11冷热源系统设计-共158页.ppt
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第十一章冷热源系统设计,11.2燃气供应系统设计,11.1燃烧计算,11.3燃油供应系统设计,11.4锅炉通风系统设计,11.5冷热源水处理系统,11.1燃烧计算,燃烧计算是燃料系统设计、送风机和引风机设备选型的依据,11.1.1燃料燃烧所需的空气量计算,一、计算简化假设
(1)所有气体都当作理想气体;
(2)完全燃烧;(3)所有气体容积单位为Nm3/kg。
(气体燃料:
Nm3/Nm3),二、空气需要量的计算,理论空气量VK0:
1kg(或1m3)收到基燃料完全燃烧而没有剩余氧存在时所需的空气量(Nm3/kg或(m3/m3)。
过量空气系数:
为了保证燃料能够完全燃烧,实际送入炉膛的空气量要大于理论空气量.,过量空气系数:
实际空气量,对燃烧有影响的是炉膛出口过量空气系数l”。
其最佳值与燃料种类、燃烧方式、燃烧设备结构的完善程度等有关。
运行中的最佳l”是通过燃烧试验来确定的。
供热锅炉常用的层燃炉:
l”在1.3-1.6之间.,燃油、燃气锅炉:
l”在1.05-1.2之间.,实际空气量:
VK=VK0,1.液体、固体燃料燃烧所需的理论空气量,1kg收到基燃料中的可燃成分:
碳完全燃烧的反应方程:
C+O2=CO212kg22.4Nm322.4Nm3,即:
1kg碳完全燃烧时,需要1.866Nm3的氧气,并产生1.866Nm3的二氧化碳。
氢完全燃烧的反应方程2H2+O2=2H2O22.016kg22.4Nm3222.4Nm3即:
1kg氢完全燃烧时,需要5.55Nm3的氧气,并产生11.1Nm3的水蒸气。
硫完全燃烧的反应方程:
S+O2=SO232kg22.4Nm322.4Nm3即:
1kg硫完全燃烧时,需要0.7Nm3的氧气,并产生0.7Nm3的二氧化硫。
即:
1kg燃料中可燃成分完全燃烧所需的氧气量为:
而1kg燃料中自身含kg的氧气,在标准状态下的容积为:
故燃烧1kg燃料所需外界供应的理论氧气量为:
空气中:
VO2:
VN2=21:
79,1kg燃料完全燃烧所需的理论空气量为:
L0=1.293Vk0(kg干空气/kg燃料),2.气体燃料燃烧所需的理论空气量,任何碳氢化合物的反应式为:
当燃气组成已知,可按下式计算标态下燃气燃烧所需的理论空气量:
11.1.2燃烧生成的烟气量计算,理论烟气量:
当燃料燃烧,供给理论空气量(=1),且达到完全燃烧时,烟气所具有的容积。
一.液、固燃料的烟气量,1.理论烟气的组成:
2.实际烟气量的计算,1)完全燃烧,且
(1),则烟气的组成:
2)燃烧不完全,且
(1),C燃烧除了生成CO2外,还产生未完全燃烧产物CO,也可能有未燃烧的氢和碳氢化合物CmHn(含量少可忽略)。
即认为不完全燃烧产物只有CO。
二.气体燃料的实际烟气量,理论空气的焓:
1kg固体或液体燃料燃烧所需的理论空气量,在等压(通常为大气压)下从00C加热0C到所需的热量称为理论空气焓(H0k)。
11.1.3烟气和空气的焓,烟气的焓:
1kg固体或液体燃料燃烧生成的烟气量,在等压(通常为大气压)下从00C加热0C时所需的热量称为理论烟气焓(Hy)。
空气焓的计算:
Hk0=Vk0(c)kkJ/kgHk=Hk0=Vk0(c)kkJ/kg式中:
Hk0、Hk-理论空气和实际空气的焓(kJ/kg);(c)k-每Nm3干空气连同带入的水蒸气在温度为0C时的焓(kJ/Nm3),烟气焓的计算:
由热力学:
混合气体的焓等于各组成气体的焓之和.,11.2燃气供应系统设计,燃气锅炉房供气系统,一般由调压系统、供气管道进口装置、锅炉房内配管系统以及吹扫放散管道等组成。
11.2.1锅炉燃气供应系统,包括:
燃气调压系统和锅炉房内燃气系统。
一.燃气调压系统,
(1)几种常用的调压系统:
分单路、多路,及单级、双级调压系统。
单路调压系统:
指安装一个或两个串联调压器的单管路系统。
多路调压系统:
多个调压器并联安装,调压后燃气集中输出。
当锅炉台数较多或锅炉房运行的最高负荷和最低负荷相差很大时,应考虑采用多路调压系统。
常年运行的锅炉房,应设置备用调压器,备用调压器和运行调压器并联安装,组成多路调压系统。
二级调压系统:
是在系统中串联安装了两台适当的调压器,经过两次降压达到调压要求。
当调压系统进出口压力差不超过1.0Mpa,调压比不大于20时,采用单级调压系统;否则用两级调压系统。
带辅助调压器的调压系统:
在经常工作的调压器(主调压器)旁并联安装的一台小调压器(辅助调压器),当系统处于很低的负荷下运行,主调压器不能正常工作时,可以保证系统调压稳定。
辅助调压器的通流能力一般按主调压器通流能力的2530%来选择。
带监视调压器的调压系统:
作为一种备用调压器。
在正常运行时,它完全开启;当工作调压器失灵时,它投入工作,代替工作调压器进行调压,保持系统工作正常。
(监视调压器可安装在工作调压器的前面或后面)。
国内很少用,
(2).调压系统的选择使通过每台调压器的流量在其铭牌出力的10%90%范围以内,并能适应锅炉房负荷的变化,始终保持供气压力的稳定性。
二.锅炉房内燃气系统由外网或锅炉房供气干管来的燃气经过调压器调压后,再通过两个串联的主电磁阀和一个流量调节阀进入燃烧器。
点火电磁阀:
在主电磁阀之前引出点火管,点火管道上有关闭阀和两个串联的点火电磁阀,点火电磁阀由点火或熄火信号控制。
放散管:
在主电磁阀和点火电磁阀之间设置。
放散管上设置放散电磁阀。
当主电磁阀关闭时,放散电磁阀自动开启,避免燃气漏入炉膛。
主电磁阀与锅炉高低水位保护装置、蒸汽超压装置、火焰监测装置以及鼓风机等连锁。
当锅炉在运行中发生事故时,主电磁阀自动关闭,切断供气。
锅炉点火时,点火电磁阀打开,点火成功后主电磁阀打开。
流量调节:
燃气流量可根据锅炉负荷变化情况由调节阀调节。
三.设计和确定燃气输送系统时,应注意的其它技术问题:
在调压器的总入口处,应设置能将气源切断的总关断阀;在调压器入口段,应设置放散管、压力表;在每个调压支管道的调压器前后应设切断阀;每台调压器的后面应设压力表;在调压器后的输气管或集气箱上应设安全阀或安全水封;在管道和设备的最低处应设排水点。
调压器应有旁通管,旁通管上应有切断阀和调节阀。
若进入调压系统前,燃气中含有较多的油和水,则应在调压系统入口处设置油水分离器。
燃气进入调压器应经过过滤器过滤其中的固体杂质。
在调压系统容易聚集杂质的设备、附件或弯头附近,应设吹扫管;在设备和管道的最高点设放散管;在安全阀或安全水封上设独立的放散管。
11.2.2供气管道系统设计的基本要求,一、燃气管道供气压力确定,宜采用的供气压力:
次中压(0.005MPap0.2MPa)低压(p0.005MPa),锅炉房燃气进口压力:
p=pr+p,燃烧器前的燃气压力,管道阻力损失,二、锅炉房燃气系统的管道,1.锅炉房燃气引入管道从调压站到锅炉房的供气引入管一般采用单管。
当锅炉房对供气可靠度要求高或双气源供气时,可采用双管引入(每根引入母管的流量按锅炉房总耗气量的70%考虑)。
引入总管应在锅炉房进口处设总快速关断阀,以便在锅炉房管道检修或事故时关断总气源。
引入管与锅炉供气管的连接可采用端部连接或中间连接。
(锅炉台数超过4台时,最好采用中间连接,以保证各锅炉的供气压力相近)。
当调压站进气压力大于0.3MPa,调压比又较大时,为防止调压站噪声沿供气管道传入锅炉房,调压站至锅炉房之间应有1015m的管道埋地敷设。
.锅炉房燃气管道锅炉房内燃气管道和附件应明装,便于检修和维护,且不能装在有高温或危险的地方。
当锅炉房内锅炉台数较多时,供气管道应分段设置,每段供应23台锅炉,各段之间有阀门隔开。
每台锅炉的供气支管上应设关闭阀、快速切断阀、流量调节阀、压力表和放散管.,3.吹扫管和放散管道锅炉房内燃气管道系统应设置吹扫放散管道。
锅炉在长期停用后重新使用前,必须对燃气管道进行吹扫放散,以排出混合气体;在锅炉停用检修之前(切断气源后),也必须将管道内的燃气排出,以保证检修安全。
吹扫系统可设专门惰性气体(二氧化碳、氮气)或水蒸气吹扫管道,也可在燃气管道上设置吹扫点。
吹扫点应设在容易聚集杂质的设备、附件或弯头附近。
放散管应引至室外安全地点。
11.3燃油供应系统设计,11.3.1燃油输送系统分为铁路油罐车运输、汽车油罐车运输、油船运输和管道输送等四种方式。
1、燃油的运输:
2、卸油方式
(1)上卸系统:
可采用虹吸自流卸(图a)或泵上卸(图b)。
适用于下部卸油口失灵或没有下部卸油口的罐车。
1-油罐车;2-上卸油鹤管;3-加热鹤管;4-蒸气阀门;5-蒸气阀门;6-上卸油阀门;7-蒸气阀门;8-下卸油阀门;9-下卸油管接头;10-蒸气干管11-集油管;12-上卸油阀门;13-管接头;14-移动泵,
(2)下卸系统:
根据卸油动力的不同分为泵卸油系统和自流卸油系统。
a)自流卸油系统:
当油罐车的最低油面高于贮油罐的最高油面时可采用。
有敞开式下卸系统和封闭式下卸系统两种。
敞开式下卸系统:
卸油口流出的油,经导油槽、集油沟、导油沟流入贮油罐。
1-油罐车;2-导油槽3-集油沟;4-导油沟5-地下式贮油罐,封闭式下卸系统:
油罐车的出油口通过活动接头与油管联接,通过管道流入油罐。
1-油罐车;2-卸油软管3-阀门;4-集油管;5-导油管;6-管沟;7-地下式贮油罐,b)泵卸油系统:
当不能利用位差自流卸油时,可采用泵卸油系统将油从油罐车卸入贮油罐。
对于运输重油的油罐车,为便于卸车,需要对重油进行加热.,1-油罐车;2-卸油软管;3-阀门;4-集油管;5-卸油管道;6-管沟;7-卸油泵,11.3.2锅炉房油管路系统锅炉房油管路系统的主要任务是将满足锅炉要求的燃油送至锅炉燃烧器,保证燃油经济安全的燃烧。
其主要流程是:
先将油通过输油泵从油罐送至日用油箱,在日用油箱加热(如果是重油)到一定温度后通过供油泵送至炉前加热器或锅炉燃烧器,燃油通过燃烧器一部分进入炉膛燃烧,另一部分返回油箱。
图10-10燃烧轻油的锅炉房燃烧系统1供油泵;2卧式地下贮油罐;3卸油口(带滤网);4日用油箱;5全自动锅炉,图10-11燃烧重油的锅炉房燃油系统1-卸油泵;2-快速接头;3-地上贮油罐;4-事故油池;5-日用油箱;6-全自动锅炉;7-供油泵,11.3.3燃油系统辅助设施,1、贮油罐
(1)贮油罐的容量锅炉房贮油罐的总容量应根据油的运输方式和供油周期等因素确定。
火车和船舶运输:
一般不小于20-30天的锅炉房最大消耗量;,一、油罐与油箱,汽车运输:
一般不小于5-10天的锅炉房最大消耗量;油管输送:
一般不小于3-5天的锅炉房最大消耗量。
重油贮油罐不应少于2个(对粘度较大的重油可在重油罐内加热,加热温度不应超过90oc)。
(2)贮油罐的形式按油罐的形状可分为立式油罐和卧式油罐;按布置方式可分为地下油罐、半地下油罐、地上油罐。
地下油罐:
油罐的最高液面低于附近地面(距罐壁4m范围的地面)最低标高0.2m以上。
半地下油罐:
油罐底埋入地下深度不小于罐高的一半,且罐内液面不高于附近地面最低标高2m。
地上油罐:
油罐底部在附近地面的最低标高以上或深度小于罐本身高度的一半。
(a)立式贮油罐一般采用圆形油罐,用于地上式布置。
a-进油口;b-排气口;c-出油口d-排油口e-人孔,(b)卧式贮油罐地上式卧式金属油罐,地下式卧式金属油罐:
若埋入深度不受地下水位影响时,油罐(涂沥青防腐层)可直接埋于夯实并铺有不小于300mm厚砂垫层的罐坑内,地下油罐埋置后周围及罐顶均应回填200-300mm厚的砂层,然后再覆土(地下式卧式金属油罐覆土厚度不得超过1.0m)。
人孔上方应设置不小于800mm800mm。
2、日用油箱若室外油罐距离锅炉房较远,或锅炉需经常启动、停炉,或因管理不便,应在锅炉房内或就近设置日用油箱。
日用油箱的容量一般应不大于锅炉房一昼夜的需用量(当设置在锅炉房内时其容量对重油不超过5m3,对柴油不超过1m3)。
注意:
室内油箱应采用闭式油箱;油箱上应有将油排至室外
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