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固体成型燃料生物质热水锅炉的开发设计

来源:http://www.tshbgl.cn/news/4.html    发布时间 : 2016-12-22

随着人们对能源需求的增长,作为主要能源来源的化石燃料在迅速地减少。因此,寻找一种可再生的替代能源,成为社会普遍关注的焦点。生物质能是一种理想的可再生能源,它来源广泛,每年都有大量的工业、农业及森林废弃物产出。在目前世界的能源消耗中,生物质能消耗占世界总能耗的14%,仅次于石油、煤炭和天然气,位居第四位。而在我们国家特别是北方地区玉米杆、稻壳等可再生资源资源非常丰富,用其代替或部分代替燃煤,能为用户带来丰厚的经济回报。

 
SZL4.2-1.0/95/70-T型组装水管热水锅炉,采用双锅筒纵置式布置,燃烧方式用链条炉排。额定功率4.2MW,额定出水压力1.0MPa,额定出水温度95℃,锅炉设计燃料为固体生物质燃料。炉膛两侧墙水冷壁采用膜式水冷壁结构;炉膛前、后墙水冷壁管向下延伸到炉排上部形成前后拱,这样既增加锅炉的密封性能,可有效降低炉墙外壁温度,减少散热损失,又增加了炉膛容积及受热面,同时加固了后拱的强度。炉膛后为燃烬室、对流管束,尾部有省煤器。烟气经炉膛、燃烬室、对流管束、省煤器进入尾部烟道,通过除尘器、引风机、烟囱排入大气。
 
本锅炉分上下两大件出厂,上部大件包括锅炉本体、上部钢架及上部炉墙,下部大件包括煤斗、链条炉排、下部炉墙及内部通风道,除前后拱管及其连接管现场装配,部分砖墙及前后炉拱在现场砌筑外,其余部件均组装出厂,尾部省煤器及烟风道随炉配套出厂。尾部除尘器及其接管按照合同发货。
 

该锅炉的安全稳定运行工况范围:热负荷: 70%-100%。

 
2 锅炉规范
 
额定功率:4.2MW
 
额定出水压力:1.0MPa
 
额定出水温度:95℃
 
回水温度:70℃
 
冷空气温度:20℃
 
试验压力:1.4MPa
 
辐射受热面:26.08m2
 
对流受热面:111.7m2
 
省煤器受热面:139.52m2
 
炉排有效面积:7.7m2
 
排烟温度:154℃
 
排烟处过量空气系数:1.65
 
设计效率:82.4%
 
锅炉水容量:7.5m3
 
金属耗量:锅炉本体9718 kg;钢结构8203kg;炉排15593kg
 
总耗电量:53.35KW
 
3 对燃料的要求
 
该型锅炉按生物质固体成型固体燃料(BBDF)进行设计。
 
进入本锅炉的秸杆经烘干,并制成块状或棒状,因此本设计采用链条炉排的层状燃烧方式,燃料适应性广。
 
生物质固体成型固体燃料的特性如下:灰分:5~20%;水分:≤12%,低位发热值:14650~16747KJ/Kg(3500~4000kcal/kg;密度:800~1100kg/m3;块状尺寸为32×32×(30~80),或棒状尺寸为φ30×(30~80)。
 
4 锅炉给水品质应符合GB/T1576-2008《工业锅炉水质》的有关规定
 
5 结构设计简介
 
锅炉整体型式为双锅筒纵置式自然循环锅炉,为缩短安装工期及基建投资,本锅炉设计成组装锅炉,分上下两大件出厂
 
针对生物质燃料的燃烧特性采取以下几项改进措施。
 
5.1 链条炉排的层式燃烧:由于燃料经烘干,并制成块状或棒状,本锅炉采用前轴驱动链条炉排的层式燃烧方式,着火条件好,燃料适应性广。
 
5.2 采用较高的前拱和低而长的后拱:既可保证挥发份有足够大的空间充分燃烧,又可保证固定碳在后拱区有较长的燃烧时间,以提高锅炉燃烧效率。
 
5.3 合理的二次风系统:由于该燃料挥发分高,燃烧速度快,为防止空气与可燃气体混合不均匀,使烟气中的碳氢化合物分解,在炉膛燃烧区设计了二次风喷嘴。后拱出口处的二次风除了使烟气与空气充分混合外,还可将炉膛高温烟气推向前拱区,有利于燃料的着火。二次风风道上都装有调节阀门,可根据燃烧工况需要调节各组风量。
 
5.4 采用下部绝热炉膛:在炉膛下部,前拱区及后拱区,都采用绝热炉膛,以提高燃烧区的燃烧温度,保证燃料的完全充分燃烧。
 
5.5 锅炉两侧墙水冷壁采用膜式水冷壁结构;炉膛前、后墙水冷壁管向下延伸到炉排上部形成前后水冷拱,这样既增加锅炉的密封性能,又增加了炉膛容积及受热面,同时加固了后拱的强度。
 
1)水冷系统:包括前后拱管、侧水冷壁、对流管束、上、下锅筒、下降管及集箱。
 
(1)锅筒:上锅筒直径为900,厚14,长5300(不算两端封头),下锅筒直径为900,厚度为14,长2140(不算两端封头),材料均采用Q245R。下锅筒通过两个汽包支座搁在底盘上,后边一个为活动支座。上下锅筒中心距为2300,上锅筒支承在焊接的水冷壁、对流管束上。上锅筒内部装有配水装置和出水装置,由省煤器集箱引出的回水经4根φ89的管子进入锅筒内φ159的配水管,配水管两端留有半圆形出水口。上锅筒内还装设横向隔板,使上升管与下降管隔开。在锅筒的顶部装有出水装置,加热后的热水在锅筒内混合后由出水装置引出,供给用户。下锅筒内设有排污装置。
 
(2)水冷壁:炉膛两侧采用膜式水冷壁结构,管子为φ51×4,节距为100。前、后墙水冷壁为φ51×3的管子共28 根,节距为120mm,前后墙水冷壁向下延伸,形成高而短的前拱和低而长的后拱。后拱倾角为10°,前后拱总覆盖率达80%。   (3)燃烬室:两侧为φ51×4膜式水冷壁管子连接于上锅筒与两侧集箱之间,管间距为100mm,贴后墙管有两排共16根,连接于上下锅筒之间,横向管间距为110mm,管径φ51×3。
 
(4)对流管束:上下锅筒间由320根φ51×3的对流管束分别与上下锅筒采用焊接连接,管间有一堵隔墙,烟气成两个回路横向冲刷流动。
 
(5)省煤器采用流线型鳍片式铸铁省煤器,长度为1500 mm,材料为HT200。省煤器共64根省煤器管组成,回水由进水管流入省煤器,沿逆烟气方向而上,然后再由出水管送入锅筒。
 
2)炉墙部分:本炉为组装锅炉,采用轻型炉墙,锅炉炉膛及燃烬室两侧全部采用轻质保温材料,既加强了炉墙的保温隔热性能又减轻了锅炉总重。后半部内层为耐火砖,外层为保温材料。前后拱分别由前后拱管作骨架浇筑耐火混凝土组成,后拱的重量吊在两个横梁上,锅炉的前后拱、前墙、中墙和下部炉墙在工地由安装部门在用户现场砌筑施工。
 
3)燃烧系统部分:燃烧系统包括煤斗、链条炉排、炉排传动装置。
 
本锅炉链条炉排为大块炉排片。炉排前后轴距为5.56m,有效宽度为1.6m,炉排下面划分为5个独立的风室,根据燃烧情况配风,进风方式为双侧进风,进风均匀。炉膛前部设有煤斗、煤闸门,用以调节进入炉排的料层厚度。炉排速度由减速箱控制调节。烧透的炉渣排入渣斗。
 
6 锅炉管道系统及附件
 
锅炉范围内管道系统设计满足TSG G0001-2012《锅炉安全技术监察规程》》及TSG G0002-2010《锅炉节能技术监督管理规程》(附录B:锅炉仪表配置要求)的要求。
 
锅炉本体附件除放气阀、出水阀、安全阀、排污阀外,还有测量仪表、压力表、温度计,测点应参照图纸6T8150-0和现场具体情况而定。
 
7 辅机配套
 
用户自己选配辅机时,各辅机的参数不能低于我厂辅机清单上辅机的参数,海拔高地区的风机参数应予以修正。
 
8 锅炉按GB50273-2009《锅炉安装工程施工及验收规范》进行安装与验收。
 
9 对于链条炉排锅炉经济运行,应做到如下方面:(1)水质一定要符合标准,保证受热面不结垢,提高换热系数;(2)鼓引风机及循环水泵采用变频控制;(3)控制排烟处过量空气系数小于1.65;(4)定期吹灰,提高换热效率;(5)锅炉及系统杜绝跑、冒、滴、漏;(6)风机轴承和循环泵轴承的冷却水尽可能循环利用。(7)锅炉炉墙、烟风道、各种热力设备、热力管道及阀门应当密封和保温,其表面温度低于50℃,减少散热损失。

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