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B级锅炉、D1、D2级压力容器设计、生产、销售、安装。
锅炉篇
一.工业锅炉的基本知识
1.锅炉的基本组成:
锅炉是由“锅”与“炉”及相关的附件组成。
锅是锅炉设备中的汽水系统,是吸热部分;
炉是锅炉设备中的燃烧系统,是生产高温火焰和烟气的放热部分。
锅炉附件是由给水泵、鼓、引风机、控制柜、仪表阀门、上煤机、出渣机等组成。
1汽水系统是由锅筒、集箱、炉膛四周的水泠壁管、下降管以及对流管束等部件组成。
2燃烧装置是由炉膛、炉排、风室等部件组成。
3省煤器布置在烟道的尾部,把烟气的一部分热量传递给锅炉供水,使水进入锅炉之前预热,同时使烟气温度降低,热量被充分利用。
4锅炉附件有安全附件和其它附件:
安全附件有安全阀、压力表、水位表、高低水位报警装置、排污装置。
其它附件有汽水管道、阀门仪表。
5控制装置包括:
给水调节、燃烧调节、熄火保护等装置。
6附属设备包括燃料输送设备、通风系统、给水系统、出渣、除尘等装置。
2.锅炉的工作过程
工业锅炉的工作过程主要包括燃料燃烧、热量传递、加热汽化三个过程。
煤经上煤机送入煤斗,由链条炉排的传动把煤送入炉内燃烧、燃烬的灰渣随炉排的转动到后端落入出渣斗,由出渣机把炉渣排出炉外。
空气由鼓风机从炉排的通风孔送入炉膛,使煤能够充分燃烧。
高温烟气辐射炉膛四周的水泠壁管完成辐射换热,烟气离开炉膛以较高的流速冲刷对流管束,以对流换热的方式传递给锅水完成对流换热。
烟气经省煤器后进入除尘器,完成烟气的除尘,满足国家环保标准要求,最后烟气由引风机引入烟囱排入大气。
水经水处理设备进行离子交换,满足锅炉给水要求,由给水泵送入锅筒,进入锅筒的水依靠下降管、集箱、水泠壁管完成锅水循环。
饱和蒸汽则在锅筒上部引出,由主蒸汽管经分汽缸分配给用户。
3.工业锅炉种类的划分
1.按供热工质分蒸汽锅炉、热水锅炉、汽水两用锅炉、热风锅炉、导热油锅炉。
2.按燃料种类分燃煤、燃油和燃气锅炉,生物质(甘蔗渣、稻壳、垃圾等)锅炉,余热锅炉。
3.按出口蒸汽分饱和蒸汽锅炉,过热蒸汽锅炉。
4.按本体结构分火管锅炉,水管锅炉,水火管锅炉。
5.按燃烧方式分层燃和室燃锅炉,半悬浮燃烧锅炉,沸腾燃烧锅炉,循环流化床锅炉。
层燃锅炉:
固定炉排、活动炉排锅炉,链条炉排锅炉,往复炉排锅炉。
室燃锅炉:
煤粉锅炉,燃油燃气锅炉。
6.按炉墙型式分重型炉墙锅炉,轻型炉墙锅炉。
7.按出厂型式分快装锅炉,组装锅炉,散装锅炉。
4.我公司现有炉型介绍
1、立式燃煤锅炉固定炉排种类有LSG0.1(0.2、0.3)-0.4-WIII型三种锅炉,活动炉排种类有LSH0.5(0.7)-0.4-WIII型两种锅炉
2、卧式燃煤锅炉活动炉排种类有DZH0.5-0.7-WIII、DZH1-1.0-WIII、DZH2-1.25-WIII(WII)、DZH4-1.25-WIII(WII)、DZH4-1.6-WIII、DZH2-2.5-WIII、DZH4-2.5-WIII、SZH4-1.25-WIII等十种蒸汽锅炉,链条炉排种类有DZL1-1.0-AII.P、DZL2-1.25-AII.P、DZL4-1.25-AII.P、DZL6-1.25-AII.P、SZL10(15)-1.25-AII.P、DZL4-1.25-WIII等七种蒸汽锅炉。
有DZH4-1.0/95/70-AII.P、DZL6-1.25/95/70-AII.P、SZL10-1.25/95/70-AII.P等三种热水锅炉。
3、卧式燃煤常压锅炉,有CDZH0.7(1.4、2.8)-95/70-WIII三种炉型。
4、立式燃气锅炉,有LHS0.1(0.2、0.3、0.4、0.5、0.7、1.0)-0.4-Q等七种蒸汽锅炉。
5、循环流化床锅炉,有SHX6(10、15、20、25、35)-1.25-AI等五种蒸汽锅炉。
SHX6(10、15、20、25、35)-2.5/350-AI等五种过热蒸汽锅炉。
6、燃稻糠锅炉,有SZH4-1.25-MJ、SZL6-1.25-MJ、SZL10-1.25-MJ等三种炉型。
7、卧式燃气锅炉,有WNS0.5-0.7-Q、WNS1-1.0-Q、WNS2-1.25-Q、WNS4-1.25-Q、WNS6-1.25-Q、DZS6-1.25-Q、SZS6-1.25-Q、SZS10-1.25-Q、SZS15-1.25-Q、等九种燃气蒸汽锅炉。
5.工业锅炉的基本参数和锅炉型号
1工业锅炉的基本参数
额定蒸发量:
蒸汽锅炉在额定蒸汽参数(压力、温度)使用设计燃料并保证一定效率时所生产的蒸汽量。
单位:
t/h。
额定蒸汽温度:
蒸汽锅炉在规定的负荷范围、额定蒸汽压力和额定给水温度下长期连续运行所必须保证的出口蒸汽温度。
℃。
额定蒸汽压力:
蒸汽锅炉在规定的给水压力和负荷范围内长期连续运行时应予保证的出口蒸汽压力。
MPa兆帕。
额定热功率:
热水锅炉在额定回水温度、额定回水压力和额定循环水量长期连续运行时应予保证的最大供热量。
MW兆瓦0.7MW=60×
10
kcal/h。
2工业锅炉的型号
工业锅炉的型号按JB/T1626《工业锅炉产品型号编制方法》的规定,由三部分组成,各部分之间用短横相连:
△△△XX——XX/XX/X-X
例子:
⑴DZHI-0.7-WⅢ表示单锅筒纵置式活动炉排,额定蒸发量1t/h,额定工作压力为0.7MPa,饱和蒸汽,燃用Ⅲ类无烟煤的蒸汽锅炉。
⑵DZL4-1.25-AⅡ.P表示单锅筒纵置式链条炉排,额定蒸发量4t/h,额定工作压力为1.25MPa,饱和蒸汽,燃用Ⅱ类烟煤或贫煤的蒸汽锅炉。
⑶DZL2.8-1.0/95/70-AⅡ表示单锅筒纵置式链条炉排,额定热功率为2.8MW(2800KW),额定出水压力为1.0MPa,额定出口水温95℃进口水温75℃,燃用Ⅱ类烟煤的热水锅炉。
型号代号
锅炉型式
型式代号
燃烧方式
代号
锅壳锅炉
立式水管
LS
固定炉排
G
活动炉排
H
立式火管
LH
卧式外燃
WW
链条炉排
L
卧式内燃
WN
室燃
S
水管锅炉
单锅筒
纵置式
DZ
双锅筒
SZ
燃料品种
Ⅰ类无烟煤
WⅠ
Ⅰ类烟煤
AⅠ
Ⅱ类无烟煤
WⅡ
Ⅱ类烟煤
AⅡ
Ⅲ类无烟煤
WⅢ
Ⅲ类烟煤
AⅢ
贫煤
P
木柴
M
油
Y
气
Q
6.工业锅炉的水质要求
其主要参数指标有:
悬浮物:
指水中悬浮的固体物质的含量,单位mg/L指标要求不大于5mg/L。
溶解固形物:
指水中溶解的盐类和有机物的总和,单位mg/L。
总硬度:
指水中含有的生成水垢的钙、镁离子的总含量,mmol/L。
要求不大于0.03mmol/L。
PH(25℃):
表示水中的酸碱性强弱的程度,要求PH≥7。
溶解氧:
溶解于水中的氧气含量,单位mg/L,要求其不大于0.1mg/L。
含油量:
指水中的油脂含量,单位mg/L,要求其不大于2mg/L。
7.燃料
锅炉用燃料的不同,决定了锅炉结构,燃烧方式的不同,它和锅炉安全经济的运行密切相关。
固体燃料液体燃料气体燃料
石煤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类200
重油天然气
褐煤100
重油液化石油气
无烟煤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类0
重油城市煤气
贫煤渣油
烟煤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类0
重油
其主要指标有:
灰分:
燃料中不能燃烧的固体矿物杂质在燃料燃烧过程中,在一定温度下经过一系列的反应后,剩下来的残渣称为灰分。
发热量:
单位物量(固体、液体用㎏气体m
)燃料完全燃烧时所放出的热量。
挥发分:
固体燃料受热时,燃料中分解出来的CO2、CO、H2、CmHn等气态物质,其所占的重量百分数称为挥发分。
它影响着燃烧时的着火温度。
8.锅炉受压元件用材料
常用的材料有:
钢板:
Q235-BGB70020gGB713
钢管:
20
GB3087和GB8163
圆钢:
Q235GB70020
GB699
二.锅炉的结构
工业锅炉的结构型式主要有水管锅炉、火管锅炉及水火管组合式锅炉。
1.水管锅炉的受热面主要在锅筒以外,靠炉膛四周的水墙管吸收热量。
由于摆脱了锅筒直径的限制,可以方便自由地布置受热面,能适应燃用劣质燃料等优点,因而被广泛地应用。
2.火管锅炉由于结构简单,汽水容积大,维修方便,适应负荷变化强等优点,在小型工业锅炉中的应用比较广泛。
3.水火管组合式锅炉有水管锅炉和火管锅炉的共同特点,被广泛地应用于中小容量锅炉,成为我国主要的炉型之一。
以下为我厂的几个主要品种:
(一)DZL1(2、4)-0.7(1.0、1.25)-AⅡ.P型蒸汽锅炉
该型链条炉排锅炉是我厂在原定型设计产品基础上的改进产品,它由拱型管板取代了原来的平管板,螺纹烟管取代了光管,增加了管板柔性,减小了管端焊缝热应力。
由于使用螺纹烟管使烟管受热面由双回程改为单回程,从而消除了双回程因烟温不同在管端焊缝处产生的附加应力,它的柔性明显比普通烟管高,因而有效的防止了管板开裂。
锅炉的本体由锅筒、前后管板、烟管、水冷壁管、下降管、集箱和前烟箱等部件组成。
炉拱采用了高覆盖的人字形优化炉拱,增强了引燃效果,在沉降飞灰方面具有良好的功能。
该型锅炉具有下列优点:
⑴.锅炉结构紧凑,出力足,热效率高76.5%以上。
⑵.采用了新型拱形管板,有效的避免了管板易裂纹的问题。
⑶.锅筒下部布置了上升管排,消除了锅筒底部的死水区,不易鼓包。
⑷.锅筒内对流烟管采用单回程布置,消除了t后管板温差应力,避免了后管板易裂纹的缺陷,可保证锅炉安全、可靠、经济运行。
⑸.采用螺纹烟管强化传热,提高了传热系数和热效率,由于在管内有扰动作用,烟管不易积灰,起到自清扫的作用
⑹.采用独立风仓,双侧配风,调节方便,煤种适应性广,燃烧稳定,升压快。
⑺.整体出厂,安装移动方便,基建投资少。
(二)DZL0.7(1.4、2.8)-1.0/95/70-AⅡ.PWⅢ型热水锅炉
⑷.锅筒内对流烟管采用单回程布置,消除了后管板温差应力,避免了后管板易裂纹的缺陷,可保证锅炉安全、可靠、经济运行。
⑺.采用集箱回水结构,大大增强了锅炉内水循环,锅炉运行更安全可靠,结构更完善。
⑻.整体出厂,安装移动方便,基建投资少。
(三)DZL6-1.25-AII/P/WIII蒸汽锅炉
DZL4.2-1.0/95/75-AII/P/WIII热水锅炉
该型锅炉为单锅筒纵置式,A型布置的水管式快装蒸汽/热水锅炉,它采用轻型链条炉排,采用独立风仓、双侧配风,调节方便,煤种适应性广,砌筑有合理优化炉拱,使燃烧状况更加合理,燃烧稳定充分,升温升压比较快。
它具有结构合理紧凑,热效率高,运行安全可靠。
(四)SZL10-1.27-AⅡ蒸汽锅炉
SZL7-1.0/95/70-AⅡ热水锅炉
该型蒸汽锅炉为双锅筒纵置式、O型布置,采用两部分对流管束,增加了对流受热面。
它采用轻型链条炉排,采用独立风仓、双侧配风,调节方便,煤种适应性广,砌筑有合理优化炉拱,使燃烧状况更加合理,燃烧稳定充分,升温升压比较快。
并配有燃烬室,使燃烧更加合理,燃料能量被充分利用,并配有机械上煤机、除渣装置,因而它具有结构紧凑,热效率高,机械化程度高等优点。
(五)LHG0.1(0.2、0.3、0.5)-0.4-WⅢ立式火管锅炉
该系列为固定炉排立式火管锅炉,炉型由锅炉本体、烟囱、阀门、安全管件及管道等组成,在锅炉的前面设有煤闸门,清灰门及除垢(人孔)采用自然通风的燃烧方式。
具有结构紧凑,占地面积小,安装简单,维修方便等优点。
(六)WNSI(2、3、4)-1.25-Q系列全自动燃气蒸汽锅炉
WNS系列全自动燃油蒸汽锅炉系卧式内燃三回程火管锅炉,采用下置波纹炉胆。
高温烟气经波纹炉胆依次冲刷第二及第三回程螺纹烟管,然后由后烟室经烟囱排入大气。
该炉型具有具有以下特点:
1.采用三回程湿背式结构,大容积燃烧室设计,燃烧充分,出力足,维修方便。
2.采用波形炉胆结构,既增加了受热面积,又满足了炉胆受热后的自由膨胀。
3.采用高效传热的螺纹烟管,强化了传热效果。
4.设计有超温、超压、缺水、检漏、熄火保护等多种安全联锁保护功能,保障锅炉运行安全可靠。
5.配置自控性能优越的进口燃烧器,实现全自动电脑化操作。
6.热效率高,环保节能,外形美观,结构紧凑,占地面积小,安装简单等优点。
(七)循环流化床锅炉
目前流化床燃烧已成为流态化的主要应用领域之一,并愈来愈得到人们的重视。
全国使用的流化床燃烧锅炉已为数不少,蒸发量小至0.5t/h,大至410t/h,能够用各种各样的劣质燃料。
流化床具有流体的性质,主要体现在以下几点:
(1)任一高度处的静压近似等于在此高度上单位床截面内固体颗粒的重量;
(2)无论床层如何倾斜,床表面表面总是保持水平,床层的形状也保持容器的形状;
(3)床内固体颗粒可以像流体一样从底部或侧面的孔口中排出;
(4)密度高于床层表观密度的物体在床内会下沉,密度小的物体会浮在床面上;
(5)床内颗粒混合良好,当加热床层时,整个床层的温度基本均匀。
它的燃烧设备按流体动力特性可分为鼓泡流化床锅炉和循环流化床锅炉。
可见流化床燃烧的理论和实践大大推动了流态化学科的发展。
下面主要介绍:
1、流化床燃烧
流化床燃烧方式是一种介乎层状燃烧和悬浮燃烧之间的燃烧方式。
它具有高传热率、高热强度、燃烧适应性极强、能有效地脱硫除硝等—系列优点。
适用于蒸发量为6t/h~130t/h蒸汽锅炉和供热量4.2MW~116MW热水锅炉的流化床燃烧设备,对于其他蒸发量(供热量)的蒸汽锅炉(热水锅炉)的流化床燃烧设备可参照执行。
1)、流化床术语和定义
流化床、沸腾床:
在流化介质的作用下,使固体颗粒表现出类似流体的一些宏观特性的设备。
注:
通常由风室、布风板和物料床层组成。
流化床燃烧设备:
用空气作为流化介质,使燃料在流化状态着火、燃烧的设备。
其构成有点火装置、给煤和给料装置、风室、布风装置、排渣和冷渣装置对循环流化床还有分离器和回料阀。
布风装置:
用以将空气按一定要求送入流化床内的设备。
常用的有风帽型和密孔板型的布风板。
循环倍率:
参与循环的物料量与燃料量之比值。
分级分离效率:
对一定粒度范围(分级)的固体颗粒,在分离器中分离下的颗粒重量与进入分离器的颗粒重量之比值。
分离器:
利用重力、惯性力、离心力及这些力的组合来使固体颗粒从烟气流中分离出来的装置。
回料阀:
将分离下的固体颗粒送回炉膛的装置。
回料代通常用非机械阀(流动密封阀)。
内循环:
固体颗粒在炉膛内的循环流动。
外循环:
被烟气携带离开炉膛的固体颗粒,由分离器从烟气流中分离出来,经回料阀返回炉膛过程中形成的颗粒循环流动。
流化床空截面流速:
用作流化介质的空气经过流化床空截面时的流动速度。
流化床空截面流速也简称流化风速。
流化床燃烧温度:
燃料在流化床中燃烧时的床内烟气温度。
流化床燃烧温度也简称床温。
2)流化床的技术要求
(1)流化床燃烧设备在符合用户与制造厂签订和技术协议要求进行设计和制造的要求且相关辅机及系统正常投运时应保证达到:
①满足锅炉蒸发量或供热量和参数的设计和运行对燃烧的要求,并能长期安全运行。
②燃烧效率不低于技术协议规定的保证值。
③锅炉烟尘、烟气黑度和气态污染物的排放符合GB13271或GB13223的规定。
(2)燃煤流化床空截面流速(流化风速)的设计值:
对鼓泡流化床无飞灰回燃,为减少机械未完全燃烧损失,冷态风速宜控制在0.7m/s~0.9m/s:
有飞灰回燃时宜控制在0.8m/s~1.1m/s。
对循环流化床则冷态风速宜控制在0.9m/s~2.0m/s。
对燃烧生物质燃料、石油焦等的流化床锅炉应按其物性由空气动力计算得出相应的流化风速。
(3)流化床燃烧温度(床温)设计值随燃料种类和脱硫与否有关。
脱硫时应控制在900℃以下,不脱硫时应控制在1000℃及以下,且要比灰熔融性变形温度DT(t1)至少低200℃。
(4)循环倍率设计值的选取会影响循环流化床锅炉的炉内传热和出力,应考虑燃料的热值、灰分和热稳定性,也应考虑固体颗粒筛分组成、流化风速、是否布置埋管、各种分离器的分离效率以及燃烧效率和脱硫效率等因素。
对我国目前所用宽筛分煤(通常0mm~10mm);
采用炉外循环可选用3~40,对低灰分优质煤(或石油焦)用石灰石作循环物料进行炉外循环,宜选用20以上。
(5)布风装置不论水冷或非水冷结构,均应有良好的密封,能承受风室风压和床料重量。
(6)布风装置的风帽应采用耐热和耐磨损材料制成。
风帽型式和开孔应能满足固体颗粒流化和防止颗粒反窜的要求,风帽小孔以下到布风板之间应铺设耐火防磨层,以加固风帽和保护布风板。
(7)布风板与炉膛水冷壁管之间采用滑动连接时,应有良好的热膨胀结构,并保持良好的密封。
(8)所有与炉体连接的管道,如二次风管、返料管、点火风管、给料管等各管道的布置与支吊,要考虑热膨胀补偿;
炉膛出口所设旋风分离器两端与炉体的连接,要考虑相互间的自由膨胀,并保持良好的密封。
(9)看火孔的布置应能观察燃料燃烧情况及飞灰分离回送情况。
点火燃烧器和布风板上方密相区域应布置观察、操作用平台。
(10)人孔门的布置应便于检修人员进入风室、炉膛密相区和分离装置,并应没有人员出入的平台。
(11)分离器应按所需的分级分离效率进行设计,选用合适的型式,以达到物料循环、燃烧效率、脱硫效率和烟气流动阻力的要求。
对小型锅炉受限于布置空间,可采用内循环系统;
对有布置空间的锅炉,可采用外循环系统或二级(或多级)分离。
(12)回料阀通常采用非机械阀,如L型、U型、J型、H型阀等。
通过返料风(包括松动风和输送风)使固体颗粒流化,输送返回炉膛。
返料点离布风板高度随煤种、飞灰粒度而异。
对难燃尽的燃料和粒度大的飞灰、石灰石颗粒,应将返料点布置在离布风板近些的位置。
(13)水冷布风装置可配用床下点火燃烧器,其火焰不得进入风室,仅以烟气与一次风相混合的热气体加热床料,实现流态化点火。
非水冷布风装置可配用床上加热点火燃烧器,要求燃烧器的火焰刚度大,穿透力强。
(14)易受到固体颗粒冲刷磨损的部位如风帽、密相区的炉墙、分离器内表面、迎气流的埋管和水冷壁管,均应敷耐热防磨材料或采用防磨结构,其使用寿命应不小于一个大修周期。
(15)为使所排灰渣能综合利用,可选用风冷、水冷或风水联合冷却的冷渣器。
冷渣器排渣温度可按工艺流程要求而定,为保证除渣系统运行的可靠性,宜在250℃以下。
(16)对含硫量高的燃料,应按GB13271或GB13223中对二氧化硫排放指标的要求加石灰石进行脱硫。
石灰石颗粒宜为0mm~2mm,其中大于1mm的所占比例不大于10%。
(17)炉膛埋管和分离器水泠壁管应确保水循环可靠。
膜式壁鳍片管的鳍端温度应低于钢材的许用温度。
3)流化床的系统设计
(1)系统设计应与流化床燃烧设备的设计和脱硫的要求相协调。
(2)燃料制备系统中的设备,其燃料的粒度范围和筛分组成要求,应根据锅炉技术协议所规定的燃料特性进行合理选择,并满足流化床燃烧的要求。
落煤管和给煤机应防堵塞,且调节灵活。
(3)石灰石制备系统中的设备,其石灰石的粒度范围和筛分组成要求,应根据锅炉技术协议所规定的石灰石特性进行合理选择,并满足流化床进行脱硫的要求。
(4)辅机的选型应与燃烧设备和脱硫设备匹配合理、可靠,并应提出分析计算依据,应能满足锅炉不同负荷参数下稳定、安全燃烧和脱硫的要求。
(5)流化床除渣系统所配置的冷渣管、冷渣器应能可靠灵活地进行灰渣排放、控制排渣量并维持床料高度。
(6)采用流化床燃烧设备的锅炉应根据锅炉容量和结构特性适当选配以下保护装置:
流化床燃烧超温报警保护(防止全床结渣);
流化床温度低限报警(防止熄火);
炉膛正负压保护;
送、引风机跳闸保护;
手动紧急停炉按钮;
分离器和回料阀超温报警保护。
(7)应对流化床燃烧设备配备监测以下参数的仪表:
密相区烟气温度;
炉膛出口烟气温度;
炉膛进出口压差;
密相区料层压差;
一、二次风量;
炉膛出口或尾部烟气含氧量。
2、循环流化床的燃烧方式
循环流化床由快速流化床(上升段)、气固物料分离装置和固体物料回送装置所组成。
按气固两相流动的规律,这种流化床处于鼓泡床和煤粉(悬浮燃烧)燃烧之间。
鼓泡床床层有明显的上界面(表面),循环流化床的流体速度比鼓泡床高,床层不断膨胀而没有上界面,直到固体颗粒几乎均匀充满炉室,此时颗粒带出是允许的,大部分颗粒将由装置在炉室出口处的分离器分离出来,然后再将这些颗粒返回床内燃烧,这就是循环流化床的工作原理。
近20
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