蒸汽、过热蒸汽，温度有250摄氏度、350摄氏度、400摄氏度、450摄氏度等几种。热水锅炉单台供热功率最低为0.3MW，最高可达21 MW；压力有常压、0.7MPa、1.0 MPa、1.25 MPa；供热温度有80摄氏度、95摄氏度、115摄氏度、130摄氏度等。我国燃气锅炉的产和质量均能满足国内锅炉房建设的需要，但是大部分锅炉还是配用进口的燃烧器，配用国内燃烧器的比例很小。

进口燃气锅炉主要来自德国、美国、英国、瑞士、意大利、日本、韩国等几个国家。与锅炉配套的进口燃烧器有德国、美国、英国、法国、瑞典、意大利、日本、韩国等国家的几十个品牌，其中应用最多的是德国的威索牌燃烧器[3]。

1.2.2与燃油锅炉相比，燃气锅炉使用较少：

目前的燃油燃气锅炉中，燃油锅炉较多，燃气锅炉较少。

主要有两方面的原因妨碍燃气锅炉的应用。一是天然气的产量与需求量的矛盾，地区性气源的制约成为燃气锅炉推广的障碍。随着我国“西气东输”工程的全面启动以及国家能源政策向燃气事业的倾斜，天然气供应量将进一步提高。二

是燃气锅炉管网的铺设成本比较高，也制约了燃气锅炉的应用[4]。

1.2.3.国产燃烧器性能有待提高：

如前所述，目前国内生产的燃油燃气锅炉上的关键部件――燃烧器仍主要依赖进口。

进口燃烧器的自控程度高，性能稳定。国产的燃烧器性能不够完善，自控程度有限，用户信赖程度低。为此，建议我国锅炉行业的有关专家应对燃烧器进行深入细致的研究，加大对燃烧器的设计、生产技术力量，以提高锅炉用燃烧器的国产化率[5]。

1.3此次设计燃气锅炉的基本思路

首先根据燃料特性对燃料发热量进行计算,根据设计任务书给定的锅炉容量进行燃料消耗量计算,由特定类型的锅炉的体积热强度，确定锅炉的体积。选定燃烧器。其次,假设炉膛出口温度,并根据以前经验布置炉膛辐射受热面,并对其进行校核计算,看其炉膛出口温度是否满足假定,如不满足,则应对炉膛内的水冷壁受热面进行修改,最终使炉膛出口温度满足条件。在炉膛出口温度已定的条件下,可以对其后的对流受热面进行设计计算。工质在对流管束内循环,将饱和水加热成饱和蒸汽,已知燃料特性和炉膛出口温度,根据热量平衡,烟气的放热量等于工质的吸热量,通过查烟气焓温表可以计算出对流管束的出口烟温。在尾部烟道中依次布置过热器,省煤器等对流受热面,同样根据热平衡进行校核计算。已知过热器进口烟温和过热器中的饱和蒸汽温度过热蒸汽温度,根据经验，设计大概的结构和受热面积,对其进行校核,看是否满足要求。如不满足要求,应对结构和受热面积进行修改,使过热器出口烟温满足要求。已知过热器的出口烟温，即已知省煤器的进出口烟温,根据给水温度和已知的省煤器出水温度,根据热平衡设计出合理的受热面积,使其满足要求[6]。

锅炉的总体结构已经确定,可以计算出锅炉总的吸热量,已知燃料的发热量,可以计算出锅炉的热效率,用计算出的热效率与给定的热效率进行比较,如果满足误差许可,锅炉的结构计算和热力计算就算完成,下一步工作就是进行锅炉结构图的绘制和辅助受热面图的绘制[7]。

240t/h高压燃高焦炉混合煤气锅炉

第一章 设计资料及参数

1.1 锅炉基本参数

1）锅炉蒸发量 240t/h

2）给水温度 215℃

3）给水压力 12.5MPa

4）过热蒸汽温度 540℃

5）过热蒸汽压力 9.8MPa

6）周围环境温度 20℃

7）排烟温度假定值： 140℃

8）热空气温度假定值： 300℃

9）汽包工作压力： 11.28 MPa

1.2 燃料特性

1.21燃料名称：高焦炉混合煤气（Q低温=1400千卡/标m3）

1.22燃料成分

表1.1 煤气成分表

第二章 锅炉整体布置的确定

2.1 炉整体的外型――选Π型布置

选择Π形布置的理由如下：

1．锅炉排烟口在下方送、引风机及除尘器等设备均可布置在地面，锅

炉结构和厂房较低，烟囱也建在地面上；

2．对流竖井中，烟气下行流动便于清灰，具有自身除尘的能力； 3．各受热面易于布置成逆流的方式，以加强对流换热； 4．机炉之间的连接管道不长。

2.2受热面的布置

在炉膛内壁面，全部布置水冷壁受热面，其他受热面的布置主要受蒸汽参数、锅炉容量和燃料性质的影响。

本锅炉为高压参数，汽化吸热较多，加热吸热和过热吸热较少。为使炉膛出口烟温降到要求的值，保护水平烟道的对流受热面，在水平烟道内布置高、低温对流过热器外，炉膛出口布置半辐射式的屏式过热器。

热风温度要求高（t=300℃）采用双级空气预热器、双级省煤器的布置方式。

2.3汽水系统

1．过热蒸汽系统的流程

汽包→顶棚过热器进口集箱→炉顶过热器管束→顶棚过热器出口集箱→对流过热器进口集箱→对流过热器管束→对流过热器出口集箱→集汽集箱→汽轮机。

2．水系统的流程

给水→省煤器进口集箱→省煤器管束→省煤器出口集箱→后墙引出管→汽包→下降管→下联箱→水冷壁→上联箱→汽包。

采用光管水冷壁，整个炉膛全部布满水冷壁，在炉膛出口处由后墙的一部分水冷壁延伸构成遮焰角，以使烟气更好地充满炉膛，其余水冷壁管延伸形成烟道。

对流过热器分两级布置，由悬挂式蛇形管束组成。在屏式过热器与高温过热器、低温过热器与屏式过热器之间有喷水减温装置.由进入锅炉的给水来冷却蒸汽。

省谋器和空气预热器采用两级配合布置，以节省受热面。减少钢材消耗量。 燃烧方式采用四角布置的旋流燃烧器。 锅炉本体结构见图I -10

2-4辅助计算

（1）燃烧产物容积计算

煤完全燃烧（??1)时理论空气量及燃烧产物容积计算见表I-1(以l立方米燃料为准)。

表I-2初始数据

（2）空气平衡及焓温表

1）烟道各处过量空气系数、各受热面的漏风系数及不同过量空气系数下的燃烧产物的容积列于表I-2中，炉膛出口处过量空气系数按表2取。 表I-3

各各受热面的漏风系数按表4-3取。空气预热器出口热空气的过量空气系数：

“?ky??1”???1?1.10?0.05?1.05

2）不同过量空气系数下燃烧产物的焓温表见表I-3

3)锅炉热平衡及燃料消耗量计算见表I-4

表I-4 热平衡及燃料消耗量计算

2-4燃烧室设计及传热计算

1燃烧室尺寸的决定

〔1)炉膛宽度及深度

因采用角置旋流式燃烧器。炉膛采用正方形截面。按表8-39取炉膛截面热负荷，qF=4170W/ m炉膛截面F=59.65m,取炉膛宽a=7.7,炉膛深b= 7.7,布置φ60*3的水冷壁管，管间距s=66侧面墙的管数为101根，前、后墙的管数为99根。

(2)燃烧室炉墙面积的决定

燃烧室侧面尺寸见图I-2，决定过程见表I-5。

2

2

图I-2炉膛尺寸

表I-5 炉膛结构尺寸

2.燃烧器的布置及主要尺寸

燃烧器分两层，每层四个呈四角切圆布置于炉膛四角。下层燃烧器中心线距离炉底高度为1.566m，上层燃烧器中心线距离炉底高度为3.741m。每、八个燃烧器占用的炉膛面积Fr=5.189m

3．燃烧室水冷壁布置

水冷壁采用φ60x5的光管，管节距s=63mm。炉膛断面为7700mmX7700mm的

正方形。管子悬挂炉墙，管子中心和炉墙距e=0。侧墙布置101根，前、后墙布置99根。后墙水冷壁管子在折角处全部向烟道弯曲，自折焰角后再分开，没三根中有一根作后墙选调和管。在缩腰处有叉管，直叉管垂直向上，斜叉管构成缩腰。

侧墙水冷壁向上延伸，在折焰角区域和凝渣管区域形成附加受热面。

燃烧室结构特性计算见表I-7

表I-7炉膛受热面

燃烧室的传热计算见表I-8

表I-8 炉膛传热计算

4.炉膛顶部辐射受热面吸热量及工质焓增计算

表I-9 炉膛顶部辐射受热面吸热量及工质焓增计算

5.5炉膛辐射吸热量的分配

1、顶棚过热器在吸收燃烧室的辐射热量，辐射受热面是炉膛顶部的面积Fd，吸热量

与角系数有关，顶棚过热器的角系数为xd=0.96，顶棚过热器的辐射受热面

HD?Fd?xd?35.998?0.96?34.558 m2

2、出口窗位于燃烧室上部，热负荷比例，重要计算沿高度的正负荷不均匀系数，出口

h中

窗中心高度为h中，从炉底到炉顶的总高度为H总，根据=0.725，?p=0.65，

H总

同理?D=0.57，

3、顶棚过热器在吸收燃烧室的辐射热量，辐射受热面是出口烟窗的面积Fch，吸热量

与角系数有关，屏式过热器的角系数为xp=0.98

(1) 屏式过热器吸收炉膛的辐射热量

QP??p?xp?qs?Az?0.65?0.96?181.84?40.564?4602.72 kW

屏的辐射受热面HP

?0.65?40.564?26.367 m2

(2)高温过热器直接吸收炉膛辐射的热量

Qgr??p.qs(40.561?26.367)?1678.03 kW

（3）水冷壁的平均辐射受热面热负荷

qb?[Q1Bj?(Qp?Qgr)]

1H

1

541.867

???2320.21?42.47??4602.72?1678.03????170.26kWm2

表1-9 屏式过热器

表1-10屏区传热计算

I-7 过热器的传热计算

从锅筒出来的饱和蒸汽先到凝渣管上方的蒸汽联箱，经过顶棚管到第一级对流过热器的入口联箱，蒸汽通过悬挂的蛇形逆流至出口联箱，最后两圈管束是顺流布置，这样可以避免出口管束与顶棚管的交叉，并使过热蒸汽出口烟气温度较低处，以避免蒸汽管壁温过高而烧坏。

从第一级过热器出来联箱出来的蒸汽进入喷水减温器，该喷水由锅筒引出饱和蒸汽冷凝而得，冷去水采用进入省煤器前的给水。蒸汽经减温后进入第二级过热器的入口联箱，蒸汽在第二级过热器中先逆流后顺流，此处为第一圈管束是逆流，其余均为顺流，同样可以使过热器出口的高温蒸汽处在较低温的烟气流中。

第二级过热器的第一、二排管组成四排错列管，使节距增大，防止堵灰。其余均为顺列布置。由于一组受热面内有错列、顺列布置，而计算时的平均温压是按整组受热面计算的，因此传热系数也要用整组受热面的平均值，此时采用加权平均法来计算一下参数:横向节距s1,纵向节距s2，烟气流通截面Fy，对流放热系数ad，灰污系数，最来加权的。

第一、二级过热器的结构简图见图I-3。

第二级过热器的结构特性计算见表I-11，传热计算见表I-12。 第一级过热器的结构特性计算见表I-13,传热计算见表I-14。

计算中假定减温水量为1.25kg/s，可使减温幅度?t=27.8 C，相应减焓幅度

?i=70.06kJ/kg

k。加权平均是用错列、顺列的受热面

表I-11 高温过热器结构

表1-12第二级（高温）过热器传热计算

表I-13 低温过热器结构

表1-14 低温过热器传热计算

I-8 炉膛受热量的热量分配

（1）锅炉总有效吸热量

Qgl=230722.66kW （见表I-4）

（2）炉膛总传热量

BjQ1=42.47?2320.2198539.32kW （见表I-8）

（3）屏式过热器区域传热量

Qy=42.47?(4864.54443.1)=17896.89kW （见表I-10） BjD

（4）高温过热器传热量

BjQgr=42.47?564.49

23972.46kW （见表I-12）

（5）低温过热器传热量

BjQgr=42.47?663.4

28174.59kW （见表I-14）

（6）省煤器需要吸热量（高温和低温）

BjQsm?230722.6?(98539.32?17896.86?23972.46?28174.59)?83714.39kW

（7）空气预热器需要吸热量

BjQky=Bjb“k+0.5?ak

(

)(

o0Irk-Ilk

)

=42.47×（1.05+0.5×0.05×2）×（530.4-34.74） =23155.75kW

（8）排烟温度校核

Ipy=I”grl-

BjQsm+BjQky

Bjf00骣I+I0rklk+?aky+?aIsmlk 2

桫

=516.38kJ 查焓温表得排烟温度为146.7?C

与假设排烟温度相差5.58?C,、小于10?C，计算符合要求。

I-9 省煤器和空气预热器传热计算

省煤器与空气预热器为单级布置，沿

烟气气流向的布置顺序为：高温省煤器，高温空气预热器。传热计算顺序同布置顺序。

省煤器布置单级受热面，采用水平蛇形管束受热面。省煤器联箱布置在侧墙，采用单面进水的方式。考虑到煤中的灰分，采用防磨措施。在管组烟气入口处的第一、二排管、管子弯头部分及靠前、后墙的两排管子都装防磨盖板。有防磨盖板的管子时，其有效受热面只能按一半计算。

上级省煤器的结构简图分别见图I-4。

上级省煤器结构计算见表I-15，传热计算见表I-16。

空气预热器有上级，采用管式预热器，上级空气预热器有一个管组，由四个并列管箱组成。下管组处在低温烟气区域，如发生低温腐蚀，可更换下管组。为便于更换，下管组在两立柱之间，其深度方向尺寸要比上官组小。

表I-15 高温省煤器结构

表I-16 高温省煤器传热计算

表1-19高温空气预热器结构

表1-20高温空气预热器传热计算

图I-6 上级空气预热器结构简图

表I-15 低温省煤器结构

烟草行业锅炉升压改造方案的设计 篇6

关键词：烟草行业；锅炉升压；锅炉改造

中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）19-0035-02

随着社会的进步和时代的飞速发展，各方面的科学技术设备也在不断提高，与之不断提升的还有人们在精神方面以及日常生活方面的需求。烟草在我国的销售数量较高，因此，烟草方面的相关行业中，针对生产烟草的技术要求也在不断升高，在烟草生产的过程中，锅炉是必不可少的一项功能设备设施，有效地提高锅炉的工作效率，烟草的生产效率也会进一步的提升。

1 锅炉的介绍

1.1 锅炉的概述

锅炉是一种内部进行能量方面转换的压力型设备设施，一般向锅炉内部注入的能量就有燃料进行燃烧或者其他方面导致产生的化学能、内部的电能以及高温度的热能等多种能量形式，在通入锅炉中进行了多方面的转换，从锅炉中输出的是存在一定热量程度的热能蒸汽、超高温度的水或者是相关的有机物热能量载体。锅炉从表层意义上来看是可以拆分成锅和炉两个部分，锅内部主要盛放水等相关的液体，而炉的内部放置的一般是可燃烧的燃料，锅炉当中产生出来的热水或者水蒸气都可以直接为人们在日常生活中和工业生产方面的需求中提供充足的热量能源，还可以将其热量能源转化成为其他方式的能量，例如可以将热能转换为机械能，再将机械能转化为电能等。

1.2 锅炉在烟草行业中的现状

烟草行业中的锅炉主要用于为烟草厂提供充足的蒸汽，一般烟草厂都会准备四台有充分燃料的蒸汽式锅炉，负责烟草厂内部所有设备需要的热能，然而相关方面的制作工艺车间内部的设备会不断地进行更新和完善，最终造成四台蒸汽式锅炉会演变成两台使用两台备用或者三台使用一台备用的状况，而且，储热器的排放频率也会随之升高，四台热力的除氧器需要同时工作给水，最终造成的结果是能源会被大量地消耗，并且诸多能源会被浪费，使用效率不断地降低。

2 烟草行业中锅炉的使用、现状问题

2.1 烟草行业中锅炉的使用流程

烟草行业中的锅炉工作一般有以下几个流程步骤：在中压的前提下，将水蒸气通过整齐的导管提供向工作的车间单位，相对按顺序连接真空的回潮机、烟片的松散回潮机、切前的增温以及水洗梗等相关蒸汽设备。而高压强下的蒸汽另一边通进的是储热器，进行相关方面的工作

内容。

2.2 烟草行业中锅炉的现状问题

由于社会的进步和发展，许多设备设施都在不断地进行更新和改换，因此，导致供汽单元方面对蒸汽的消耗设备、对蒸汽的消耗量或多或少地出现增多或者减少的现象，最终导致蒸汽量严重地失去平衡，每一部分需要的蒸汽量不同，需要的压力大小不同，工作项目与工作项目之间都无法进行相互之间的补充，最终出现了两台使用两台备用或者三台使用一台备用的现象。

消耗蒸汽的容量为每个小时1～2吨，锅炉大多数的时间都在做着无用功能的消耗，而功能的浪费和无功消耗十分大，主要的无功消耗是在排放污水、撒去热量、排放烟气等，同时，压力方面的负荷越来越重，压力和温度不够大会导致热量的流失。

3 锅炉升压的改造方案

3.1 改造的目标

一般对锅炉在升压方面的改造，主要是改换供气的压力机、减少锅炉的开动台数、并联供气以及减少除氧器的使用和使用的台数。

3.2 改造的方案设计

3.2.1 提高常使用的锅炉在使用过程中的压力承受度，将后面的锅炉压力一般向下进行调整，同时在前两台锅炉的中压式分气缸和后两台锅炉的高压式分气缸中间用一条管道进行连接，将两种形式的分压缸组合成一体的供汽设备设施。

3.2.2 对车间内部的管道进行相对性质的调整和改造，把原先通入出气管中的高压式管道从中间截断，并且把原来的中压式管道和储气罐被截断的高压式管道相连接，这样可以将两个车间主要使用的用汽设备平均分配到了两条不同的管道当中。

3.2.3 将热力方面的喷雾式除氧器从一开始的四台减少到两台，把两台除氧器的除氧水，专门为四台锅炉进行提供和使用，把锅炉方面实际的运用进行相对应的调整，一台锅炉进行使用一台锅炉处在备用状态或者是两台锅炉进行使用，一台锅炉处在备用的状态，减少一台锅炉的

开动。

3.3 改造的方案设计依据

锅炉一般使用的年限比较长，在这种设计方案被采纳的前提是，锅炉有经过水压方面的检测和外部方面的检测，并且确定锅炉在相关设计压力可以承受的范围之内，进行设计安装后可以安全有效地使用，同时，相连接的管道之间可以将供气平衡将锅炉进行相关的改造后，使得锅炉可以进行共享，保证了生产方面的需求，还减少了锅炉需要开动的台数。

4 改造之后的效果

改造之后减少了不必要的浪费以及无功的作用力，有效地提高了生产方面的效率，由于多个方面都进行了统一化和联通性质，因此，在相关的管理方面也得到了相对的统一。锅炉在用水数量的方面大大地减小了，同时，供汽方面的稳定性能也比改造之前的相关稳定性高提高了许多，在炉中使用的燃烧燃料的数量也大大地减少了，节省下不少的能量资源，因此，达到了改造的最终目的。

5 结语

對锅炉的升压进行良好的改造，在生产和管理方面更加的方便和快捷，同时还加大了烟草行业在生产过程中的生产效率，除此之外，还提升了资源的利用率，降低了资源上出现不必要的浪费现象。

参考文献

[1] 杨贵盛，蔡伟明，王文杰.热电厂锅炉补给水处理系统的比较[J].能源工程，2009，（2）.

[2] 高恒，殷显吉，潘志刚.提高循环流化床锅炉热效率的有效措施[J].东北电力技术，2009，（4）.

[3] 冯智宇.1000MW超超临界机组锅炉燃烧器烧损原因分析及防治[J].发电设备，2013，（2）.

[4] 张晓林，李晓阳.锅炉检验中出现的安全隐患问题与解决措施分析[J].科技资讯，2013，（2）.

锅炉结焦早期报警设计研究 篇7

由于锅炉水冷壁温、过热汽温、锅炉负荷、燃烧氧量、炉膛出口排烟温度等运行参数的监视可反映出炉膛出口是否会产生结焦, 因此可在锅炉水冷壁安装温度测点, 在空预器入口增加氧量测点, 在炉膛出口处增加排烟温度测点并将以上测点引入DCS系统, 在保证测量准确的基础上, 通过对锅炉特性的分析, 设定报警定值;当上述测点的测量值或测点之间的偏差值超过预设报警定值时, 发出锅炉结焦声光预警报警, 实现对锅炉结焦的早期报警管理。

2 锅炉水冷壁加装温度测点方案

对于大容量的锅炉, 炉内烟气温度分布非常复杂, 水冷壁为锅炉主要受热面, 其外壁向火侧受到高温火焰热辐射的作用, 当水冷壁局部结焦时, 会产生热偏差, 因此, 对水冷壁温度进行测量监视能起到良好的结焦报警效果。�

为了有效监视锅炉水冷壁的运行情况, 保证锅炉安全运行, 加装壁温测点布置安装在下水冷壁进入中间混合集箱前的炉外管上。

测点安装时采用集热块, 将热电偶固定在集热块中, 集热块只用点焊固定在管壁上。集热块形成一个内部等温腔室, 集热块的三面与管壁满焊 (除了引出热电偶的一面以外) , 最大地加大与管壁的接触面积, 使集热块腔室内的温度最大限度地接近管子外壁温度, 从而提高测量准确性。

在加装温度测点的就近布置IDAS前端控制柜, 温度测点安装完成后, 汇接入IDSA温度前端采集模块。经过IDSA模块的汇集处理后, 实现与DCS系统的通讯传输。

利用集热块安装方式加装水冷壁温度测点的优点是实现方式较为简单, 缺点是改造和维护量较大, 每台炉需加装温度测点100个, 还需加装就地采集卡控制柜, 敷设大量电缆, 工程投资较大, 日常维护量较大。

3 水平烟道加装氧量测点

锅炉运行氧量即炉内的氧化或还原性气氛, 它对锅炉的结焦有非常大的影响, 如果锅炉运行氧量偏低, 炉内还原性气氛较强, 煤的灰熔点就会下降, 锅炉就容易结焦。这是因为灰熔点随着铁量的增加而下降, 铁对灰熔点的影响还与炉内气体性质有关, 在炉内氧化性气氛中, 铁可能以Fe2O3形态存在, 这时随着含铁量的增加, 其熔点的降低比较缓慢;在炉内还原性气氛中 (氧量不足) , Fe2O3会还原成Fe O, 灰熔点随之迅速降低, 而且Fe O最容易与灰渣中的Si O2形成熔点很低的Si O2, 其灰熔点仅为1065℃。因此, 氧量的准确测量对锅炉结焦预警系统非常重要。目前公司锅炉氧量测点安装在高温预热器出入口处, 由于漏风和烟气分层等因素的影响, 氧量测量值并不能准确反映炉膛出口烟气氧量, 因此, 需在水平烟道处加装氧量测量装置。

4 加装炉膛出口烟温测量装置

锅炉结焦会直接导致锅炉出口烟温升高, 因此通过炉膛出口烟温的测量实现对锅炉结焦的早期预警最为迅速、直接。炉膛出口是锅炉辐射换热和对流换热的分界点, 由于炉膛出口烟温较高且含有大量灰尘, 不易安装测点, 烟温测量一直是温度测量技术中的难点, 目前国内实践较为成功的是美国Pryo Metrix声波测温系统。

Pryo Metrix声波测温系统测量原理基于如下公式:

式中T=绝对温度

R=气体常数

r=定压定容下比热之比

C=声速

Pryo Metrix声波测温系统采用非接触测量方式, 通过声波强度高 (>170d B) 和声波前沿陡峭 (<50μs) 的声波发生器, 实现对炉膛出口烟温的精确测量, 测量精度达到±1%。并且具有能在启动、停止和负荷变化全过程中全程投运, 不间断监视炉膛出口烟温和左右偏差的能力, 可满足锅炉结焦早期报警对炉膛出口烟温测量的要求。因此本方案拟加装炉膛声波测温系统, 实现对炉膛出口烟温的测量、监视。

声波测温系统的优点是非直接测量, 安装、维护量小, 测量相对准确, 缺点是设备价格很高, 工程投资较大。

通过以上测点的加装改造, 并将目前机组已有的过热、再热汽温、锅炉负荷等参数一同引入DCS进行逻辑判断和报警设置, 可实现对锅炉结焦的早期报警, 为运行和检修人员处理锅炉结焦提供宝贵时间, 确保机组长期安全、稳定运行。

参考文献

[1]于佳.基于多PCA模型的循环流化床锅炉结焦故障诊断[D].内蒙古大学, 2012.

[2]陈大为.哈锅670t/h锅炉结焦的数值模拟和试验研究[D].东北电力大学, 2008.

锅炉给水泵的高效设计 篇8

这种设计方法比按泵的相似理论设计, 最大限度地减少了设计工作量, 而即使叶、导轮改动, 叶、导轮模具也不需重新制作, 进、出水段、中段、水封体等铸件根本就不需作改动, 更不需要重新做模具, 生产周期和生产成本都将大幅降低。因此, 我厂生产中经常用到变型设计。而事实上, 我厂80%以上的锅炉给水泵的设计都是通过这种方法完成的。

1 通过改变锅炉给水泵的叶、导轮流道宽度改变泵的参数

如果待设计的泵扬程与已经生产过的泵的扬程比较接近, 转速相同, 而流量相差较大, 这时, 用改变泵的叶、导轮流道的设计方法, 进行变型设计, 是比较适合的。

泵的流量可以表示为:

式中, Q为泵的流量;D2为叶轮直径;b2为叶轮出口宽;ψ2为叶轮出口排挤系数;υm2为出口轴面速度;ηυ为容积效率。各参数的表示方法如图1所示。

制造叶轮蜡模时, 通过平移叶轮盖板, 仅改变叶轮出口宽b2, 则与流量有关的D2、ψ2、υm2、ηυ都可以认为不变, 这样, 泵的流量与叶轮出口宽b2成正比, 即:

式中, Q为模型泵的流量;Q′为设计泵的流量;b2为模型泵叶轮出口宽;b2′为设计泵叶轮出口宽;H为模型泵扬程;H′为设计泵扬程。

可通过已生产过的泵性能试验报告, 计算出要设计泵叶轮出口宽。叶轮出口宽改变, 导叶进口宽也要作相应改变, 一般导叶进口宽的改变量等于叶轮出口宽改变量即可。如叶轮进口宽增大5mm, 由15mm改为20mm, 则导叶进口宽也应增加5mm, 由18mm改为23mm。

值得注意的是, 在设计中选择合适的叶轮出口宽与导叶进口宽, 应根据原先泵的试验性能曲线, 转化成要设计泵的性能曲线, 确定是否合适。转换的方法为:先选定合适的b2′, 可以在机械制图中, 将原先泵的性能曲线中的Q—H、Q—η曲线分别建成图块, 将图块Q方向坐标缩放比例改为b2′/b2的值, 直接转换Q—H、Q—η曲线;也可以分别选定几个Q值、H值, 算出对应的Q′、H′, 然后, 绘制出设计的性能曲线。合适的判定是, 设计泵的效率在额定流量下应在高效区, 且最高效率点对应流量应大于额定流量, 设计泵扬程应保证能满足用户要求。

2 通过改变锅炉给水泵的叶轮直径改变泵的参数

若用户要求的给水泵的扬程和流量低于已有泵的扬程和流量, 且低得不多, 可以利用切割定律[2]进行设计, 此法是比较适合的。叶轮切割前后外径的表示方法如图2所示。

我厂锅炉给水泵的叶轮, 比转数一般在60～120之间, 根据我厂生产经验, 比较适合切割定律中的一般离心泵叶轮的切割。即转速相同时, 切割前后流量、扬程之比等于切割前后叶轮直径一次方、二次方之比:

式中, Q为模型泵的流量;Q′为设计泵的流量;H为模型泵扬程;H′为设计泵扬程;D为模型泵叶轮出口宽度;D′为设计泵叶轮出口宽度。

转速不同时, 切割前后流量、扬程之比:

在生产中, 切割叶轮外径一般只切割叶片, 而保留前后盖板不变。

若用户要求的给水泵的扬程和流量高于已有泵的扬程和流量, 且高得不多, 也可将切割定律反过来运用, 即将已有泵的叶轮当作切割后的叶轮, 要设计的泵当作没有切割的叶轮反算过去, 这种设计方法在生产中经常用到。叶轮直径增大, 则与叶轮配合的导叶入口处尺寸也应加大, 导叶加大后保持叶轮与导叶之间间隙不变。

在已有泵的基础上, 加大叶轮直径, 也不需重新做模具。导叶只需在车加工时将导叶进口车大即可, 可完全用原导叶毛坯加工。

增加叶轮直径一般不能增加太多, 因为叶轮直径增加太多, 不仅蜡模制作困难, 且可能因导叶冲角及叶轮出口角改变, 导致效率下降, 扬程增加也不再符合切割定律。根据我厂生产经验, 叶轮直径切割或增加时, 一般不超过5%。当叶轮直径增加或减少5%, 仍不能满足用户要求时, 一般通过另一种变型设计的方法———增加或减少叶轮级数来完成。

3 通过增加或减少叶轮级数, 改变泵的参数

若用户要求的给水泵的扬程和流量与已有泵的扬程和流量相差较多, 叶轮直径增加或减少5%, 同时流道加宽, 仍不能满足用户要求时, 这时一般采用增加或减少泵的级数的方法设计。因要考虑泵轴的强度和刚度, 增加泵的级数一般只考虑一级。

锅炉给水泵增加或减少级数, 转速相同, 泵的参数可认为流量不变, 扬程等于模型泵扬程乘以设计泵级数与模型泵级数的比值, 即:

式中, i为模型泵的级数;i′为设计泵的级数。

锅炉给水泵增加或减少级数, 转速不同, 计算公式为:

注:以上所有公式中, 不带上标′的为模型泵参数, 带上标′的为设计泵参数。

多换算几点, 画出要设计泵的性能曲线;因用户所要的泵流量不一定跟模型泵相同, 而泵的性能曲线是连续的, 画出要设计泵的性能曲线后;只要在用户所需流量下, 泵的扬程能满足用户要求, 且效率在高效区即可, 设计泵额定工作点不需要与模型泵相对应。

如果给水泵加长一级, 应重新校核泵轴强度及刚度, 若强度及刚度不够;则不能用增加级数的方法设计新泵。

如果给水泵减少级数, 应重新计算平衡盘的平衡力是否足够;若不够时应重新设计平衡盘及平衡套 (平衡盘平衡力的计算) 。

4 结语

综上所述, 在给水泵的设计中, 首先将设计参数与现有模型高效点的参数作比较。如果设计参数中扬程与模型泵扬程接近, 则通过改变模型泵叶轮出口宽度使其高效点对应的流量等于设计流量;如果设计参数中流量与模型泵高效点对应的流量比较接近, 则通过改变模型泵叶轮的直径大小, 使其高效点对应的扬程等于设计泵的扬程, 当采用改变叶轮直径的方法不能达到设计参数时, 可以通过增加或减少叶轮个数来达到设计参数。实践证明, 用该方法可以高效、低成本、可靠地设计出符合要求的给水泵, 该方法在我厂已得到广泛的应用。

摘要：介绍了一种高效设计方法——泵的变型设计, 阐述了锅炉给水泵的变型设计在生产设计中的应用, 详细说明该方法所包括的改变锅炉给水泵的叶、导轮流道宽度、改变锅炉给水泵的叶轮直径、增加或减少叶轮级数3种基本设计形式, 并通过这3种方法改变给水泵的技术参数, 使其达到用户要求。

关键词：流体力学,给水泵,性能,参数

参考文献

[1]关醒凡.现代泵技术手册.北京:宇航出版社, 1995.38, 47～48, 497～509

锅炉排污的工程设计探析 篇9

供热锅炉生产蒸汽或热水以供应生产用汽和生活用热。由于用户用热方式不同和供热系统的复杂性等原因, 往往送出去的蒸汽或热水不能完全回收, 需要一定量的补给水。锅筒中的水, 随着不断蒸发, 其所含的悬浮物、油脂及盐分等浓度也会有所增加。当浓度达到某一限度时, 锅水的面上便会产生大量泡沫和形成汽水共腾现象, 会影响锅水品质, 造成过热器及水管道中积盐及结垢现象, 增加水循环的流动阻力, 破坏循环回路的正常工作。解决这一问题的主要方法是合理控制锅炉给水水质并进行锅炉排污, 把含盐、碱量较大的炉水和沉积的水渣、污泥、松散状的沉淀物从锅炉中排除, 使炉水中杂质保持在一定限度以内。

目前锅炉设计排污方式主要有连续排污和定期排污两种方式, 连续排污主要是为了保持锅水一定的含盐量和碱度而排出锅水中溶解的部分盐, 这种排污是连续从锅水含盐浓度最大的蒸发表面排出, 由于上锅筒蒸发面附近的盐分浓度较高, 所以连续排污管就设在低水位下面。定期排污一般应用于在小型锅炉上, 选择在锅炉高水位、低负荷或压火状态时间段排出锅水中不溶性水渣, 因此从沉积物聚集最多的水冷壁下联箱排出。本文根据内蒙古牙克石五九煤炭 (集团) 有限责任公司胜利煤矿的锅炉房设计工作的经验, 并对国内相关锅炉设计资料进行收集调研的基础上, 提出了有关合理设计锅炉排污的看法及工程实际中锅炉排污装置的设计选型。

2.基于实际工程的锅炉排污计算

锅炉排污量的大小, 和锅炉给水的水质直接有关。锅炉的排污量愈多, 说明给水的碱度及含盐量越大。根据计算的排污量选取连排扩容器与定排扩容器。锅炉排污计算以内蒙古牙克石五九煤炭 (集团) 有限责任公司胜利煤矿的锅炉房设计为例, 探讨连续排污量和定期排污量的计算方法, 并以计算量为依据合理选择连续排污扩容器和定期排污扩容器, 选择结果为:该锅炉房内设循环流化床蒸汽锅炉SHX10-1.25-H型二台, 蒸汽锅炉SHX4-1.25-H型一台。

2.1连续排污量的计算:

连排的热量应合理应用, 扩容器产生的二次蒸汽用于给水除氧, 连续排污量的计算公式如下:

VLP=k*D2*v/W

式中:VLP——连续排污扩容器容积 (m3) ;

K——富裕系数, 取k=1.3-1.5;

V——二次蒸汽比容 (m3/kg) ; 取0.9018 m3/kg

W——扩容器分离强度[m3/ (m3.h) ], 一般取600 m3/ (m3.h) ;

D2——二次蒸发量 (kg/h) ;可按下式计算:

D2=DLP* (i*η-i1) / ( i2- i1) *x;

DLP——连续排污水量 (kg/h) ; DLP=P*D

P——连续排污率%, 一般供热锅炉的排污率应控制在10%以下。

D——锅炉蒸发量 (kg/h)

i——锅炉饱和水焓 (kcal/ kg) ;查表得197.3 kcal/ kg;

i1——扩容器出水焓 (kcal/ kg) ; 查表得119.92 kcal/ kg;

i2——二次蒸汽的焓 (kcal/ kg) ; 查表得646.2kcal/ kg;

η——排污管热损失系数, 取0.98;

x——二次蒸汽的干度, 取0.97;

本锅炉房设计中连续排污水量DLP=0.06*24*1000=1440 kg/h;则锅炉房二次蒸发量D2=1440* (197.3*0.98-119.92) / (646.2-119.92) *0.97=207.14 kg/h;得出需连续排污扩容器容积VLP=1.5*207.14*0.9018/600=0.47 m3。

根据计算所需连续扩容器容积, 设计选用连续排污器LPWQ800X8X3177一台, 其容积为0.8 m3, 符合计算要求。

2.2定期排污量的计算:

Gn=n*D*h*L

式中:Gn——锅炉一次定期排污量 (m3/次) ;

n——锅炉上锅筒个数 (个) ;

D——上锅筒直径 (m)

L——上锅筒长度 (m)

H——上锅筒水位排污前后高差, 一般取h=0.1m;

锅炉上锅筒个数n, 蒸汽锅炉SHX10-1.25-H型每台1个, 蒸汽锅炉SHX4-1.25-H型每台1个;上锅筒直径D蒸汽锅炉SHX10-1.25-H型为1.0m, 蒸汽锅炉SHX4-1.25-H型为1.0m; 上锅筒长度蒸汽锅炉SHX10-1.25-H型为4.6m, 蒸汽锅炉SHX4-1.25-H型为3.2m;计算得Gn=1*1*4.6*0.1*2+1*1*3.2*0.1=1.24 m3/次

根据计算所需扩容器容积, 设计选用定期排污DQP￠1500X8X2793一台, 其容积为1.5m3, 符合计算要求。

3.工程中锅炉排污装置及排污时机的设计选择

3.1工程中锅炉排污装置的设计选择

在工程实际中, 每台锅炉均需安装相对独立水平安装的排污导管, 长度要适当, 导管的一端需用堵头封实。排污阀的选择要合适, 闸阀、截止阀等均可作排污阀用。排污阀太小, 易堵塞;过大, 排污冲击力强, 容易损坏排污管道, 一般排污阀公称直径应为DN20-DN50之间。实际设计中, 每台锅炉应安装相对独立的排污管, 安装中要合理布局, 减少弯头使用率, 以使排污畅通, 排污管要通到室外安全地点或排污扩容器。排污管和锅筒、排污阀等连接部分应牢固, 并尽量避免腐蚀情况的发生。

3.2工程中排污时机的合理选择

目前“锅炉专业”相关规范书籍均要求排污要同时具备 “低负荷, 高水位”两个条件, 这种看法具有一定片面性, 实际工程中, “低负荷, 高水位”应与锅炉排污系统构造特点及其运行性能、排污效果相结合, 统筹考虑。内蒙古牙克石五九煤炭 (集团) 有限责任公司胜利煤矿的锅炉房是间断运行的锅炉, 可选择在暂停供汽或运行间隙进行排污。排污时锅内压力应保持在大于0.20和小于0.40MPa之间。而对连续运行的锅炉, 需对锅筒进行定期排污。 根据对内蒙古牙克石五九煤炭 (集团) 有限责任公司胜利煤矿的锅炉定期排污的观察测试分析, “中偏上”或“中水位”排污与高水位排污相比较, 炉水沉淀物含量减少0.5～1倍之间, 炉水碱度也明显降低。表明锅炉进水后不宜立即排污, 选择排污时机不一定局限于高水位, 高水位可能带来的稀释作用往往使炉水的碱度和底部污垢扩散, 而使浓度减小, 甚至使一些原已在炉水的浓缩过程中接近析出的硬度类盐品又变成溶解状态。高水位的排污不仅效果差还使锅内压力不稳定, 不利于锅炉长期安全运行。

4.结语

通过以上分析可看出, 锅炉排污看似简单, 其实从锅炉排污设计、装置制造、安装是一项非常复杂的工作, 它是保证水质达标和防止结垢的有效方法, 使用单位对锅炉排污问题要足够重视, 应采取合理可靠的排污方法并依据科学的规程操作, 从而延长锅炉的使用寿命, 从排污中减少燃料的损失, 节约能源, 促进锅炉在经济的条件下安全可靠地运行。

摘要：本文以内蒙古牙克石五九煤炭 (集团) 有限责任公司胜利煤矿的锅炉房设计为例, 针对在工程设计中连续排污扩容器和定期排污扩容器的选择问题, 对锅炉排污的计算方法进行了探讨, 并结合工程设计实际, 从重视排污、安全运行、减少能耗等方面阐述了锅炉排污的合理方法。

关键词：锅炉,排污,计算方法

参考文献

[1]航天工业部第七设计研究院.工业锅炉房设计手册 (第二版) [S].中国建筑工业出版社, 1986年9月.

[2]中国建设部.锅炉房设计规范 (GB50041-2008) [S].中国计划出版社, 2008年6月.

燃油锅炉自控系统设计 篇10

随着环境保护意识的不断增强,燃油锅炉作为高效清洁的能源,越来越多的被企事业使用。由于燃料油的快速爆发性及负荷的多变性,燃油锅炉多采用自动控制,以保证锅炉的安全可靠经济的运行。

锅炉自动控制系统的任务是根据机组的负荷要求向汽轮机供给足够的、在规定压力和温度范围内的蒸汽,同时保证锅炉的安全经济运行。汽包锅炉由燃烧率控制负荷,实现燃料燃烧释放的热量与蒸汽带走的热量之间的能量平衡;由给水流量控制汽包水位,实现给水流量与蒸汽流量的质量平衡。过热蒸汽温度一般采用喷水进行控制。因此可以将汽包锅炉的自动控制分为燃烧控制系统、给水控制系统以及汽温控制系统三个相对独立的控制系统[1]。

某公司的自备热电站,需要新建35T/H燃油锅炉1台,需要对自动控制部分设计,主要任务是维持锅炉的水位、温度、压力、烟气含氧量等物理参数在规定的范围内,并能自动适应负荷的变化,从而使锅炉安全可靠经济的运行。

2 仪表配置及选型

根据锅炉工艺要求,设计仪表配置及要求,作工艺仪表流程图、仪表布置图、仪表安装图、桥架走向图和电缆表。

考虑到锅炉的运行安全要求,配套了足够的水位监测。包括:现场显示用的南北双色水位计各一套;南北双色水计皆用摄像机引入操作室内的显示屏,交替显示;差压水位计南北各一套,分别用于水位自动控制和报警停炉联锁;电接点水位计一套,用于操作室显示阀门选型需要给水阀一台,给水分配阀一台,用于控制锅炉进水量,保证蒸汽蒸发量,维持锅炉水位。减温水阀一台,用于控制减温器的进水量,调节保证蒸汽温度。调节阀的选型内容通常包括:控制阀结构形式及材质选择、控制阀流量特性选择、控制阀口径计算、控制阀执行机构选择、控制阀不平衡力校核。控制阀执行机构有气动、液动、电动三种。气动执行机构可用于防火防爆场合,故障率低,但需建独立的仪表气源;液动执行机构可用于推力或力矩特别大的地方,运行平稳,但体积大,价格昂贵,用量很少;电动执行机构的驱动源随地可取,隔爆型产品可用于防火防爆场合,其可靠性近年来大幅度提高[2]。由于调节阀在电站使用,环境温度较高,并且工艺要求故障时保持先前开度,故考虑使用电动调节阀。

流量计选型:目前在火电厂中对主蒸汽流量的测量都采用差压式流量。差压式流量计的节流装置是在额定压力和温度以及正常流量下设计计算的,只有在额定压力工况下,流量和差压之间才有确定的对应关系。在实际运行中,蒸汽压力是在经常变化的,流量公式中的系数也要发生变化,因此必须对蒸汽密度,即蒸汽的压力和温度参数进行校正。决定采用带压力、温度自动补偿的智能流量表,以确保流量测量的准确。水流量计则考虑选用涡街流量计,因为具有精确度较高,压损小、输出与流量成正比的脉冲信号、无零点漂移等优点。

压力变送器选型:根据测量原理的不同,压力变送器分为电容式、振弦式、扩散硅式、力平衡式等。电厂常用电容式变送器,故选用国际知名品牌变送器。

热电偶选型:该项目的热电偶有两种,铂铑10-铂(S型)热电偶和镍铬-镍硅热电偶(K型)。其中用于炉膛温度测量的S型热电偶,常用高铝套管(耐温0~1300℃)或刚玉套管(耐温0~1600℃),但由于材料机械性能差,热冷收缩时容易断裂,在停开炉时消耗较大。改用二硅化钼(Mo Si2)套管,该材料不仅耐温0~1600℃,抗氧化性优良,耐腐蚀,更重要的是机械性能好,能耐多次停开炉。

就地水位计选型:就地水位计较成熟的产品有玻璃管水位计、云母水位计、双色水位计等。其中双色水位计是在云母的基础上改进而成的,利用光学将汽水两相显示为红绿两色显示,显示较清晰。故选用双色水位计,并利用彩色摄像机将双色水位计图像远距离传送至控制室内的彩色监视器。水位图像清晰、直观,从而增强了锅炉运行的安全性。

差压水位计选型:差压水位计是将水位高低信号转换成相应差压信号来实现水位测量的仪表。它由平衡容器、压力信号导管差压变送器组成。由于平衡容器向外散热,正、负压容室中的水温由上至下逐渐下降,并且温度不易确定。在调试过程中,经常会出现差压水位计与双色水位计比对过,但运行一段时间又会出现大的偏差。通过更换不同型号的平衡容器,将平衡筒放大,得到解决。同时由于差压水位计一般是在汽包额定工作压力下分度的,指示与汽包工作压力有关,故刚开炉不稳定时,南北水计之间以及与双色水位计之间都会有偏差。

电接点水位计选型:电接点水位计是利用汽包内汽、水介质的电阻率相差很大的性质来测量汽包水位的。它由水位测量筒、电接点、传送电缆和水位显示器组成。电极过小会有易挂水的问题,选用国内知名厂家的大电极水位计,工作稳定,与双色水位计显示偏差小。

氧量分析仪选型:用于烟气成分分析的仪表有氧化锆氧量计、热瓷式氧量计、热导式CO2分析仪、气相色谱分析仪等。其中氧化锆氧含量计以其结构简单、响应快、灵敏度高、测量范围宽、运行可靠、安装方便、维护量小等优点,在锅炉上得到广泛应用,故选用。

3 DCS系统选型

选用电站常用的I/A Series系统,该系统最大的特点是系统的软件、硬件和通讯系统都广泛采用开放型标准设计,硬件品种少,可靠性高,组态灵活。

3.1 I/A系统

I/A Series的系统结构是按节点概念来构成的。节点独立运行,完成自动控制的各种功能。并可通过兼容网络与其他FOXBORO或非FOXBORO节点相连。节点是由节点总线将站(Station)的处理机组件联在一起构成的。每一组件是独立的,并设计完成系统中一些通用功能,而它的特定功能是由软件定义的。每一组件也可通过一根或多根的通讯链路与外部设备或其它类型的组件相连。节点总线为I/A系统中的各个站之间提供高速、冗余、点到点的通讯。

I/A S e r i e s现场总线上连C P,下接现场总线组件(FBM,即I/O卡件),FBM是现场传感器/执行器与控制处理机的接口。FBM现场设备使用的电气输入/输出信号进行适当地转换使得通过现场总线能与这些装置通讯。现场组件可与控制处理机CP或运行I/A Series综合控制软件的个人计算机连接。

I/A Series系统组态软件提供了一系列不同的组态程序。如系统组态程序,允许用户定义系统网络、设备、软件和包装的布置;控制组态程序,能够将静态的显示画面转换成与过程有交互作用的动态显示画面,并提供逻辑上分层控制能力;以及应用程序组态程序等等。I/A S e r i e s系统的控制模块中具有多种报警功能,过程报警可以被指定为1~5级不等的报警优先级,作不同的报警处理[3]。

3.2 系统配置图

IA系统的系统配置图见图1。通过工程师站可利用ICC软件进行功能块修改,可利用FOXDRAW软件进行画面组态,利用操作系统可进行系统维护,网络间文件的传输等。操作员站可进行监控和操作。CP、AW51、WP51通过冗余的NODEBUS互相通讯,I/O组件通过冗余的FIELDBUS与各自对应CP相连。从系统组态软件中明显看出网络结构,当硬件故障或通讯故障时,会在系统组态软件中闪动报警和提示。

3.3 硬件配置

根据仪表设备表,分配出IO清单如表1。FBM组件汇总如下:模拟量4~20m A输入FBM201组件4块,模拟量T/C输入FB M2 0 2组件1块,模拟量R T D输入FBM203组件1块,模拟量4~20m A输入/出FBM204组件1块,冗余模拟量4~20m A输入/出FBM205组件1块,数字量输入F B M 2 0 7 b组件3块,数字量输出FBM242组件3块。

4 控制方案设计

4.1 锅炉跳闸条件(MFT)

作为锅炉的安全联锁条件,汽包水位超低、汽包水位超高、蒸汽压力超压、蒸汽温度超高、炉膛压力超高,引风机停止、手动开关停炉,其中一项条件满足时自动跳闸停燃烧机。

4.2 蒸汽母管压力调节系统

主蒸汽母管压力的变化表示电负荷和供热负荷的要求,蒸汽母管压力调节系统根据蒸汽母管压力和其定值的偏差改变锅炉的负荷指令,调节锅炉的负荷即蒸汽流量,使蒸汽母管压力保持在其额定值上。如图2所示,现场多台锅炉并列运行,运行人员可选择其中一台锅炉调节蒸汽母管压力,也可选择二台、三台、四台锅炉,此时每台锅炉变负荷的比例可以设置。锅炉负荷指令可控制SAACKE的燃烧率。

4.3 SAACKE控制接口

锅炉燃烧器的启动和停止控制、燃油量和配风的调节由SAACKE系统完成,DCS仅做操作和显示。CRT上设置设计燃烧器的启动和停止的操作,并有燃烧器运行、停止、故障等有关的状态反馈信号。燃烧器有关的重要设备,如鼓风机、重油泵除状态显示外,还有启/停操作。燃烧器设计了盘上紧急停按钮,另外还有锅炉跳闸停燃烧器的功能(MFT)。

4.4 引风调节系统

引风调节系统根据炉膛负压和其定值的偏差来调节引风机变频器,使炉膛负压保持在其定值上。系统在P ID调节入口设置了一个不灵敏区,防止炉膛负压正常波动时引风机负荷频繁变化。负荷变化时通过前馈功能使引风同步变化,保持炉膛压力基本不变。如图3所示。

引风机的启动程序是:置转速指令最低→启动引风机→允许调节引风机转速。

4.5 锅炉给水调节系统

如图4所示。锅炉负荷即蒸汽流量大于30%时,给水调节采用单级三冲量调节系统。当蒸汽流量改变时,可及时改变给水流量,维持进出锅炉的物质平衡,有利于克服虚假水位现象;当给水流量发生自发性扰动时,能快速消除给水内扰,并且能快速跟随锅炉负荷即蒸汽流量同步变化,使汽包水位基本不变。调节器采用比例-积分调节,当汽包水位偏离其定值时改变给水流量,使汽包水位回到其定值。

锅炉负荷即蒸汽流量小于30%时,由于蒸汽流量和给水流量不能正确测量,给水调节采用单冲量调节系统,通过给水调节阀调节汽包水位。水位调节系统采用比例-积分调节,当汽包水位偏离其定值时改变给水调节阀开度,使汽包水位回到其定值。

4.6 主汽温度调节系统

主汽温调节系统如图5所示,采用串级调节系统,由一个主回路和一个付回路构成。当主回路的被调量主汽温度偏离其定值时,主调节系统改变付调节回路的定值。付调节系统是快速调节系统,其被调量称为导前汽温,它调节喷水调节阀使导前汽温快速跟随其定值变化。导前汽温用减温器后温度。

5 锅炉控制画面

利用Foxdraw进行流程图的建立与组态,动态更新可编辑图形目标的被动连接属性,操作动作可用来组态主动功能。以下是该项目的主画面、和子画面,操作人员可通过画面监控和,利用鼠标和报警键盘进行操作。图6为该项目的锅炉控制主画面,图7为该项目的锅炉控制子画面。

6 结束语

该项目投产后,其自控系统能够适应燃料油的快速爆发性及负荷的多变性,该锅炉也一直作为主力炉安全可靠地运行。图8显示了锅炉各被控量的运行情况。

该油炉的自动控制系统设计,仪表配置及选型,DCS系统的选型,组态和应用、控制方案等内容对类似的锅炉自控系统项目有一定的参考作用。

摘要：燃油锅炉作为高效清洁的能源,越来越多的被企事业使用。本文介绍了某油炉的自动控制系统设计,包括自控方案设计、现场仪表选型、DCS系统选型及实现。该油炉投产后,能够安全可靠的运行。

关键词：燃油锅炉,自控设计,仪表选型,安全,可靠

参考文献

[1]林文孚,胡燕.单元机组自动控制技术[M].北京:中国电力出版社,2004:54-122.

[2]何衍庆,邱宣振.控制阀工程设计与应用[M].北京:化学工业出版社,2005:22-29.

浅谈热源厂锅炉房的设计 篇11

【关键词】热源厂；锅炉房；荷载

【Abstract】With China's economic development， many cities have developed a long-term planning of central heating. Heat plant is the source of central heating， boiler room and heat plant is the largest building. The overall design of the boiler room not satisfied the requirements of the process， function， and gradually to the simple combination of coordination and spatial orientation. People used the concept of the boiler room，usually with dirty， labor-intensive and so linked，in the boiler room of the design tend to ignore its clean side of the boiler room selection and site layout in a subordinate position Therefore the past，many boiler room building modeling simple， tight space clutter， safe operation and maintenance of the installation， there are more risks.As cities expand and heating projects，the overall design of the boiler room needs new ideas.

【Key words】Heat plant；Boiler rooms；Load

1.鍋炉房的位置的选择

锅炉房的位置尽可能选择在供热区域的中心，而且尽可能位于交通便利的地方，这样可以减少供热管道的铺设，减少热量的损失，同时也有利于燃料、灰渣的运送。由于锅炉房是具有一定爆炸性危险的建筑，其对周围的危害性极大，因此对新建锅炉房的位置应设置在独立的建筑物内。在住宅建筑物内设置锅炉房，不仅存在安全问题，而且还有环保问题，无论从大气污染还是噪声污染等方面看，都不应该将锅炉房设置在住宅建筑物内。

2.锅炉房的荷载的选取

锅炉间楼面常作为安装及检修锅炉的平台，在生产使用或安装检修时，设备、管道、运输工具会产生局部荷载，因此锅炉间楼面活荷载，应根据工艺设备安装和检修的荷载要求确定。运煤层和输煤栈桥除应考虑在生产使用或安装检修时的荷载按4kN/m2，还应考虑机头位置的荷载按10kN/m2。同时由于工艺设备安装和检修的荷载的位置不固定，因此应将锅炉间楼面及运煤层、输煤栈桥楼面的楼板厚度适当加厚。煤仓要与承受煤仓荷载的梁可靠连接，尽可能使煤仓荷载作用在主框架梁上，计算煤荷载时应考虑防止煤自燃而喷洒水或煤中夹杂雪的情况。将煤的重度适当增大。

3.锅炉房的吊装布置

双层布置的锅炉房及大功率的单层布置锅炉房应设置吊装设施，吊装设施设置在鼓风机、引风机、给水泵、磨煤机和煤处理设备的上方，便于锅炉房设备和管道阀件的搬运和检修。在锅炉上方即屋架上也应设置吊装设施，将物件从底层地面提升至锅炉顶部。需穿越楼板时，应开设吊装孔，设备吊装孔周围，应设置防护栏杆。锅炉房的锅炉间、水处理间和水箱间都应该考虑安装在其中的设备最大件的搬入问题，特别是设备最大件大于门窗洞口时，应该在墙、楼板上预留洞或结合承重墙先安装设备后砌墙。

4.锅炉房的其他注意事项

锅炉房上煤系统的原煤仓和煤粉仓的内壁应光滑、耐磨，保证落煤畅通，煤仓壁面倾角不宜小于60o；斗的相邻两壁的交线与水平面的夹角不应小于55o；相邻壁交角的内侧应做成圆弧形，圆弧半径不应小于200mm；煤仓内应设置有盖人孔和爬梯，方便检修和维护。

封闭式栈桥和地下栈道的净高不应小于2.5m，运行通道的净宽不应小于1m，检修通道的净宽不应小于0.7m；倾斜栈桥上的人行通道应有防滑措施，倾角超过12o的通道应做成踏步。

锅炉房为双层布置时，锅炉基础与楼地面接缝处应设变形缝，避免楼地面产生裂缝。

钢筋混凝土烟囱和砖砌烟道的混凝土底板等内表面应采取隔热措施，以便减少高温烟气对混凝土和钢筋设计强度的影响，避免混凝土开裂形成混凝土底板漏水。

锅炉房操作层楼面、运煤层楼面及出灰层地面多用水冲洗，而锅炉间出灰层及水泵问因设备渗漏均易使地面积水。因此，各层地面需做成坡度，并安装地漏向室外排水。为防止操作层冲洗水从楼层孔洞向下层滴漏，对楼板上的开孔应做成翻口。

锅炉设计 篇12

某锅炉燃用高灰分、低热值劣质烟煤,该锅炉房内原有一台58MW和一台29MW热水锅炉。由于煤质差等原因,原有这两台炉出力情况很不理想,灰渣含炭量高,锅炉热效率低,根据供热发展的需要,该用户还要新上一台58MW锅炉。对新上的这台58MW锅炉,用户提出如下要求:

(1)在燃用收到基低位发热值为3800kcal/kg的燃煤时,锅炉应达到设计出力。

(2)新炉本身要设有空气预热器,在冷空气为5℃时,要求热风温度达到150℃。称其为Ⅲ级空气预热器(即放在烟气流向的最后一级)。

(3)Ⅲ级空气预热器的上级加挂另外一台原有29MW燃劣质煤锅炉的空气预热器,要求空气温度从5℃加热至120℃,称其为Ⅱ级空气预热器。

(4)在Ⅱ级空气预热器的上级加挂另外一台58MW锅炉所需空气预热器, 要求空气温度从5℃加热至120℃,称其为Ⅰ级空气预热器。

由于在燃用劣质煤时,为确保煤的燃尽且达到锅炉设计出力,实际空气过量系数要大。按下列煤质资料进行热力计算:Car 43.23%,Har 2.81%,Oar 5.11%,Nar 0.72%,Sar 0.94%,Aar 39.13%,Mar 8.06%,Vdaf 30.67%,Qnet,ar 3876kcal/kg。

经热力计算,理论空气量V0=4.449m3/kg。

1 常规计算方式存在的问题

若按常规锅炉的热力计算步骤进行锅炉整体设计,存在以下问题。

(1)只有Ⅲ级空预器的热风送回新安装的58MW锅炉,Ⅰ、Ⅱ级空预器的热风不送入新安装的58MW锅炉内。因此加热Ⅰ、Ⅱ级空预器的冷风所需热量属于新安58MW锅炉增加的对外供热量。Ⅰ、Ⅱ级空预器所需热功率加上58MW才是新安装的锅炉的实际热功率。

(2)进入新安装的58MW锅炉炉膛内的热风不是先经过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级空预器的依次加热至很高的风温的。若按常规热力计算步骤计算,则是按冷风先后依次经过三级加热后而进入锅炉炉排下的,因此不能按常规热力计算方法计算。

(3)新安锅炉的实际热功率大于58MW,因此在布置炉膛容积、炉壁面积、炉膛辐射受热面积时应按实际热功率计算,以确保新安装的锅炉有合理的炉膛出口烟温,既确保燃料充分燃烧所需的高温,又要确保炉膛出口烟温低于灰的变形温度。

(4)常规58MW锅炉(水侧受热面由炉膛和对流管束组成)的炉膛,对流管束的吸热一般有一定的比例,比如某型号锅炉这两个受热面吸热占锅炉总吸热的比例分别为55%×58=31.9MW,45%×58=26.1MW。而对于加挂另外两台锅炉空预器的58MW热水锅炉,其对外输出热水的热功率为58MW,加上对外输出热风的功率5.86MW(其来源见后续的计算),其实际热功率为63.86MW。此时若按常规热力计算步骤计算会得到(为说明计算结果的倾向暂且估算)炉膛吸热55%×63.86=35.12MW,对流管束吸热45%×63.86=28.74MW。应该这样布置受热面的吸热比例,既保证锅炉正常的燃烧工况和稳定出力,另一方面又要保证另外加挂的Ⅰ级、Ⅱ级空预器的热风温度达到设计要求,即:此时对外供热水的热功率应该由炉膛的35.12加上由对流管束22.88MW组成,而原来常规热力计算对流管束总吸热功率的另外一部分,即28.74-22.88=5.86MW,用于加热Ⅰ、Ⅱ级空预热器的冷风。

(5)由前所述新安锅炉实际热功率为63.86MW,因此在确定炉排有效面积时应按63.86MW确定,这样才能确保所设计的炉排能够在单位时间产生相应的热烟气。

(6)锅炉鼓、引风机的选型应重新考虑。鼓风机的风量及全压应按63.86MW锅炉选用,引风机风量应按63.86MW锅炉选取,其风压要考虑增加的Ⅰ级,Ⅱ级空预器带来的阻力增加。

根据以上分析,按常规热力计算步骤做一台58MW锅炉加挂另外一台58MW锅炉和一台29MW锅炉的热力计算,根本无法做出。因此要具体问题具体分析,依据传热特点用拟合、相似的办法来计算,并使计算尽量与实际运行数据接近。

2 适合的热力计算方式

通过上述分析,可采用以下步骤来计算和设计一台58MW锅炉加挂另外一台58MW和一台29MW锅炉空预器的整体受热面的布置方案。

2.1 计算锅炉实际热功率

(1)29MW热水锅炉的热效率按80%计算,其小时耗煤量为29000/(0.8×3876×4.1868)=2.233788kg/s=8041.6kg/h。

固体不完全燃烧热损失q4取8%(选用横梁炉排,漏煤相对小些),计算燃料消耗量Bj=8041.6×(1-0.08)=7398.3kg/h。

理论空气量V0=4.449m3/kg,炉膛进口空气过量系数取α=1.4。

则29MW热水锅炉燃烧每小时所需空气量为:V=7398.3×1.4×4.449=46081m3/h。

将46081m3/h的空气从5℃加热至120℃,所需热功率为:46081×(159.2-6.62)/3600=1953kW。

(2)58MW热水锅炉的热效率按80%计算,其小时耗煤量为58000/(0.8×3876×4.1868)=4.467576kg/s=16083.2kg/h。

理论空气量V0=4.449m3/kg,炉膛进口空气过量系数取α=1.4。

固体不完全燃烧热损失q4取8%,计算燃料消耗量Bj=16083.2×(1-0.08)=14796.5kg/h。

则58MW热水锅炉燃烧每小时所需空气量为:V=14796.5×1.4×4.449=92161.5m3/h。

将92161.5m3/h的空气从5℃加热至120℃所需热功率为:92161.5×(159.2-6.62)/3600=3906kW。

则Ⅰ级,Ⅱ级空预器所需总热功率为:1953+3906=5859kW。

热力计算中,新安锅炉对外供热水及热风的总热功率按58+5.859=63.859≈63.86MW计算。

2.2 热力计算

(1)计算实际使用的炉膛及Ⅲ级空预器的结构特性数据。

第一次计算是按烟气流经炉膛、对流管束、新安锅炉所需空预器(即Ⅲ级空预器)来布置受热面计算。并按此计算结果来校核新安锅炉的炉膛受热面布置及结构尺寸,新安锅炉自身所需空预器的受热面布置和结构尺寸。此次计算中对流管束的热功率按28.74MW来计算,但此计算结果不作为最后设计对流管束受热面和结构尺寸的依据,但此次计算的对流管束的入口及出口烟气温度、烟气量、相应焓值是很重要的数据,后续热力计算要用得上。

(2)计算实际使用的对流管束的结构特性数据。

第二次热力计算是用来具体设计新安锅炉对流管束具体受热面布置和结构尺寸的。将第一次计算的炉膛出口烟温作为对流管束的入口烟温,按第一次热力计算的总烟气量、对流管束处过量空气系数下的焓温表、对流管束实际热功率22.88MW条件下,计算出在对流管束入口烟温(入口烟气焓)条件下,确保22.88MW热功率时对流管束的实际出口烟温。

其计算步骤如下,按以下公式计算出对流管束实际出口烟气焓,由焓温表查出实际使用的对流管束的出口烟温。

Qrp=φ(I′-I″+ΔαIlk0) (1)

式中:Qrp—传热量,kJ/kg;

φ—保热系数;

I′—进口烟气焓,kJ/kg;

I″—出口烟气焓,kJ/kg;

Δα—此段受热面漏风系数;

Ilk0—冷空气焓,kJ/kg。

拟合对流管束入口烟气温度、对流管束在热功率为22.88MW条件下的实际出口烟气温度、在选取合理的对流管束烟气流速、热有效系数情况下单独进行对流管束的热力计算。根据此计算设计对流管束在热功率为22.88MW时的传热面积、烟气流通截面积、管径、总传热面积、管子横向排数、管子纵向排数、管子横向截距、管子纵向截距等结构特性参数。根据上述结构特性数据可以设计出对流管束的生产图。

(3)计算Ⅰ级空预器的结构特性数据。

第三次热力计算的目的在于计算出Ⅰ级空预器的结构特性数据,并据此设计Ⅰ级空预器的生产图。同样按第二次热力计算的思路,以对流管束实际出口烟气温度作为Ⅰ级空预器的入口烟气温度,按式(1)反算出在I级空预器热功率为3906kW时的烟气出口焓,根据此烟气出口焓由焓温表反查出Ⅰ级空预器的实际出口烟气温度。

拟合Ⅰ级空预器入口烟气温度、Ⅰ级空预器在热功率为3906kW条件下的实际出口烟气温度、在选取合理的Ⅰ级空预器的烟气流速、热有效系数情况下单独进行Ⅰ级空预器的热力计算。根据此计算设计Ⅰ级空预器在热功率为3906kW时的传热面积、烟气流通截面积、管径、总传热面积、管子横向排数、管子纵向排数、管子横向截距、管子纵向截距等结构特性参数。根据上述结构特性数据可以设计出I级空预器的生产图。

(4)计算Ⅱ级空预器的结构特性数据。

第四次热力计算目的是计算出Ⅱ级空预器的结构特性数据。其计算步骤按第三次热力计算步骤进行,并据此设计出Ⅱ级空预器的生产图。在此不作具体叙述。Ⅱ级空预器的热功率按1953kW计算。

上述热力计算过程中,烟气量(由计算燃料消耗量决定)均按63.86MW锅炉的烟气量计算。依据各段受热面的漏风系数计算出各段出口的过量空气系数,并按此计算出包含各段受热面出口过量空气系数的焓温表。在用式(1)计算各受热面结构数据时,式(1)右侧可乘以1.02的系数,来修正按式(1)计算出的热平衡传热量与按传热系数计算出的传热量存在的允许偏差。

考虑到煤质波动、环境因素、操作方式等因素对锅炉运行的影响,可对上述Ⅱ级和Ⅲ级空预器乘以1.2的裕量系数进行计算。

3 结语

通过分析,按上述的计算方法可以解决按常规热力计算步骤不能准确计算的一台锅炉另外加挂其他两台锅炉所需空预器的设计计算问题。这对新安锅炉并且改造原有锅炉燃烧状况提供了布置方法和设计思路,这完全符合国家提倡的节能减排政策。

摘要：分析了一台锅炉加挂其他两台锅炉所需空预器设计计算的特殊性,提出了有效的计算方法。

关键词：加挂空预器,设计计算,特殊性

参考文献

[1]冯俊凯,沈幼庭,杨瑞昌.锅炉原理及计算(第三版)[M].北京:科学出版社,2003.

[2]袁福林,毕耀柏,申云灵,等.型煤质量对锅炉运行经济性的影响[J].节能技术,2006,24(5):474-475.