某厂6t/h燃煤链条锅炉改燃气锅炉研究报告

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2019-04-23
简介
燃煤链条锅炉是我国主要的煤炭利用方式之一, 广泛应用于供热和工业生产过程。我国工业锅炉每年耗煤量约 6 亿吨,是仅次于电站锅炉的最大的煤炭消耗者。我国工业锅炉总量约为 60 万台,且每年仍在以 5%的速率增长。 在各类工业锅炉中, 65%是链条炉, 20%是往复炉排炉, 10%是固定炉排炉, 3-5%是循环流化床锅炉,其它类型占 1%。可见,燃煤链条锅炉在我国国民经济生活中的重要地位。 6t/h 燃煤链条锅炉不仅数量大,而且效率普遍比较低下。本文针对 6t/h 燃煤链条锅炉热效率低、生产成本高、环境污染严重等的问题,把燃煤锅炉改成燃气锅炉后可以提高锅炉热效率,降低生产成本,大大降低煤烟型烟尘排放量 ,显著改善空气质量、更好的保护环境。改造后所燃用的气体燃料是焦炉煤气,其低位发热量为 4000 大卡 /m3,即16748kJ/m3。总之燃气锅炉广泛应用 , 既是燃气事业发展的必然 , 也是社会进步的产物。

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1绪论1.1本课题研究的目的燃煤链条锅炉是我国主要的煤炭利用方式之一,广泛应用于供热和工业生产过程。我国工业锅炉每年耗煤量约6亿吨,是仅次于电站锅炉的最大的煤炭消耗者。我国工业锅炉总量约为60万台,且每年仍在以5%的速率增长。在各类工业锅炉中,65%是链条炉,20%是往复炉排炉,10%是固定炉排炉,3-5%是循环流化床锅炉,其它类型占1%。可见,燃煤链条锅炉在我国国民经济生活中的重要地位。6t/h燃煤链条锅炉不仅数量大,而且效率普遍比较低下。燃气锅炉具有良好的燃烧性,其特点为起火迅速,锅炉升温快、调节灵活,燃烧效率高,对环境污染小。其主要优点有:1、燃气锅炉中燃气的灰分、含硫量和含氮量比煤低,燃烧充分,烟气中粉尘量极少,排放易达到国家对燃烧设备所要求的标准,可大大减轻对环境的污染,环保性能好。2、烟气污染小,对流管束承受的腐蚀小,传热效果好,热辐射能力强,排烟温度低,热效率明显提高。3、燃气锅炉不需要上煤机、除渣机、除尘器、炉排等附属设备,节约锅炉设备投资。4、使用管道输送的燃气为动力,不需要燃料储存,卫生条件好。可极大的减小劳动强度,改善劳动条件,降低运行成本,节约运输费用、场地和劳动力5、燃气锅炉供热负荷适应性强,根据负荷(水温)可灵活的调节大小火。系统启动快,减少预备工作带来的各种消耗。由于附属设备少,用电量较燃煤锅炉要低。燃气内杂质较少,锅炉不会发生高低温受热面的腐蚀,锅炉连续运行时间长,故障少。6、燃气计量简单准确,便于燃气供应量的调节。在减少设备维修保养方面,燃气锅炉燃烧系统设备简单,因而需要维修保养的设备少,受热管件使用寿命长。7、燃气锅炉操作简单,易实现自动控制。燃气锅炉不但设置费用和运行费用较低,而且它的社会效益是无法比拟的。天然气是最清洁的燃料,是排放污染最少的燃料,燃气锅炉将是锅炉发展的最终趋势!某厂6t/h燃煤链条锅炉改燃气锅炉的研究第2页共46页本文针对6t/h燃煤链条锅炉热效率低、生产成本高、环境污染严重等的问题,把燃煤锅炉改成燃气锅炉后可以提高锅炉热效率,降低生产成本,大大降低煤烟型烟尘排放量,显著改善空气质量、更好的保护环境。1.2研究现状和发展趋势国内燃气锅炉有着良好的发展前景。国内燃气锅炉生产虽然起步较晚,但发展很快,在技术及性能上均达到了国外产品的水平。我省目前使用的燃气锅炉均为国内生产的,且数量很少。随着“煤改气”工作的开展,燃气锅炉在我国的占有率会快速提高。国内燃气锅炉与国外产品的比较国外燃气锅炉发展较早,技术比较成熟,这是国内厂家所不及的,但相对于锅炉本体设计、制造方面,国内应该说走在了世界前列。与国外产品比较,国内产品的不足之处主要有两个方面:(l)自控系统国内厂家对锅炉自控方面投人较少,相比国外产品自动化程度还有一定差距。但随着时间的推移,国内企业也认识到了不足之处,引人先进的生产设备和管理模式,并加大了研制开发力度,使之与国外同类产品的差距逐渐缩小。(2)锅炉本体附件的配置方面国内锅炉厂家在锅炉本体附件的配置方面相对国外产品来讲,档次较低,很容易出现故障,影响到锅炉整体的安全、可靠运行。燃煤锅炉改造为燃气锅炉进行了分析和探讨,无论从经济角度还是从环保方面来看,大力发展燃气锅炉是目前的发展趋势,近年来,各大中城市逐步淘汰市区内所有燃煤的小锅炉、炉灶,改用燃气锅炉。1.3本文主要设计内容和研究方法1、本课题研究内容(1)燃料热力校核;(2)燃气锅炉系统的阻力计算及风机校核;(3)选取相应的燃气燃烧器及燃烧系统;(4)根据出力等要求提出相应的改造方案并进行优化;(5)根据改造方案对锅炉本体进行制图;2、本课题研究方法(1)资料分析法:通过查阅资料找出可以借鉴的数据及可行性方案。(2)数学模型法:根据燃料进行热力计算。[1]某厂6t/h燃煤链条锅炉改燃气锅炉的研究第3页共46页2热力校核计算2.1燃料特性改造后所燃用的气体燃料是焦炉煤气,其低位发热量为4000大卡/m3,即16748kJ/m3,其各种成分气体的体积分数见下表2-1。表2-1.燃气成分序号名称单位数值1CO2%42CO%93CH4%194H2%585N2%96其他%1为了方便计算,在进行燃料的燃烧计算和锅炉的热力计算时,均按体积分数计算。2.2燃料的燃烧计算2.2.1理论空气量的计算理论空气量是指1m3燃料完全燃烧所需要空气量。它对不同燃料油不同的数值,取决于燃料的成分分析。当气体燃料的组成已知时,便可计算出标准状态下气体燃料燃烧所需要的理论空气量V0。2220)1.540.50.5(0.211CHHOnVHCOmmn(2-1)式中H2,CO,CmHn,O2——燃气中各种可燃组分的体积百分数,%。将焦炉煤气各组分的气体百分数代入此公式,求得V0=3.405m3/m3。[2]2.2.2锅炉各受热面过量空气系数的选取某厂6t/h燃煤链条锅炉改燃气锅炉的研究第4页共46页由于影响燃料完全燃烧程度的因素很多,其中空气的供给量是否充分,燃料与空气的混合是否良好,都是很重要的条件。实际送入锅炉的空气量V(m3/m3)称为实际空气量,其值一般都大于理论空气量。比理论空气量多出的这一部分空气就称为过量空气。因此,实际空气量就是理论空气量与过量空气量之和。实际空气量与理论空气量的比值称为过量空气系数,用表示,即V0V(2-2)通常指所指的过量空气系数是炉膛出口处的值"l,它是一个影响锅炉燃烧工况及运行经济性的重要指标。当"l偏小时,炉内的不完全燃烧热损失便增大;当"l偏大时,锅炉的排烟热损失就会增多。因此存在一个最佳的"l值,使锅炉的上述热损失之和最小。燃气锅炉的最佳"l取决于燃气的燃烧方法等,为了能使燃气能够完全燃烧,此次计算的"l值特意取得大些,其值为"l=1.2。锅炉各部件处烟道内漏入的空气量V与理论空气量的比值,称为该段烟道的漏风系数,用表示,即0VV(2-3)锅炉各烟道的漏风系数的大小取决于负压的大小和烟道的结构形式,一般为0.01~0.1,此次计算中,锅炉各烟道的漏风系数的选取结果见下表2-2。表2-2空气平衡表序号名称漏风系数过量空气系数1炉膛入口01.22炉膛出口0.081.283第一锅炉管束0.051.334第二锅炉管束0.11.435第三管束0.11.532.2.3燃烧产物及其计算某厂6t/h燃煤链条锅炉改燃气锅炉的研究第5页共46页燃料燃烧后的产物就是烟气。当只供给理论空气量时,燃料完全燃烧后产生的烟气量称为理论烟气量。理论烟气的组成为CO2,SO2,N2和H2O。前三种组成合在一起称为干烟气。包括H2O在内的烟气称为湿烟气,由于烟气中的CO2和SO2,同属三原子气体,产生的化学反应式中有许多的相似之处,并且在烟气分析时常常被同时测出,因此,将它们合并表示,称为三原子气体,用RO2表示。当有过量空气时,烟气中除上述组分外,还含有过量的空气,这时的烟气量称为实际烟气量。燃气中各可燃成分单独燃烧后产生的理论烟气量可同构燃烧反应式来确定,计算方法如下。(1)理论烟气量的计算(当=1时)三原子气体体积按下式计算:0.01()VRO2VCO2VSO2CO2COmCmHnH2S(2-4)式中VRO2——标态下干烟气中三原子气体的体积,m3/m3;VCO2、VSO2——标态下二氧化碳和二氧化硫的体积,m3/m3。水蒸汽体积按下式计算:12(0)20.0102202HOCmHndgVdanVHHS(2-5)式中0VH2O——理论烟气中水蒸汽的体积,m3/m3;dg——标态下燃气的含湿量,kg/m3;da——标态下空气的含湿量,kg/m3。此次计算中,dg=0,取da=30.3×10-6kg/m3。氮气的体积按下式计算:2000.790.01VN2VN(2-6)式中0VN2——标态下理论烟气中氮气的体积,m3/m3。理论烟气总体积按下式计算:某厂6t/h燃煤链条锅炉改燃气锅炉的研究第6页共46页000VyVRO2VH2OVN2(2-7)式中0Vy——标态下理论烟气量,m3/m3。(2)实际烟气量的计算(当>1时)三原子气体体积VRO2仍按式(2-1)计算。水蒸汽体积按下式计算:120()20.010H2O22CmHndgVdnnVHHS(2-8)式中VHO2——实际烟气中的水蒸汽体积,m3/m3。氮气体积按下式计算200.790.01VN2VN(2-9)式中VN2实际烟气中氮气的体积,m3/m3。过剩氧气体积按下式计算:00.21(1)VO2V(2-10)式中O2V——实际烟气中过剩氧气体积,m3/m3。实际烟气总体积按下式计算:RO2H2ON2O2VyVVVV(2-11)式中Vy——实际烟气量,m3/m3。2.3燃烧计算结果将数据代入上述公式中,所得结果列于下表中。表2-3理论空气量及烟气量的计算序号名称符号单位结果1理论空气量V0m3/m33.4052RO2容积VRO2m3/m30.323N2理论容积V0N2m3/m32.784H2O理论容积V0H2Om3/m31.084某厂6t/h燃煤链条锅炉改燃气锅炉的研究第7页共46页表2-4各受热面实际烟气量的计算序号名称符号单位炉膛第一管束第二管束第三管束1平均过量空气系数αpj1.2401.3051.3801.4802实际水蒸汽容积VH2Om3/m31.1141.1221.1311.1433烟气总容积Vym3/m33.9174.1384.3944.7344RO2容积份额rRO2%0.0820.0770.0730.0685H2O容积份额rH2O%0.2840.2710.2570.2416三原子气体容积份额rq%0.3660.3480.3300.3092.4空气和烟气焓的计算燃料和空气送入炉内进行燃烧,它们带入的热量包括两部分:其一是由燃料和空气带入的物理显热(燃料和空气的热焓);其二是燃料的化学发热量(发热值)。标准状态下,燃料燃烧前后的热平衡方程式为netvargayQQQI,,(2-12)式中Qnet,v,ar——收到基低位热值,kJ/m3;Qg——燃料的物理显热,kJ/m3;Qa——由空气带入的物理显热,kJ/m3;yI——燃烧后产生的烟气的焓,kJ/m3。2.4.1理论空气焓的计算1m3燃料燃烧所需要的理论空气量在定压下从0(℃)加热到kt(℃)所需要的热量称为理论空气焓,用符号0hk表示,单位为kJ/m3。理论空气焓可用下式计算:hkVctk()00(2-13)某厂6t/h燃煤链条锅炉改燃气锅炉的研究第8页共46页式中0V——理论空气量,m3/m3;(ct)k——1m3干空气连同其带入的水蒸汽在温度为θ℃时的焓,kJ/m3,称为比焓;ck——1m3干空气连同其带入的水蒸汽的平均定压比热容,kJ/m3。2.4.2实际空气焓的计算1m3燃料燃烧所需要的实际空气量在定压下从0(℃)加热到kt(℃)所需要的热量称为实际空气焓,用符号hk表示,单位为kJ/m3。实际空气焓可用下式计算:kkkhVct0(2-14)式中——过量空气系数;kt——空气温度,℃。2.4.3设计时烟气焓的计算设计锅炉时,由于不能测得烟气中各种气体成分的百分数,故按完全燃烧化学反应进行计算,即烟气焓等于理论烟气焓0hy、过量空气焓0(1)hk和飞灰焓hfh三部分组成,但由于燃气中的飞灰极少,可忽略不计,所以其计算式可简化为00(1)hyhyhk理论烟气焓0hy为各组成成分之和,即hyVROcROVNcNVHOcHOy()222222000(2-15)式中RO2V、0N2V、0VH2O——烟气中三原子气体容积、理论氮气容积和理论水蒸汽容积,m3/m3;2cRO、cN2、cHO2——三原子气体、氮气和水蒸汽的平均定压比热容由于此燃气中没有H2S,所以计算中取2cRO=CO2c。代入有关数据,求出各温度下锅炉各段的空气和烟气焓,将其整理并列于表中,某厂6t/h燃煤链条锅炉改燃气锅炉的研究第9页共46页见附录1热力计算表。2.5锅炉热平衡计算锅炉系统的热平衡计算,是为了保证送入锅炉机组的热量与有效利用热及各项热损失的总和相平衡,并在此基础上计算出锅炉机组的热效率和燃料消耗量。热平衡是在锅炉机组处于稳定的热力工况下进行的。对于燃气锅炉,一般均以标准状态下1m3气体燃料为基准计算。锅炉机组的热平衡方程的普遍形式为:QrQ1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6kJ/m3(2-16)式中Qr——送入锅炉系统的热量;Q1——锅炉系统的有效利用热;Q2——排烟带走的热量;Q3——气体不完全燃烧损失的热量;Q4——固体不完全燃烧损失的热量;Q5——锅炉系统向周围空气散失的热量;Q6——燃料中灰、渣带走的热量。因为气体燃料的含灰量很小,Q6可以忽略。同时,气体燃料燃烧时,一般没有固体不完全燃烧现象,即Q4=0。因此,对于燃气锅炉,热平衡方程式为:Qr=Q1+Q2+Q3+Q5kJ/m3如各项热量用其占输入热量的百分数表示,则平衡方程可表示为:q1+q2+q3+q4+q5+q6=100%(2-17)式中100%rirQQq,其中Qi为每一项热量。某厂6t/h燃煤链条锅炉改燃气锅炉的研究第10页共46页式中q2——排烟损失,%;q3——气体不完全燃烧热损失,%;q4——固体不完全燃烧热损失,%;q5——散热损失,%;q6——灰渣物理热损失,%。2.5.1锅炉输入热量相应于1m3燃气送入锅炉系统的热量Qr(kJ/m3)是指锅炉范围以外输入的热量,可按下式计算:rnetvarrQwlQQi,,(2-18)式中Qnet,v,ar——燃料的低位发热值,kJ/m3;Qwl——锅炉系统以外的热量加热送入锅炉的空气时,相应于每m3燃气所具有的热量,kJ/m3;ri——燃气的物理显热,kJ/m3;用锅炉系统以外的热量加热空气时,随这些空气带入锅炉(进入空气预热器锅炉炉膛)的热量,按下式计算:()'00wlklkQII(2-19)式中'——进入锅炉系统的空气量与理论空气量之比,若没有空气预热器,'可用"l代替;0kI——按理论空气量计算的进入锅炉系统的焓,kJ/m3;0Ilk——按理论空气量计算的冷空气的焓,kJ/m3,在此次计算中,某厂6t/h燃煤链条锅炉改燃气锅炉的研究第11页共46页冷空气温度取30℃。0kI和0lkI用加热后的热空气温度和冷空气温度从烟气、空气焓温表中查得。当不用外界热源预热空气和燃气,也没有自用气带入锅炉的热量时,1m3燃气送入锅炉的热量为QrQnet,v,ar锅炉的总热损失为:qq2q3q4q5q6(2-20)锅炉的热效率为:100q(2-21)2.6锅炉的各项损失(1)排烟热损失q2在燃气锅炉中最主要的损失是排烟损失,它决定于排烟温度和排烟量。对于一定的燃料,排烟量决定于过量空气系数的大小,而过量空气系数又和燃烧状况直接有关。锅炉的排烟热损失q2可用锅炉机组的排烟和冷空气的焓差计算:100%()(100)1004022rpypylkrQIIqQQq(2-22)式中Ipy——在排烟过量空气系数及排烟温度下,相应于1m3燃气的排烟焓,kJ/m3;py——排烟的过量空气系数;0lkI——在送入锅炉的空气温度下,1m3燃气所需要的理论空气的焓,kJ/m3。(2)气体不完全燃烧热损失q3某厂6t/h燃煤链条锅炉改燃气锅炉的研究第12页共46页气体不完全燃烧热损失q3是指排烟中未完全燃烧或燃尽的可燃气体(如CO,H2,CH4等)所带走的热量占送入锅炉输入热的份额。在设计计算时,对燃用焦炉煤气的锅炉,可取q3=0.5%。(3)固体不完全燃烧热损失q4燃气锅炉中,可取固体不完全燃烧热损失q4=0。散热损失q5散热损失q5是指锅炉围护结构和锅炉机组范围内的气、水管道以及烟风道等,受外部大气对流冷却和向外热辐射所散失的热量。它与周围大气的温度、风速、围护结构的保温情况以及散热表面积的大小、形状等有关,同时还与锅炉的额定容量和运行负荷的大小有关,一般根据禁言数据和近似计算的办法确定。本计算中,按锅炉的额定负荷以及尾部受热面情况选取散热损失q5=1.5%。在锅炉热力计算中,为了方便起见,假定各烟道的散热量和该烟道中的烟气放出的热量呈正比,因此可在各受热面计算中引入保热系数以考虑散热损失。保热系数可按下式计算:5551qqq(2-23)(5)灰渣物理热损失q6由于燃气燃烧产物中灰渣含量极少,可忽略不计,故q6=0。[3]2.7锅炉有效利用热锅炉的有效利用热Q1是指锅炉供给工质的总焓与给水焓的差值,对于饱和蒸汽锅炉为:)()]1001[(zy)(bqgsDpwibqigsrWQDDii(2-24)某厂6t/h燃煤链条锅炉改燃气锅炉的研究第13页共46页式中D——锅炉蒸发量,kg/s;Dzy——锅炉自用蒸汽量,kg/s,由于原锅炉的自用蒸汽量为0,所以改造后的锅炉Dzy=0;Dpw——锅炉排污量,kg/s,Dpw=D,为锅炉排污率,%,此次计算中,参考同类型同参数锅炉,选取=5%;bqi——饱和蒸汽焓,kg/m3;gsi——给水焓,kg/m3;ibs——饱和水焓,kg/m3;r——气化潜热,kg/m3;W——蒸汽湿度,%;按饱和蒸汽的质量标准规定,对于水管锅炉,饱和蒸汽的蒸汽湿度不大于3%;对于锅壳式锅炉,饱和蒸汽的湿度不大于5%,此次计算中取W=3%。2.7.1锅炉的热效率和燃料消耗量锅炉热效率是指锅炉有效利用热占锅炉输入热的百分比,即100%()()"rgspspsgsBQDiirwDii(2-25)或100()q1q2q3q4q5q6式中D——锅炉蒸发量,kg/h;"i——锅炉出口压力、温度下的蒸汽焓,kJ/m3;gsi——锅炉给水的焓,kJ/m3;r——锅炉工作压力下的气化潜热,kJ/m3;w——锅炉出口的蒸汽湿度;DPS——锅炉的排污水量,kg/h;psi——排污水焓,即排污点压力下的饱和水焓,kJ/m3;某厂6t/h燃煤链条锅炉改燃气锅炉的研究第14页共46页B——锅炉燃料消耗量,m3/h;Qr——锅炉输入热,kJ/m3。锅炉的燃料消耗量B为:1001QrQBm3/h(2-26)锅炉的计算燃料消耗量Bj为:100100q4BjBm3/h(2-27)2.8炉膛热力计算2.8.1炉膛传热的基本方程炉膛传热计算额就是计算火焰与被火焰包围着的水冷壁之间的辐射环热量。根据斯蒂芬·波尔兹曼定律辐射换热量为:QfaxtTTbHf()440(2-28)式中0——绝对黑体辐射常数,其值为5.67×10-11kW/(m2·K4);Hf——有效辐射受热面积,m2;T——火焰的平均温度,K;Tb——水冷壁表面温度,K;axt——炉膛系统黑度。另一方面,可以从烟气侧列出热平衡方程式,即烟气在炉膛内放出的热量应等于燃料在炉膛被有效放热量与炉膛出口烟气带走的热流量之差,即()"fjllQBQI(2-29)式中Ql——炉膛有效放热量,kJ/m3;某厂6t/h燃煤链条锅炉改燃气锅炉的研究第15页共46页"lI——炉膛出口处烟气的焓,kJ/m3;——保热系数;Bj——每秒钟的计算燃料消耗量,m3/s;由于()""llVyCpjTllTlQI所以()"QfBjVyCpjTllTl(2-30)式中Tll——炉膛有效放热量Ql在绝热条件下所具有的燃烧温度,也称为理论燃烧温度,K;"Tl——炉膛出口烟气温度,K;VyCpj——在Tll和"Tl的温度区间内,每m3燃气燃烧所产生的烟气平均热容量,kJ/(m3·K),即""llllLypjTTQIVc2.8.2炉膛有效放热量与理论燃烧温度2.8.2.1炉膛有效放热量炉膛有效放热量Ql是对每m3完全燃烧的燃气(计算燃料)而言,并计及了加入炉膛的各种热量,即:lrQkqqqqQQ4346100100(2-31)式中,Qr——通常可以认为是燃料的应用基低位发热量Qnet,v,ar;Qk——燃烧需要的空气带进炉膛的热量,其他各项在热平衡计算中已作了说明。当燃料燃烧不用预热空气时:Qk=alVkctlk()"0(2-32)2.8.8.2理论燃烧温度根据炉膛有效放热量Ql就可以求出炉膛理论燃烧温度。所谓理论燃烧温度,就是假定在绝热情况下降Ql作为烟气的理论焓而得到的理论燃烧温度ll,由某厂6t/h燃煤链条锅炉改燃气锅炉的研究第16页共46页QlVycpjllkJ/m3(2-33)即ypjlllVcQ(2-34)式中Vy——在"l情况下每m3燃料燃烧后的烟气容积m3/m3;cpj——烟气从0℃到ll温度范围内的平均容积比热,kJ/(m3·K)。2.8.2.3火焰绝对平均温度火焰绝对平均温度计算采用如下经验公式:4""lllhylTTTT(2-35)式中"Tl——炉膛出口绝对温度,K;Tll——理论燃烧绝对温度,K。2.9.对流受热面传热计算对流受热面是指布置在锅炉烟道中受热烟气直接冲刷以吸收对流传热为主的那一部分受热面,如锅炉管束或烟管、过热器、省煤器、空气预热器等。本次计算只对锅炉的对流管束进行计算。对流管束的计算任务是在已知受热面结构特性的条件下,确定其传递的热量。2.9.1基本传热方程对流受热面的传热量Q与受热面积H和冷、热流体之间的温压t成正比,其传热方程式为QcrKtH(2-36)比例系数K称为传热系数,是反映传热过程强弱的指标,表示温压为1℃时,每平方米受热面积传热量的大小。在计算时,以每m3燃气为基准,则传热方程式为某厂6t/h燃煤链条锅炉改燃气锅炉的研究第17页共46页烟气侧()'"0rpaIkQIIkJ/m3(2-37)工质侧fjcrQBDiiQ()'"'kJ/m3(2-38)式中Qrp——在某一对流受热面中,每1m3计算燃料产生的烟气放给受热面的热量。在稳定传热情况下,它等于工质的吸热量Qcr,kJ/m3;K——在某一对流受热面中,有管外烟气至管内工质的传热系数,kW/(m2·K);H——某一对流受热面的计算传热面积,m2;t——平均温差,℃;'I和I"——烟气进入和离开此受热面时的焓,kJ/m3;'i和i"——工质在受热面进口和出口处的焓,kJ/m3;'D——每秒工质的流量,kg/s;Qf——工质所吸收来自炉膛的辐射热量,kJ/m3。在已知对流受热面的传热面积的情况下,需要确定烟气经放热后的焓I"和相应的温度",这时计算的关键就在于确定传热系数K。2.9.2烟气流速计算烟气的流速计算公式为2732733600yjyyFBVw(2-39)式中Fy——烟气流通面积,m2;——烟气平均温度,℃;Vy——烟气量,m3/m3(其值随而异)。2.9.3传热系数K的确定对于锅炉管束:某厂6t/h燃煤链条锅炉改燃气锅炉的研究第18页共46页Kd(adaf)(2-40)式中d——热有效系数,对于燃气锅炉,可取d=0.85;——利用系数,对于工业锅炉的管束,可取=0.95;ad——对流放热系数,kW/(m2·℃),adCsCnCwa0,CS考虑了温度及烟气成分等物理性能的变化对放热系数的影响;Cn是节距修正系数;Cw是管子排数修正系数;a0为基准放热系数[kW/(m2·℃)],af——辐射放热系数,afaycya0,其中ay是烟气黑度,a0为基准辐射放热基数[kW/(m2·℃)],cy不含灰气流的修正系数,此三项均可由[3]2.9.4温压的计算由传热学知道,逆流或顺流时,沿程温压的积分平均值可用下式表示:xddxttInttt(2-41)式中,td——受热面中两端温压中较大的温压,℃;xt——两端温压中较小的温压,℃。由于该温压是用对数表示的,通常称为平均对数温压。当dt/xt≤1.7时,可按算术平均温压来计算2dxttt。某厂6t/h燃煤链条锅炉改燃气锅炉的研究第19页共46页3选取燃烧器和燃烧系统3.1燃烧器的选取根据设定的燃气压力达到了10kPa,应选取鼓风式部分预混燃气燃烧器。选取燃烧器安装在炉墙前壁,选取的燃烧器火焰不能喷射到炉墙上,火焰长度应小于1.8米。燃气的射程可以按下式计算sinuukdpHrqkrqkrq(3-1)式中Hrq——燃气射程,mm;dp——喷孔直径,mm;——喷孔轴线与空气流动方向的夹角度;K——系数;urq——喷孔出口燃气流,m/s;uk——空气流速,m/s;rq——燃气的密度,kg/3m;k——空气的密度,kg/3m;'根据锅炉燃料消耗量935.123m/h,选取Ⅲ号周边供气蜗壳式燃气燃烧器[5]某厂6t/h燃煤链条锅炉改燃气锅炉的研究第20页共46页图3-1周边供气蜗壳式燃气燃烧器1——蜗克配风器;2——燃烧分配室3——冷空室;4——火道表2-1周边供气蜗壳燃烧器工作特性表2-2结构尺寸当燃烧器出口混合气体速度在25m/s左右时,使用净高炉煤气的压力约为某厂6t/h燃煤链条锅炉改燃气锅炉的研究第21页共46页3200Pa,空气压力约为1600Pa;使用净发生煤气时的压力约为1700Pa,空气压力约为2700Pa。供应燃烧用的全部空气经鼓风机加压后送入蜗壳,在蜗壳内强烈旋转并沿轴向前进,随后,一部分空气进入内筒继续旋转向前,这就是与燃气混合的一次风;另一部分空气沿着内筒进口处的外圆周上均步的一排曲边矩形孔,进入外环套旋转向前,然后从外环套出口端部环缝流出,这就是二次风,在火道内与已着火的气流边混合边燃烧。二次风还有冷却燃烧器头部的作用,以防止燃烧器头部在高温下被烧坏。由于气流的旋转,使燃烧器出口附近形成回流区,有利于高速喷出的混合气流的稳定着火与燃烧。该燃烧器燃气遇空气混合强烈,燃烧稳定、安全,过量空气系数小,燃烧效率搞。但气流阻力较大,燃气压力为10KPa。3.2选取燃烧系统3.2.1供气管道系统锅炉房供气管道一般是由供气管道进口装置,锅炉房内配管系统一级吹扫放散管道等组成。根据燃烧器尾部口径选取燃气管道直径为60mm。(1)锅炉房供气来之调压站,有调压站至锅炉房的燃气管道宜采用单管供气,常年不间断供热时,宜采用双管供气。采用双管供气时,每一根管的流量宜按锅炉房的最大计算耗气量的70%计算。(2)当调压装置进气压力在0.3MPa以上,而调压比又较大时,可能产生很大的噪声,为避免噪声沿管道传入室内,调压后宜有10~15m的一段管道采用埋地敷设,如图3-2.图3-2调压站至锅炉房间的管道敷设某厂6t/h燃煤链条锅炉改燃气锅炉的研究第22页共46页(3)由锅炉房外部引入的燃气总管的进口处应装设总关闭阀,按燃气流动反响,阀前应设放散管,放散管上应装设取样口,阀后应装吹扫管接口。(4)锅炉房引入管与锅炉间供气干管的连接,可采用图3所示的端部连接。图3-3锅炉房引入管与供气干管端部连接3.2.2锅炉房内燃气配管系统(1)为保证锅炉运行安全可靠,供气管路和管路上安装的附件连接要严密可靠,能承受最高使用压力。在设计配管系统时应考虑便于管路的检修和维护。…
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