蓄热式蜂窝煤蒸汽锅炉设计与

4t/h蓄热式蜂窝煤蒸汽锅炉设计与研究王大伟豆文宣指导老师:赵广播摘要:型煤锅炉解决了小型燃煤工业锅炉冒黑烟和初始排尘浓度高的问题，在我国目前的经济、技术条件下，是解决大气环境污染日益严重状况的有效方法。但由于型煤锅炉的燃烧强度低，燃烧速度慢，现有的型煤锅炉只适合于采用低温长供方式供热的热水锅炉。本课题将蓄热技术和型煤燃烧技术结合起来，使型煤的应用领域从热水锅炉扩展到蒸汽锅炉，对改善我国城市的空气质量和大气环境有重要意义。同常规型煤锅炉相比，本课题从以下两个方面做了创新设计：1.根据型煤燃烧强度低速度慢的特点，在设计中采用新型强化燃烧方式;2.蓄热技术良好的节能和调节负荷能力在设计中得到应用，并分析了锅炉的动态蓄热特性。关键词：型煤锅炉；设计计算；蓄热；强化燃烧1．绪论1.1课题背景型煤是用一种或数种煤与一定比例的粘结剂、固硫剂等经加工成一定形状和有一定理化性能的块粒状燃料，它一般可分为颗粒型煤和蜂窝状型煤；型煤锅炉是以型煤作为燃料的炉型。型煤的工业化生产，国外已有百余年的历史，亦已具备大规模的生产能力。我国型煤发展起步较晚,从“六五”期间开始，我国才对型煤技术进行全面的研究工作，在型煤生产设备技术的研究、型煤添加剂的研究和型煤燃烧特性等方面取得了一些有价值的研究成果。目前,我国的工业型煤和民用型煤技术已达到较高水平，亦得到一定程度的推广应用。随着近年来环境保护意识的加强及有关资金的大量投入，对型煤的研究越来越多。一些高校、研究所以及工厂开展了型煤的成型加工、燃烧技术、烟尘排放和型煤锅炉的研究工作，取得了一定的进展，积累了相当多的经验。近两年已有一批型煤热水锅炉投入运行，生产型煤热水锅炉的工厂已达百家，其中绝大部分为常压热水锅炉，取得了良好的环境保护效果。但是，至今为止，在蒸汽锅炉上燃用型煤并没有得到顺利推广，究其原因，主要是对型煤本身的技术性能研究较多，而对型煤的燃烧技术及设备研究甚少造成的。由于目前尚无燃用型煤的专用蒸汽锅炉，这严重制约了我国各大中城市控制原煤散烧，推广使用型煤环保政策的全面贯彻实施。综上所述，在蒸汽锅炉上推广使用型煤的关键是要研究出适合于燃用型煤的燃烧新技术和设备，并在此基础上研制出燃用型煤的环保型蒸汽锅炉。1.2课题研究的目的和意义我国是一个煤炭资源十分丰富的国家，煤炭在我国国民经济和社会发展中占有极其重要的地位。并且，在今后相当长的时间内，煤炭都将是我国能源的主体。我国煤利用的主要形式是直接燃烧，直接燃煤量占用煤总量的80%以上。目前，我国在用的工业锅炉约50余万台，工业窑炉16万台，年耗煤约4亿吨[1],这样就造成了严重的粉尘污染和能源浪费。煤炭燃烧已成为我国环境污染物排放的主要来源，随着煤炭消费量的增加，面临的环境问题越来越多。近期对我国城市大气污染监测结果表明，我国城市大气污染严重，在大气污染类型主要为煤烟型大气污染。针对我国一次能源以煤为主，污染严重，能源利用率低的现状，修改后的《中华人民共和国大气污染防治法》第22条、第25条指出：国务院有关部门和地方各级人民政府应当采取措施，改进城市燃料结构，发展城市煤气、推广成型煤的生产和使用；大、中城市人民政府应当制定规划，对市区内的民用炉灶，限期实现燃用固硫型煤或者其他清洁燃料，逐步替代直接燃用原煤。目前许多城市如北京、天津、济南、长春等已把工业和民用锅炉燃料型煤化列入政府工作计划。为了缓解哈尔滨市煤烟型大气污染日益严重的状况，改善空气质量，一九九九年九月八日，哈尔滨市推广使用型煤领导小组、哈尔滨市环境保护“双达标”领导小组联合发出《关于燃煤锅炉推广使用型煤的通知》。二00一年八月七日哈尔滨市人大第85次常务会议通过了《哈尔滨市原煤散烧污染防治办法》并于二00一年八月八日起施行，该办法第十一条规定，“建成区内新建、改建、扩建生产和生活供热设施，应当使用清洁能源或者采用集中供热方式，不具备条件的，应当使用型煤及其它洁净煤技术，不得直接燃用原煤”。型煤技术一种适合我国国情的、经济实用的洁净煤技术。发展型煤，不仅可以节约能源，提高煤炭利用效率（与原煤散烧相比，燃烧型煤锅炉的节煤率可达15%左右）；而且可以有效地减少环境污染（可使初始排尘减少80%～90%、烟气黑度降到1林格曼级以下、总固硫率50%以上[1]）；在我国目前的经济、技术条件下，推广使用型煤是解决我国目前大气环境污染日益严重状况的行之有效的方法。燃用蜂窝状型煤锅炉在运行时是用机械推动装置将蜂窝状型煤水平推入高温炉膛中燃烧，解决了小型燃煤锅炉冒黑烟和初始排尘浓度高的问题，这一点已经在实践中得到了证明.但由于蜂窝煤锅炉的燃烧强度低，燃烧速度慢，现有的蜂窝煤锅炉只适合于采用低温长供方式供热的热水锅炉，作为蒸汽锅炉时，存在出力不足，产汽速度慢等问题[2]。如何改善和克服上述的问题是本课题研究的重点。蒸汽锅炉在生产和生活中，有广阔的应用，因此研究燃用型煤的环保型蒸汽锅炉具有十分重要意义。本课题的研究成功和推广不仅具有巨大的经济价值，而且也是促进哈尔滨等各大中城市全面控制原煤散烧、推广使用型煤的关键所在。1.3课题的技术特点和创新点敬本课辰题对岁4t夺/h谊的蜂变窝煤散蒸汽丙锅炉书进行盏整体卵设计付和研横究。黄总体狡设计报思想飞是通固过改搅进烟赤气流沈程，标反卷逝高温是烟气渡并穿坟过新喂入炉屋的煤桨层而塑对其肾进行税加热丢，从志而改弄善型面煤的贱着火读延迟念时间叶长、权连火诊困难豪、燃玻烧强许度低艺等缺光点和流不足派。另值外，锡本课旷题将项变压凯蒸汽阿蓄热霞技术雀和型高煤锅喝炉结斗合起哑来，殿在锅刮炉连颤续稳大定运牵行的边条件令下，奋满足从负荷裕变化漠较大唉时的找用汽获要求套。同赵时，状该技训术有准以下饭的技饮术特标点和寸创新腾点：少（1轻）锅团炉初口始排进尘浓难度低枪、不者冒黑聋烟，昼环保油效果搂好,绝不用滑除尘棕器即津可达未到环犹保标亭准，震可省作去除料尘器五的投妨资和境除尘乞间的胃场地献，减偷少了宅司炉蝇工的搏劳动擦强度懒并保缴证了腿锅炉爹房的运清洁甲；废（2拜）采版用特垫殊的技烟气该流程屿，使写型煤仗能够吐及时锋着火你和燃判尽，愈可强缸化炉畜膛内生型煤榆燃烧刊，保校证锅悬炉有姨足够滤的出不力和滋较高迷的效时率；细（3扶）采殿用分抽室送碧风，侮根据串燃烧叶需要避提供血空气围，降堵低运降行中飞的过积量空垒气系延数，殿提高蛛锅炉蛛效率养；伴（4棕）采充用液伟压推泳煤机涂构，兔并设责置导番轨，愁使型鸣煤托心架运献行平育稳，怜不跑六偏；蛮（5谎）根破据蜂怀窝煤民煤层异通风象阻力阶低的兰特点爪，锅育炉只肺布置削有引熟风机疗，既鸦减少场了电改耗，弊又使滥对流支受热它面达辨到合绝理的真烟气蒜速度鉴，保跳证了另锅炉鼻的出踪力；戴（6茅）采槽用蓄锣热式慌锅炉港本体尽结构绕，以茎适应街快速备改变橡锅炉豆负荷厚的需漠要；库（7报）锅燕炉热究效率淡高，通并可因以燃催用较猾低热摘值和槐挥发刻分的患型煤安，降协低锅污炉的近运行门成本溪。撕2.兼锅炉麻的结非构设掏计和玻热力亚计算仰2.绝1锅娃炉的饮设计法规范某所设愁计锅汗炉的豪燃料盏特性毛和锅例炉参示数由宇表2座-1息和表浅2-云2给犯出。补设计淹燃料楼为烟则煤。寿表2屑-1浪燃碑料特恨性蚀S追ar订C玩ar坝H迹ar眨O寿ar筐N桶ar惨A亲ar你W遗ar硬V感ar寿Q夫ne身t.托ar愿%波%游%复%层%男%容%为%智kJ究/k爸g乘1.需94矛46弯.5市5与3.抓06触6.蒙11恳0.围86澡32瞧.4于8仰9斯29撕.5配4望17牙69肆3恰表2浇-2请锅贡炉参诱数恩序华号储名绣仪叔称肠符谜号网单险位沫结代果寸1淡锅炉票额定毕蒸发晃量情D矛t/起h炊4过2沸额定串工作稿压力怨P缎e悄MP列a佣1.洁25库(表第压)本3千供汽蛋压力弦P惕0净MP持a瓜0.丧4(辱表压听)获4舍出口避蒸汽顿温度腹t夫bh阴℃聚19辛3.支4枝5剖给水切温度堵t立gs善℃妖20倾6愚冷空游气温秤度光t绒lk膏℃裤20厌7拆热风播温度杂t纲rk碰℃筑80暂8谁排烟碌温度酬θ筋py厌℃趁17发5迹9员排污帐率轰ρ庸％欲5图10淹蒸汽烧湿度特W斥％脑3陶2.惕2迟锅炉强的结经构与棍工作州原理捐锅炉宪采用盛单锅仅筒纵轻向布肺置，团双炉栗膛燃么烧方币式，场锅筒叮下部色布置夫对流周烟道革，对茶流烟享道两兽侧为不炉膛子，锅膨筒内锁布置狂烟管专。炉坚膛内迁，外米侧墙殖布置伙φ聋51欺×抄3.迟5的形水冷钓壁管访48呆根，罢由水焰冷壁钻下集伴箱引孤入到脾锅筒钓中。虏同时慎为防名止烧坐坏托车煤板斗，锅迟炉采免用蛙φ律57葵×缝5的廉水冷泛炉排丙，水扮冷炉谋排连摸接水挂冷炉碍排下适集箱驼和锅且炉管孙束集烫箱。蚂水冷逃壁集检箱和门水冷装炉排亲集箱婶并排移布置后。烟纸管后驴布置版管式滴空气站预热晕器。班锅炉谷的结烦构见径图2炉-1专。叉以图割2-茶1为妹例介嫁绍一施下该狂蓄热胖锅炉浅的工徒作原窑理。佣首先合把蜂循窝煤登按照闹一定燥数量廊码垛也在托爽盘上笑,托猎盘连亭同蜂显窝煤是从炉鹊门1校送到狼炉膛倒的水所冷炉秤排2问上,谊为了染防止杠托盘房在炉谢膛中轨爬跑绍偏,币炉排寄上设闻置导转轨3躲。经听过预介热的什空气粘经过缩送风屡口1茧6进帅入风股室1珠8中影。蜂吹窝煤秀在两初个炉班膛中枣燃烧泰,燃艺烧产屯生的宿高温怨烟气才向炉努门1远方向绘返卷敞并穿吨过新赴入炉等的煤沫层,皂经过捎烟道糖开孔搅5进博入中手间烟妇道下岂部空烫间4烟。烟百气在扬4中汗由前篮向后渠流动辉,在扶折返代通道获19邮处折按返向也前流令动,择冲刷宰对流习管束由7,坚然后腥烟气晕流过竿烟管桃8,红空驴图2花-1可锅残炉的约结构韵示意详图暂预热水器2拣1后此,经闪过尾泄部烟么道2塔0排清向大素气中此(出胆口处忙设置章引风茧机一您台)所。为淹了保互证锅含筒的芦强度细,经批过计员算在圈锅筒嫌的管梦板处谋加设首一根杜拉撑们杆9醋,同纠时在乐锅筒界上设期置安贴全阀火11铃两个龟,人个孔1床2,形主蒸贷汽出抢口1蚊3,厨排汽吼管阀邀14职和匀霞汽孔被板1洋5。负22酸为锅妥筒下税部头黑孔,迅23崖为排桑污管开阀,介17横为遮刊尘罩咐,2记4是器为了繁便于驾观察泡和清制扫对泥流烟捞道而挡做的吸开孔袭。另木外,方6和嫌10倚分别供是耐欺火砖捉和保闭温材丢料。挽2.档3认辅助禽计算勿表欺2-闷3懂理论愈空气罩量及勇理论志烟气伤量计谎算衡名称盾符号抛单位匀计茶算井公式津结果跳理论凳空气遥量记4.笛81凶容积握0.呈88帝2赖理论驻容积俊3.旨80躺7拢理论属容积晶0.驳52俯9稀表2氧-4缝断势各受搭热面陶烟道赖中烟歼气特粗性塔名称母及公阳式君符号耻单位袭炉膛豆锅炉且管束渡烟管料空气烘预热沃器把平均轿过量筒系数罗脾-洲1.剖4尾1.迈45础1.咬52批5嗓1.坝6朽水蒸酸气容料积污0.在56浪0.崭56晒4巩0.询56塌9已0.词57羞5接烟气剩总容车积场V暴y吗7.泉17逼3井7.况41耽8爷7.只78娘4恋8.缴15竿1伐RO方2聋容积由份额多训-勿0.主12堂3稻0.啄11端9刘0.市11名3永0.疤10奔8迫H始2牵O总容积迷份额看顺-出0.编07卧8宣0.饼07独6惠0.输07件3紧0.络07增1塌三原缴子气堂体容督积份篇额北+晴r魂q兴-裕0.冲20炉1以0.统19茂5它0.栋18万6顶0.浴17累9储烟气架重量础G估y京kg活/k翅g肥9.仙47误1液9.债78年5厨10歼.2怠56周10陪.7穿27桂飞灰恐浓度陵kg精/k纱g樱0.衣00含3怖0.竹00品3嫁0.来00捧3乌0.河00系3盐表2铺-5沈兽续烟气卸焓温养表挑烟气备温度相θ宪/身℃外10邮0劫17专0.已0艇14上9.桥9组12聚9.扮5着49占3.押1桃15键0.邮6泻79拥.6摔20框0跃35绢7.备3览31蛇5.摘2卖25忙9.岂9隔98泥9.回4坛30杯4.扛5仍16烛1.愿0撒30顿0侮55熄8.悦8尊49磁3.串0合39伐2.洲1鼓14古92幕.7携46窃2.镇8司24鸡4.该7发40亭0暗77皱2.摆3眨68王1.绸3内52炕6.踩7应20旗05篇.1钉62座6.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