燃气锅炉房工艺设计
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燃气锅炉房工艺设计
作者:李飞
来源:《现代装饰·理论》2012年第09期
摘要:以新疆乌鲁木齐市煤改气工程为例,介绍大型燃气锅炉房工艺设计及分布式变频系统的应用。
关键词:燃气锅炉;燃烧;分布式变频
乌鲁木齐市属于大气污染严重的城市,煤改气工程主要是将原有城市燃煤锅炉改为燃气锅炉,从而缓解冬季大气污染问题。
本文以新建三台100t/h燃气锅炉为例,介绍锅炉工艺系统及外网形式。
一锅炉工艺设计
(1)燃气锅炉的燃烧特点
用发热量高的燃气,空气用量大,要使燃气能充分燃烧,需要大量的空气与之混合。
燃气的燃烧过程没有燃油的雾化过程与气化过程。
燃气与空气的混合方式,对燃烧的强度、火焰长度和火焰温度都有很大的影响。
根据混合方式不同,燃气的燃烧方法可分为三种:1)扩散燃烧:此种燃烧方法即不预先混合,而是在燃气喷嘴口相互扩散,并燃烧。
其优点燃烧稳定,燃具结构简单,但火焰较长,易产生不完全燃烧,使受热面积碳化。
2)预混部分空气燃烧:此种燃烧方式即燃烧前预先将一部分空气与燃气混合(一次空气过剩系数在0.2-0.8之间),然后进行燃烧。
其优点是燃烧火焰清晰,燃烧强化,热效率高。
但燃烧不稳定,对一次空气的控制及燃烧成分要求较高。
设计中选用燃烧器燃烧方法为此种形式。
3)无焰燃烧:此种燃烧方式即燃气所需空气在燃烧之前已与燃气均匀混合。
一次空气过剩系数等于燃料完全燃烧时的空气过剩系数,在燃烧过程中不需要从周围空气中取得氧气。
当燃气与空气混合物达到燃烧区后能在瞬间燃烧完毕。
二燃气锅炉结构特点及类型
(1)燃气锅炉结构特点
燃气锅炉不同于燃煤锅炉,它需要使用燃烧器将燃料喷入锅炉炉膛,采用火室燃烧而无须使用炉排设施。
由于燃气锅炉燃烧后均不产生燃料灰渣,故燃气锅炉无须排渣设施。
喷入炉内的燃气如果与空气在一定范围内混合或熄灭,就容易爆炸。
因此燃气锅炉均需采用自动化的燃烧与控制系统。
(2)燃气锅炉类型
当锅炉容量≥30 t/h时,水管锅炉的各项指标明显优于火管锅炉,唯一需要注意的是燃气的燃烧特性要求微正压通风,所以对炉墙的强度和密封要求都很高。
水管锅炉的主要型式有D 型、A型和O型。
三种型式的共同特点是:卧式布置,燃烧器水平安装,操作检修方便,宽高度尺寸较小,长度伸缩性较大,适合于锅筒系列化生产。
其中D型锅炉是双锅筒纵置式,右(左)侧为水冷壁,左(右)是上锅筒之间的对流管束,根据需要可布置过热器或省煤器;O 型也是双锅筒纵置式,上锅筒长,下锅筒短,前部炉膛两侧的水冷壁管在下部弯向对方并与其下集箱相连,燃烧器前部布置;A型单锅筒纵置式,炉膛和对流管束均由上锅筒和两侧下集箱之间的管子构成,前部布置燃烧器,锅炉尾部可设过滤器。
设计中选用D型锅炉。
三锅炉的节能环保措施:
在锅炉设计中,为充分利用高温烟气,可采取以下节能措施:在锅炉烟道排至大气前,根据不同情况增设节能装置,分别为省煤器、冷凝器、空气预热器,使得排烟温度降的更低,经过节能器后,烟气出口温度控制在100℃以下。
根据冬季室外空气温度的变化,可对供回水温度及流量进行质调节和量调节,循环水泵采用变频调速调节方式。
环保措施要求锅炉烟气排放氮氧化合物小于200mg/m3。
四锅炉房的一次水系统设计
该设计保留原有燃煤锅炉的外网系统形式,采用分布式变频泵系统,是一种新型的水泵布置型式,与传统的单点布置相比具有如下优点:1)节约电能。
2)系统整体压力水平较低,系统更加安全。
(1)分布式变频泵系统的原理
在传统的供热枝状管网系统中,一般是在热源处或换热站内设有一组循环泵,根据管网系统的流量和最不利环路的阻力选择循环泵的流量、扬程及台数;管网系统各用户末端设手动调节阀或自力式流量控制阀等调节设备,以消耗掉该用户的剩余压头,达到系统内各用户之间的水力平衡;个别既有热网由于用户热负荷的变化,资用压头不够,增装了供水或回水加压泵,但由于不易调节,往往对上游或下游用户产生不利的影响。
随着新型调节设备和控制手段的出现,使得对水泵的数字控制成为可能,这样理论上可以取消管网中的调节设备,代之以可调速的水泵,在管网的适当节点设置,以满足其后的水力工况要求。
如果控制管网中适当节点的压差,该点称之为压差控制点,对于主循环泵的选择,只要能够满足流量和热源到压差控制点的阻力即可,这样可大大降低循环泵的扬程,使得主循环泵电机功率下降许多;经济控制点之后的每个用户设置相应分布变频泵,成为分布式变频泵系统,使得原来阀门节流的能量不再白白地损失,由于水泵可用变频器调速,主循环泵可大大降低电能消耗,理论上可省去调节设备,同时供热系统可工作在较低的压力水平,系统更加安全。
(2)一次水分布式变频泵的选择
本设计三台100t/h燃气锅炉,锅炉运行一次水温120/70℃,为保证水泵并联运行效率较高,选用一次水变频循环泵为两用一备,水泵参数如下:
水泵1:Q=1260m3/h,H=16m,N=75KW水泵一台,该水泵满足一台锅炉运行,。