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水煤浆热水锅炉的设计简介

分类:
技术研发
2013/12/17 10:51

一、概述
  我国是一个富煤少油的国家,目前探明可使用的煤储量预计可使用500-700年,而探明的石油储量只能够使用约30年,因此煤炭是我国长期依赖的主要能源。煤炭燃烧后形成的烟煤型污染,严重破坏生态和环境,影响社会的可持续发展。
  水煤浆是一种新型煤基洁净燃料,因其具有应用技术成熟、价格低、污染排放少的特点,而成为国家重点鼓励发展的产品和技术。发展水煤浆锅炉具有以下重要意义:
  1、水煤浆是一种低污染燃料,水煤浆锅炉SO2的排放指标可≤350mg/Nm3,NOX排放指标可≤260 mg/Nm3.
  2、发展水煤浆锅炉能提高煤炭利用率。
  3、比较水煤浆锅炉、燃油、燃气锅炉,水煤浆锅炉运行成本最低。
  为了适应市场需求,特别是针对富煤天冷的北方市场,开发集中供热的系列水煤浆热水锅炉将很有前途。
  二、水煤浆锅炉设计原则和炉型选择
  2013年6月我公司签订的陕西照金红色旅游名镇建设项目”SZS7-1.0/115/70-J水煤浆热水锅炉是全国第一台组装型水煤浆热水锅炉,锅炉选型设计前,我公司对国内外已用水煤浆锅炉WNS型、DZS型及SZS型锅炉进行了调研和总体评估,并结合公司现有产品和工艺装备,确定了产品总体设计思路,在公司SZS型蒸汽炉基础重新设计了SZS型水煤浆热水锅炉。
  锅炉采用双锅筒纵置式D型布置,微负压室燃方式,平衡通风。锅炉前部和左侧为炉膛及燃尽室。前墙布置燃烧器。上下锅筒及对流段为整体组装。设置两级对流管束,燃料在炉膛内充分燃烧后产生的烟气自炉膛后方出口横向冲刷对流管束,使对流管束充分吸热,然后进入空气预热器,使空预热器进一步吸热,使烟气温度进一步下降,提高锅炉热效率,后经布袋除尘器及脱塔后由引风机、烟囱排入大气。
  三、SZS7-1.0/115/70-J水煤浆锅炉主要技术参数
  锅炉额定参数
  额定热功率:7MW  额定压力:1.0MPa  供水温度:115 ℃  回水温度:70 ℃ 设计效率:82% 排烟温度: 160 ℃ 热水供应量: 133.33t/h 燃料消耗: 1932Kg/h
  四、水煤浆锅炉设计概况
  由于煤的着火、燃烧和燃烬与油相比要困难得多,水煤浆本身还含有30%水分,使其从加热蒸发到着火燃烧时间延长。又由于水煤浆燃烧属于动力-扩散燃烧范畴,水煤浆着火和稳定燃烧的基本条件为高温热源加热,因此燃烧过程必须具有良好的雾化和合理配风以及保持燃烧室高温。为使该型锅炉能很好适应水煤浆燃烧特性,为水煤浆燃烧创造良好条件,同时兼顾出渣、落灰方便可靠,在设计时,对锅炉结构、燃烧室结构型式和尺寸,出渣、落灰方式等都给予特别考虑。
  1、由于水煤浆着火燃烧条件为炉膛温度要在850 -900 ℃的时候能稳定燃烧,为提高炉膛温度,强化水煤浆的空间燃烧,提高水煤浆的燃尽率,设计时采取了在锅炉炉膛采用正、副燃烧室,炉膛下部采用绝热墙体,在炉膛中设置挡火墙等措施,提高水煤浆的着火温度改善燃烧条件。
  2、采用技术成熟的燃烧器。由于水煤浆是一种液体形态的燃料,因此将其送入炉膛中的方法与送燃料油一样,以压缩空气为动力,通过喷嘴将其雾化成直径在75 -100μm 的细滴,来自空气预热器的热风在旋流燃烧器的作用下,在燃烧器根部形成一合适的高温烟气回流区,用以加强对水煤浆雾化炬的对流传热。液滴在炉膛的高温下蒸发, 然后就像煤粉燃烧那样析出挥发分、着火燃烧。
  3、水煤浆燃烧方式属于空间悬浮燃烧且着火困难,在总体结构上考虑到燃料的空间燃烧,锅炉的炉膛容积布置比同容量其它燃料锅炉(燃油、燃气锅炉)的容积要大。水煤浆中含有70%-75%的固体颗粒。燃烧后炉膛中充满了灰粒子,为使大部分灰粒子在炉膛中分离下来,设置了较高的炉膛出口高度。设计时布置了足够的燃烧空间和水煤浆燃烧所需的火焰长度及烟气行程,同时布置了足够的受热面积。为了避免水煤浆在炉膛中爆燃,在炉膛中设有燃烧器火焰监测器。
  4、锅炉尾部设置空气预热器以降低排烟温度,提高锅炉热效率。
  5、水煤浆燃烧后产生很多的灰尘,为方便锅炉的出渣、落灰,在锅炉炉膛两侧设有多个炉门,在锅炉长度方向,在炉膛底部设有刮板出渣机,在炉膛下部通过活动炉排及两个落灰口落入刮板出渣机。刮板出渣机与炉膛部分采用水封结构,不让外界空气流入炉膛影响锅炉正常燃烧。灰渣通过刮板出渣机在锅炉尾部排出。
  6、水煤浆飞灰粉粒细小,可粘在对流受热面上,因此在对流管束中设有吹灰装置。
  7、锅炉外包采用凸形板,锅炉外表美观大方。
  8、本锅炉采用微负压室燃方式,平衡通风。鼓风机提供水煤浆燃烧所需的氧气,同时根据一二次风的不同风量比例调整火焰形状和火焰直径,使火焰处于最佳燃烧状态,从而控制NOx生成,减少大气污染。引风机主要功能组织火焰形状及保证水煤浆在炉膛内负压稳定燃烧。
  9、水煤浆锅炉的控制系统与全自动燃油(燃气)锅炉控制系统相似。其控制系统采用的元器件既可用传统的继电器,亦可采用先进的触摸屏+PLC控制来替代传统的继电器控制。

撰稿:王成治  何争艳

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