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江蘇省鍋爐成套工程有限公司 |
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工業鍋爐選型探討
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| 2009-5-24
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一、工業鍋爐選型探討 企業在選購鍋爐設備時必須弄清企業本身的需要和市場鍋爐制造廠產品情況，在鍋爐選型中要考慮的問題概括如下： 1、 企業本身在生產工藝上或采暖供熱上需要多少蒸汽和熱水的供熱量。 2、 鍋爐蒸汽參數或熱水參數。 3、 進行蒸汽鍋爐和熱水鍋爐選用關系分析。 4、 工業鍋爐爐型的選擇。 5、 鍋爐燃用的煤種。 6、 其他如外形尺寸、負荷變化等。 1、如何確定鍋爐的容量和臺數 選購鍋爐時如何確定鍋爐的容量是一個重要的問題。一般地說應根據生產工藝上用汽量或采暖面積及生活用熱水需要的供熱量來確定鍋爐的出力或容量。首先用戶要弄清總的負荷范圍；其次是高峰情況，包括高峰負荷持續時間，高峰的頻率，也就是高峰出現的周期性，例如每月高峰出現次數，每周、每月以及一年內冬夏季的差異。摸清總的負荷需要和高峰后就可以考慮設備容量和臺數選擇。在選擇時還要考慮事故停爐備用量問題。備用量一般來說是指一臺備用鍋爐。這需要根據用戶本身的重要性來確定，如果生產使用上連續性要求較高必須認真考慮備用設備的問題。 一般鍋爐的經濟負荷在額定負荷75%以上，所以經常應使在用的鍋爐的實際負荷是在機組本身額定負荷50%以上，也就是說制造廠提供的設備在額定出力50%~100%間應保持穩定的高效。以往用戶為了安全起見時有購置過多富余量情況，致使設備常期在低負荷下運行，很不經濟。一般總容量在8噸/時或熱功率在6兆瓦（MW）以上的鍋爐房，以選用三臺的設備容量較合適。由于冬、夏季的差異，可以選購不同出力的設備。但是對于新建鍋爐房選擇出力相同設備在操作、維修、管理等方面都有比較方便、經濟。這樣的鍋爐房輔機配套布置可以合理安排。如果考慮到高、低峰和冬、夏季等差異較大情況下，也可選擇二大一小的設備。根據情況需要新建鍋爐房，選擇比三臺更多一些設備亦可，但不宜過多，與其采用很多臺的設備不如選擇高一檔容量的設備。在目前國內設備質量情況下，考慮備用機組是必要的。 國外設備的可靠性利用率較高，但是他們考慮到初投資費用與日后運行維護費用相比數目小，所以一般都考慮備用設備。萬一有事故停爐情況發生就把備用設備頂上，這樣就保證了使用要求。國外在對設備調節比上有較高要求時，主要著重于燃燒設備選擇上。我國目前燃燒設備品種還不多，在這方面選擇余地并不多。國外對高峰時間不長的負荷，建議用蓄熱器或大水容量的出力較大的鍋殼式蓄熱型內燃鍋爐（Thermal Storage Boiler）來承擔。 我國近年來在蓄熱器方面也做了不少工作，確實有節能效果。蓄熱器是一個體積較大的蓄熱容器和附屬的調節閥門、管理等組成的裝置，是蓄聚熱能的設備。蓄熱器存放蓄聚的介質大都是水（亦有其他介質蒸氣等）。貯存于蓄熱器中的高溫水隨時可釋放蒸汽以滿足生產需要。它能使鍋爐經常在高效穩定負荷下運行，因此是一種節能裝置。它在某種程度上能減小工礦企業對鍋爐設備投資。我國很多工礦企業的用汽量在一天24小時內是不均勻的，有高峰、有低荷。一班制工廠早晨8時上班，在9時后各車間用汽負荷迅速上升，中午12時稍有降低，在下午1點左右又升至高峰，到四點左右負荷又回至低荷甚至壓火。二班制、三班制負荷情況各異。因此鍋爐的操作運行要求較高。如果工廠高、低負荷，瞬時變化很大，為了保持汽壓穩定，和一定的鍋爐效率就必須有完善的燃燒自動控制裝置。采用蓄熱器后，鍋爐可經常保持在額定負荷或經濟負荷下運行，簡化了操作運行。在工廠熱負荷達高峰時，蓄熱器能釋放蒸汽，當熱負荷低時，鍋爐生產的多余蒸汽，可蓄貯在蓄熱器內。選擇蓄熱器前，工礦企業應對本部門用汽負荷進行統計，畫出負荷曲線。分析研究負荷分配的情況及均衡用汽量的辦法，最后確定有無選用蓄熱器的必要。 2、如何確定蒸汽和熱水的參數 用戶要根據使用要求確定蒸汽或熱水參數。工礦企業在生產上所需要的鍋爐大多是蒸汽鍋爐。蒸汽大多用于生產中需要一定溫度的熱量來滿足生產工藝上要求的情況，如紡織印染、食品制糖、橡膠造紙、石油化工等行業。因此要按照生產工藝規定要求，確定鍋爐的飽和蒸汽參數。飽和蒸汽的優點就是能保證生產上需要的恒定溫度。 一般鍋爐的壓力總是要高于生產上需要的飽和蒸汽壓力，其理由是要克服管道或管網中壓力損失。目前很多情況是鍋爐銘牌壓力遠大于生產上需要的壓力。例如很多用戶選購了13壓鍋爐，而實際上只用5表壓或6表壓的運行壓力。在這樣低壓力下運行，對蒸汽品質有不良影響。因為壓力降低，蒸汽比容增加，出口處流速大大增加，使蒸汽帶水現象上升。一般生產實際需要的壓力加上克服全部管道阻力需要的壓降后再加上25%~30%的壓力余量就已夠了。 給水泵的揚程按鍋爐銘牌配套，鍋爐實際運行壓力過低，給水泵電能消耗顯然是極大的浪費。用于小型發電廠的鍋爐蒸汽參數，可按汽機需要參數配。大部分用25表大氣壓的過熱蒸汽。如果汽機是13表大 氣壓的過熱蒸汽，則鍋爐應選用16表大氣壓的過熱蒸汽參數為宜，這樣可使蒸汽品質更加好一些。 對于城市、工廠采暖供熱所需要的熱水鍋爐，目前常用的溫度參數為供、回水溫度95/70攝氏度。目前國內城市供熱有三種型式；熱電廠、區域鍋爐房以及分散的小容量鍋爐房供熱。前二者為集中供熱，以區域鍋爐房供熱為發展方向，當前以分散小容量鍋爐房為多。對于區域集中供熱，高溫熱水鍋爐、供、回水溫度將發展130/70參數。目前熱水鍋爐產品中已有95/70、115/70、130/70三檔可供選擇。實際使用中的熱水鍋爐運行壓力大部分低于設計壓力，主要是受原管網系統限制。 3、蒸汽鍋爐和熱水鍋爐選用關系 由于熱水采暖比蒸汽采暖節能舒適，及節能要求蒸汽采暖改為熱水采暖。擔是在不少工礦企業的生產工藝上仍需要蒸汽加熱，因此企業用戶就存在既需要蒸汽又需要熱水的情況。在這種情況下如何選型是一個比較復雜的問題。需選用什么設備要具體分析。大致估計有以下幾種情況： A、工礦企業經常使用的蒸汽量很大而采暖用熱水量不大進，可用蒸汽鍋爐，另外配置面式熱交換器生產熱水。 B、當采暖系統使用熱水量很大，需要的蒸汽量很小，但壓力較高時，不妨在熱水鍋爐外另設置一臺小的蒸汽鍋爐用為汽源。 C、當熱水量和蒸汽量都比較小時可選用汽、水兩用的鍋爐。 D、當熱水量和蒸汽量都是很大時，則要從系統上來研究。 4、燃煤品種和選型關系 我國絕大部分工業的生活鍋爐的燃料是煤。煤的特性比較復雜，例如無煙煤難于著火，高灰分劣質煤亦不易著火，褐煤雖然揮分很高，但水分亦高，著火亦較難。這些難著火的煤對爐拱設計都有特殊要求，這方面的問題比較復雜。工業發達國家，鍋爐燃燒品種經過篩選比較穩定。我國市場上供應的大部分是原煤，而原煤來源的品質都難以保持穩定。特別地方小窯煤產的煤投入市場，使燃煤品種更加復雜。因此用戶在選購設備之前，必須和當地燃料供應部門認真研究燃煤品種的發展趨勢，以保證爐型、拱型適宜。 5、工業鍋爐型的選擇 A、燃燒設備的類型 選擇燃燒設備首先決定于企業用戶使用的燃料品種，但是燃燒設備在燃料適應程度上亦交錯。簡單概括如下： 鏈條爐排在爐拱的配合下能燃用較廣泛的煤種。但是在已給定的爐拱下，燃煤的適應性亦在一定范圍。由于鏈條爐排的金屬耗量較大，發熱值低的燃煤需要大的爐排面積，金屬耗量隨之增大。所以鏈條爐排適用于中等以上燃煤（發熱值在4000大卡/小時以上），尤其是適宜于優質煤。往復爐排能使燃煤生產攪拌作用，因此燃用煤種較廣泛。但是由于往復爐排冷卻的條件下不如鏈條爐排，適用燒灰分較多的燃煤，因為灰分能起到保護爐排片不能使它過熱而燒壞。適用于熱值在2700~4500大卡/公斤的燃煤。 拋煤機倒轉爐排具有燃煤適應性廣的特點，但不適宜燒無煙煤，因為無煙煤的層燃爐上需要長后拱，而拋煤機要開式爐膛，帶二次風。拋煤機帶有半懸浮燃燒性質，調節負荷靈敏。但是拋煤機爐排煙含塵量高。所以要發揮拋煤機爐優點首先要把降低排煙含塵量工作做好。如原煤顆粒度中細屑不能多，爐內二次風的運用，飛灰收集復燃裝置等等措施跟上，把排煙含塵量減小到接近或略高于鏈條爐的水平，用戶才能選用。 沸騰爐是國內、外都在積極開發的新爐型。國外發展沸騰爐側重于環保角度的考慮，國內則更多側重燃用劣質煤上的考慮。它能燃用1300大卡/公斤發熱值以上的任何煤種。在燃用優勢煤和低質煤時，燃燒室受熱面布置，操作方式等方面有所不同。沸騰爐金屬耗量較小，成本低，有較大發展前途。 煤粉爐總的說不適宜于20噸/時容量以下的小型工業鍋爐，這是由于輔助裝置復雜，不經濟。我國中南地區采用煤粉、甘蔗渣兩用爐也都是10噸/時以上容量。 B、“鍋”的型式的選用 在“鍋”的型式上目前有：鍋殼式（火管）、水火管混合式、水管式三種，三種型式各有特點。鍋殼式和水火管式適宜于較小容量的鍋爐，如4噸/時及以下容量。水管鍋爐適宜于容量較大的鍋爐如4噸/時及以上鍋爐。總的說水管鍋爐安全性好。在同樣外形尺寸條件下水管鍋爐的爐膛可以稍高一些，布置爐拱條件比鍋殼式和水火管式要好，有利于燃燒。 6、其他因素和選型關系 除了鍋爐出力、工質參數、燃煤品種三個最基本因素外還有其他方面如外形尺寸、負荷波動性、水源水質、空氣污染、機械化、自動化程度，都和主、輔機選型有關。鍋爐外形尺寸對于在原有鍋爐房內擴建須加以考慮，例如同樣型號的10噸/時，6噸/時和6.5噸/時雙鍋筒橫置式（SHL）鍋爐，不同廠的產品，尺寸高低相差很大，用戶要摸清制造廠產品情況。 總起來說選型是一個比較復雜的問題，不是理論上探討就能解決的問題。選型時最關鍵的問題是要在各類產品的真實質量情況。我們上面分析的選型因素是在各類產品保證可靠質量的基礎上而論的。如果產品的質量不好，那么選型的理論再好也是空講。所以歸根到底產品質量和產品品種是選型的基本保證。只有在多品種、高質量基礎上才能使選型工作達到預期效果。
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