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1、 中国最庞大的下载资料库 (整理. 版权归原作者所有 如果您不是在 网站下载此资料的,不要随意相信.请访问 3722, 加入)必要时可将此文件解密成可编辑的DOC或PPT格式4 t/h蓄热式蜂窝煤蒸汽锅炉设计与研究王大伟 豆文宣指导老师:赵广播摘 要: 型煤锅炉解决了小型燃煤工业锅炉冒黑烟和初始排尘浓度高的问题，在我国目前的经济、技术条件下，是解决大气环境污染日益严重状况的有效方法。但由于型煤锅炉的燃烧强度低，燃烧速度慢，现有的型煤锅炉只适合于采用低温长供方式供热的热水锅炉。本课题将蓄热技术和型煤燃烧技术结合起来，使型煤的应用领域从热水锅炉扩展到蒸汽锅炉，对改善我国城市的空气质量和大气环境有
2、重要意义。同常规型煤锅炉相比，本课题从以下两个方面做了创新设计：1.根据型煤燃烧强度低速度慢的特点，在设计中采用新型强化燃烧方式;2.蓄热技术良好的节能和调节负荷能力在设计中得到应用，并分析了锅炉的动态蓄热特性。关键词：型煤锅炉；设计计算；蓄热；强化燃烧1绪论1.1课题背景型煤是用一种或数种煤与一定比例的粘结剂、固硫剂等经加工成一定形状和有一定理化性能的块粒状燃料，它一般可分为颗粒型煤和蜂窝状型煤；型煤锅炉是以型煤作为燃料的炉型。型煤的工业化生产，国外已有百余年的历史，亦已具备大规模的生产能力。我国型煤发展起步较晚,从“六五”期间开始，我国才对型煤技术进行全面的研究工作，在型煤生产设备技术的研
3、究、型煤添加剂的研究和型煤燃烧特性等方面取得了一些有价值的研究成果。目前,我国的工业型煤和民用型煤技术已达到较高水平，亦得到一定程度的推广应用。随着近年来环境保护意识的加强及有关资金的大量投入，对型煤的研究越来越多。一些高校、研究所以及工厂开展了型煤的成型加工、燃烧技术、烟尘排放和型煤锅炉的研究工作，取得了一定的进展，积累了相当多的经验。近两年已有一批型煤热水锅炉投入运行，生产型煤热水锅炉的工厂已达百家，其中绝大部分为常压热水锅炉，取得了良好的环境保护效果。但是，至今为止，在蒸汽锅炉上燃用型煤并没有得到顺利推广，究其原因，主要是对型煤本身的技术性能研究较多，而对型煤的燃烧技术及设备研究甚少造成
4、的。由于目前尚无燃用型煤的专用蒸汽锅炉，这严重制约了我国各大中城市控制原煤散烧，推广使用型煤环保政策的全面贯彻实施。综上所述，在蒸汽锅炉上推广使用型煤的关键是要研究出适合于燃用型煤的燃烧新技术和设备，并在此基础上研制出燃用型煤的环保型蒸汽锅炉。1.2课题研究的目的和意义 我国是一个煤炭资源十分丰富的国家，煤炭在我国国民经济和社会发展中占有极其重要的地位。并且，在今后相当长的时间内，煤炭都将是我国能源的主体。我国煤利用的主要形式是直接燃烧，直接燃煤量占用煤总量的80%以上。目前，我国在用的工业锅炉约50余万台，工业窑炉16万台，年耗煤约4亿吨1,这样就造成了严重的粉尘污染和能源浪费。煤炭燃烧已成
5、为我国环境污染物排放的主要来源，随着煤炭消费量的增加，面临的环境问题越来越多。近期对我国城市大气污染监测结果表明，我国城市大气污染严重，在大气污染类型主要为煤烟型大气污染。针对我国一次能源以煤为主，污染严重，能源利用率低的现状，修改后的中华人民共和国大气污染防治法第22条、第25条指出：国务院有关部门和地方各级人民政府应当采取措施，改进城市燃料结构，发展城市煤气、推广成型煤的生产和使用；大、中城市人民政府应当制定规划，对市区内的民用炉灶，限期实现燃用固硫型煤或者其他清洁燃料，逐步替代直接燃用原煤。目前许多城市如北京、天津、济南、长春等已把工业和民用锅炉燃料型煤化列入政府工作计划。为了缓解哈尔滨
6、市煤烟型大气污染日益严重的状况，改善空气质量，一九九九年九月八日，哈尔滨市推广使用型煤领导小组、哈尔滨市环境保护“双达标”领导小组联合发出关于燃煤锅炉推广使用型煤的通知。二00一年八月七日哈尔滨市人大第85次常务会议通过了哈尔滨市原煤散烧污染防治办法并于二00一年八月八日起施行，该办法第十一条规定，“建成区内新建、改建、扩建生产和生活供热设施，应当使用清洁能源或者采用集中供热方式，不具备条件的，应当使用型煤及其它洁净煤技术，不得直接燃用原煤” 。型煤技术一种适合我国国情的、经济实用的洁净煤技术。发展型煤，不仅可以节约能源，提高煤炭利用效率（与原煤散烧相比，燃烧型煤锅炉的节煤率可达15%左右）；
7、而且可以有效地减少环境污染（可使初始排尘减少80%90%、烟气黑度降到1林格曼级以下、总固硫率50%以上1）；在我国目前的经济、技术条件下，推广使用型煤是解决我国目前大气环境污染日益严重状况的行之有效的方法。燃用蜂窝状型煤锅炉在运行时是用机械推动装置将蜂窝状型煤水平推入高温炉膛中燃烧，解决了小型燃煤锅炉冒黑烟和初始排尘浓度高的问题，这一点已经在实践中得到了证明.但由于蜂窝煤锅炉的燃烧强度低，燃烧速度慢，现有的蜂窝煤锅炉只适合于采用低温长供方式供热的热水锅炉，作为蒸汽锅炉时，存在出力不足，产汽速度慢等问题2。如何改善和克服上述的问题是本课题研究的重点。蒸汽锅炉在生产和生活中，有广阔的应用，因此研
8、究燃用型煤的环保型蒸汽锅炉具有十分重要意义。本课题的研究成功和推广不仅具有巨大的经济价值，而且也是促进哈尔滨等各大中城市全面控制原煤散烧、推广使用型煤的关键所在。1.3课题的技术特点和创新点本课题对4t/h的蜂窝煤蒸汽锅炉进行整体设计和研究。总体设计思想是通过改进烟气流程，反卷高温烟气并穿过新入炉的煤层而对其进行加热，从而改善型煤的着火延迟时间长、连火困难、燃烧强度低等缺点和不足。另外，本课题将变压蒸汽蓄热技术和型煤锅炉结合起来，在锅炉连续稳定运行的条件下，满足负荷变化较大时的用汽要求。同时，该技术有以下的技术特点和创新点：（1）锅炉初始排尘浓度低、不冒黑烟，环保效果好,不用除尘器即可达到环保
9、标准，可省去除尘器的投资和除尘间的场地，减少了司炉工的劳动强度并保证了锅炉房的清洁；（2）采用特殊的烟气流程，使型煤能够及时着火和燃尽，可强化炉膛内型煤燃烧，保证锅炉有足够的出力和较高的效率；（3）采用分室送风，根据燃烧需要提供空气，降低运行中的过量空气系数，提高锅炉效率；（4）采用液压推煤机构，并设置导轨，使型煤托架运行平稳，不跑偏；（5）根据蜂窝煤煤层通风阻力低的特点，锅炉只布置有引风机，既减少了电耗，又使对流受热面达到合理的烟气速度，保证了锅炉的出力；（6）采用蓄热式锅炉本体结构，以适应快速改变锅炉负荷的需要；（7）锅炉热效率高，并可以燃用较低热值和挥发分的型煤，降低锅炉的运行成本。2.
10、锅炉的结构设计和热力计算2.1锅炉的设计规范所设计锅炉的燃料特性和锅炉参数由表2-1和表2-2给出。设计燃料为烟煤。表2-1 燃料特性SarCarHarOarNarAarWarVarQnet.ar%kJ/kg1.9446.553.066.110.8632.48929.5417693表2-2 锅炉参数序 号名 称符 号单 位结 果1锅炉额定蒸发量Dt/h42额定工作压力PeMPa1.25(表压)3供汽压力P0MPa0.4(表压)4出口蒸汽温度tbh193.45给水温度tgs206冷空气温度tlk207热风温度trk808排烟温度py1759排污率510蒸汽湿度W32.2 锅炉的结构与工作原理锅炉
11、采用单锅筒纵向布置，双炉膛燃烧方式，锅筒下部布置对流烟道，对流烟道两侧为炉膛，锅筒内布置烟管。炉膛内，外侧墙布置513.5的水冷壁管48根，由水冷壁下集箱引入到锅筒中。同时为防止烧坏托煤板，锅炉采用575的水冷炉排，水冷炉排连接水冷炉排下集箱和锅炉管束集箱。水冷壁集箱和水冷炉排集箱并排布置。烟管后布置管式空气预热器。锅炉的结构见图2-1。以图2-1为例介绍一下该蓄热锅炉的工作原理。首先把蜂窝煤按照一定数量码垛在托盘上,托盘连同蜂窝煤从炉门1送到炉膛的水冷炉排2上,为了防止托盘在炉膛中爬跑偏,炉排上设置导轨3。经过预热的空气经过送风口16进入风室18中。蜂窝煤在两个炉膛中燃烧,燃烧产生的高温烟气
12、向炉门1方向返卷并穿过新入炉的煤层,经过烟道开孔5进入中间烟道下部空间4。烟气在4中由前向后流动,在折返通道19处折返向前流动,冲刷对流管束7,然后烟气流过烟管8,空图2-1 锅炉的结构示意图预热器21后,经过尾部烟道20排向大气中(出口处设置引风机一台)。为了保证锅筒的强度,经过计算在锅筒的管板处加设一根拉撑杆9,同时在锅筒上设置安全阀11两个,人孔12,主蒸汽出口13,排汽管阀14和匀汽孔板15。22为锅筒下部头孔,23为排污管阀,17为遮尘罩,24是为了便于观察和清扫对流烟道而做的开孔。另外,6和10分别是耐火砖和保温材料。2.3 辅助计算表2-3理论空气量及理论烟气量计算名称符号单位计
13、算公式结果理论空气量4.81容积0.882理论容积3.807理论容积0.529表2-4 各受热面烟道中烟气特性名称及公式符号单位炉膛锅炉管束烟管空气预热器平均过量系数 -1.41.451.5251.6水蒸气容积0.560.5640.5690.575烟气总容积Vy7.1737.4187.7848.151RO2容积份额 -0.1230.1190.1130.108H2O容积份额 -0.0780.0760.0730.071三原子气体容积份额+rq-0.2010.1950.1860.179烟气重量Gykg/kg9.4719.78510.25610.727飞灰浓度kg/kg0.0030.0030.0030
14、.003表2-5 烟气焓温表烟气温度/100170.0149.9129.5493.1150.679.6200357.3315.2259.9989.4304.5161.0300558.8493.0392.11492.7462.8244.7400772.3681.3526.72005.1626.0331.0500996.0878.6664.02528.0794.7420.16001229.31084.5804.33061.9969.2512.47001472.61299.2947.33606.61149.8607.98001728.01524.41093.14161.51336.8706.89001999.01763.51241.34725.61530.3809.110002291.62021.61391.65298.0
