25t／h燃富氢气锅炉的设计.pdf

余 热 锅炉 2 0 1 4 ． 1 2 9 2 5 t ／ h燃富氢气锅炉的设计 鞍山锅炉厂有限公司 王杰 摘 要 本文详细介绍了我公 司开发的燃富氢气锅 炉的设计要 点、结构特点及设计 中需注意的问题。 关键词 富氢气 自然循环 燃烧器 减温器 0 前言 利用焦炉气生产 L NG 液化天然气 ， 将为焦炉尾气的综合利用作 出示范，变废 为宝，使环境经济和社会效益得 以协调和 统 一 ，实现循环经济 ，使我 国的焦炭业能 够持续和高效发展。 本T程为焦炉气制 L NG项 目， 本项 目 以 9 O万吨／ 年焦化装置副产的焦炉气为原 料牛 L NG。在牛广 L NG 时可副产 H 2 ， 受 国家节能减排政策的影响，用户想把副 产 H2 放在锅炉中燃烧 ， 产生中温中压的蒸 汽驱动制冷剂压缩机透平做功 ，为液化分 离工段提供规定压力、温度参数的工 f 用 汽 。基于 以上原因，山西某焦化厂 委托我 厂为他们设计了一‘ 台 2 5 t ／ h燃富氢气锅炉。 1 该炉 的设计燃料、设计参数、设计工况 1 ． 1 设计燃料富氯气和焦炉气 ，如表 l 所 不o 1 ． 2设计参数如表 2所示 。 袭 1 设计燃料成分 燃料名称 H2 ％1 N2 ％ C H4 ％ c o ff％1 烷烯烃f ％ C Of ％ 流量 N m ／ h Q ⋯ k J ／ Nm’ 焦炉气 5 7 ．1 3 ． 7 26_ 3 2． 7 2． 5 7．7 不 限 1 8 09 0 甯氧气 8 6 6 9 l 1 7 2 1 5 O 0 9 5 7 6 1 9 8 9 6 表 2 设计 参数 名称 ’ 单位 数据 额定蒸发 t ／h 2 3 自产蒸气 1 4 ． 6 d h 来饱和汽 8 ． 4 过热蒸汽 力 MP a 3 _ 8 2 锅筒 f 1 力 MP a 4 ． 2 0 2 过热蒸汽温度 ℃ 4 5 0 热 气温 度 ℃ 见 各 l 况 冷 气温 度 ℃ 3 0 给水温度 ℃ 1 0 4 排烟温度 ℃ 1 5 1 锅炉热效率 ％ 9 1 ～9 2 燃料 消耗罱 K g ／ h 见各工犹 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 0 余 热 锅炉 2 0 1 4 ． 1 1 ． 3 设计 工况 1 ． 3 ． 1 设计工况一‘ 额定 正常 工况 按外米蒸汽 8 ． 4 t ／ h ，蒸发段产生蒸汽 1 4 ． 6 t ／ h ，过热段产生蒸汽 2 3 t ／ h进行设计， 设计燃料为富氢气。富氢气消耗量 B 4 7 5 8 N m ／ h ， 锅炉效率 9 1 ． 4 ％，I级喷水量 9 0 5 k g ／ h ， I I 、I I I 级 喷水 量为 0 。 1 ． 3 ． 2 设计工况二燃焦炉煤气工况 开车及停车时锅炉燃料气是焦炉煤气。 此时锅炉无外米汽 ，最高产汽 2 5 t ／ h ，焦炉 气消耗量 B 4 2 9 2 Nm ／ h ， 锅炉效率 9 2 ．6 ％ ， I 级喷水量 0 ， I I 级喷水量 1 4 4 8 k g ／ h 、I I I 级 喷水量为 2 8 4 6 k g ／ h ． 由于此工 况过热 器吸热 量 比例 很小 ， 需 要将低温过热器改作省煤器来用， 待外来汽 和富氢气逐渐增多， 锅炉改烧富氢气时，需 要将低温过热器再改回来。 因此要做好锅炉 的训 工作。 1 ． 3 ． 3 设计工况了最人工况 按外来蒸汽 8 ． 4 t ／ h ，蒸发段产生蒸汽 1 7 ． 6 t ／ h ，过热段产生蒸汽 2 6 t ／ h进行设计， 设计燃料为富氢气，富氢气消耗量 B 5 7 4 8 Nm ／ h ， 锅炉效率 9 l ％， I 级喷水量 1 0 9 8 ／ h ， I I 级喷水量 6 3 l k g ／ h 、 I I I 级喷水量 8 2 1 k g ／ h 。 1 ． 3 ． 4 设计] 二 况四最小工况 按外 来 蒸汽3 t ／ h，蒸发 段产 生 蒸汽 9 ． 1 3 t ／ h ， 过热段产生蒸汽 1 2 ． 1 3 t ／ h进行设计， 设 计 燃 料 为 富 氢 气 ，富 氢 气 消 耗 量 B 2 9 4 7 ． 6 N m ／ h ， 锅炉效率 9 2 ％， I 级喷水 量 5 7 k g ／ h ， I I 、I I I 级喷水量 0 。 2 2 5 t ／ h燃富氢气锅炉的设计要点 1 锅炉采用单锅筒，自然循环，T I 型布 置，前吊后支，膜式壁炉室，钢构架，半丌 式炉膛，平衡通风 2 燃烧器布置在炉膛底部，燃烧器的选 型必须适应焦炉煤气和 富氢气两种燃料气 互换性和适应性。 3 过热蒸汽调温方式采用多级喷水减温 ； 4 各部位必须为全密封结构； 5 前后墙上部设有空气吹扫孔 ， 以防可燃 气聚集 6 锅炉按露大布置 ，7级地震裂度设计； 7 锅炉两侧端上部设有防爆门； 3 结构特点 3 ． 1炉膛 炉膛净空尺寸为 3 0 0 0 2 0 0 0 mm， 周 布嗣膜式水冷壁 ，后墙水冷壁下部与炉底 水冷壁用集箱连在一‘ 起，形成封 闭的水冷 炉底，后墙水冷壁上部向前弯 曲形成折 i 角，再拉稀至顶棚形成凝渣管 ，再 向前弯 至前墒形成顶棚。炉膛内部标 岛 7 m 以 卜 包括炉底全部打． 卫燃带以利燃烧。 为增加炉膛刚度，在膜式水冷壁外部布置 4 圈刚性梁，在炉膛下部布 止晃装荠。 下降管、引J f I 管管径为 l 0 8 x 4 ． 5 mm，水 冷壁管径为 6 0 4 mm，间距为 9 0 ram，管 子材质为 2 0 GB 3 0 8 7锅炉用无缝铡管，整 个炉室水冷壁分为四个独立的水循环同路， 均设有独 的引出管及下降管系统。燃烧 器布置在炉底， 整个炉膛采用全悬m结构， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 余 热锅炉 2 0l 4 ． 1 整体 向 卜膨 胀 。燃 烧 器 处膨 胀 量 约 为 膨胀量的影响。 3 5 mm， 与燃烧器连接的各管道需要考虑此 广所一 ， 1 4 2 5 l ‘ i J f r 一 l ‘ 、 ． 门T r 1 ， | ＼ T L - “ 二勺 ，士 ● ． }_-r a-I I 广一 『 _ ， ． I I } 1 P 俞 r n。 ‘ 最 ⋯ ～ l J 悯 r r I I l J ≤ 0 ； ． 1 鸯。 I _ _L ． I _ 蹬 窭 E j ， X ． 碡 ● -- E K 口5 ／ J 7 I 螬墨 ， I i 土 I 誊。 土． k 。 r 一 [ 1 ， 、 、 、 -9 -4 - ． T ，1 l _ - I 。 J 工 _ B ’ I 5 一 戮 鼎 辱 、 lL ． 田 J 皿 l ’ ■ E 『 i 谴口 H 。 一 且 一 直昼一 丑 【 l 冉 厂I 1 ． I l _⋯一 ⋯⋯ ＼I rI r 兰 T { 毒 } ； 三 _ 三 ； 茎 三 三 三 ； 塞 呈 j } X 1 荤 ． 山 a 一 ； 刁 l l ‘ I l 乩1 ． 1 AG 一 2 5 ／ 3 ． 8 2 ． Q型燃富氧气锅炉的结构简 3 ． 2 锅筒 及 部 置 锅 筒 尺 寸 为 ① 1 4 1 2 3 0 mm，材 质 为 Q3 4 5 R钢 板 。 、 锅筒 郜装置有l 2个①2 9 0 mm 的旋 风分离器， 作 为汽水粗分离元什，在锅筒顶 部布置有钢丝 分离器做为细分离元件， 在 钏丝网分离器下端装有 4根水管， 把分离器 L 卜 l 带进的水分雨送回到锅筒的水窄『 自 J ， 以保 证蒸汽品质。 为防止低温的给水 温度较高 的锅筒筒壁直接接触 ， 给水管采用套管接头， 给水管沿锅筒纵向均匀分布。 锅筒 设有五 组水位农， 一组为双色水位-农， 使于厂 口 ， L I 设 置_T业摄像头以监视水位 ， 另一组为玻璃管 液位计， 用于就地观察； ⋯组电接点液位计 管 ， 可作水位显 和接水位报警器用；两 组水位平衡容器，作为水位 记录与控制用 。 为提高蒸汽的品质 ，降低炉水的含盐浓度 ， 锅筒一 I 装有连续排污管和炉内加药管， 连续 排污率 5 ％。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 2 余 热 锅 炉 2 0 1 4 ． 1 3 - 3过热器 燃烧富氢气 时， 饱和蒸汽从锅筒由导管 引出后，流经低温过热器、第 T 级喷水减温 器、高温过热器 I、第 1 I 级喷水减温器、高 温过热器 T 【 、 第1 T I 级喷水减温器、高温过热 器I I I 、 最后合格的过热蒸汽从出口集箱引出。 燃烧焦炉煤气时， 饱和蒸汽从锅筒 由导 管引出后， 流经第 1 级喷水减温器、高温过 热器 I 、 第1 T 级喷水减温器、 高温过热器 I I 、 第1 I I 级喷水减温器、 高温过热器m 、 最后合 格的过热蒸汽从出口集箱引出。 此时低温过 热器被当做省煤器来使用，详见 1 ． 3 ． 2设计 工况二 。 高温过热器和低温过热器两组蛇形管 为纯对流型， 顺列布置。 高温过热器采用单 管圈，南中3 8 x 3 mm管弯制，材 ． 为 1 2 C r l Mo VG。低温过热器亦采用单管圈， 山①3 8 x 3 m m 管弯制 ，材料为 2 0 G B 3 0 8 7 。 高温过热器采用悬 吊结构 。 低温过热器采用 支撑结构， 蛇形管通过管兴支撑在通风梁上。 通风梁一端焊接钢管， 接至鼓风机吸风 口处。 另一端敞U。 3 ． 4省煤器 省煤器布置在低温过热器下部区域， 南 省煤器支撑梁支撑 。省煤器采用光管结构， 管规格为中3 2 x 3 mm，顺列布置。支撑梁一 端焊接钢管， 接至鼓风机I 吸风口处。 另一端 敞 口。 3 ． 5 空气预热器 窄气预热器采用卧式结构，单行程， 错 列布置。 烟气在管问横 向冲刷受热而，空气 在管内流动。 冷风从空气预热器后墙方 向引 入，热风从空气预热器前墙方向引出。 空 气 预 热 器 的 管 子 规 格 均 为 ① 40 x1 ． 5 mm 。 3 ． 6 燃烧系统 燃烧器布置在炉膛底部，共设 2台， 具 体要求如下 1 燃烧器包括 程序控制器、 点火变压器、 点火 电极、 燃烧 IU O 调节器、 熄火保护系统、 消音器等。 2 燃烧器的配套主要有主进气阀、 燃气过 滤器 、稳 调 压 阀、膨胀节、检漏 阀、双 体 电磁阀、低气压保护开关、紧急切断阀、 高低压开关及点火气路配什等 。 3 燃烧器为全 自动 节，与锅炉技术参数 相匹配， 火焰粗细、 长短与炉膛形状相适应， 不冲刷受热面 。 燃烧器负荷调 范围 6 O ％ ～ 1 2 0 ； 适应富氢气和焦炉煤气两种燃料气。 4 燃烧器具有 自动点火 、检漏 、吹扫、 燃 气压力高低报警，风压低报警，负荷大小， 故障报警、 显示等功能。火焰探测装置与燃 烧器作安仝互锁控制。 3 ． 7 铡架、平台扶梯及炉墙 本锅炉构架全部为钢结构， 可存地震烈 度七度 以下地 区安全运行。 锅炉在炉顶和集箱 、 人孑 L 、 检查孔等地 方布置了平 台，以便观察、操作和维修 。 由于炉膛为膜式水冷壁， 所 以炉膛部分 采用敷管轻型炉墙； 尾部炉墙采用框架护板 结构，这样有利于锅炉密封。 下转第 1 3页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 余 热 锅 炉 2 0 1 4 ． 1 ～一 个 p 2 1 9 mm 圆形排渣 口，接着又改在布 风板中前部布置 q 2 7 3 mm或 q 3 2 5 mm的圆 形排渣 口，且采用圆形排渣管时，设计应 注意设置一个浇铸件短管与下部的不锈钢 管焊接而成，以防止 口子变形造成堵塞。 通过大量运行实践发现，采用矩形口 径为 3 0 0 mmx 5 O O mm或 3 0 0 mm 6 O O mm， 材质全段采用铸钢件 的排渣管，即可有效 防止排渣管变形 ，又 ‘ 有效排 出大颗粒物 料 。 6 ． 小结 全焚烧发 电的核心设备是垃圾焚烧炉， 垃圾焚烧发 电处理了城市生活垃圾 ，焚烧 生的电能除 自用外 ，其余可并入 电网为 企业创造经济效益，减轻政府负担 。尽管 我国垃圾焚烧处理技术起步较晚，但由于 各级政府对环境保护工作的高度重视和 巨 大的市场潜力， 垃圾焚烧处理技术起点高、 发展迅速 ，污染控制手段完备的垃圾焚烧 处理系统 已经成熟 ，随着垃圾收费政策的 出台， 采川先进 的垃圾焚烧发 电处理技术 ， 使垃圾处理无害化、资源化 、减量化 ，是 垃圾处理的必 由之路，是一项环保且节能 的新技术，垃圾是一种新的可利用能源 。 循环流化床垃圾焚烧处理技术与设备是一 种基于循环流化床燃烧技术而发展起来的 新型的集垃圾焚烧 、供热 、发电为一体的 先进的垃圾处理技术和设备，在锅炉设备 的设计制造过程中要针对垃圾燃料的特性 采用针对性的结构设计，这样既能充分利 用循环流化床锅炉 自身的优势 ，同时又克 服垃圾燃料燃烧特性的不利影响，保证循 环流化床垃圾燃料锅炉设备长期连续稳定 运行 。循环流化床是 国家相关行业政策明 确推荐的节能环保燃烧炉型，该炉型特别 适用于燃用劣质燃料 ，对生活垃圾的 白灰 分、高水分、低热值具有较好的适应性， 因此今后在垃圾处理方面具有极大的发展 空 间。 参考文献 [ 1 ]张益， 赵 南才． 生活垃圾焚烧技术 化学工业出版社， 2 0 0 0 ． [ 2 ]党黎军， 循环流化床锅炉启动调 试与运行． 中国电力出版社， 2 0 0 2 ． [ 3 ]路春美， 程世庆等． 循环流化床锅 炉设备与运行． 中国电力出版社， 2 0 0 3 ． 上接第 3 2页 4结束语 综上所述，此炉的设计使用户在生 产中产生的富氢气得到了充分利用，这 是一个节能降耗的有效措施，同时也增 强了企业在 同行业的竞争力，为企业发 展提供 了广阔前景。目前该锅炉已点火 运行，运行情况 良好。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m