小型燃煤锅炉

小型燃煤锅炉（精选8篇）

小型燃煤锅炉 篇1

0 引言[1,2,3,4]

我国工业锅炉拥有量为五六十万台,其中70%是蒸汽锅炉, 其余是热水锅炉。2006年全国煤炭产量为23.3亿吨,锅炉用煤达到19亿吨,其中火力发电锅炉用煤13亿吨,工业锅炉用煤6亿吨,锅炉用煤占煤炭总产量的81%。电站锅炉热效率普遍较高,目前我国超临界机组锅炉热效率一般为90%以上,已达到世界同类型机组先进水平;工业锅炉热效率普遍较低,据抽样调查,我国燃煤工业锅炉的平均实际热效率仅为68.7%,而工业国家平均水平为80%以上,仅此一项,每年浪费原煤近1亿吨。

在用的工业锅炉以燃煤居多,由于种种原因, 如结构设计不合理, 制造质量不良, 辅机配套不协调, 可用的煤种与设计的煤种不符, 运行操作不当等, 都会造成锅炉出力不足、热效率低下和输出参数不合格等问题, 结果是能源消耗量过大, 甚至不能满足生产要求。以上问题比较普遍,所以节能潜力很大。故针对小型燃煤蒸汽工业锅炉的节能检测,节能分析及节能技术改造势在必行。

1 节能背景

近期国家在节能方面出台或修订了很多法规,如新修订《节能法 》第十六条明确指出对高耗能的特种设备,按照国务院的规定实行节能审查和监管。《国务院关于修改〈特种设备安全监察条例〉的决定》(简称《新条例》)已经2009年1月14日国务院第46次常务会议通过,自2009年5月1日起施行。 《新条例》第十二条:锅炉、压力容器中的气瓶(以下简称气瓶)、氧舱和客运索道、大型游乐设施以及高耗能特种设备的设计文件,应当经国务院特种设备安全监督管理部门核准的检验检测机构鉴定,方可用于制造。 《新条例》第十三条:按照安全技术规范的要求,应当进行型式试验的特种设备产品、部件或者试制特种设备新产品、新部件、新材料,必须进行型式试验和能效测试。 国家质监总局116号令《高耗能特种设备节能监督管理办法》 于2009年9月1日起施行。

2 锅炉选型与燃烧方式[5,6]

2.1 从节能角度分析锅炉的选型及旧锅炉的淘汰和替换

从节能角度出发,锅炉选型时应注意以下问题:

(1)通过合理的计算确定锅炉容量,还可绘制负荷曲线图进行分析。

(2)确定锅炉型号及台数,尽量使锅炉在高效经济条件下运行。

旧锅炉更新改造是用新锅炉替换旧锅炉,包括用新型节能型锅炉替换旧型锅炉;用大型锅炉替换小型锅炉;用高参数锅炉替换低参数锅炉;用适当台数大容量循环流化床锅炉替换多台小容量层燃锅炉等。

2.2 集中供热节能和热电联产节能

从节约能源消耗、提高能源转换利用效率的角度看,工业锅炉用户区应实行集中供热的方式,从而提高锅炉的容量和参数,提高锅炉运行的自动化程度,节约能源消耗。在用户比较集中的区域,把分散的、旧式小型工业锅炉替换下来,改用效率高、机械化程度较好的中等容量锅炉,可以有效地减少城市环境污染、能源消耗,使能源利用效率大大提高。

2.3 燃烧煤种与燃烧方式的匹配和炉拱改造节能分析

锅炉不是通用产品,它的效率和燃用什么样的燃料和采用什么燃烧方式有关,若锅炉炉型与燃用煤种不符, 就会出现燃烧不完全、燃料结焦严重等问题, 造成锅炉出力严重不足、热效率低、能源浪费大。例如手烧炉,由于存在热力(通风)的周期性,它不宜燃用高挥发分烟煤,否则,它的燃烧效率是很低的。对链条炉,其燃料着火性能较差,应充分利用炉拱和高温烟气的热辐射来助燃点火,应该做好分段送风。在链条炉中使用二次风有利于强化燃烧、降低化学不完全燃烧损失和消烟除尘,是节能行之有效的措施。

炉拱改造也可以产生节能效果。链条炉排锅炉的炉拱是按设计煤种配置的, 有不少锅炉不能燃用设计煤种, 导致燃烧状况不佳, 直接影响锅炉的热效率, 甚至影响锅炉出力。按照实际使用的煤种, 适当改变炉拱的形状与位置, 可以改善燃烧状况, 提高燃烧效率, 减少燃煤消耗。现在已有适用多种煤种的炉拱配置技术,这项改造可获得10%左右的节能效果。

3 锅炉硬件设备[7]

3.1 锅炉保温堵漏

由于锅炉炉墙、汽水热力管道系统的温度总是比周围的温度高,所以炉墙和汽水管道系统的部分热量要通过辐射和对流方式散发到周围空气中,造成锅炉的散热损失,造成锅炉热效率下降。因此, 应采用先进的保温材料,加强保温,减少热损失,提高锅炉热效率。

小型燃煤蒸汽锅炉炉膛和尾部漏风现象很普遍。漏风即使烟气量增加,还使炉膛温度降低,对燃烧影响很大。因此,一旦发现漏风,要尽快设法堵漏。另外锅炉房内热力管道及法兰、阀门填料处蒸汽和热水的“跑、冒、滴、漏”现象普遍存在,这使锅炉有效利用热量减少,补充水量增加,降低锅炉的热效率。因此,要及时维修,减少热损失。

3.2 水处理节能

使用离子交换器,降低水的硬度,减少或者阻止结垢,可提高锅炉热效率。一般锅炉给水中含有大量的溶解气体和盐类,如果给水未经处理或处理不当,会造成锅炉受热面腐蚀和结垢现象。锅炉受热面结水垢时,受热面热阻增大,传热性能变差,燃料燃烧所放出的热量不能迅速地传递到炉水中。在这种情况,为了保持锅炉的额定参数,就必须更多地投加燃料,提高炉膛和烟气温度,因此,造成能源的浪费。水垢的导热系数很小,约为钢板导热系数的1/30~1/50。经测定,锅炉受热面结1 mm水垢,燃料消耗要增加8%~10%。

3.3 选用合适的给水泵及鼓、引风机

给水泵是锅炉房的主要耗能设备,选用合适的给水泵可以提高锅炉净效率。现有的小型蒸汽锅炉多为卧式快装锅炉,多数锅炉出力很难达到额定出力,而且用户在选用给水泵时已经考虑了安全系数,导致大马拉小车的状况,因此应按实际运行压力选型。锅炉给水泵选用原则:

(1)小型蒸汽锅炉给水泵应以“效率”为选择原则。用CR型多级离心泵替代原有的GC、DG型,可以节能50%以上。

(2)小型蒸汽锅炉给水泵选用时可不考虑安全系数,按照锅炉吨位直接选择相应的水泵。

(3)小型蒸汽锅炉给水泵扬程应按实际运行压力选取,其扬程为:最高使用压力+ ( 0.2~0.3)MPa 。

(4)锅炉给水泵变频节电效果不明显,在考虑给水泵节电时应优先考虑高效水泵。除非水泵扬程富裕过大,可考虑变频调速节电。

锅炉的鼓、引风机也是锅炉房的主要耗能设备,约占锅炉房耗电量的60%~80%。因此,研究鼓、引风机的节能方法是提高锅炉净效率的关键。近10年来,国内电泵制造业已陆续生产出一些高效节能型锅炉鼓、引风机。耗能大的鼓、引风机应通过各种途径予以改造,以提高其效率。

3.4 锅炉供热系统采用蓄热器

蒸汽蓄热器是一种蒸汽热能储存装置, 具有均衡供汽、调节尖峰负荷的作用。用于负荷波动的供气系统, 可使得锅炉负荷稳定; 用于余热利用系统, 能有效地回收热能。常用的蒸汽蓄热器是一种变压式蓄热器, 可借助工作压力变化进行蓄热和放热。使用变压式蒸汽蓄热器的必要条件是: 工艺设备的用汽负荷是波动的,日负荷曲线变化频繁和剧烈; 部分用户的用汽压力必须小于汽源(锅炉) 的工作压力, 低压蒸汽消耗量必须大于或等于最大用汽负荷与锅炉房额定蒸发量之差。蒸汽蓄热器是一种行之有效的节能设备, 合理使用蒸汽蓄热器后, 一般能节约燃料3%~20%。1台6蒸吨带蓄热器锅炉,年可节煤200 t,年减排CO2345 t, 寿命期内可减排CO2约5 000 t。

4 锅炉运行管理

4.1 锅炉按额定负荷运行

锅炉超负荷运行时,燃煤量增大,锅炉煤层加厚,炉排速度加快,才能满足负荷增大的需要。煤层加厚和炉排速度加快使机械不完全燃烧损失加大,燃煤量增加使炉内温度升高、排烟温度增加、排烟损失加大。锅炉负荷降低运行时,燃煤量减少,炉内温度降低,使燃烧工况变差、化学不完全燃烧损失加大。因此,应使锅炉按额定负荷运行以获得最经济工况。

4.2 强化受热面,减少结垢,清除积灰

在正常情况下,锅炉受热面不结水垢,不积灰,其传热情况较好。结水垢或积灰后,传热量显著下降,如需保持同样的传热量,则必须增加燃料量,就要浪费能源,且此时热阻增加,壁温将升高。因此,为了节约能源和保证锅炉安全运行,必须保证受热面不结垢不积灰,这就要求锅炉给水应按标准处理,大型锅炉必须安装吹灰器,锅炉运行时必须吹灰。锅炉结垢不但浪费燃料(水垢1.5 mm时,燃料量增加6%;5 mm时燃料量增加15%;8 mm时则增加34%) ,使金属过热,还会引起水循环破坏,腐蚀,化学清洗浪费人力物力,缩短锅炉寿命等一系列恶果,应尽量做到无垢或薄垢运行,才能实现节省能源。

同样积灰对锅炉热效率的影响是很明显的。灰垢导热系数为水垢导热系数的1/15,为钢板的1/450~1/750,因此及时而有效地清除锅炉受热面的积灰,可有效提高锅炉热效率。

4.3 排除堵灰

小型燃煤蒸汽锅炉中最容易发生堵灰的地方是锅炉管束的下部和空气预热器。锅炉管束因为在运行中沉积大量的飞灰,如果不及时将积灰排放掉, 积灰就会将一部分管子堵塞,烟道流通截面就减小, 使烟气局部阻力增大, 受热面积减少。堵灰使锅炉烟气侧的阻力和引风机的电耗增大, 减少了锅炉管束的受热面积, 使排烟温度升高, 锅炉热效率降低,严重时会限制锅炉的出力。

4.4 降低排污热损失

降低锅炉排污热损失的途径有两条:一是锅炉给水处理,对给水进行脱碱去盐处理,使锅炉排污量减少。二是对排污水进行回收和利用,如设置定期排污膨胀器或连续排污膨胀器,二次蒸汽用来加热除氧器给水,高温排污水通过换热器预热给水。

4.5 排烟温度控制

排烟热损失是锅炉的主要热损失之一,可以达到10%~20%。排烟热损失主要取决于排烟温度和过量空气系数的大小。在锅炉运行中为了减少排烟热损失,应在满足燃烧反应需要的前提下尽量保持较低的空气系数,应尽可能避免燃料室及各部分烟道的漏风,以降低排烟热损失。排烟温度也不是越低越好,因为太低的排烟温度势必要增加锅炉尾部受热面,这是不经济的;同时还会增加通风阻力,增加引风机的电耗;此外过低的排烟温度若低于烟气露点以下,将会引起受热面的腐蚀,危及锅炉的安全运行。合理的排烟温度应根据排烟热损失和尾部受热面的金属耗量与烟气露点等进行技术经济核算来确定。

造成锅炉排烟温度升高除没有装设尾部受热面以外,还受烟气短路、受热面积灰与结垢、运行负荷等因素的影响。定期检查锅炉炉膛及水冷壁以及空气预热器和省煤器的运行状况,及时对锅炉吹灰、清除烟垢,以及采取其它一些有效的措施,保持受热面清洁,最大限度地提高传热效率,充分吸收利用炉膛中燃煤的热量,从而降低了排烟温度,提高锅炉的使用寿命和运行效率。

4.6 过量空气系数控制

过量空气系数是一项重要指标,国家工业锅炉节能监测标准严格规定了锅炉运行中过量空气系数的合格指标,并作为锅炉经济运行的关键指标之一进行监控。从杭州地区近400台中小型工业锅炉的热平衡测试资料统计表明,有近三分之一的锅炉过量空气系数大都在2~4范围内。当过量空气系数过大时,会造成燃煤与空气混合不均匀,有的区域出现空气不足,另外区域又严重过剩,致使炉膛温度降低,排烟量增大,带出热量增加,也就是排烟热损失增加。最好的做法是在尽可能保证燃料得到充足的氧气而保证完全燃烧的前提下,过量空气系数越低则燃烧越经济。

过量空气系数的控制主要是平常锅炉运行和保养时对漏风和串风进行防范,例如防止炉排下部的风室隔断不严,各风室互相串风,防止锅炉烟气系统的漏风、锅炉本体的漏风及炉墙漏风,重视锅炉燃烧调整操作技术,使风量配置适当等。

5 结束语

挖掘节能潜力有两个方面:一是直接节能。如提高能源利用率、降低产品单耗、加强能源科学管理,从而直接减少能源消耗量。二是间接节能。如降低原材料消耗、提高产品质量、延长设备使用寿命及调整经济结构,间接引起能源消耗量减少。从以上分析可以看出,除了设计制造节能的新型锅炉外,操作和管理也是重要的节能步骤。因此只要真正重视能源的节约和合理利用,采取各种有效措施,就可不断地提高工业锅炉的能源利用率,使有限的能源发挥更大的作用。

参考文献

[1]俞珠峰,周然.18个城市工业锅炉控制污染措施评价[J].节能与环保,2004,(9).

[2]封军.工业锅炉节能监测分析[J].节能技术,2006,24(5).

[3]李昕明.由锅炉经济运行情况浅析节能技术管理工作[J].节能技术,2008,26(2):191-192.

[4]何文渊,何庆华.加快我国天然气工业发展的有关问题[J].中国能源,2004,(1).

[5]钱伟.浅论节能潜力分析方法[J].应用能源技术,2003,(5).

[6]杨泽亮,杨承.工业锅炉煤洁净工程[J].动力工程,2004,(3).

[7]王善武.我国工业锅炉节能潜力分析与建议[J].工业锅炉,2005,(1).

小型燃煤锅炉 篇2

锅炉型号

制造单位

建设单位

安装日期

马鞍山华瑞燃气管道安装有限责任公司

填写说明：

1、本证书一式三份，在安装中由施工人员和检验人员填写《锅炉

安装记录表》。在安装单位出具《锅炉安装质量合格证书》并由参加总体验收的有关单位验收人员签证后。分送建设单位和监督检验单位各一份存档。

2、如所列项目为检验的结果时，可在其前面的“□”内填“√”，其他的“□”内不做记号。

3、如检验项目需填写数据时，须填写实测的数值。

4、应用钢笔或签字笔填写，字迹应清楚、工整。签名须为本人笔

迹，代签无效。

锅炉安装质量合格证书

安装告知书编号：

安装许可证号产 品 编 号锅炉制造单位锅 炉 名 称锅 炉 型 号制 造 日 期年月日 安装完工日期年月日 建 设 单 位

本台锅炉的安装质量符合国家质量技术监督局颁布的《小型和常压热水锅炉安全监察规定》的要求和有关检验标准，验收合格。

检验负责人：

技术负责人：

（施工单位章）

年月日

小型燃煤锅炉 篇3

我国的煤炭产量占世界煤炭总产量的42%, 在未来的20年内煤炭的产量仍将增加。我国SO2的排放量多年来一直位居世界第一, 排放的SO2中90%来自于燃煤, 而燃煤产生的污染物多大几十种, 其中危害最严重且在我国排放受控制的为SO2、烟尘、NOx。

二、我国环境现状分析

目前, 我国大气污染形势非常严峻, 以可吸入颗粒物 (PM10) 、细颗粒物 (PM2.5) 为特征污染物的区域性大气环境问题日益突出, 损害人民群众身体健康, 影响社会和谐稳定。随着我国工业化、城镇化的深入推进, 能源资源消耗持续增加, 大气污染防治压力继续加大。为切实改善空气质量, 2013年9月10日, 国务院印发的《大气污染防治行动计划》 (国发[2013]37号) 中制定的具体指标规定:到2017年, 全国地级及以上城市可吸入颗粒物浓度比2012年下降10%以上, 空气质量优良天数逐年提高;京津冀、长三角、珠三角等区域细颗粒物浓度分别下降25%、20%、15%左右, 其中北京市细颗粒物年均浓度控制在60微克/立方米左右。由此可见, 作为燃煤供热企业在未来的运行过程中脱硫除尘的任务非常艰巨。

三、目前中小型燃煤锅炉最理想的脱硫除尘组合方式

自1979年《中华人民共和国环境保护法 (试行) 》颁布以来, 我国燃煤锅炉脱硫除尘之路探索了三十多年, 在这些年的探索过程中形成类多种类型的脱硫除尘设备及相应的脱硫除尘方法, 设备及方法的完善所带来的处理效率的提高是有目共睹的, 不同的方法决定了所选择的设备, 目前来说, 我国中小型燃煤锅炉烟气的除尘方法有干法除尘和湿法除尘两种类型, 而对于电除尘和布袋除尘在大型工业燃煤锅炉和发电厂燃煤锅炉烟气处理中常用;烟气脱硫方法也分为干法脱硫和湿法脱硫两类。

干法除尘主要以旋风除尘器和多管除尘器为主, 实际上多管除尘器也是旋风除尘器的一种, 它是在旋风除尘器的基础上进行完善, 有多个旋风子并联组成一体并且共用进气室和排气室以及灰斗而形成多管除尘器。多管除尘器的特点是多个旋风子并联使用, 在处理相同风量的情况下除尘效率较高, 能达到80%以上;比单个旋风除尘器并联使用的除尘装置压力损失小 (即阻力小) ;体积小节约占地面积;在实际运行过程中与密闭集灰箱配用, 可以实现密闭除灰, 但要注意在清灰时要先关闭引风机, 然后开启排灰口, 避免集灰斗内的积灰在引风机的动力作用下被烟气重新带走而降低除尘效率。相比湿法除尘来说, 多管除尘器在实际运行过程中不用考虑冬季防冻、酸性气体与水接触形成酸液对设备形成腐蚀、黏性粉尘堵塞设备等问题, 也不省去了湿法除尘的水处理工艺。

从脱硫效率上来比较, 湿法脱硫效率要高于干法脱硫。而目前的湿法脱硫工艺中石灰石 (石灰) 法、双碱法、镁法等工艺较复杂, 适合大型燃煤锅炉的脱硫;氨法脱硫脱硫剂来源受限, 而且技术要求高, 氨挥发也会造成空气污染;而钠碱法脱硫优点明确, Na OH的水溶性好, 可以配成任意浓度的脱硫吸收液, SO2吸收速度快、效率高, 工艺和技术简单, 脱硫剂好存放, 虽然Na OH价格比石灰高, 又不能循环利用, 但是它不存在副产品回收工艺的成本, 对目前中小型燃煤锅炉烟气脱硫来说是最理想的方法了。

四、多管除尘+钠碱法脱硫的工艺原理

早在十年前燃煤锅炉烟气脱硫除一体化技术和设备非常受欢迎, 但是随着污染物排放标准的不断提高, 要求对燃煤锅炉烟气除尘和脱硫要进行两级治理的方式, 以提高烟气的脱硫除尘效率, 降低排放浓度。而本文以“多管除尘+钠碱法脱硫”两级治理的工艺进行分析, 以供各位同行进行参考。

“多管除尘+钠碱法脱硫”两级治理的工艺即:置于引风机前的除尘设备 (为多管旋风式除尘器) , 经其处理后的烟气含尘浓度明显降低, 再经过脱硫塔进行湿式脱硫和二次除尘, 最终达到脱硫和除尘的目的。脱硫系统工作时必须通过水 (Na OH水溶液) 的循环, 将脱硫剂 (Na OH) 带到脱硫塔内, 与烟气中的SO2进行化学反应, 并将反应后的生成物 (盐) 带出至脱硫循环水池内, 此时水中的Na OH浓度明显降低, 循环水的PH值迅速降低, 须在循环水池内补充反应消耗掉的Na OH, 再通过循环泵将水 (Na OH水溶液) 打入脱硫塔, 周而复始地重复这个过程, 实现运行中的连续脱硫。因此, 系统中除安装有除尘器和脱硫塔外, 还有脱硫循环水池 (沉淀池) 、循环泵、给水管道、排水沟等形成的水循环系统, 以及补充Na OH的加碱器等设施 (详见《脱硫除尘流程图》) 。

目前脱硫采用钠碱法, 其脱硫机理为:烟气中的二氧化硫 (SO2) 与碱溶液 (脱硫剂) 中的氢氧化钠 (Na OH) 进行化学反应, 生成钠盐, 从而达到降低烟气中二氧化硫浓度的目的。其化学反应方程式主要有:

五、多管除尘+钠碱法脱硫工艺在日常运行过程中存在的问题及解决措施

1. 脱硫塔也会出现结晶、堵塞, 当其堵塞时, 排烟系统阻力增大, 锅炉炉膛出现微正压, 引风机出口压力升高、电流下降。

u结晶原因:循环水中加入Na OH太多或排盐不及时都会使循环水中盐的浓度过饱和, 引起在脱硫塔管路内部阻力稍大的部位以及塔内旋流板叶片上、填料表面出现结晶、结垢现象, 而使叶片间距和变小及部分堵塞和填料球出现干式结垢现象, 使系统阻力增大, 影响运行。

u解决方法: (1) 根据锅炉燃煤含硫量、燃煤量来控制投碱量的加入量, 实现循环水的PH值稳定控制在8左右。PH值偏高, 不仅会造成脱硫剂的浪费, 而且循环水系统容易出现结垢、结晶现象。PH值偏低, 不仅烟气难以保证达标排放, 而且循环水中的亚硫酸、硫酸等酸性物质会腐蚀循环水管路、塔内核心部件以及烟气管道, 造成设备腐蚀, 缩短设备的使用寿命。 (2) 要在每天运行过程中对脱硫池进行排盐换水, 目的是稀释脱硫循环水中盐的浓度, 避免过饱和结晶现象。 (3) 在排完盐后可以利用冲洗脱硫塔的方式进行补充循环水量, 同时冲掉填料层上积灰, 免得停水后积存在填料球上的循环水烘干成硬垢, 无法冲掉。

2. 脱硫循环水中含灰太多, 会堵塞管路和脱硫塔内的喷淋头。

u解决方法:对脱硫循环水池进行定期的清灰, 清灰可用抓斗的方式将一级沉淀池内沉淀在脱硫池底部的细灰抓出, 清灰工作最好是在排盐工作之前且两者连续进行, 这样可以将未抓出的细灰浆以排盐的方式排出。

3. 投碱量要均匀稳定, 若投碱量忽高忽低会容易造成结晶现象出现, 可以选用自动加碱设备以控制脱硫水的PH值。

4. 制定行之有效的烟气脱硫除尘设施运行的操作规程和管理制度;认真做好脱硫除尘相关运行记录。

5. 钠碱法属于湿法脱硫, 严禁无水 (干式) 运行。

6. 以排盐方式排出的废液须经环保部门批准达标排放, 严禁私自排入农田造成土壤污染。

结论

对于中小型燃煤锅炉烟气的除尘脱硫工艺的选择, 首先要选择脱硫效果好的工艺和设备, 只有在满足达标排放的前提下, 再考虑投资运行费用的问题。“多管除尘+钠碱法脱硫”两级治理的工艺正是符合以上原则的, 该工艺装置简单、占地少, 一次性投资少, 运行时的工艺流程简单易操作, 目前国内的技术基本成熟, 运行可靠、维护方便;虽说脱硫剂成本没有石灰或者氧化镁那么低廉, 但是我们在选择工艺设备时考虑资金成本的同时也要考虑环境效益。

摘要：对于中小型燃煤供热企业来说, 如何提高燃煤锅炉的脱硫除尘效率, 减少污染物排放, 是一直以来在供热运行过程中重点关注的问题, 本文通过对中小型燃煤锅炉多管除尘+钠碱法脱硫两级处理的系统进行解析, 为燃煤锅炉烟气除尘脱硫的实际运行中常见问题提出了相关的解决方法。

关键词：燃煤锅炉,除尘,湿法脱硫

参考文献

[1]吴忠标主编.实用环境工程手册.大气污染控制工程[M].北京:化学工业出版社, 2001, 324~341.

小型燃煤锅炉 篇4

燃烧控制系统是工厂锅炉的主控系统，主要包括燃料控制系统、风量控制系统、炉膛压力控制系统。目前大部分工厂的锅炉燃烧控制系统仍然采用PID控制或完全手动调节。燃烧控制系统由主蒸汽压力控制和燃烧率控制组成串级控制系统，其中燃烧率控制由燃料量控制、送风量控制、引风量控制构成，各个子控制系统分别通过不同的测量、控制手段来保证经济燃烧和安全燃烧。

1 控制方案

锅炉燃烧自动控制系统的基本任务是使燃料燃烧所提供的热量适应外界对锅炉输出的蒸汽负荷的要求，同时还要保证锅炉安全经济运行。1台锅炉的燃料量、送风量和引风量三者的控制任务是不可分开的，可以用三个控制器控制这3个控制变量，但彼此之间应互相协调，才能可靠工作。对给定出气压力的情况，则需要调节鼓风量与给煤量的比例，使锅炉运行在最佳燃烧状态。同时应使炉膛内存在一定的负压，以维持锅炉热效率、避免炉膛过热向外喷火，保证了人员的安全和环境卫生。

1.1 控制系统总体框架设计

燃烧过程自动控制系统的方案，与锅炉设备的类型、运行方式及控制要求有关，对不同的情况与要求，控制系统的设计方案不一样。将单元机组燃烧过程被控对象看作是1个多变量系统，设计控制系统时，充分考虑工程实际问题，既保证符合运行人员的操作习惯，又要最大限度的实施燃烧优化控制。控制系统的总体框架如图1所示[1]。

P为机组负荷热量信号为D+dPbdt。控制系统包括：滑压运行主汽压力设定值计算模块(由热力系统实验获得数据，再拟合成可用DCS折线功能块实现的曲线)、负荷—送风量模糊计算模块、主蒸汽压力控制系统和送、引风控制系统等。主蒸汽压力控制系统采用常规串级PID控制结构。

在实际的项目运用中，由于我们改造的锅炉吨位小，为使系统更加简化，改造更加方便，控制更加容易实现，将各部分的补偿省略，直接利用引风控负压，炉排控蒸气压力，而鼓风与炉排成比例控制。

1.2 燃料量控制系统

当外界对锅炉蒸汽负荷的要求变化时，必须相应的改变锅炉燃烧的燃料量。燃料量控制是锅炉控制中最基本也是最主要的一个系统。因为给煤量的多少既影响主汽压力，也影响送、引风量的控制，还影响到汽包中蒸汽蒸发量及汽温等参数，所以燃料量控制对锅炉运行有重大影响。因此主蒸汽压力变化需同时调节燃料量、送风量和引风量。设置燃料量控制子系统的目的之一就是利用它来消除燃料侧内部的自发扰动，改善系统的调节品质。燃料量控制子系统的设置也为解决这些问题提供了手段。

1.3 送风量控制系统

为了实现经济燃烧，当燃料量改变时，必须相应的改变送风量，使送风量与燃料量相适应。燃料量与送风量的关系见图2(注：以下为示意图中y1y2量不确定)。

燃烧过程的经济与否可以通过剩余空气系数是否合适来衡量，过剩空气系数通常用烟气的含氧量来间接表示。实现经济燃烧最基本的方法是使风量与燃料量成一定的比例，即燃煤比[2]。

送风量控制子系统的任务就是使锅炉的送风量与燃料量相协调，可以达到锅炉的最高热效率，保证机组的经济性，但由于锅炉的热效率不能直接测量，故通常通过一些间接的方法来达到目的。可以通过测尾气的含氧量，来确认是否充分燃烧，风量是否足够。但在实际应用中，由于含氧量测量的准确度较难保障，设备的投资成本高，须定期校验，投入成本较大，在小型锅炉上基本不采用，通过辅助手段逐步调整合理的煤层厚度、燃煤比，比如看炉膛火焰、检查煤渣成分、比较排烟温度等[3]。

1.4 引风量控制系统

为了保持炉膛压力在要求的范围内，引风量必须与送风量相适应。炉膛压力的高低也关系着锅炉的安全和经济运行。炉膛压力过低会使大量的冷风漏入炉膛，将会增大引风机的负荷和排烟损失，炉膛压力太低甚至会引起内爆;反之炉膛压力高且高出大气压力的时候，会使火焰和烟气冒出，不仅影响环境卫生，甚至可能影响设备和人生安全。引风量控制子系统的任务是保证一定的炉膛负压力，且炉膛负压必须控制在允许范围内，一般在-20 Pa左右。

控制炉膛负压的手段是调节引风机的引风量，其主要的外部扰动是送风量。作为调节对象，炉膛烟道的惯性很小，无论在内扰和外扰下，都近似一个比例环节。一般采用单回路调节系统并加以前馈的方法进行控制，由于炉膛负压实际上决定于送风量和引风量的平衡，故利用送风量作为前馈信号，以改善系统的调节性能。另外，由于调节对象相当于一个比例环节，被调量反应过于灵敏，为了防止小幅度偏差引起引风机变频的频繁动作，可设置调节器的比例带自动修正环节，使得在小偏差时增大调节器的比例带。对于负压S的测量信号，也需进行低通滤波，以抑制测量值的剧烈波动。

2 系统硬件配置

在锅炉燃烧过程中，用常规仪表进行控制，存在滞后、间歇调节、烟气中氧含量超过给定值、低负荷和烟气温度过低等问题。采用PLC对锅炉进行控制时，由于它的运算速度快、精度高、准确可靠，可适应复杂的、难于处理的控制系统。因而，可以解决以上由常规仪表控制难以解决的问题。所选择的PLC系统要求具有较强的兼容性，可用最小的投资使系统建成及运转;其次，当设计的自动化系统要有所改变时，不需要重新编程，对输入、输出系统不需要再重新接线，不须重新培训人员，就可使PLC系统升级;最后，系统性能较高。

根据系统的要求，选取AB公司的PLC micrologix1200 1762-L24BWA作为控制核心，同时还扩展了2个1762-IF4模拟量输入模块和1个1762-OF4模拟量输出模块、1个1762-IR4温度信号输入模块。将原来送到二次仪表的信号全部接入PLC，并将原来部分气信号转换为电信号送入PLC，并将炉排从电磁调速改造为变频调速。

3 系统软件设计

控制程序采用RSLogix500软件以梯形图方式编写，Micrologix1200 PLC给出了一条PID指令，这样省去了复杂的PID算法编程过程，大大方便了用户的使用。使用PID指令有以下要点和经验：a)比例系数和积分时间常数的确定。应根据经验值和反复调试确定;b)调节量、给定量、输出量等参数的标准归一化转换;c)按正确顺序填写PID回路参数表(LOOP TABLE)，分配好各参数地址。

4 结语

对6台10、15吨蒸汽锅炉上实施自动化改造，实际运行情况表明：由于采用PLC改造，使得锅炉燃烧控制系统作为协调控制的子系统，跟随机组负荷变化的能力显著提高，燃煤比能够在静态和动态过程中保持一致;送、引风控制系统在逻辑控制系统的配合下运行的平稳性和安全性提高，炉膛负压波动减小，满足了运行的要求;在机组负荷不变时，锅炉燃烧稳定，各被调参数动态偏差显著减少，实现了锅炉的优化燃烧，测试改造后节能约6%～9%。

采用PLC控制，不仅简化了系统，提高了设备的可靠性和稳定性，同时也大幅地提高了燃烧能的热效率。通过操作面板修改系统参数可以满足不同的工况要求，机组的各种信息，如工作状态、故障情况等可以声光报警及文字形式表示出来，主要控制参数(温度值)的实时变化情况以趋势图的形式记录显示，方便了设备的操作和维护，该系统通用性好、扩展性强，直观易操作。

摘要：随着PLC技术的成熟、设备性价比的提高,PLC控制比常规的仪表控制更能适应复杂的、难于处理的控制系统,同时还能简化系统,并通过合理的程序设计,更加精确的控制达到节能的效果。本文并介绍了对已有的旧锅炉的改造实例。

关键词：锅炉,PLC,燃煤比,节能

参考文献

[1]韩兵.PLC与工控系统安全自动化技术及应用[M].北京:中国电力出版社,2011.

[2]王海燕,邓朝阳.实用锅炉工手册[M].江西:江西科学技术出版社,2006.

小型燃煤锅炉 篇5

1.1 布袋除尘器的预喷

布袋除尘器在首次投运和停机时间较长再启动前, 都必须对布袋进行预喷涂, 即在布袋外表面预先喷涂一层保护层, 以防极细灰尘进入滤布内堵塞孔隙而又极难清出, 同时避免锅炉用油点火时, 油烟中的焦油类物质堵塞滤袋。

1.2 袋式除尘器的预除灰

在机组启动或低负荷稳燃时需要使用燃油, 为了避免不完全燃烧的油烟粘袋而造成堵塞, 在袋式除尘器投入使用前, 对新布袋应进行预除尘, 而对老滤袋则不清灰, 以保证一定的灰尘层。同时在场地条件许可的情况下, 如烟气连接管道较短, 则宜考虑设置必要的阻火装置, 以免未完全燃烧的煤粉烧穿布袋。

1.3 停机

袋式除尘器停机时, 如果停机时间短, 不应为滤袋清灰, 应注意除尘器的保温。如果停机时间长, 则应为所有滤袋清灰, 并利用引风机把袋式除尘器内的残留酸性气体清除干净。

1.4 滤袋破损

滤袋的费用可达除尘器维修费用的70%以上。

1.4.1 磨损

过高的过滤气速, 致使粉尘冲击、磨损滤袋, 也使滤袋的织物纤维张力受损。解决的方法:调整除尘器废气流量, 可增加流量自动控制系统, 以保证除尘器工作在稳定的气量。

除尘器进气分布不均, 容易使高含尘废气冲击局部滤袋, 使滤袋穿孔。解决的方法:在除尘器进风口导管处安装进气分布导板, 或者更换成耐磨损的滤袋。

1.4.2 烧毁

如果除尘器处理的废气温度过高, 容易使滤袋硬化或融化产生破洞;废气中的火星或热粉尘, 也可使滤袋烧成孔洞。如果需要将废气降温, 采用冷却方式时, 要注意冷空气的湿度、是否含有酸碱成份, 同时要保证气流温度高于露点, 并避免水滴直接进入滤袋。为防止火星进入除尘器, 可在滤袋表面预覆一层保护层 (高岭土、石灰石粉等) 。

1.4.3 腐蚀

随着废气中酸碱成分的浓度变化, 露点而改变。如果除尘器开机或停机在露点以下时, 废气中的SO2可造成滤袋纤维变形从而失去强度。防止的方法是采用耐酸碱的滤袋, 将除尘器进气管道、外壳保温, 有条件的可给除尘器加温。

废气中的凝露水与滤袋表面的初始粉尘层还会造成滤袋堵塞, 干燥后会使粉尘凝结、板结, 导致滤袋失去弹性, 如果此时脉冲清洗滤袋, 会加速滤袋损坏。采用除尘器停机后再脉冲反吹清洗滤袋若干次, 对保护滤袋有益。

1.5 阻力过高

除尘器的阻力设计中已经决定, 如果运行中发现除尘器阻力短时间急剧增加, 则表示除尘器发生问题。阻力过高的原因可分为两种:系统运行后立刻发生;工作一段时间后发生。如果是设计不当, 容易造成第一种现象发生。第二种是操作和维修所致, 主要原因如下。

1.5.1 清洗装置调整不良

检查压缩空气是否含有油、水, 供气管道是否畅通, 脉冲电磁阀是否正常, 顺序控制仪的设定是否符合要求, 喷气支管、文氏管是否安装正确。

1.5.2 滤袋堵塞

滤袋堵塞的主要原因是过滤速度过大, 粉尘过细、有粘性, 滤袋清灰不良、受潮。

如果过滤气速超过滤袋的设计标准, 则极易导致微细粉尘卡在滤袋纤维内, 造成滤袋堵塞, 可采用覆膜滤料或在滤袋表面预覆保护性粉层。对于粘性大的粉尘, 则需要降低过滤气速, 或增大脉冲喷吹的压力, 或采用离线脉冲清洗滤袋的方式, 但较好的方法是增加过滤面积, 以利降低过滤气速, 延长滤袋使用寿命。

滤袋清灰不良主要包括清灰次数频繁、清灰时间过长或过短。清灰次数过频容易使滤袋纤维组织松散从而增加废气中的微细粉尘堵塞滤袋。清灰时间过长会将滤袋表面的初始粉层一并清洗掉。清灰时间过短会使未洗净粉尘积累在滤袋表面, 造成滤袋堵塞。

滤袋受潮的原因是除尘器壳体密封不严漏水, 进入含湿空气, 用于反吹清灰的压缩空气不干净 (含油、含水) , 用于清灰的压缩空气太冷。为防止滤袋受潮, 在寒冷地区, 可将用于清灰的压缩空气加温、保温、除油、除水, 在除尘器停机后再继续清灰10～20分钟。水份是滤袋堵塞的最大原因, 造成含有水份的原因通常是低温发生凝露, 尤其在处理燃烧或高温烟气时, 可采用以下方法防止:

(1) 避免在阻力大时开机。在滤袋表面有冷凝水时重新开机, 大量含尘空气将导致滤袋表面泥泞。应预热除尘器进口含尘空气或预覆粉尘层。

(2) 避免在低于露点开机。除尘器在低于露点运行, 如果进气分布不匀, 容易造成除尘器壳体局部的腐蚀。因此, 应避免除尘器工作在凝露点以下, 有保温的装置应使用。

(3) 避免空气渗入。如果除尘器的法兰、检修门等密封不严, 外部空气进入后, 会在除尘器内部产生低温区, 导致低温处结露, 腐蚀除尘器, 造成滤袋受潮。

1.5.3 不当气体分布

如果除尘器的进口气体分布不匀, 开机时会阻力较大, 因此, 应保证除尘器的进气分布均匀。

1.6 滤袋的寿命问题

袋式除尘器常年运行可使用1年, 只在冬季运行可用3年。如果用多管除尘器做一级预处理, 二级用布袋除尘器, 不仅有降温作用, 还能减少炙热飞灰烧坏布袋的情况发生, 减少进入布袋除尘器的尘量, 有利于降低阻力, 延长布袋除尘器使用寿命。

布袋除尘器进口尘含湿量和烟气的温度、成分有关。含湿量达到一定值时会结露, 导致布袋糊袋, 还会造成除尘器钢结构壳体的腐蚀。烟气的露点温度受粉尘的性质影响是变化的, 烟气中SO2浓度较高时会使露点温度升高, 烟气更容易结露。此外允许进入袋除尘器的含湿量还和选用的滤料有关, 抗结露处理以及对粉尘剥离性好的滤料允许的含湿量就高些。大部分常温粉尘含水分体积百分比一般要低于20%左右, 而对于一些高硫煤或含氟化物硫化物较高的烟尘, 在20%时估计就会产生结露糊袋或腐蚀。

影响滤袋寿命的因素还有:滤袋的品种使用不当, 滤袋的品质, 过滤气速, 粉尘负载, 粉尘成份, 粉尘特性, 清洗方法, 清洗频率, 系统开机、停机次数, 以及相关的维护工作。

1.7 布袋除尘器的保护

1.7.1 通冷风降温

这种保护是在布袋除尘器的进口挡板门前烟道上设一个通低温风 (一般为大气) 的自动控制阀门。正常情况下该阀门是关闭的, 出现异常工况 (烟温超过滤袋能承受的温度) 时, 该门自动打开, 进冷风降温, 起到保护滤袋的作用。采用这种保护措施时要注意:

(1) 进冷风的位置离布袋除尘器越远越好。因为一般烟速都比较高, 要让冷热风能够充分混合才能达到降温的效果。若冷热风不能充分混合, 会出现局部地方超温, 局部地方结露的现象, 更不利于布袋除尘器。

(2) 进风量的选择要合理。进冷风量太大, 引风机容量要增大, 除尘器的出口烟道上就必须设有足够容量的安全门。进冷风量大了, 对炉膛的负压影响大, 不利于锅炉的稳定燃烧和机组的自动控制。

(3) 由于进冷空气后, 烟气中的含氧量明显增加, 有些滤料对烟气中的含氧量很敏感, 因此在使用这种滤料的布袋除尘器上不宜采有这种降温保护措施。

1.7.2 喷水雾降温

这种保护措施是在布袋除尘器的进口阀门烟道内安装一组降温用的雾化喷嘴, 喷嘴的连通管经过自动控制的电磁阀与压力水源连接。正常情况下该电磁阀关闭, 当出现异常工况 (烟温超过滤袋能承受的温度) 时, 该电磁阀自动打开, 压力水经喷嘴喷出后雾化, 与烟气混合汽化吸热降低烟温, 起到保护滤袋的作用。

采用这种措施要注意:

(1) 喷嘴的位置离布袋除尘器越远越好。因为一般烟速比较高, 要让雾化水滴能和烟气充分地混合汽化吸热, 才能达到降温的效果。否则, 容易产生局部地方结露腐蚀的现象。

(2) 如果采用机械雾化, 喷嘴的选型和水源参数的选择要确保水雾化后的水滴颗粒直径越小越好。另外, 水质要好, 不含杂质, 否则必须安装过滤器。不喷水的时候要让少量空气不断进入, 防止喷嘴堵塞。

(3) 如果采用气相雾化, 水雾气的颗粒直径和喷嘴防堵的问题比较容易解决, 但要避免压力水进入压缩空气系统的事情发生。

(4) 在烟气中喷水后, 水雾的颗粒在未汽化前会与烟气中的粉尘颗粒粘合沉降, 或粘在烟道内壁。因此, 设计时要考虑设有可检查的手段, 必要时可加出灰或防腐的措施。

采用上述两种降温保护措施后, 由于特殊原因仍不能使烟温降到正常的工作范围, 那只能紧急降负荷或停炉, 避免造成不必要的事故。

1.8 旁路保护

旁路保护就是在布袋除尘器的进出口烟道上设旁路阀门。当烟温超过滤袋所能承受的温度范围, 或滤袋压差大于设定值而又降不下来时, 旁路阀门自动打开, 布袋除尘器的进出口阀门关闭, 烟气直接经过引风机排到烟囱。

旁路阀有内置式和外置式两种。内置式旁路阀是在经过布袋除尘器本体的进出口烟道上设置的, 结构紧凑。这种旁路阀保护措施虽然能对布袋除尘器起到有效保护, 但是, 烟气未经除尘而直接到引风机, 对引风机的磨损很厉害, 而且直接排放也是不允许的。因此, 这种保护措施只能在烟温超限的时候起到瞬间的保护作用, 然后锅炉应尽快停运。

如果采取这种旁路保护措施的话, 旁路阀的严密非常重要。因为只要旁路阀有一点泄露, 不需多长时间, 旁路阀的密封面会严重吹损, 泄露明显增加, 排放超标, 吸风机严重磨损而损坏。内置式旁路阀在温度有变化的烟气中要达到长期严密不漏是很困难的。

2 维护和检修应注意的问题

布袋除尘器和有关设备作为一个除尘系统, 在维护方面有一些特别需要注意的地方。

布袋除尘器如果长期停用, 必须采取保养措施, 以防布袋受潮、板结和腐蚀, 同时关闭除尘器所有进出口阀门。在停机期间按规定的时间间隔打开进出口阀门, 利用烟囱自然通风4h, 或打开电加热器加热8h, 以驱除除尘器内潮气, 保持干燥。

袋式除尘器停机时, 如果停机时间短, 不应为滤袋清灰, 应注意除尘器的保温, 如果停机时间长, 则应为所有滤袋清灰, 并利用引风机把袋式除尘器内的残留酸性气体清除干净。

(1) 除尘器要设专人操作和检修。转动部位定期注油。全面掌握除尘器的性能和构造, 发现问题及时处理, 确保除尘系统正常运转。值班人员要记录当班运行情况及有关数据。如果发现排气口冒烟冒灰, 表明已有滤袋破漏, 检修时, 逐室停风打开上盖, 如发现袋口处有积灰, 则说明该滤袋已破损, 须更换或修补。

(2) 除尘器阻力一般在1200～1500Pa, 清灰周期根据阻力情况用控制柜内的设定开关进行调整。

(3) 压缩空气系统的空气过滤器要定时排污, 气包排水阀要定期排水。有贮气罐的也要定时排水。

(4) 控制阀要由专业人员检修, 定期对电磁阀和脉冲阀进行检查。

(5) 锅炉启动时主要依靠燃油, 因炉内温度低, 烟气、除尘器和管道温度也低, 而油雾含量较高, 容易产生结露。其防范措施有两种:

一种是采用旁路烟道, 烟气不经布袋除尘器直接进入引风机前联箱, 待锅炉断油或燃煤粉+燃油达到较高负荷、烟气达到一定温度时逐步关闭旁路风门, 经布袋除尘器进入正常运行。

另一种是不设旁路烟道, 锅炉启动前先向布袋除尘器喷入粉煤灰, 不进行反吹清尘, 使滤料表面附着一层粉尘。这样, 防止烟气中的油雾直接同滤袋接触, 避免对滤袋造成损害。

3 结语

综上所述, 在中小型燃煤锅炉上如果硫分要是不超标, 煤的含湿量不超10%, 建议采用布袋除尘方式。在使用中, 要注意上面所讲的问题, 布袋除尘器分离下来的细灰如何排出和储运也需处理好, 否则会引起二次污染。■

摘要：介绍布袋除尘器在锅炉烟气除尘上的应用, 分析使用、维护和检修中需要注意的问题。

小型供热机组热电燃煤成本计算 篇6

供热式汽轮机按热力特性分有背压式汽轮机、调节抽汽式汽轮机、抽汽背压式汽轮机等。背压式机组的循环式纯供热循环,热经济性最高,但受热负荷影响较大,设备利用率低,因此供热机组多为调节抽汽式汽轮机。

随着近年来煤炭价格的不断攀升,热电厂的燃煤成本比例更加突出,最高可达85%。本文将以调节抽汽式汽轮机为例,分别以热量法(效益归电法)、实际焓降法(效益归热法)及净效益法分摊法计算供电、供热成本,为热电厂热电成本计算提供参考性意见。

1 机组情况简介

某电厂为中温中压系统发电机组,130 t/h循环流化床锅炉是上海锅炉厂2002生产的产品,为单锅筒、自然循环、集中下降管、П型结构、高温分离、床下点火半露天布置、炉膛为全膜式水冷壁悬吊的密闭结构;75 t/h循环流化床锅炉是东方锅炉厂2000年生产的产品,为自然循环、半塔式布置、中温旋风分离、全钢结构,炉膛为全悬吊结构。汽轮机是武汉汽轮发电机厂2005年生产的产品,型号为CC25-3.43/0.98/0.2 9 4、型式为单缸、单轴、冲动、抽凝式汽轮机,额定功率为25 MW,抽热参数P=0.9 8 M P a,t=3 1 2℃,额定抽汽量为40 t/h,最大抽汽量为80 t/h;静子部分由前轴承座、前汽缸、中汽缸和后汽缸四部分组成,通流部分为一个复速级和10个压力级组成,共11级,其中第1级、第3级、第6级分别为高、中、低压段的调节级,高压段配汽采用提板式调节阀控制,中、低压段配汽采用带平衡室式旋转隔板控制;控制中、低压段旋转隔板的油动机布置在中压缸同一侧;装于前汽缸上端的蒸汽室内的调节汽阀为提板式,通过调节汽阀及连杆与油动机相连。本文重点以以下工况(即一抽单抽额定工况)进行计算,具体工艺流程见下图(图1)。

按照以上工况图,耗煤量25.22 t/h;机组负荷25.08 MW,抽汽流量40 t/h;其中原煤价600元/t,低位发热值为18840 k J/kg自用电率为10%;产出产品为电和热,供热冷凝水无回收,灰、渣收入忽略不计。ηb'=ηηp=0.8 2,ηmg=ηmηg=0.97。

2 热平衡校核

由工艺流程可知,本系统存在一个热平衡关系式,现可通过正、反热平衡法进行相互校验。

2.1 正平衡法计算耗热量

式中Qtp为热耗量,k J/h:

B煤为原煤消耗量,t/h:

QyDW为燃煤低位发热值,k J/kg。

2.2 反平衡法计算耗热量

式中:0D为进汽量,t/h;

h0为初始热焓,k J/k g;

hfw为给水热焓,k J/k g;

ηb,ηp为锅炉热效率,蒸汽管道热效率,%。

校核:Qtp反/Qtp正

因此,忽略蒸汽动能、泄漏和各种误差,说明我们的热平衡分析是正确的。

3 汽、电燃煤成本计算

3.1 热量法(效益归电法)计算汽、电燃煤成本

热量法分配其实等同于从热电厂锅炉直接引出的集中供热,另因供热冷凝水无回收,因此分配供热的热耗量:

供热的分摊比例:

单位供热燃煤成本=(煤B×原煤价格)×βtp)1(/供热量=1 2 1.9 1元/t

单位供电燃煤成本=(煤B×原煤价格)×(1-βtp)1()/供电量=0.4 5 4元/k Wh

3.2 实际焓降法(效益归热法)计算汽、电燃煤成本

实际焓降法是按联产供热汽流在汽轮机中的实际焓降不足,与新蒸汽实际焓降之比来分配热耗量的,即

供热的分摊比例

式中:ch为排汽热焓,k J/kg;其余同上。

单位供热燃煤成本=(煤B×原煤价格)×βtp(2)/供热量=7 7.3 1元/t

单位供电燃煤成本=(煤B×原煤价格)×(1-βtp(2))/供电量=0.5 3 3元/k Wh

3.3 净效益法计算汽、电燃煤成本

因联产气流在汽轮机中的实际焓降不足,少做内功为Dh(h-hc);另一方面,为维持功率不变,需额外增加凝汽气流∆DC,具体可由功率平衡式求得:

式中:hc'为凝汽热焓,k J/k g;其余同上。

因此而造成的额外的冷源损失

故其净效益为∆Q=hQ-∆QC=63,159,6 4 8 k J/h。

参考热量法计算时供热分摊比βtp)1(,供热可分摊净效益为∆Q×βtp)1(,修正后

单位供热燃煤成本=(煤B×原煤价格)×βtp)1('/供热量=1 0 1.7 5元/t

单位供电燃煤成本=(煤B×原煤价格)×(1-βtp)1(')/供电量=0.4 9 0元/k Wh

3.4 小结

通过以上三种经典的总热量分配计算结果表1所示。

4 结论

通过以上计算可知,热量法将热电联产的热经济效益全归发电方面,βtp)1(值是其上限,分摊汽、电成本简单,但因分摊比例过高,将造成供热成本过高的假象,从而限制热电联产的发展趋势。实际焓降法将热电联产的热经济效益全归供热,βtp(2)是其下限,但供热不等于做功。通过净效益法对热量法予以修正,从而得到βtp(2)<βtp)1('<βtp)1(,尽可能将“人为规定性”降至最低限度,从而为热电厂在涉及热价的确定、供热成本和利润的计算等方面提供更加合理的分配原则。

摘要：本文以调节抽汽式汽轮机为例,仅从燃煤成本考虑热电成本分摊,用热量法、实际焓降法、净效益法进行热耗量分摊计算热、电成本计算方法,为供热机组的热电成本计算提供参考性意见。

关键词：供热机组,耗能量,燃煤,成本计算

参考文献

[1]郑体宽.热力发电厂[M].北京:中国电力出版社,2000.

[2]沈士一.汽轮机原理M].北京:中国电力出版社,1992,6(1998重印).

小型燃气冷凝式锅炉的开发 篇7

天然气是一种无色、无味的节能环保型燃料,其热值为煤气的2.5倍,燃烧后的产物主要是水和二氧化碳。天然气锅炉主要的热损失是排烟热损失,排烟中含有一定量的显热和大量的水蒸气的汽化潜热。而排烟中水蒸气的含量比较高,水蒸气的汽化潜热所占的份额相当大[1,2]。若能充分利用水蒸气的汽化潜热,无疑将大大提高锅炉的热效率。目前主要通过降低排烟温度的方法,使温度降低到烟气的露点温度以下来回收和利用这部分热量[3]。降低排烟温度意味着增加相应的受热面的吸热量,而受热面的吸热量与接触面积和传热系数有关。

目前,降低排烟温度的方式,主要有两种,一种是增大受热面的接触面积;另一种是提高受热面的传热系数。针对这两种方式,采取的措施如下[4]:

1)增大锅炉本体(即炉膛)辐射和对流换热受热面积,或者提高受热面传热系数。

冷凝式燃气锅炉炉膛主要是通过对流管束与烟气接触进行换热,增加换热面积意味着锅炉管束(烟管数量、长度)的增加,过多的管束会使管束排布过密,降低烟气流速及传热系数,不利于强化传热。提高锅炉传热系数,主要是通过增加扰流子的方法。增加扰流子的方法有采用变截面的管束、管束内部插扰流子或者管外通过增加肋片的方式来增大传热系数,强化传热。

2)增大锅炉尾部的受热面积(即锅炉尾部增加冷凝换热设备)。

天然气是一种洁净燃料,燃烧的产物中二氧化硫和三氧化硫的含量极少,而且烟气中粉尘的含量也极少,不会因为冷凝使粉尘颗粒附在受热面上,增加传热热阻影响传热效果。当烟气从锅炉管束出来进入大气之前,可以考虑在锅炉尾部给其增加个冷凝换热设备,吸收烟气中部分的显热和烟气中过热的水蒸气的汽化潜热,降低锅炉的排烟温度的同时提高锅炉的热效率,节约能源,保护环境。

本文介绍的冷凝式锅炉,主要采用在天然气锅炉尾部增加换热设备的方式来吸收烟气中显热和水蒸气的汽化潜热来提高锅炉的热效率。

1 设计方案

该小型冷凝式锅炉在锅炉尾部增加的换热设备主要有省煤器和板式换热器等[5]。板式换热器是由许多波纹形的传热板片,通过橡胶垫片压紧组成的可拆卸的换热设备。板片组装时,两组交替排列,板与板之间的橡胶密封板要用粘结性好的粘结剂将其粘结起来并固定好,一方面是为了防止流体泄漏出来影响了传热效果,另一方面是为了挤压两板之间的通道,形成狭窄的网形流道。由于外力的作用,换热器板片相互挤压并形成各种波纹形,这样不仅增加了换热的板片的受热面积,同时增强了其刚性,产生的波纹液体在其上面流过时,容易形成湍流,从而达到强化传热的目的。

板式换热器的特点:体积小,占地面积少,传热效率高,在一般情况下,换热系数为在4000kW/m2左右,是管壳式换热器的3～5倍。通过设备的流体能够在板片波纹的作用下形成湍流,达到充分换热的目的。板式换热器的污垢系数比较低,流体在板片间运动时激烈的翻腾形成了强烈的湍流,尽可能地避免了死区的存在,杂质就不易在通道中沉积堵塞,保证了良好的传热效果;

根式换热器的缺点:密封周边较长,容易泄漏,使用温度一般要低于180℃,承受压力一般为2.0MPa,由于其工作压力和工作温度不是很高,限制了其在比较复杂的工况中的使用。其传热面积的增大,必然造成了板式通道的狭窄,因此也不适合用于杂质较多、颗粒较大的介质,一旦发现板片结垢必须拆开清洗。

省煤器是一种通过增加锅炉总的对流传热面积来提高锅炉效率的换热器。国内外省煤器的种类很多,主要是光管省煤器、搪瓷管省煤器、鳍片管省煤器、螺旋肋片管省煤器和膜式省煤器等。其中光管、鳍片管、螺旋肋片管的结构示意图如图1所示。

光管省煤器由于其相对于其他省煤器的传热面积较大,传热系数较小,而且当温度比较低的时候,烟气流速比较快,吸热效果比较差,造成排烟温度比较高,浪费了大量的能源。在实际使用中,磨损比较严重,使用寿命比较短,宜堵灰,对锅炉的正常运行会带来隐患。若是对其采取增加防磨套或喷涂防磨涂料,这样虽然可以减轻其磨损,但同时也增加了阻力,减小了传热系数,浪费资源,积灰的难题仍然解决不了,正在逐渐被其他省煤器所替代。

鳍片管省煤器组成部件分为两部分:基管和纵向矩形鳍片。通过在其外侧增加肋片的方式,增大受热面积来增强传热[6]。与光管相比,其具有以下优点:相比光管省煤器增大了换热面积,鳍片管换热面积有两部组成:光管和扩展表面。当其与光管的外形尺寸相同的情况下,其换热面积相对光管大,不仅提高了换热能力,而且还提高了传热效率。由于其外侧增加了换热面积,在传热量相同的情况下,其结构比较紧凑,减少了换热器的面积。鳍片管两两靠近的时候,两个鳍片管的交界处会形成一个曲径的小烟道,当烟气从中经过的时候,会形成一个中间高、两边低的速度场,由于温度场的存在,会使烟气经过小烟道时,中间速度很快,而两边的温度比较低,使此处产生气流扰动,造成流动边界层分离,使鳍片上的流动边界层和热边界层变薄,从而使流动边界层的长度变短的同时并破坏了层流低层,增强了传热系数,起到了强化传热的作用。在结构相同的情况下,鳍片管省煤器的传热面积大于光管省煤器的传热面积,在相同传热量的情况下,可以适当缩减鳍片管省煤器管束的排数,从而使换热器的阻力下降。由于其传热系数的增加,强化了其传热能力,在保证传热量相同的情况下,可以适当的降低管外流体的速度,同时也降低了受热面的磨损,节约了能耗。

螺旋肋片管省煤器[7]相对于其他省煤器,具有特殊的传热特性。单位长度的受热面积比较大,由于在其外层加上了环形的肋片,当烟气经过它时会产生扰流,由于气流的原因,灰粒在水平方向是不断移动的,在中间处,灰粒的浓度比较集中,减轻了其对管子的摩擦和冲刷的频率,降低了其对管子的冲刷力。通常情况下,省煤器的管子背面容易积灰,但迎风面积灰的可能性就很少了,烟气在流经此处时,产生的湍流强度比较大,对管子自身起了清扫的作用。其传热系数增大,传热面积增大,在相同的传热量的条件下,可适当降低烟气的流速,减轻了烟气对管子的磨损,延长了其使用寿命。

省煤器的布置主要有错列和顺列两种布置方式[8]。鳍片管省煤器也有这两种排列方式,虽然顺列的布置方式相对于错列的布置方式来说排列比较简单,烟气在流动的过程中阻力比较少,但同时也减少了传热面积,降低了传热系数。当鳍片管省煤器顺列布置的时候,前排的管子一直将后排的管子放在其阴影区域里,而且迎风面的传热系数要高于背风面。当管子错列布置时,烟气在其中不易通过,虽然阻力比较大,但容易产生扰流,增强了传热系数,强化了传热效果。鳍片管省煤器布置时候,通常采用错列布置。

2 设计计算

该锅炉额定蒸发量D=2t/h,锅筒额定蒸汽压力1.25MPa。燃气在锅炉内燃烧后,烟气经过锅炉管束后进入到省煤器中,先经过鳍片管省煤器,再经过搪瓷管省煤器把烟气温度降低到50℃以下,最后排到大气中。

由于在燃气锅炉设计中,燃气锅炉的密封性很好,所以各处的的过量空气系数取值为1.1;漏风系数为0。燃气在锅炉中燃烧的计算过程,跟普通锅炉的计算过程都是一样的。天然气的成分组成如表1所示。计算过程及计算结果如表2所示。

烟气进入到锅炉尾部的省煤器中,先经过鳍片管省煤器将烟气温度降低到该压力下水蒸气的饱和温度,后用搪瓷管省煤器将烟气冷凝。

鳍片管省煤器规格 500mm×500mm。单根管数据:ϕ38鳍片管,单根管受热面面积Hsm=1.0052m2/m,横向排数z1=4,纵向排数z2=12。

搪瓷管省煤器规格500mm×500mm。单根管数据:ϕ38搪瓷管,受热面面积Hsm=0.06m2/m,横向排数z1=8,纵向排数z2=18

省煤器计算的主要式如下:

烟气侧放热量为:

Qrp=φ(I′-I″) (1)

传热面积为:

H=BjQcr/KΔtpj (2)

式中:I′—进口烟焓,kJ/kg;

I″—出口烟焓,kJ/kg;

Bj—燃料的燃烧量,m3/s;

Qcr—受热面传热量,kJ;

Δtpj—平均温差(用对数法求),℃;

K—传热系数,kW/(m2·℃),根据相关文献,第一段省煤器的传热系数选取为0.0373,第二段省煤器的传热系数选取为1.5。

省煤器的受热面积为:

H=z1z2Hsm (3)

式中:z1—横向排数;

z2—纵向排数;

Hsm—单根管受热面积。

通过上述公式以及选取的数据进行计算,烟气经过对流管束及省煤器的后烟气温度如表3所示。

3 经济效益分析

按照高位发热量来计算,该锅炉热效率为93.2%,按低位发热量来计算其效率可以达到108%(传统锅炉的热效率按低位发热值计算一般为85%)。根据资料,对北京的天然气供热情况进行调查:到2011年底,北京全市供热面积将达到6.79亿m2,其中利用天然气供热的供热面积将达到3.13亿m2,占全市所有供热面积的46%。全市的供热锅炉房有5800多座,其中燃气锅炉房大约有2800座。如果对北京地区的天然气供热锅炉进行烟气冷凝换热回收热量,按照每台天然气锅炉的热效率提高为7%～10%,那么2t/h锅炉每年节约的天然气量为3万～4.2万m3,目前北京天然气的价格大约为2.05元/m3,每年就可节约燃料费用为6万～8.6万元,同时每天产生大约2t、50℃左右的凝结水可以回收利用;就2006年来说,北京的天然气用量为21亿m3,节约天然气的用气量为1.4～2.1m3,节约的燃料费用为208亿～4.2亿元,同时相应的减少了NOx化合物排放,减少了碳排放,减少了对大气的污染,并且同时产生87.5万～125万t的凝结水,可回收利用。

4 结语

在锅炉设备中,决定锅炉效率的因素有燃料的种类(含氢量)、锅炉的排烟温度、工艺流体的温度、燃料的含水量、过量空气系数以及空气的湿度等。该锅炉采用的冷凝换热设备主要是搪瓷省煤器,相比螺旋肋片省煤器,搪瓷省煤器使烟气温度降得更低,在所处的温度区段不会结露,也不存在冷凝式液腐蚀,受热面始终是比较干燥的,烟气中的灰尘不易粘结。

摘要：冷凝式燃气锅炉是节能和环保型锅炉,通过增加尾部受热面对烟气进行冷凝换热,吸收烟气中水蒸气的汽化潜热,降低排烟温度。对冷凝式锅炉烟气冷凝方案不同的换热设备进行相应的分析讨论,并采用搪瓷省煤器对烟气进行冷凝换热,锅炉的热效率明显提高。

关键词：燃气冷凝式锅炉,搪瓷管省煤器,烟气处理,效率,节能

参考文献

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[5]车得福,亢艳滨,刘卫东,等.天然气锅炉极限热效率及排烟热损失分析[J].能源研究与信息,2001,(4):33-40.

[6]倪德斌,陈大元,邓亚军,等.国内外螺旋肋片管省煤器技术分析及应用[J].四川电力技术,1998,44(7):41-43.

[7]秦裕琨,范枸樟.炉膛传热计算方法[J].锅炉技术,1980,(Z1):7-8.

小型燃煤锅炉 篇8

烟尘对环境的危害早已引起世界各国的重视,近年来沈阳市烟尘的微小粒径尘的工作愈来愈受到重视。沈阳市多年来一直非常重视除尘工作,燃烧设备的除尘工作一直是环境保护工作中重要内容之一。但是随着认识的不断深入,人们已经开始注意起烟尘的组成和组分,研究不同粒径尘粒的危害作用。随之而来的有关烟尘中各种级别尘粒的组分,其分布特性等相关内容愈来愈受到专业人士的关注。

颗粒的粒径不同,其组分也有很大差异,由于小颗粒比表面积大,其活性和吸附力都比大颗粒强,所以一些有毒的无机物、有机物及“三致”物质和多环芳烃等大多容易富集在小于3μm的颗粒上。对人群健康可产生长期性、隐发性危害。能够真正找出6t工业煤粉锅炉在烟尘污染、排放、治理等方面存在的重点问题,研究总结烟尘排放的特点、特征,特别是在排放上的不足之处,做到有的放矢,找出最佳途径,有针对性地提出具体的解决措施。

2 锅炉对比实验

2.1 测试炉型的选择

1)通过调查,选择市内工业企业中运行正常、工况稳定且管理状态良好的小吨位链条锅炉作为对比测试锅炉。

2)在市内热电厂中选择一台运行正常、工况稳定且管理状态良好的大吨位煤粉炉作为对比测试锅炉。

3)在市内选择一台小吨位的水煤浆锅炉作为对比测试锅炉。

4)新建一台小型6t/h高效煤粉炉进行测试。

锅炉概况见表1。

2.2 使用仪器

采用青岛崂山应用技术研究所生产的3012H型皮托管平行自动烟尘采样仪;中国预防医学中心卫生研究所研制生产的WY-1型冲击式尘粒分级仪。

2.3 现场测试

现场测试和采样完全按照GB/T 16157-1996固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法和GB 5468-91锅炉烟尘测试方法进行。

3 锅炉对比测试结果分析

目前在用燃煤锅炉都已安装不同类型的除尘设施,因此烟尘中的粒度识别有两个范畴,首先要研究除尘前即初始状态的烟尘中粒度分布情况。另外还要研究经除尘后排向大气环境的烟尘中,不同颗粒物的组成与分布。

3.1除尘前的粒度分布

本课题以沈阳市普遍使用的各种锅炉作为测试锅炉,对不同种类锅炉除尘前产生的烟尘中颗粒物进行粒度分级测试,其测试结果统计情况见图1。

根据图1统计结果比较可看出:

1)目前沈阳市普遍使用的小型燃煤锅炉烟尘中,在未除尘状态下的粒径分布。粒径不大于10μm时,水煤浆炉>煤粉炉>链条炉;粒径在10μm～100μm时,煤粉炉>链条炉>水煤浆炉;粒径大于100μm时,链条炉>煤粉炉>水煤浆炉。

2)新研制的小型煤粉炉与原有大型煤粉炉相比,在未除尘状态下的粒径分布。粒径不大于10μm时,小型煤粉炉>大型煤粉炉;粒径在10μm～100μm时,小型煤粉炉>大型煤粉炉;粒径大于100μm时,小型煤粉炉<大型煤粉炉。

3.2 除尘后的粒度分布

不同种类锅炉经除尘后的烟尘中尘粒的分布情况见图2。

根据图2统计结果可看出:

1)沈阳市普遍使用的小型燃煤锅炉排放的烟尘中,在除尘后状态下的粒径分布。粒径不大于1μm时,煤粉炉>链条炉>水煤浆炉;粒径在1μm～3μm时,水煤浆炉>煤粉炉>链条炉;粒径在3μm～5μm时,煤粉炉>水煤浆炉>链条炉;粒径在5μm～10μm时,水煤浆炉>煤粉炉>链条炉;粒径在10μm～100μm时,链条炉>水煤浆炉>煤粉炉;粒径大于100μm时,链条炉>水煤浆炉>煤粉炉。

2)新研制的小型煤粉炉与原有大型煤粉炉相比,在除尘后状态下的粒径分布。粒径不大于10μm时,小型煤粉炉>大型煤粉炉;粒径在10μm～100μm时,小型煤粉炉<大型煤粉炉;粒径大于时小型煤粉炉大型煤粉炉

4 锅炉对比实验小结

根据实验研究结果可以得出以下结论:

1)沈阳市普遍使用的小吨位燃煤锅炉中,链条炉产生的烟尘在未除尘状态下含10μm以下的尘粒占27.82%(其中,≤1μm占1.59%,1μm～3μm占6.16%,3μm～5μm占6.47%,5μm～10μm占13.60%);10μm～100μm的尘粒平均占55.20%;大于100μm的尘粒占16.98%。

水煤浆炉产生的烟尘在未除尘状态下含10μm以下的尘粒占47.65%(其中,≤1μm占0.80%,1μm～3μm占3.97%,3μm～5μm占11.45%,5μm～10μm占31.43%);10μm～100μm的尘粒平均占52.22%;大于100μm的尘粒占0.13%。

煤粉炉产生的烟尘在未除尘状态下含10μm以下的尘粒占35.42%(其中,≤1μm占0.82%,1μm～3μm占2.48%,3μm～5μm占8.78%,5μm～10μm占23.34%);10μm～100μm的尘粒平均占63.33%;大于100μm的尘粒占1.25%。

2)经除尘后排放的烟尘中其尘粒组分发生了很大变化,10μm以下的粒径链条炉占69.36%、水煤浆炉占78.49%、煤粉炉占83.80%;10μm～100μm的尘粒链条炉占29.38%、水煤浆炉占21.40%、煤粉炉占16.17%;而大于100μm的尘粒链条炉仅占1.26%、水煤浆炉仅占0.11%、煤粉炉仅占0.03%。

3)新研制的小型煤粉炉与原有大型煤粉炉相比,10μm以下的尘粒占有的百分数,除尘前、后新型煤粉炉均大于旧式大型煤粉炉;10μm～100μm的尘粒占有的百分数,新型煤粉炉由除尘前小于旧式大型煤粉炉变为除尘后大于旧式大型煤粉炉;而大于100μm的尘粒占有的百分数,除尘前、后新型煤粉炉均小于旧式大型煤粉炉。这说明新型煤粉炉配套高效袋式除尘器对小粒径尘的去除好于旧式大型煤粉炉配套静电除尘器,而对大粒径尘的去除正相反。

4)本研究所获得烟尘中粒度分布数据,均遵从对数正态分布规律,几何标准差和相关系数均符合数理统计要求。

参考文献

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