【正文】 鍋爐本體系統(tǒng)即主體系統(tǒng)還是不夠的,還必須配以其他輔助系統(tǒng)。所謂主體系統(tǒng)是指能夠產(chǎn)生或轉(zhuǎn)換熱能并傳遞熱能的系統(tǒng),主要指燃料的燃燒系統(tǒng)和熱能的傳遞系統(tǒng)。所謂輔助系統(tǒng)即幫助主體系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)熱能的產(chǎn)生和傳遞的其他系統(tǒng),主要有燃料的輸送和灰渣輸出系統(tǒng),引、送風(fēng)系統(tǒng),汽水系統(tǒng),儀表控制及附件系統(tǒng),其中的汽水系統(tǒng)又可分為鍋爐水處理系統(tǒng),給水系統(tǒng),蒸汽系統(tǒng),凝結(jié)水系統(tǒng),排污系統(tǒng)和換熱系統(tǒng)。我們將鍋爐本體及其輔助系統(tǒng)共同組成并同時(shí)工作的過程稱之為鍋爐房工藝。顯然,鍋爐房工藝除了應(yīng)包括鍋爐房工藝的設(shè)計(jì)、鍋爐房設(shè)備系統(tǒng)的安裝調(diào)試及其運(yùn)行檢修外,還應(yīng)該包括鍋爐房的節(jié)能及環(huán)境保護(hù)、鍋爐房的經(jīng)濟(jì)等方面的內(nèi)容。 鍋爐的發(fā)展現(xiàn)狀目前我國正在向著多極化的能源消費(fèi)格局和多極化的用熱消費(fèi)格局不斷發(fā)展。雖然這種多極化的供熱方式將在未來取得很大的進(jìn)步,但目前我國的用熱消費(fèi)的主體仍然來自于燃用化石燃料的中小型鍋爐,特別是燃煤鍋爐。目前我國鍋爐包括在役和新建裝機(jī)總量約50多萬臺,分布在冶金、機(jī)械、化工、紡織、能源等行業(yè),用煤約350Mt/a,平均效率60%左右,比國外平均水平低15%以上。我國中小型的生活和工業(yè)鍋爐基本上燃用煤炭,工業(yè)鍋爐燃煤產(chǎn)生的污染十分嚴(yán)重,向大氣排放SO2600萬t/a,煙塵800萬t/a,CO2 6億t/a。排放灰渣8700萬t/a。雖然對容量稍大的燃煤工業(yè)鍋爐進(jìn)行了大規(guī)模地改造,但其改造技術(shù)的范圍是很窄的,而且沒有從根本上解決問題,更何況大多數(shù)的生活鍋爐并沒有得到進(jìn)一步的改進(jìn)。致使我們國家環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)峻,很多城市和地區(qū)變成了酸雨區(qū)。但分布范圍和地域如此之廣的中小型鍋爐卻為主要的工業(yè)提供熱量來源和生活用能。因此,一、二十年內(nèi)取消中小型燃煤工業(yè)和生活鍋爐是不可能的,唯一的出路是必須發(fā)展高效燃煤鍋爐和清潔燃料鍋爐,其中以發(fā)展高效燃煤鍋爐更為重要[23]。至1998年底,。,。,約占工業(yè)鍋爐總量的32%。,%。,計(jì)57萬蒸噸,%。從燃料結(jié)構(gòu)上來看,以煤為能源的中小型鍋爐從鍋爐容量上約占80%以上,以油和氣體為能源的約占10%,電熱鍋爐約占1%,其他是以沼氣、生物質(zhì)、甘蔗渣等為燃料的鍋爐[23][24]。 鍋爐未來發(fā)展方向中國一次能源以煤為主的格局在相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)難以改變,以中小型鍋爐供熱為主的格局仍將持續(xù)較長時(shí)間,煤炭工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀在短期內(nèi)也不會有較大的改善,因此本文所指出的發(fā)展方向是在這種背景下提出的。中國每年新安裝的中小型鍋爐約3萬多臺。為滿足環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)不斷嚴(yán)格的要求,各鍋爐制造廠家都在積極尋求新技術(shù)、新產(chǎn)品,使自己的產(chǎn)品在能效、污染物排放方面具有優(yōu)越性能,以增強(qiáng)在市場中的競爭力。因此,清潔、高效中小型燃煤鍋爐在中國大城市周邊地區(qū)、中等城市及環(huán)保要求較嚴(yán)格的地區(qū)具有極強(qiáng)的競爭力,需求量將超過每年新增容量的30%以上,市場潛力巨大。鍋爐的未來發(fā)展方向大致有以下幾方面[23][24]:1含有自動進(jìn)煤和除灰的燃用洗選和篩分塊煤的機(jī)械化燃燒小型生活鍋爐。2分散式中小型燃油燃?xì)忮仩t供熱技術(shù)。3分散式電熱鍋爐供熱技術(shù)。4煤粉燃燒工業(yè)鍋爐技術(shù)。5水煤漿燃燒工業(yè)鍋爐技術(shù)。6流化床燃燒工業(yè)鍋爐技術(shù)。7在役層燃機(jī)械化爐排工業(yè)鍋爐改造技術(shù)。8大力發(fā)展面向供熱領(lǐng)域的可再生能源的利用技術(shù)。9潔凈型煤燃燒技術(shù)。目前已經(jīng)到了我們應(yīng)該對能源消費(fèi)和用熱消費(fèi)當(dāng)然也可以包含用冷消費(fèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底調(diào)整的時(shí)候了,是應(yīng)該真正正視發(fā)展清潔燃燒技術(shù)、清潔能源利用技術(shù)、并站在一個(gè)全新的高度上理解在役供熱改造技術(shù)的時(shí)候了。在這種新的發(fā)展時(shí)期,我們應(yīng)該用一種理性的思維來認(rèn)真審視中小型鍋爐目前存在的問題,思考其未來的發(fā)展趨勢,為我們今后的歲月能夠享受到藍(lán)天、白云。 鍋爐房工藝設(shè)計(jì)的原則鍋爐房工藝設(shè)計(jì)遵循的總設(shè)計(jì)原則概括為:遵規(guī)守法、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理。遵規(guī)守法:做到嚴(yán)格執(zhí)行國家有關(guān)政策規(guī)定和技術(shù)法規(guī),如規(guī)范、規(guī)程、規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)、辦法條例等。如《鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范》、《工業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑制圖標(biāo)準(zhǔn)》、《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》、《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》、《城市環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》等。安全可靠:鍋爐房工藝設(shè)計(jì)中采取防火、防水、防暴、防垢、防凍等措施,確保鍋爐運(yùn)行后安全可靠。經(jīng)濟(jì)合理:經(jīng)濟(jì)合理與節(jié)能有密切關(guān)系,鍋爐房工藝設(shè)計(jì)中采取一系列節(jié)能措施,如在鍋爐型號與臺數(shù)的選擇方案、水處理方案、水系統(tǒng)方案、用電設(shè)備如水泵、風(fēng)機(jī)等的選擇方案確定時(shí),進(jìn)行了多方案比較,選取既合理又節(jié)能的方案。第2章 鍋爐型號及臺數(shù)選擇鍋爐本體是鍋爐房各系統(tǒng)中最核心最重要的組成部分。它的功能在于將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?進(jìn)而將此熱能傳遞給水或蒸汽,從而產(chǎn)生符合要求的熱水或蒸汽,以供熱用戶使用。鍋爐型號及臺數(shù)的確定取決于計(jì)算熱負(fù)荷的大小,介質(zhì)的種類,鍋爐房的發(fā)展規(guī)劃等因素。 鍋爐房熱負(fù)荷計(jì)算計(jì)算鍋爐房熱負(fù)荷應(yīng)根據(jù)以下幾點(diǎn):1鍋爐容量根據(jù)各熱用部門所提供的熱負(fù)荷資料進(jìn)行計(jì)算。2在計(jì)算熱負(fù)荷時(shí)應(yīng)避免層層加碼,這樣不會造成鍋爐房容量過大。3盡量利用余熱以減少鍋爐房的供熱量,在計(jì)算熱負(fù)荷時(shí)扣除已利用的余熱。 鍋爐房設(shè)計(jì)熱負(fù)荷計(jì)算列出鍋爐的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷、平均熱負(fù)荷和全年熱負(fù)荷,作為鍋爐設(shè)備選擇和運(yùn)行調(diào)節(jié)的依據(jù)。鍋爐房設(shè)計(jì)熱負(fù)荷是選擇鍋爐的主要依據(jù),可根據(jù)各項(xiàng)原始熱負(fù)荷、同時(shí)使用系數(shù)、鍋爐房自耗熱量和管網(wǎng)熱損失系數(shù)等,根據(jù)文獻(xiàn),得到鍋爐房設(shè)計(jì)熱負(fù)荷的計(jì)算公式[3]: 21式中:QQQQ4??分別為采暖、通風(fēng)、生產(chǎn)和生活最大熱負(fù)荷,MW。 Q5??鍋爐房除氧用熱,根據(jù)除氧器計(jì)算結(jié)果確定,MW。 KKKK4??分別為采暖、通風(fēng)、生產(chǎn)和生活負(fù)荷同時(shí)使用系數(shù)。 K0??鍋爐房自耗熱和管網(wǎng)熱損失系數(shù)。鍋爐房自耗熱量包括鍋爐房采暖、浴室、鍋爐吹灰、設(shè)備散熱、介質(zhì)漏失和熱力除氧器的排汽損失等,這部分熱量約占鍋爐輸出熱量的2~3%。汽動給水泵熱耗大,但正常運(yùn)行時(shí)使用電動給水泵,所以汽動給水泵耗汽量一般可以不予考慮。熱網(wǎng)損失包括散熱和介質(zhì)漏失,與輸送介質(zhì)的總類、熱網(wǎng)的敷設(shè)方式等有關(guān)。根據(jù)設(shè)計(jì)原始資料知,供熱最大熱負(fù)荷:Q120MW。設(shè)計(jì)熱負(fù)荷由式21計(jì)算得:式中:Q1??供熱最大熱負(fù)荷Q120 MW。 K0??。 K1??。表11 同時(shí)使用系數(shù)K1 K2 K3 K4 表12 管網(wǎng)熱損失系數(shù) K0 架空敷設(shè) 地溝敷設(shè) 熱水管道 蒸汽管道 鍋爐房平均熱負(fù)荷計(jì)算平均熱負(fù)荷是選擇鍋爐臺數(shù)的參考因素之一,通常鍋爐房一臺鍋爐檢修時(shí),其余鍋爐應(yīng)該能夠滿足平均熱負(fù)荷的要求。根據(jù)文獻(xiàn),得到采暖平均熱負(fù)荷的計(jì)算公式[2]: 22式中:t n??采暖房間室內(nèi)計(jì)算溫度,tn18℃。 t w??采暖期采暖室外計(jì)算溫度,t w 26℃。 t pj????采暖期室外平均溫度,t ℃。 Q1????供熱最大熱負(fù)荷,采暖季Q120MW。鍋爐房平均熱負(fù)荷由式22計(jì)算得: 鍋爐房全年熱負(fù)荷計(jì)算全年熱負(fù)荷是計(jì)算全年燃料消耗量的依據(jù),也是技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的一個(gè)依據(jù)。根據(jù)文獻(xiàn),得到全年熱負(fù)荷的計(jì)算公式[3]: GJ/a23式中:Q1??供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷,Q120 MW20103kW。 N ??供暖期天數(shù),N179d。 t w??采暖室外計(jì)算溫度,t w 26℃。 t n??采暖房間室內(nèi)計(jì)算溫度,t n18℃。 t pj??采暖期室外平均溫度,t ℃。全年熱負(fù)荷由公式23計(jì)算得: GJ/aGJ/a 鍋爐房燃?xì)赓Y料根據(jù)選擇燃料的原則:必須因地制宜,就地取材,充分利用各地的燃料資源,特別是應(yīng)該就近利用城市供氣資源。本設(shè)計(jì)采用大慶市城市供氣天然氣,其燃?xì)赓Y料分析如下:表21 大慶市燃?xì)赓Y料表成分體積分?jǐn)?shù)100% 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下密度ρ0kg/m3 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下低位熱值Qnte,arkJ/m3 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣量Vk0m3/m3