【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 部腐蝕而變薄，引發(fā)爆管停爐事故，從而影響鍋爐的安裝運(yùn)行和使用壽命，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。因此，有必要研究如何有效地減少或消除氧腐蝕在鍋爐中發(fā)生。只有消除氧腐蝕的發(fā)生，才是保障鍋爐及熱力設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要措施之一。 幾種常用的除氧方法(1)熱力除氧熱力除氧是應(yīng)用亨利定律進(jìn)行除氧的一種方式，其過(guò)程是用蒸氣加熱給水使其處于沸騰狀態(tài)，氧和其他氣體的溶解度降低而逸出，再將其排掉，使水面上空間蒸氣增加，氧氣分壓力和其它氣體分壓力減小，使氧氣和其它氣體不斷逸出，而趨于為零，從而達(dá)到除去水中氧氣和其它氣體的目的。熱力除氧是一種比較理想比較成熟的技術(shù)，其處理后的給水水質(zhì)指標(biāo)完全滿足工業(yè)鍋爐的需要。(2)真空除氧真空除氧也是應(yīng)用亨利定律進(jìn)行除氧的一種方式，只是除氧時(shí)是在低于大氣壓力下進(jìn)行的，出水溫度為30～60℃之間，其除氧過(guò)程及原理與熱力除氧相似。(3)解吸除氧解吸除氧也是應(yīng)用亨利定律進(jìn)行除氧的一種方式。氧在水中的溶解度與水所接觸氣體中氧的分壓力成正比，而氣體中氧的分壓力又與氣體中氧的含量成正比，因此將待除氧的水與已脫氧的氣體強(qiáng)烈混合，使溶解于水中的氧大量擴(kuò)散到氣體中，從而達(dá)到除氧的目的。(4)化學(xué)除氧常用的化學(xué)除氧有鋼屑除氧和藥劑除氧。鋼屑除氧鋼屑除氧是除氧水經(jīng)過(guò)鋼屑層而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，水中的氧與鐵化合成Fe3O4，而將水中的氧消耗掉的一種除氧方式。藥劑除氧藥劑除氧是應(yīng)用化學(xué)藥劑如：Na2SO3，NaHSO3，SO2，H2SO3和Fe(OH)2等將水中的溶解氧固定，形成穩(wěn)定的化合物，然后借助鍋爐排污將化合物排出爐外的一種除氧方式。綜上所述，通常我們所采用的除氧方式都能滿足設(shè)計(jì)需要，且除氧效果也較好。采用不同的除氧方式，所達(dá)到的除氧效果是不一樣的，其中有的適合蒸汽系統(tǒng)，有的適合熱水系統(tǒng)，或二者都適合；有的可以單獨(dú)完成除氧過(guò)程，有的只能作為輔助除氧。因此，設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)具體條件，在滿足國(guó)家規(guī)范的前提下合理選擇，充分發(fā)揮其除氧的作用。 除氧系統(tǒng)的確定本鍋爐房負(fù)荷變化較大，使煙道煙溫不穩(wěn)定，影響解析除氧效果的穩(wěn)定性，因此解析除氧在本鍋爐房不適宜用；藥劑除氧和鋼霄除氧適宜小型鍋爐房；大氣式熱力除氧耗汽量相對(duì)較大，溫度相對(duì)太高；真空除氧是低溫水(20～60℃)除氧，與其他除氧系統(tǒng)相比具有蒸汽用量少或不用蒸汽的特點(diǎn)，且除氧效果好，工作可靠。因此本設(shè)計(jì)宜采用真空除氧系統(tǒng)。 除氧器的選擇計(jì)算前面已經(jīng)計(jì)算出水處理設(shè)備的生產(chǎn)能力G=，查有關(guān)資料可選擇SZC20型低位水噴射真空除氧器[4]。其規(guī)格及性能參數(shù)如表33所示：表34 SZC20型低位水噴射真空除氧器性能參數(shù)表名稱參數(shù)其額定出力20t/h最大出力24t/h進(jìn)水溫度≤50176。C工作壓力(真空度)≥700mmHg進(jìn)水壓力≥ a出水含氧量≤～除氧水箱有效容積6m3除氧水箱規(guī)格248。1000mm除氧器規(guī)格248。800mm設(shè)備重量2730kg配軟化水進(jìn)水泵電機(jī)功率IS8065160 配水噴射真空泵機(jī)組PSJ280配引水泵機(jī)組SZC20配水－水混合加熱器SSH20外形尺寸(長(zhǎng)寬高)285019003995mm第4章 給水和回水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 確定給水系統(tǒng)方案鍋爐房給水系統(tǒng)指由給水設(shè)備和管道組成的連續(xù)系統(tǒng)。最簡(jiǎn)單的鍋爐房給水系統(tǒng)是由給水箱、給水泵、給水管道及其配件組成的。給水設(shè)備是指鍋爐房給水系統(tǒng)中各種水泵和水箱，它和鍋爐的安全運(yùn)行有密切的關(guān)系。鍋爐給水的中斷可能引起重大事故；因此設(shè)計(jì)中應(yīng)使給水設(shè)備能可靠，有效地滿足鍋爐給水的需要。給水系統(tǒng)由給水設(shè)備，連接管道和附件等組成。根據(jù)熱水鍋爐房有無(wú)除氧設(shè)備，系統(tǒng)定壓方式，以及系統(tǒng)熱負(fù)荷調(diào)節(jié)方式等因素，確定系統(tǒng)必須的設(shè)備，進(jìn)行給水方案設(shè)計(jì)。為了使鍋爐各給水泵之間能相互相切換使用，本鍋爐房采用集中給水系統(tǒng)。 水系統(tǒng)流程圖水系統(tǒng)流程圖如下：除氧器軟化水箱自來(lái)水熱水回水熱水供水循環(huán)水泵補(bǔ)水泵鍋爐鍋爐軟化水處理圖41 水系統(tǒng)流程圖 水系統(tǒng)主要設(shè)備的選擇計(jì)算 水泵的選擇計(jì)算(1)循環(huán)泵的選擇與計(jì)算循環(huán)泵的流量和揚(yáng)程應(yīng)能滿足鍋爐房給水量和最高揚(yáng)程的需要，如果鍋爐房設(shè)有減溫減壓裝置，還應(yīng)計(jì)入其用水量。由于工業(yè)鍋爐房負(fù)荷一般都不平衡，特別是有季節(jié)性負(fù)荷的鍋爐房負(fù)荷變化更大。因此，循環(huán)泵的容量和臺(tái)數(shù)還應(yīng)適應(yīng)全年負(fù)荷變化的要求。備用循環(huán)泵：設(shè)置備用循環(huán)泵是為保證在停電，正常檢修和發(fā)生機(jī)械故障等情況下，鍋爐仍能得到安全、可靠的供水。為此，設(shè)計(jì)規(guī)范和監(jiān)督規(guī)程都明確規(guī)定：鍋爐房應(yīng)設(shè)備用循環(huán)泵，當(dāng)任何一臺(tái)水泵停止運(yùn)行時(shí)。因此，任何一個(gè)鍋爐房?jī)?nèi)循環(huán)泵至少設(shè)置兩臺(tái)，如果只有兩臺(tái)。鍋爐循環(huán)泵的流量由前面的計(jì)算知，給水量G’= t/h= m3/h循環(huán)水泵流量m3/h鍋爐循環(huán)泵的揚(yáng)程循環(huán)水泵揚(yáng)程的計(jì)算，計(jì)算公式如下： (41)式中：H1——鍋爐房?jī)?nèi)部阻力，鍋爐及鍋爐房?jī)?nèi)部阻力，～； H2——供回水管網(wǎng)阻力，由計(jì)算得出； H3——最不利環(huán)路內(nèi)部阻力，取50kPa。供回水管網(wǎng)阻力H2，由計(jì)算確定，一般可按每米干管壓降100Pa左右考慮，支管可適當(dāng)取大點(diǎn)，計(jì)算得循環(huán)水泵揚(yáng)程由式(41)計(jì)算得水泵揚(yáng)程約為45m。循環(huán)水泵的選擇：循環(huán)水泵臺(tái)數(shù)的選擇，為控制方便，以一臺(tái)鍋爐配一臺(tái)水泵的形式，故選擇3臺(tái)循環(huán)水泵，其中一臺(tái)備用。SLWR系列臥式熱水泵，適用介質(zhì)溫度150℃以下的液體。循環(huán)水泵技術(shù)參數(shù)如表41所示：表41 SLWR150250(Ι)B臥式熱水泵外形尺寸參數(shù)名稱參數(shù)型號(hào)SLWR150250(Ι)B流量173m3/h揚(yáng)程60m溫度＜150℃轉(zhuǎn)速2900r/min電機(jī)功率45kW效率74%電壓380V氣蝕余量外形尺寸如表42所示：表42 SLWR150250(Ι)B臥式熱水泵外形尺寸參數(shù)型號(hào)LHahL2B地腳螺栓SLWR150250(Ι)B1050680170325700525414(2)補(bǔ)水泵的計(jì)算與選擇鍋爐補(bǔ)水泵的流量補(bǔ)水泵的流量，應(yīng)等于熱水系統(tǒng)正常補(bǔ)水量和事故補(bǔ)給水量之和，并宜為正常補(bǔ)給水量的4～5倍。一般按熱水系統(tǒng)實(shí)際總水量的4%～5%計(jì)算。由前面的計(jì)算知補(bǔ)水量：G=選擇鍋爐補(bǔ)水泵時(shí)，因此要求選擇水泵的流量為：= m3/h。鍋爐補(bǔ)水泵的揚(yáng)程采用補(bǔ)給水泵定壓時(shí)，補(bǔ)給水泵的揚(yáng)程，應(yīng)根據(jù)保證水壓圖水靜壓線的壓力要求來(lái)確定。補(bǔ)水泵的臺(tái)數(shù)，宜選用兩臺(tái)，可不設(shè)備用泵，正常時(shí)一臺(tái)工作，事故時(shí)兩臺(tái)全開(kāi)。根據(jù)資料，在確定補(bǔ)水泵的揚(yáng)程時(shí)要考慮有一個(gè)靜壓余量，即比最高建筑高度20m至少高出2m，另外還要考慮一個(gè)安全系數(shù)，因此，根據(jù)資料，選用XA型單級(jí)單吸離心泵[1] [3]。選擇XA型單級(jí)單吸離心泵的性能參數(shù)見(jiàn)表43：表43 XA32/13型單級(jí)單吸離心泵性能參數(shù)表名稱參數(shù)型號(hào)XA32/13流量9 m3/h揚(yáng)程轉(zhuǎn)速2900 r/min；軸功率 kW電動(dòng)機(jī)功率 kW效率49％汽蝕余量選擇XA型單級(jí)單吸離心泵的外形尺寸見(jiàn)表44：表44 XA型單級(jí)單吸離心泵外形尺寸表 mmLL1L2L3L4HHBB79173351068422182275275 補(bǔ)水箱的選擇與計(jì)算(1)鍋爐給水箱的總有效容量由前面的計(jì)算知，補(bǔ)水水量：=而給水箱的總有效容量為所有運(yùn)行鍋爐在額定蒸發(fā)量時(shí)所需20～60min的給水量。因此，取有效容量：=1h=(2)給水箱的布置鍋爐給水箱需考慮合理的設(shè)置標(biāo)高，根據(jù)水溫、水壓等計(jì)算水泵正常運(yùn)行所必須的灌注高度或吸上高度。(3)給水箱的選擇根據(jù)鍋爐給水箱的總有效容量來(lái)選擇給水箱，一般選用方形水箱，在設(shè)置條件允許的情況下，也可以選用圓形水箱。根據(jù)文獻(xiàn)，本設(shè)計(jì)選用方形開(kāi)式水箱[4]，水箱規(guī)格參數(shù)如表45所示：表45 補(bǔ)水箱規(guī)格參數(shù)表公稱容積/m3有效容積/m3長(zhǎng)L/mm寬B/mm高H/mm箱頂厚度s2/mm3600240020005箱底厚度s/mm箱壁厚度s1/mm底座邊距c/mm底座間距c1/mm底座數(shù)量n本體體積/kg6645090042086 除污器的選擇與計(jì)算在鍋爐運(yùn)行中，給水帶入鍋爐的雜質(zhì)很少被蒸汽或熱水帶走，絕大部分留在鍋水里。隨著鍋水的濃縮，當(dāng)其中的含鹽量或含軌超過(guò)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值時(shí)，必須進(jìn)行排污——放掉一部分鍋水，同時(shí)補(bǔ)充入相同數(shù)量的給水，以避免鍋內(nèi)產(chǎn)生泡沫或汽水共騰，影響蒸汽品質(zhì)和鍋爐的正常運(yùn)行。根據(jù)文獻(xiàn)資料，鍋爐的排污方式有連續(xù)排污和定期排污兩種[2]：(1)連續(xù)排污是排除水中鹽分雜質(zhì)。由于上鍋筒蒸發(fā)面附近的鹽分濃度較高，所以連續(xù)排污管就設(shè)置在低水位下面，習(xí)慣上也稱表面排污。為了減少因排污而損失的鍋水和熱量，一般將連續(xù)排污水引到排污擴(kuò)容器。排污水進(jìn)入擴(kuò)容器因壓力的驟降而蒸發(fā)，這部分由排污水汽化而產(chǎn)生的蒸汽被送往大氣式熱力除氧器加熱待除氧處理的軟水。剩下的排污水，則可通過(guò)表面式熱交換器將其熱量用于加熱給水。冷卻后的排污水排至地溝。(2)定期排污主要式排除鍋水中的水渣——松散狀的沉淀物，同時(shí)也可以排除鹽分雜質(zhì)。所以，定期排污管是裝設(shè)在下鍋筒的底部或下集箱的底部。在每一根定期排污管上都必須裝有兩個(gè)排污閥。排污時(shí)，先慢慢開(kāi)啟僅靠鍋爐的閥門(mén)，稱為慢開(kāi)閥；而后再開(kāi)啟離鍋爐較遠(yuǎn)那一只快開(kāi)閥，瞬即排污。排污結(jié)束時(shí)，注意要先關(guān)快開(kāi)閥，以保護(hù)慢開(kāi)閥不致?lián)p壞，更換快開(kāi)閥而不必停爐。本設(shè)計(jì)熱水鍋爐房采用定期排污系統(tǒng)，定期地打開(kāi)排排污閥就能達(dá)到排污要求，所有排污水都應(yīng)進(jìn)入排污將溫池，冷卻至40℃以下進(jìn)入下水道。(3)除污器的選擇由鍋爐房循環(huán)水量＝查資料知鍋爐給水總管中的流速V=～3m/s，因此取V=2 m/s。代入d2V=中得：d==227mm根據(jù)文獻(xiàn)[1]，選用臥式直通除污器，其公稱直徑DN其規(guī)格參數(shù)如表46所示：表46 臥式除污器規(guī)格參數(shù)表（單位：mm）公稱通徑筒體直徑HLL1L2L3L4DN250D4077370125070250300110 水系統(tǒng)主要管道的計(jì)算水系統(tǒng)中與設(shè)備直接相連的管段，其管徑與設(shè)備接管孔徑相同。鍋爐房中各種管道內(nèi)徑Dn可按推薦流速w由下式計(jì)算： mm (42)式中：G——管內(nèi)介質(zhì)流量，t/h； v——管內(nèi)介質(zhì)的比容，m3/kg； w——推薦流速，m/s。系統(tǒng)的主要管管道直徑計(jì)算結(jié)果及選用見(jiàn)表表42。表42 主要管徑的計(jì)算管徑名稱流量/(t/h)選擇流速/(m/s)計(jì)算直徑/(mm)選用直徑/(mm)熱網(wǎng)回水總管22272457熱網(wǎng)供水總管22272457鍋爐進(jìn)水管21601595鍋爐出水管21601595自來(lái)水總管57603軟化水管57603循環(huán)水泵支管21601595鍋爐補(bǔ)水泵支管57603第5章 送引風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算鍋爐通風(fēng)的任務(wù)，就是連續(xù)不斷地將燃料燃燒需要的空氣送入爐膛，同時(shí)將燃燒生成的煙氣，使之掠過(guò)受熱面，排至爐外，以保證燃料在爐內(nèi)正常的燃燒，使鍋爐受熱面由良好的傳熱效果。通風(fēng)過(guò)程的計(jì)算也叫空氣動(dòng)力計(jì)算，其任務(wù)是計(jì)算通風(fēng)過(guò)程的流動(dòng)阻力，從而確定合理的風(fēng)道，煙道尺寸和送引風(fēng)機(jī)，以保證燃燒和傳熱的正常運(yùn)行。根據(jù)工業(yè)鍋爐產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定，送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)和除塵器都在“工業(yè)鍋爐成套供應(yīng)范圍”之內(nèi)，應(yīng)由鍋爐廠配套供應(yīng)，如實(shí)際條件沒(méi)有特別要求，不必變更。送引風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是確定送引風(fēng)連接系統(tǒng)、風(fēng)煙管道的設(shè)計(jì)、煙囪的設(shè)計(jì)、進(jìn)行設(shè)備和管道布置，送引風(fēng)機(jī)的選擇，并核對(duì)配套風(fēng)機(jī)的性能。關(guān)于鍋爐熱效率、排煙溫度、鍋爐本體煙風(fēng)阻力、鍋爐本體各煙道的過(guò)量空氣系數(shù)，均引用鍋爐廠產(chǎn)品計(jì)算數(shù)據(jù)。 燃料資料的校核 燃料成分校核前面已經(jīng)確定本設(shè)計(jì)中鍋爐房采用大慶市城市供燃?xì)獾奶烊粴?，其成分分析為：CH4+CmHn+C3H8+C4H10+N2=%+%+%+%+%=100%因此，成分分析資料正確。 燃料發(fā)熱量的校核根據(jù)天然氣的成分分析資料，由文獻(xiàn)[3]查得，1m3干氣體燃料的在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的發(fā)熱量的計(jì)算公式為：kJ/m3 (51)式中：，，——分別是硫化氫、一氧化碳、氫氣、氫和碳的化合物等氣體的發(fā)熱量，kJ/m3，由文獻(xiàn)中表23查取[1]； H2S，CO，H2，CmHn——硫化氫，一氧化碳，氫，碳?xì)浠衔锏葰怏w的體積分?jǐn)?shù)，%，由燃料分析已得。由式(51)計(jì)算得： =36039kJ/m3由燃?xì)夥治鲑Y料知：Qnet，ar=36553kJ/m3；文獻(xiàn)[1]提供的公式計(jì)算所得Qnet，ar與實(shí)際值有一定的誤差，但是計(jì)算所得與實(shí)際值非常接近。因此，天然氣發(fā)熱量資料亦正確。 空氣量和煙氣量的計(jì)算 燃料燃燒所需的理論空氣量計(jì)算根據(jù)文獻(xiàn)[3]，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1m3氣體燃料完全燃燒又無(wú)過(guò)剩氧氣時(shí)所需的空氣量，稱為氣體燃料的燃燒所需理論空氣量。已知?dú)怏w燃料中各單一成分的體積分?jǐn)?shù)，燃料燃燒所需的理論空氣量計(jì)算公式如下： m3/m3 (52