燃?xì)忮仩t房工藝設(shè)計(jì)

摘 要：以新疆烏魯木齊市煤改氣工程為例，介紹大型燃?xì)忮仩t房工藝設(shè)計(jì)及分布式變頻系統(tǒng)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：燃?xì)忮仩t；燃燒；分布式變頻

烏魯木齊市屬于大氣污染嚴(yán)重的城市，煤改氣工程主要是將原有城市燃煤鍋爐改為燃?xì)忮仩t，從而緩解冬季大氣污染問題。本文以新建三臺(tái)100t/h燃?xì)忮仩t為例，介紹鍋爐工藝系統(tǒng)及外網(wǎng)形式。

一 鍋爐工藝設(shè)計(jì)

（1）燃?xì)忮仩t的燃燒特點(diǎn)

用發(fā)熱量高的燃?xì)猓諝庥昧看螅谷細(xì)饽艹浞秩紵枰罅康目諝馀c之混合。燃?xì)獾娜紵^程沒有燃油的霧化過程與氣化過程。燃?xì)馀c空氣的混合方式，對(duì)燃燒的強(qiáng)度、火焰長度和火焰溫度都有很大的影響。根據(jù)混合方式不同，燃?xì)獾娜紵椒煞譃槿N：1）擴(kuò)散燃燒：此種燃燒方法即不預(yù)先混合，而是在燃?xì)鈬娮炜谙嗷U(kuò)散，并燃燒。其優(yōu)點(diǎn)燃燒穩(wěn)定，燃具結(jié)構(gòu)簡單，但火焰較長，易產(chǎn)生不完全燃燒，使受熱面積碳化。2）預(yù)混部分空氣燃燒：此種燃燒方式即燃燒前預(yù)先將一部分空氣與燃?xì)饣旌希ㄒ淮慰諝膺^剩系數(shù)在0.2-0.8之間），然后進(jìn)行燃燒。其優(yōu)點(diǎn)是燃燒火焰清晰，燃燒強(qiáng)化，熱效率高。但燃燒不穩(wěn)定，對(duì)一次空氣的控制及燃燒成分要求較高。設(shè)計(jì)中選用燃燒器燃燒方法為此種形式。3）無焰燃燒：此種燃燒方式即燃?xì)馑杩諝庠谌紵耙雅c燃?xì)饩鶆蚧旌稀Ｒ淮慰諝膺^剩系數(shù)等于燃料完全燃燒時(shí)的空氣過剩系數(shù)，在燃燒過程中不需要從周圍空氣中取得氧氣。當(dāng)燃?xì)馀c空氣混合物達(dá)到燃燒區(qū)后能在瞬間燃燒完畢。

二 燃?xì)忮仩t結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及類型

（1）燃?xì)忮仩t結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

燃?xì)忮仩t不同于燃煤鍋爐，它需要使用燃燒器將燃料噴入鍋爐爐膛，采用火室燃燒而無須使用爐排設(shè)施。由于燃?xì)忮仩t燃燒后均不產(chǎn)生燃料灰渣，故燃?xì)忮仩t無須排渣設(shè)施。噴入爐內(nèi)的燃?xì)馊绻c空氣在一定范圍內(nèi)混合或熄滅，就容易爆炸。因此燃?xì)忮仩t均需采用自動(dòng)化的燃燒與控制系統(tǒng)。

（2）燃?xì)忮仩t類型

當(dāng)鍋爐容量≥30 t/h時(shí)，水管鍋爐的各項(xiàng)指標(biāo)明顯優(yōu)于火管鍋爐，唯一需要注意的是燃?xì)獾娜紵匦砸笪⒄龎和L(fēng)，所以對(duì)爐墻的強(qiáng)度和密封要求都很高。水管鍋爐的主要型式有D型、A型和O型。三種型式的共同特點(diǎn)是：臥式布置，燃燒器水平安裝，操作檢修方便，寬高度尺寸較小，長度伸縮性較大，適合于鍋筒系列化生產(chǎn)。其中D型鍋爐是雙鍋筒縱置式，右（左）側(cè)為水冷壁，左（右）是上鍋筒之間的對(duì)流管束，根據(jù)需要可布置過熱器或省煤器；O型也是雙鍋筒縱置式，上鍋筒長，下鍋筒短，前部爐膛兩側(cè)的水冷壁管在下部彎向?qū)Ψ讲⑴c其下集箱相連，燃燒器前部布置；A型單鍋筒縱置式，爐膛和對(duì)流管束均由上鍋筒和兩側(cè)下集箱之間的管子構(gòu)成，前部布置燃燒器，鍋爐尾部可設(shè)過濾器。設(shè)計(jì)中選用D型鍋爐。

三 鍋爐的節(jié)能環(huán)保措施：

在鍋爐設(shè)計(jì)中，為充分利用高溫?zé)煔猓刹扇∫韵鹿?jié)能措施：在鍋爐煙道排至大氣前，根據(jù)不同情況增設(shè)節(jié)能裝置，分別為省煤器、冷凝器、空氣預(yù)熱器，使得排煙溫度降的更低，經(jīng)過節(jié)能器后，煙氣出口溫度控制在100℃以下。根據(jù)冬季室外空氣溫度的變化，可對(duì)供回水溫度及流量進(jìn)行質(zhì)調(diào)節(jié)和量調(diào)節(jié)，循環(huán)水泵采用變頻調(diào)速調(diào)節(jié)方式。環(huán)保措施要求鍋爐煙氣排放氮氧化合物小于200mg/m3。

四 鍋爐房的一次水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)保留原有燃煤鍋爐的外網(wǎng)系統(tǒng)形式，采用分布式變頻泵系統(tǒng)，是一種新型的水泵布置型式，與傳統(tǒng)的單點(diǎn)布置相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：1）節(jié)約電能。2）系統(tǒng)整體壓力水平較低，系統(tǒng)更加安全。

（1）分布式變頻泵系統(tǒng)的原理

在傳統(tǒng)的供熱枝狀管網(wǎng)系統(tǒng)中，一般是在熱源處或換熱站內(nèi)設(shè)有一組循環(huán)泵，根據(jù)管網(wǎng)系統(tǒng)的流量和最不利環(huán)路的阻力選擇循環(huán)泵的流量、揚(yáng)程及臺(tái)數(shù)；管網(wǎng)系統(tǒng)各用戶末端設(shè)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥或自力式流量控制閥等調(diào)節(jié)設(shè)備，以消耗掉該用戶的剩余壓頭，達(dá)到系統(tǒng)內(nèi)各用戶之間的水力平衡；個(gè)別既有熱網(wǎng)由于用戶熱負(fù)荷的變化，資用壓頭不夠，增裝了供水或回水加壓泵，但由于不易調(diào)節(jié)，往往對(duì)上游或下游用戶產(chǎn)生不利的影響。隨著新型調(diào)節(jié)設(shè)備和控制手段的出現(xiàn)，使得對(duì)水泵的數(shù)字控制成為可能，這樣理論上可以取消管網(wǎng)中的調(diào)節(jié)設(shè)備，代之以可調(diào)速的水泵，在管網(wǎng)的適當(dāng)節(jié)點(diǎn)設(shè)置，以滿足其后的水力工況要求。如果控制管網(wǎng)中適當(dāng)節(jié)點(diǎn)的壓差，該點(diǎn)稱之為壓差控制點(diǎn)，對(duì)于主循環(huán)泵的選擇，只要能夠滿足流量和熱源到壓差控制點(diǎn)的阻力即可，這樣可大大降低循環(huán)泵的揚(yáng)程，使得主循環(huán)泵電機(jī)功率下降許多；經(jīng)濟(jì)控制點(diǎn)之后的每個(gè)用戶設(shè)置相應(yīng)分布變頻泵，成為分布式變頻泵系統(tǒng)，使得原來閥門節(jié)流的能量不再白白地?fù)p失，由于水泵可用變頻器調(diào)速，主循環(huán)泵可大大降低電能消耗，理論上可省去調(diào)節(jié)設(shè)備，同時(shí)供熱系統(tǒng)可工作在較低的壓力水平，系統(tǒng)更加安全。

（2）一次水分布式變頻泵的選擇

本設(shè)計(jì)三臺(tái)100t/h燃?xì)忮仩t，鍋爐運(yùn)行一次水溫120/70℃，為保證水泵并聯(lián)運(yùn)行效率較高，選用一次水變頻循環(huán)泵為兩用一備，水泵參數(shù)如下：

水泵1：Q=1260m3/h，H=16m，N=75KW水泵一臺(tái)，該水泵滿足一臺(tái)鍋爐運(yùn)行，

水泵2：Q=2400m3/h，H=16m，N=160KW水泵2臺(tái)，該水泵滿足兩臺(tái)鍋爐運(yùn)行，并考慮備用。因?qū)嶋H運(yùn)行時(shí)以單臺(tái)或兩臺(tái)鍋爐運(yùn)行為主，三臺(tái)同時(shí)運(yùn)行機(jī)會(huì)不多，故考慮水泵2設(shè)置備用泵，這樣水泵1， 水泵2以單臺(tái)水泵運(yùn)行時(shí)間較長，從而保證水泵的效率達(dá)到最高點(diǎn)。以上水泵揚(yáng)程均滿足鍋爐至壓差控制點(diǎn)的阻力即可，因此相應(yīng)水泵功率大大減小，從而實(shí)現(xiàn)一次網(wǎng)的節(jié)電節(jié)能。鍋爐工藝圖如右圖：