【文章內(nèi)容簡介】 氣環(huán)境質(zhì)量等。集中供熱是改善城市環(huán)境、改善城市大氣質(zhì)量 ， 提高城市現(xiàn)代化水平的重要措施 ， 具有良好的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益 ， 是國家產(chǎn)業(yè)政策重點(diǎn)支持發(fā)展的行業(yè)。 城市熱負(fù)荷發(fā)展的需要 針對目前具體情況 ， 隨著改革開放的日益深入 ， 城市建設(shè)發(fā)生了巨大的 變化。而現(xiàn)階段作為城市的基礎(chǔ)設(shè)施之一 ， 集中供熱建設(shè)規(guī)模己明 7 顯落后于城市建設(shè)發(fā)展的需要 ， 造 成相當(dāng)多用戶的用熱需求得不到滿足 ， 越來越多的熱用戶都采用自建小鍋爐房和煤爐自行供熱 ， 致使能源浪費(fèi)、環(huán)境污染嚴(yán)重 ， 這不但影響了 水泉鄉(xiāng) 的形象 ， 也在一定程度上阻礙了其經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 ， 為改善區(qū)域內(nèi)的環(huán)境質(zhì)量 ， 當(dāng)務(wù)之急是變分散供熱為集中供熱 ， 取消眾多的采暖小鍋爐。只有迅速實(shí)施集中供熱才能滿 足區(qū)域內(nèi)日益發(fā)展的熱負(fù)荷需要 ， 才能有效地控制和減少該區(qū)域的大氣及水質(zhì)污染 ， 改善環(huán)境質(zhì)量 ， 提高人民生活水平。 本項(xiàng)目的建設(shè)正是為了提高區(qū)域內(nèi)集中供熱普 及率。項(xiàng)目 實(shí)施后將使社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。因而本項(xiàng)目的盡快實(shí)施非常必要 ， 必將對 水泉鄉(xiāng) 的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展起到積極的推動作用。 本項(xiàng)目的建設(shè)符合《 庫倫旗 國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十 二 個五年規(guī)劃綱要》的要求 ， 也符合國家能源產(chǎn)業(yè)政策 ， 在全面實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的大形勢下 ， 本項(xiàng)目的迅速實(shí)施 ， 顯得尤為迫切和非常必 要。 節(jié)能減排工作的需要 實(shí)行集中供熱是治理城市大氣污染的有效手段。如 果區(qū)域內(nèi) 采用燃煤小鍋爐供熱 ， 勢必造成煤煙型污染嚴(yán)重 ， 懸浮顆粒物、 SO2和氮氧化物濃度嚴(yán)重超標(biāo) ， 極大影響環(huán)境空氣質(zhì)量。 集中供熱具 有明顯的環(huán) 保效益。由于鍋爐容量大、除塵效果好、煙囪高、還可實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)脫硫除硝 ， 相比小鍋爐 ， 其環(huán)境效益相當(dāng)顯著。 自建小鍋爐的供熱方式 ， 能耗大 ， 效率低 ， 對周圍環(huán)境影響污染嚴(yán)重。為貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀 ， 加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會建 8 設(shè)集中供熱熱源廠 ， 可大大削減排和改善環(huán)境的目的 ， 符合國務(wù)院具體要求。 本可研在編制過程中所遵循的主要技術(shù)原則如下 ： (1)合理確定供熱范圍 ， 以保證其經(jīng)濟(jì)性 ， 并充分考慮發(fā)展的需要及與供熱規(guī)劃的銜接關(guān)系。 (2)采用新工藝、新設(shè)備、新材料和新技術(shù) ， 做到技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、管理方便。 (3)計(jì)劃投資 ， 把資 金用在條件成熟的供熱區(qū)域。 (4)廠區(qū)布置力求緊湊 ， 灰渣綜合利 用。 (5)堅(jiān)持節(jié)約原則 ， 降低工程造價(jià) ， 縮短建設(shè)周期。 (6)重視對環(huán)境的保護(hù) ， 嚴(yán)格控制鍋爐房的“三廢”排放量。 （ 7） 貫徹“預(yù)防為主 ， 防消結(jié)合”的原則 ， 加強(qiáng)消防設(shè)施的配備 。 9 第二章 熱負(fù)荷 熱負(fù)荷分析 通過對本可研 供熱區(qū)域熱負(fù)荷的具體調(diào)查和分析 ， 可以得出以下結(jié)論 ： (1)供熱范圍內(nèi)的生產(chǎn)用戶較少 ， 用汽量也小且分布較分散 ， 實(shí)施集中供汽很不經(jīng)濟(jì) ， 故本區(qū)域暫不考慮生產(chǎn)用汽的集 中供熱。 (2)夏季空調(diào)制冷以電制冷為主 ， 溴化鋰制冷機(jī)很少 ， 本區(qū)域暫不考慮集中供制冷負(fù)荷。 (3)生活用熱水以賓館、飯店、醫(yī)院為主 ， 用量不大 ， 本區(qū)域暫不考慮集中供生活熱水 ， 個別住宅和公建如需生活熱水可采用小型燃油、燃?xì)饣螂姞t自行解決。 綜上所述 ， 熱源廠目前只解決該區(qū)域各類建筑 物的采暖用熱 。 采暖熱指標(biāo) 本區(qū)供熱范圍內(nèi)的建筑全部為在建建筑 ， 隨著供熱技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展 ， 建筑節(jié)能材料的進(jìn)一步推廣使用 ， 節(jié)能措施的不斷完善 ， 以及人們節(jié)能意識的不斷增強(qiáng) ， 其熱指標(biāo)會在一定程度上有所降低 ， 本可研根據(jù)建筑物情況和《城 鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》 (CJJ342021)對建筑物采暖熱指標(biāo)推薦值 ， 結(jié)合 水泉鄉(xiāng) 實(shí)際 ， 執(zhí)行國家的節(jié)能政策 ， 考慮 水泉鄉(xiāng) 建筑 10 大多為新建樓房且為節(jié)能建筑 ， 并參照同類地區(qū)城鎮(zhèn)供熱 情況 ， 經(jīng)測算確定 水泉鄉(xiāng) 采暖綜合熱指標(biāo)為 59W/m2(含熱網(wǎng)損失 5%)。其中公建和住宅的比例為 3： 7， 公建熱指標(biāo)為 68 W/m2， 住宅建筑熱指標(biāo)為 51W/ m2。 供熱面積及采暖負(fù)荷 因?yàn)楸竟こ虩嶝?fù)荷均為采暖負(fù)荷 ， 且熱指標(biāo)值里己包含了管網(wǎng)熱損故按熱指標(biāo)計(jì)算出的熱負(fù)荷即為設(shè)計(jì)熱負(fù)荷。本可研對 水泉鄉(xiāng) 集 中供熱工程覆蓋區(qū)按城市道路及小區(qū)道路 情況進(jìn)行供熱分區(qū)劃分 ， 供熱區(qū)域 為一 個集中供熱區(qū) ， 至 2020 年供暖面積為 12 萬 m2。 表 21 集中 供熱面積及采暖熱負(fù)荷匯總表 工期 供熱面積和熱負(fù)荷 供熱面積 (萬 m2) 熱負(fù)荷 (MW) 2021 年 4 2021 年 6 2021 年 2021 年 2020 年及以后 12 根據(jù)采暖熱負(fù)荷計(jì)算公式 ， 可計(jì)算出采暖期內(nèi)不同室外溫度下建筑物的采暖耗熱量和相應(yīng)的采暖負(fù)荷延時(shí)小時(shí)數(shù) ， 由此繪出采暖熱負(fù)荷曲線 。區(qū)域內(nèi) 供 熱年度 全年總供熱量 ， 最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) 2786 小時(shí) ， 全年采暖小時(shí)數(shù) 4368 小時(shí)。 11 第三章 供熱熱源 熱源廠的型式主要根據(jù)熱負(fù)荷的性質(zhì)確定 ， 工藝設(shè)計(jì)本著經(jīng)濟(jì)合理 ， 安全可靠 ， 改善工人工作條件 ， 提高機(jī)械化、自動化水平的原則 ，采用國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù) ， 講求經(jīng)濟(jì)效益、社會效益及環(huán)境效益。 現(xiàn)有熱源的利用 ： 在確定熱源建設(shè)時(shí) ， 應(yīng)首先利用現(xiàn)有熱源挖潛改造、升級 ， 盡量利用現(xiàn)有的場地和設(shè)施 ， 提高資源的有效利用率 ，當(dāng)現(xiàn)有熱源條件不能滿足日益增長的熱負(fù)荷需求時(shí) ， 再選擇適合的方案建 設(shè)新熱源。 新建熱 源 ： 根據(jù)當(dāng)前我國國情 ， 目前可 供選擇的集中供熱方式廣泛采用的大體有熱電聯(lián)產(chǎn)、區(qū)域性熱電聯(lián)產(chǎn) (背壓 機(jī) 組帶基本熱負(fù)荷 )、大型區(qū)域集中供熱鍋爐房等形式。 采用熱電聯(lián) 產(chǎn)或區(qū)域性熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱 ， 是一種節(jié)能效果好、環(huán)境污染小、社會效益高的供熱方式 ， 但它的一次性投資很大且必須與當(dāng)?shù)氐墓岷碗娏π枨笙鄥f(xié)調(diào) ， 滿足國家節(jié)能減排、熱電聯(lián)產(chǎn)的政策要求。 在供熱范圍內(nèi)建設(shè)區(qū)域集中供熱鍋爐房是比較靈活、實(shí)用方式 ， 特別是根據(jù)熱電聯(lián)產(chǎn)的技術(shù)條件要求 ， 大型熱電聯(lián)產(chǎn)需要帶基本負(fù)荷 ， 大型鍋爐房帶尖峰負(fù)荷 ， 因此在熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目尚未 實(shí)施前 ， 為滿足當(dāng)?shù)夭膳療嶝?fù)荷的快速增長的需求 ， 先 期建設(shè)大型高溫?zé)崴仩t ， 更是比較切合實(shí)際的選擇。 12 本項(xiàng)目可研供熱 熱源以區(qū)域鍋爐 房為主 ， 鍋爐房建設(shè)規(guī)模為 1179。10MW 往復(fù)熱水鍋爐 。 本工程全部用于建筑物采暖 ， 根據(jù)國家節(jié)能政策的要求 ， 以采暖熱負(fù)荷為主時(shí) ， 應(yīng)采用熱水作為供熱介質(zhì) ， 同時(shí)由于本工程供熱范圍較廣 ，供熱面積較大 ， 系統(tǒng)運(yùn)行壓力較高 ， 故熱源與熱用戶通過換熱設(shè)備間接連接 ， 供熱介質(zhì)采用高溫水 ， 因此鍋爐選型為高溫?zé)崴仩t。根據(jù)國內(nèi)城 市集中供熱工程的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn) ， 本可研推薦供熱參數(shù)如下 ： 低溫水直供 管網(wǎng) 的 供 回水溫度為 75/50℃。 目前用于城市集中供熱的高溫水爐型主要有層燃爐 (鏈條爐排、往復(fù)爐排等 )、沸騰爐 (煤粉爐、流化床爐等 )， 其中煤粉爐雖然生產(chǎn)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)成熟 ， 但制粉系統(tǒng)比較復(fù)雜 ， 設(shè)備投資較高 ， 多用于發(fā)電鍋爐 ， 其鍋爐負(fù)荷率調(diào)節(jié)范圍較小 ， 只有在穩(wěn)定工況下連續(xù)運(yùn)行 ， 方能獲得較高的燃燒效率。故熱源廠鍋爐選型主要考 慮以下兩種爐型 ： 往復(fù)鍋爐和循環(huán)流化床鍋爐 ， 兩種爐型簡述如下。 往復(fù)鍋爐 往復(fù)鍋爐目前在供熱行業(yè)應(yīng)用較為廣泛。其為一種利用爐排往復(fù)運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)給煤、除渣、撥火機(jī)械化的燃燒設(shè)備 ， 它技術(shù) 成熟、運(yùn)行可靠、操作簡單、管理方便、造價(jià)低 ， 鍋爐初始排放濃度低 (1800mg/Nm3 )， 13 可不配置更高效的電除塵或布袋除塵裝置。鍋爐配套鼓、引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓較小 ， 耗電也少 ， 對負(fù)荷的適應(yīng)性較強(qiáng)。鍋爐安裝方便 ， 施工周期短 ， 整個工程的建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用均較低。 爐排的選擇 由于其特殊的將煤向前推進(jìn)方式，煤層不斷地上下翻滾，前端位于煤層底層的煤在下一往復(fù)行程中就可能被推到位于煤層的上層。這樣爐內(nèi)的爐拱、爐墻及高溫?zé)煔鈱π氯藸t生煤的傳熱傳質(zhì)過程較鏈條爐排要強(qiáng)烈得多，它對于煤中水份及揮發(fā)份的快速析出、預(yù)熱、及 早著火將創(chuàng)造十分有利的條件。在高揮發(fā)分和高水分煤種的燃燒上相當(dāng)有優(yōu)勢，此外，往復(fù)爐排結(jié)構(gòu)簡單，金屬耗量低，運(yùn)行費(fèi)用低，耗電省。 給煤的設(shè)計(jì) 根據(jù)給定煤種（如表 1），因普通給煤方式：兩側(cè)煤塊多，中間細(xì)煤多，導(dǎo)致煤層通風(fēng)不均，火床燃燒不均勻，燃燒工況不佳，所以選擇 14 分層給煤裝置（如圖 2），通過篩分裝置，大煤粒落在爐排前方，爐排移動，穿過篩格的細(xì)煤粒落在大煤粒上方，實(shí)現(xiàn)了分層。 粒度 mm 50(6mm 的不大于30%) 30(3mm 的不大于25%) GB/T 17608 配風(fēng)與爐拱設(shè)計(jì) 表 1 設(shè)計(jì)煤種的粒度分布 圖 2 分層給煤機(jī) 15 和其他煤種相同，褐煤的燃燒也是先后經(jīng)過水份析出、揮發(fā)份析出及燃燒、固定碳的燃燒及灰渣層的形成幾個階段。由于設(shè)計(jì)煤含水量很高，為 %，因此褐煤的水分析出階段要將煤中所含水份從室溫 (入爐煤的溫度，有的比室溫還低 )加熱至 100℃，煤中水份也要先后經(jīng)歷從 室溫到 100℃飽和水的吸熱過程，再從 100℃飽和水變?yōu)轱柡退羝奈掌瘽摕岬奈鼰徇^程，后一吸熱過程的吸熱量大約為前 — 過程所需熱量的 3 倍左右。 褐煤的揮發(fā)份含量很高，根據(jù)所給設(shè)計(jì)煤種，褐煤的干燥無灰基揮發(fā)份為 Vdaf=43%，因此初步估算，褐煤燃燒所放的熱量中有約 60％一70％的熱量是由揮發(fā)份燃燒釋放出來的，遠(yuǎn)大于固定碳燃燒放出的熱量。由資料可知，密度較輕的揮發(fā)份組份一般在 300℃左右就開始燃燒放熱。由此可知，揮發(fā)份的析出需要熱量，且揮發(fā)份的完全燃燒也需要一定的著火熱。褐煤燃燒產(chǎn)生的熱量主要由揮發(fā)份在爐膛 空中燃燒而產(chǎn)生，而在爐排上固定碳燃燒所產(chǎn)生的熱量一般不超過 40％的份額。 由以上分析可知，爐排前二分之一的部分幾乎不存在固定碳的燃燒過程，而且這個階段在爐排面上幾乎不放熱，在這個階段還要吸收大量的熱用于水份的析出、揮發(fā)份的析出及預(yù)熱。入爐生煤的預(yù)熱是在爐排面上進(jìn)行的，因此要采取措施促進(jìn)水份析出、揮發(fā)份析出過程及早實(shí)現(xiàn)，這樣才能為及早著火及揮發(fā)份的析出及燃燼以及固定碳的燃燼及降低灰渣含碳量創(chuàng)造有利條件。 固定碳的燃燒一般在爐排后半段進(jìn)行，而且固定碳燃燒放熱量占褐煤燃燒總放熱量的不到 40％。因此理論上，一次鼓風(fēng) 量應(yīng)不大于鍋爐 16 燃燒所需總風(fēng)量的 40％。而二次風(fēng)的風(fēng)量應(yīng)不小于鍋爐燃燒所需總風(fēng)量的 60％。少量過多的一次風(fēng)混在煙氣中可用于揮發(fā)份在空中的燃燒。因此，往復(fù)爐排燃燒褐煤時(shí)，一次風(fēng)機(jī)，二次風(fēng)機(jī)的選取非常關(guān)鍵。 要使揮發(fā)份完全燃燒要滿足 4 個條件。即高溫條件；氧氣濃度；氧氣與可燃?xì)怏w的均勻、強(qiáng)烈的混合；可燃?xì)怏w在爐內(nèi)的停留時(shí)間。為了滿足上面四個條件，本文選擇了組合爐拱 [2]，其結(jié)構(gòu)如圖 3 所示，在中小型層燃鍋爐中，組合爐拱將移動火床全部覆蓋，組合爐拱由前至后依次由垂直段 a、圓弧段 b、前水平段 C、中水平段 d、后垂直段 e、后水平段 f 組成，前水平段 C 下面的導(dǎo)流拱為直立爐墻，它將移動火床分隔為移動火床頭部的旋風(fēng) 燃燒區(qū) A，后部的主燃區(qū) B、燃盡區(qū) C。旋風(fēng)燃燒區(qū) A 的雙側(cè)爐墻上有圓形出口通往雙側(cè)煙道，主燃區(qū) B 和燃盡區(qū)C 經(jīng)導(dǎo)流拱上沿的切向通道與旋風(fēng)燃燒區(qū) A 相通，在主燃區(qū) B 和燃盡區(qū) C 范圍的移動火床內(nèi)設(shè)有數(shù)個爐排送風(fēng)室，在旋風(fēng)燃燒區(qū) A 內(nèi)的組合爐拱垂直段爐墻靠近雙側(cè)爐墻上的圓形出口處各設(shè)有一個二次風(fēng)口，二次風(fēng)口中心線與旋風(fēng)燃燒區(qū) A 的雙側(cè)爐墻上的圓形出口下沿相切。后水平段 f 的后端緊靠后墻處 設(shè)有 1— 2 個煙氣短路調(diào)節(jié)閘門。這種爐拱從根本上克服了傳統(tǒng)的前 后拱結(jié)構(gòu)模式層燃爐的諸多弊端及配風(fēng)技術(shù)的局限性。 17 揮發(fā)份的完全燃燒需要空氣與揮發(fā)份氣體的均勻混合與強(qiáng)烈的擾動，這樣才能加快揮發(fā)份在空間燃燒的傳熱傳質(zhì)過程。這就要求二次風(fēng)有一定高的風(fēng)速，一般要達(dá)到 40 m／ s 以上，這樣二次風(fēng)才能有足夠的穿透力。 依據(jù)褐煤在往復(fù)爐排上的燃燒特性，有針對性地進(jìn)行燃燒設(shè)備選型、爐膛及爐拱設(shè)計(jì)、一次風(fēng)機(jī)與二次風(fēng)機(jī)的選型、科學(xué)的運(yùn)行操作，完全可能實(shí)現(xiàn)褐煤在往復(fù)爐排上的高效燃燒，這對解決我國能源短缺問題，有效降低鍋爐用戶的燃料成本，節(jié)能減排都是大有裨益的。 循環(huán)流化床鍋爐 內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐采用臥式水冷旋渦內(nèi)分離技術(shù)及氣囊式風(fēng)控回料閥對傳統(tǒng)流化床進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、完善和性能擴(kuò)展開發(fā)而成的。其傳熱機(jī)理以接觸式傳熱與對流傳熱為主要特征 ， 接觸式傳熱占全爐傳熱量的40%。該型鍋爐結(jié)構(gòu)緊湊 ， 具有高效節(jié)能、低污染、易于采用微 機(jī)控制等特點(diǎn)。 測試鑒定結(jié)果表明 ， 內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐的燃 燒效率達(dá) 96%～99%以上 ， 熱效率達(dá) 86%～ 88%。其結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)為： 有明 顯的濃相區(qū)和稀相區(qū) 圖 3 組合爐拱示意圖 18 在濃相區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)埋管 ， 承擔(dān)全爐 70