【正文】 污染，也是設(shè)計考慮的主要問題。高爐煤氣的其它主要特點如下： ( 1 )每標米立方高爐煤氣燃燒所需理論空氣量僅為0．6標米立方米，總的空氣量約為同類型燃煤鍋爐的70％， ； ( 2 )高爐煤氣著火點在530 C 一660C之間 ； ( 3 )高爐煤氣理論燃燒溫度約1 3 0 0 C； ( 4 )高爐煤氣在空氣中的爆炸極限濃度為 3 5 ％ 一7 1 ％。燃燒器主要是保證煤氣與空氣的均勻混合 ，燃燒室設(shè)計要能維持 比較高的溫度，以保證安全燃燒。兩種燃燒器的比較見表 2 。設(shè)計時合理選擇爐膛大小是至關(guān)重要的，它決定了鍋爐的尺寸 ，從而決定了鍋爐的經(jīng)濟性。從表 3可以看出高壓鍋爐的蒸發(fā)吸熱約4 9 ％，中低壓鍋爐的蒸發(fā)吸熱更高，超過了6 0％顯然高爐煤氣鍋爐爐膛不能吸收蒸發(fā)所需全部熱量，需要其它受熱面來吸收不足部分 。而排煙熱損失主要取決于鍋爐的排煙溫度，q 2 隨排煙溫度變化見表5 。 3 ．1 中低參數(shù)鍋爐尾部受熱面的布置 對于中低參數(shù)的鍋爐 ，由于給水溫度相對較低，為150 ( 2或 1 0 4 ( 2，通過省煤器與 空氣預(yù)熱器的交叉布置等優(yōu)化設(shè)計(見圖3 ) ，可以使排煙溫度降到 l 5 0 ℃ ～l 6 0 ℃左右。但必須與汽機島配合，系統(tǒng)較復(fù)雜。 220t/h高溫、高壓、純?nèi)几郀t煤氣鍋爐設(shè)計黃毅新 趙劍云 (杭州)摘要：隨著高爐 的大型 化使 高爐謀氣的產(chǎn)全成倍增加,原有的中、低參數(shù)燃 用高爐煤氣的鍋爐已不能適應(yīng)煤氣產(chǎn)蚤增加 的需要。但隨著高爐的大型化使高爐煤氣的產(chǎn)量成倍增加,中、低參數(shù)燃 用高爐煤氣的鍋爐在容量和能源利用等方面已不能適應(yīng)煤氣產(chǎn)量增加的需要 。因而爐膛熱負荷強度、對流受熱面煙速等允許值比燃煤鍋爐高。但一旦具備了著火和穩(wěn)燃條件,燃燒相 當迅速 ,火矩很短 。( 6 )燃燒煙氣量大 。所以高爐煤氣的著火溫度的高低主要取決于C O 含量及著火環(huán)境。在1992 年12月,首鋼總公司下屬北京鋼鐵公司,為節(jié)約能源,充分回收高爐煤氣中的能量,保護環(huán)境,決定在公司電力廠建造1 臺純?nèi)几郀t煤氣的2 2 0t / h 高溫、高 壓 鍋爐。該文作者就杭州鍋爐 廠 在設(shè)計、制造2 2 Ot / h 高溫、高壓鍋 爐 中遇到 的 高爐煤氣的燃燒特性、燃用高爐煤氣對鍋爐整體布呈的影響等問題作了介紹,并提出了解決問題的措施和方法。 4 小 結(jié) 高爐煤氣鍋爐的設(shè)計不同于其它燃料鍋爐 ，有其 自身 的特殊性 。 3 ．2 高參數(shù)鍋爐尾部受熱面的布置 對于高參數(shù)鍋爐 ，由于給水溫度在2 15 ℃左右 ，光靠省煤器與空氣預(yù)熱器的交叉布置來降低排煙溫度是不可能的。鍋爐排煙熱損失增加 1 ％左右，因此降低排煙溫度是提高高爐煤氣鍋爐熱效率的唯一有效途徑。對于小容量的中低壓鍋爐，只采用省煤器來吸收不足部分的蒸發(fā)熱量顯然行不通，這樣會使省煤器出口沸騰度超過 3 0 ％，導(dǎo)致省煤器阻力增加，受熱不均勻增加，甚至引發(fā)省煤器爆管事故 。由于高爐煤氣理論燃燒溫度只有1 3 0 0 左右，因此爐膛的吸熱有限，爐膛吸熱比例隨爐膛出口溫度的變化見表4 。 1．2 燃燒室的設(shè)計 高爐煤氣鍋爐燃燒室也就是鍋爐爐膛，為了維持高爐煤氣的穩(wěn)定燃燒就需要爐膛保持一定的溫度。在以往的小容量高爐煤氣鍋爐設(shè)計中，多采用多管式煤氣燃燒器，煤氣在管內(nèi)流動，空氣在管外流動，在燃燒器出口{ 昆合 。 1 高爐煤氣安全穩(wěn)定完全燃燒 高爐煤氣鍋爐首先要解決的就是高爐煤氣的燃燒問題。西安交通大學出版社，2005.2. Minchener AJ. Industrial clean coal energy efficiency improvements in China. The 4th International Symposium on Coal Combustion, Beijing, 1999.,曹子棟,1986.,1990., 陳聽寬,1982.,1991.，李衛(wèi)東，惠世恩，2002.，1991(2)：43.9奚士光，吳味隆，1995.10家騄，余福曉，2004..，1998.13郭立君，2004.14 Clear Blue Sky: China’s Environment in the New Century. Washington (DC): The World Bank, 1997.15徐幫學，燃油、燃氣鍋爐選型、安裝及運行維護與燃煤鍋爐燃油、2004.,2001附錄A附圖1 鍋爐外部冷卻損失圖2 四角布置燃燒器固體排渣煤粉爐的值附圖3 水冷壁的角系數(shù)附圖4 決定橫向沖刷錯列管簇的對流放熱系數(shù)線算圖附圖5 決定橫向沖刷錯列管簇的對流放熱系數(shù)線算圖附圖6 決定煙氣橫流沖刷順列管簇對流放熱系數(shù)線算圖附圖6 決定煙氣橫流沖刷順列管簇對流放熱系數(shù)線算圖（續(xù)）附圖7 交叉溫壓修正系數(shù) 附圖8 切向燃燒直流燃燒器的和的關(guān)系附錄B淺談高爐煤氣鍋爐設(shè)計要點杭州鍋爐集團有限公司 趙 劍 云 杜 斌 摘要：本文簡要介紹了杭州鍋爐集團有限公司開發(fā)各類參數(shù) 高爐煤氣鍋爐的經(jīng) 驗，就高爐煤氣燃燒特性、受熱面布置和提高鍋爐效率等問題 ，闡述 了高爐煤氣鍋 爐的設(shè) 計要 點。設(shè)計防爆門接管直徑為560mm，門蓋的直徑為520mm，厚40mm。防爆措施燃油燃氣鍋爐應(yīng)為燃料的可燃性，當和空氣在一定的濃度范圍內(nèi)混合時，會形成爆炸性氣體?？諝忸A(yù)熱器有上級，采用管式預(yù)熱器，上級空氣預(yù)熱器有一個管組，由四個并列管箱組成。傳熱計算順序同布置順序。其余均為順列布置。在縮腰處有叉管，直叉管垂直向上，斜叉管構(gòu)成縮腰。設(shè)定520爐底深度21爐膛容積熱負荷選定35022爐膛容積m323爐膛縮腰高度設(shè)定24縮腰下傾角。空氣預(yù)熱器出口熱空氣的過量空氣系數(shù)：2）不同過量空氣系數(shù)下燃燒產(chǎn)物的焓溫表見表I3份額爐膛、屏高過低過高省高空預(yù)低省低空預(yù)溫度1002003004005006007008009001001100120013001400150016001700180019003)鍋爐熱平衡及燃料消耗量計算見表I4表I4 熱平衡及燃料消耗量計算名稱符號單位計算公式及數(shù)據(jù)來源數(shù)值燃料低位發(fā)熱量QrKJ/Nm3燃料性質(zhì)計算冷空氣溫度tlk℃選定20冷空氣理論焓IoLkKJ/Nm3查煙氣焓溫表排煙溫度℃給定140排煙焓IpyKJ/Nm3查煙氣焓溫表固體不完全燃燒熱損失q4％估取0氣體不完全燃燒熱損失q3％查表32[9]散熱損失q5％查表34排煙損失q2％(Ipy－αpy IoLk)(1－q4/100)100/ Qr燃料物料熱損失 Q6％估取0鍋爐總的熱損失∑q％q2+q3+q4+q5+q6鍋爐熱效率ηgl％100－∑q過熱蒸汽焓igqkJ/kg按P=,tgq=540℃,查水蒸氣性質(zhì)表[9]飽和汽焓iqkJ/kg按P=,查水蒸氣性質(zhì)表飽和水焓ipskJ/kg按P=,查水蒸氣性質(zhì)表給水焓igskJ/kg按P=,tgs=215℃,查水蒸氣性質(zhì)表鍋爐排污率ρ％給定蒸汽帶水率w％給定氣化潛熱rkJ/kg查水蒸氣性質(zhì)表額定蒸發(fā)量Dt/h設(shè)計給定240鍋爐有效利用熱量QglkJ/hD(igq－igswr/100)＋Dρ(ips－igs)小時燃料消耗量BNm3/hQgl/( Qydwηgl) 計算燃料消耗量BjNm3/sB(1－q4/100))保熱系數(shù)1－q5/(ηgl +q5)24燃燒室設(shè)計及傳熱計算1燃燒室尺寸的決定〔1)爐膛寬度及深度因采用角置旋流式燃燒器。對流過熱器分兩級布置，由懸掛式蛇形管束組成。240t/h高壓燃高焦爐混合煤氣鍋爐第一章 設(shè)計資料及參數(shù) 鍋爐基本參數(shù)1）鍋爐蒸發(fā)量 240t/h2）給水溫度 215℃3）給水壓力 4）過熱蒸汽溫度 540℃5）過熱蒸汽壓力 6）周圍環(huán)境溫度 20℃7）排煙溫度假定值： 140℃8）熱空氣溫度假定值： 300℃9）汽包工作壓力： MPa 燃料特性：高焦爐混合煤氣（Q低溫=1400千卡/標m3） 煤氣成分表項目 CH4 CmHn H2O H2 CO CO2 N2 O2 ∑含量% 第二章 鍋爐整體布置的確定 爐整體的外型——選Π型布置選擇Π形布置的理由如下：1．鍋爐排煙口在下方送、引風機及除塵器等設(shè)備均可布置在地面，鍋爐結(jié)構(gòu)和廠房較低，煙囪也建在地面上；2．對流豎井中，煙氣下行流動便于清灰，具有自身除塵的能力；3．各受熱面易于布置成逆流的方式，以加強對流換熱；4．機爐之間的連接管道不長。其次,假設(shè)爐膛出口溫度,并根據(jù)以前經(jīng)驗布置爐膛輻射受熱面,并對其進行校核計算,看其爐膛出口溫度是否滿足假定,如不滿足,則應(yīng)對爐膛內(nèi)的水冷壁受熱面進行修改,最終使爐膛出口溫度滿足條件。隨著我國“西氣東輸”工程的全面啟動以及國家能源政策向燃氣事業(yè)的傾斜，天然氣供應(yīng)量將進一步提高。最高可達65t/h；、 MPa、 MPa、 MPa、 MPa、 MPa等六種；可生產(chǎn)飽和蒸汽、過熱蒸汽，溫度有250攝氏度、350攝氏度、400攝氏度、450攝氏度等幾種。：天燃氣是一種易燃、易爆性氣體，它沒有顏色，雖有一定的氣味卻難以憑嗅覺及時發(fā)現(xiàn)。 ；由于煙氣污染小，對流管束不受腐蝕和結(jié)渣，傳熱效果好，燃氣燃燒產(chǎn)生大量三原子氣體（二氧化碳、水蒸氣等）的輻射能力較強，而且排煙溫度低，使其熱效率明顯提高。通過設(shè)計，既是對所學課程的鞏固，也對設(shè)計工作有了一定的了解，知道如何去做一項工作。但是，氣體燃料存在爆炸的潛在危險，一旦燃氣泄漏，后果不堪設(shè)想。附錄B39 42 43 45 46 49 50 52 53鍋爐整體布置的確定 11 燃料燃燒計算 11 13 15 16 18 20 21 22 24 25 26 28 32 33 36 37送引風機計算 61 61 61第五章致謝信鑒于目前的能源形勢，鍋爐的發(fā)展方向依然是高參數(shù)、大容量，以提高鍋爐的效率，達到節(jié)約能源的目的。由于以前沒有從事過類似的工作，此次設(shè)計還存在相當多的問題，請指導(dǎo)教師多加指點。鍋爐應(yīng)有嚴格的啟動順序控制系統(tǒng)，燃氣鍋爐在點火之前必須仔細吹掃爐膛和煙道，排除爐內(nèi)可能積存的可燃氣體。 ，爐膛內(nèi)要有必要的聯(lián)鎖保護控制系統(tǒng)，鍋爐房要有燃氣泄漏監(jiān)測報警裝置和通風設(shè)備，采用防爆電器。進口燃氣鍋爐主要來自德國、美國、英國、瑞士、意大利、日本、韓國等幾個國家。進口燃燒器的自控程度高，性能穩(wěn)定。在尾部煙道中依次布置過熱器,省煤器等對流受熱面,同樣根據(jù)熱平衡進行校核計算。為使爐膛出口煙溫降到要求的值，保護水平煙道的對流受熱面，在水平煙道內(nèi)布置高、低溫對流過熱器外，爐膛出口布置半輻射式的屏式過熱器。減少鋼材消耗量。(2)燃燒室爐墻面積的決定燃燒室側(cè)面尺寸見圖I2，決定過程見表I5。每、八個燃燒器占用的爐膛面積Fr=3．燃燒室水冷壁布置 水冷壁采用φ60x5的光管，管節(jié)距s=63mm。39。第 二級過熱器的結(jié)構(gòu)簡圖見圖I3?？紤]到煤中的灰分，采用防磨措施。表I15 高溫省煤器結(jié)構(gòu)序號名稱符號 單位公式及計算結(jié)果1管子規(guī)格選定2布置方式錯