循环流化床锅炉房设计论文.doc

1 绪论1.1 锅炉概述伴随着科技应用的不断进步，锅炉设备在工业应用当中日益趋向成熟，锅炉是把有机燃料如石油、煤炭等能源的化学能转变为热能的主要设备，加强锅炉的经济运行管理和保证最佳的运行状态，是锅炉的有效的节能途径。目前工业锅炉发展成为当今主要的热力设备之一，对于我国地大物博，需求量大，是锅炉主要生产国和利用广范的最多国家，工业锅炉主要用于石油化工、冶金、机械、煤炭、矿山以及民用采暖等各个领域。如今工业锅炉稳步的发展壮大，归功于中国政府发布一些有利政策并实施落实，节能减排，可再生能源得到长足发展进步。锅炉结构、燃烧也实现了多样性高效性并有效地推广应用，如生物质锅炉，余热锅炉，流化床锅炉等。我国注重高效，清洁的能源燃烧技术的发展，其中循环流化床锅炉属于进来高新技术，其主要特点在于燃料及脱硫剂经过多次循环，反复多次的进行低温燃烧和脱硫反应，炉内湍流运动强烈，不但能达到降低N0x排放、90的脱硫效率和煤粉炉相近的燃烧效率1。循环流化床锅炉燃烧具有良好的适应性，一般采用低温燃烧技术，适用于多数燃料，广泛应用于工业中，它有一个稳定的燃烧过程、燃烧效率高以及耗煤量充分利用；循环流化床具有低污染物排放，其低温的燃烧技术以及燃烧分级的方式，都可以有效的控制热力型N0x的产生，另外根据煤中硫的含量，通过向炉膛内添加适当的石灰石，既可以达到90%左右的脱硫效果；循环流化床锅炉具有燃烧强度大，在整个炉膛内，煤粉与空气混合充分的燃烧，产生燃烧剧烈湍流混合，可充分利用炉膛有限大小，从而可减小炉膛设计面积，降低投资成本；循环流化床锅炉具有良好的调节性能，具有一定的可变化负荷空间，能稳定的燃烧，25%额定负荷下可持续燃烧；循环流化床锅炉具有灰渣便于综合利用，锅炉低温的燃烧技术，使炉内剩余少许数量的硫酸钙和未参与的氧化钙，可应用于建筑材料当中，如水泥阻滞剂、石膏和水泥的原料等。随着少数锅炉引进技术用于生产研究，目前我国的循环流化床锅炉技术已逐渐趋于高效利用，其中绝大部分是自主生产或研发技术，如：流化床锅炉的炉内分离技术，两个单独的循环流化床锅炉两级分离技术等，都得到有效利用和发展。还有一些是与外国合作商共同开发生产，如三井造船、瑞典、美国福斯特惠勒、德巴等大公司合作生产的循环流化床锅炉2，在锅炉容量上，我国同样采用引进技术和自主开发相结合的发展道路。1.2 行业发展我国的主要能源来源于煤炭工业，煤炭不断的被开采使用，在我国能源链中占据主要的地位广泛的应用于工业锅炉燃烧中。目前提高锅炉系统的热效率，有效的降低锅炉及供热系统的热损耗，使用清洁能源，采用节能设备，是当今世界能源供求紧张，得到有效缓解的措施3。除锅炉热效率外，节电辅机、锅炉设备和辅机的储备系数,综合投资等都是锅炉房节能指标。目前锅炉房设计中，由于锅炉容量配置过高,导致经济投资、能源浪费过大,因此供热锅炉房节能有很大的发展空间。在锅炉房设计中应该考虑到工程学同时还需兼顾经济学。因此要合理选择设备，设计完善的热力系统来满足环保、节能、经济等方面的要求，是十分重要的步骤。我国研究和分析循环流化床技术逐步趋近完善，通过实际的要求不断的改造成清洁节能型锅炉。我国未来可根据工业锅炉产品市场需求，合理的安排生产制造，不断的创新改造符合当今时代发展高效、清洁型工业锅炉。随着我国追求更高性能的产品以及保证产品的高质量要求，未来大中城市的小容量燃煤锅炉的比例将会显著下降，循环流化床锅炉等采用清洁燃烧技术的锅炉将取代其他高耗能、低效率锅炉，随着政策改革和发展其市场将进一步拓宽，采用清洁燃料和洁净燃烧技术的高效、节能、低污染工业锅炉将是工业锅炉着重发展的趋势，并向高端和高附加值的市场产品发展壮大4。2 设计原始资料 2.1 锅炉房建设地区锅炉房建设地：福州市2.2 热负荷1. 供热介质及参数：饱和蒸汽，最大用汽量17t/h，压力0.8Mpa。2. 凝结水受生产过程的污染，不能回收利用。3. 热负荷种类：供车间生产工艺用汽。4. 锅炉房至用热车间最远距离300米。2.3 煤质资料1. 煤种：类无烟煤元素分析成分：Car：74.15% Har：1.19% Oar：0.59% Sa r：0.15% Nar：0.14% Aar：13.98% Mar：9.80% 干燥无灰基挥发分 Vdaf：2.34% 低位发热量Qnet.ar ：25435KJ/Kg 2. 运输方式：汽车运输2.4 水质资料1. 水源：市政给水（自来水），供水压力：0.250.35 MPa2. 总硬度： H0=0.452.0mmol/L 非碳酸盐硬度：Hy=0 mmol/L 总碱度：A=0.431.6 mmol /L PH值： PH : 6.88 溶解氧： 6.58.9 mg/L 悬浮物： 0 溶解固形物：380mg/L2.5 气象资料1. 年主导风向： 东南2. 大气压：97870Pa3. 海拔高度: 84 m4. 最高地下水位：-3.5m5. 土壤冻结深度: 无土壤冻结情况3 热负荷计算及锅炉选择锅炉在单位时间内能产生的热量的大小，称为热负荷，相当于一台锅炉的功率。锅炉型号选择，需要依据锅炉用气方式来计算热负荷数值，确定锅炉燃烧的煤种以及适合的锅炉蒸汽额定压力，再进行锅炉的选型。应该注意的是:避免使用淘汰型锅炉，为了防止应设备安装后高运行成本、低出力、较大耗能、生产效率低下而造成不必要浪费。3.1 热负荷计算计算最大热负荷为 （3-1）式中：K为管网热损失及锅炉自用汽系数，一般采用1.11.2；K1为生产热负荷同时使用系数，视具体情况采用0.70.9； K2为采暖热负荷同时使用系数，一般取1.0；K3为通风热负荷同时使用系数，也视具体情况采用0.71.0；K4为生活热负荷同时使用系数，可采用0.5；Q1Q2Q3Q4分别为生产，采暖，通风，生活最大热负荷。该锅炉房只供生产用汽,计算得 t/h3.2 锅炉型号与台数的确定 锅炉型号的选择应该满足供热介质种类和参数的要求，并且考虑技术经济的合理性，且锅炉容量必须达到最大计算热负荷要求，以保证用汽的需要，但也不应使锅炉的总容量超过计算负荷太多而造成浪费5。锅炉型号由热负荷计算的大小和锅炉燃烧的煤种以及适合的锅炉蒸汽额定压力来确定选取，需考虑锅炉房使用的经济可行性，尽可能选取简单方便操作型锅炉，负荷可变化范围大。使用相同型号的锅炉，可方便锅炉的设计和布局，减少不必要浪费资源，方便运行检修等原因，不宜使用超过两种不同型号锅炉。当锅炉选用一台能满足热负荷和检修需要时，可以只设置一台锅炉。选择锅炉的台数时，需考虑负荷变化的适应性、建设和运行的经济性，节省工程投资和运行管理费用，能根据用户的热负荷的冬夏季节变化和昼夜变化，灵活地调整锅炉运行的台数及工作容量6。根据锅炉房设计工艺计算规定HG/T20680-2011锅炉的选择，对于容量小的锅炉，考虑到操作时管理比较方便、投资成本少、构建快等因素，锅炉一般选用自然循环锅炉。所以本设计选用锅炉型号为SHX25-1.27-W型，选用1台锅炉能满足热负荷和检修需要。 4 水处理设备的选择和计算水质处理是锅炉非常重要的一个环节。锅炉水处理，即是对水源，利用物理方法进行过滤，或使用化学方法进行一系列分解等相应技术处理，有效的净化水中杂质，使其符合设计要求。其目的是为了防止锅炉受热面上结上污垢，防止降低热传递，减少不必要燃料消耗量，提高其经济性，使用寿命得到延长，提高锅炉效率，保证更加安全经济地运行，尤其对原水水质硬度较大的地区，更应该选择正确的处理方法对水质进行处理工艺。工业锅炉水处理存在许多方法，总体可分为锅外水处理和锅内水处理7。4.1 决定水处理方法水源：市政给水（自来水），供水压力：0.250.35 MPa,悬浮物：0，总硬度：H0=0.452.0mmol/L，非碳酸盐硬度：Hy= 0mmol/L，总碱度：A=0.431.6 mmol /L，PH值：PH : 6.88，溶解氧：6.58.9 mg/L，溶解固形物：380mg/L。根据水源设计条件，本设计锅炉原水来着于市政给水（自来水），其锅炉给水硬度值偏高，不符合锅炉给水设计要求，需要对锅炉进行软化水处理。锅炉的给水通常采用锅外化学水处理方法，水处理方法的选择，应根据原水水质条件、对锅炉给水的质量要求、补水量、锅炉排污率和水处理设备的处理等因素确定8。故本设计拟采用单级钠离子交换法软化给水。单级钠离子交换器主要特点，流程简单、操作方便，不能降低碱度，含盐量较原水稍有增加。适用范围：进水碱度较低，无凝结水回收时，一般总碱度A2mmol/L，进水总硬度一般6.5mmol/L，固定床逆流再生进水总硬度一般10mmol/L。水的钠离子交换软化的基本原理是原水通过离子交换剂时，水中易结垢的离子Ca2+、Mg2+等与交换剂中易溶于水中的Na+通过化学反应之间的互换，得到易溶于水中的钙镁离子化合物，既把易结垢的钙镁离子软化，使水得到了软化。由于原水总硬度为0.452mmol/L，因此选用单级钠离子交换器。4.2 确定水处理生产能力及水处理设备选择锅炉通常采用锅外水处理，对锅外进行水处理设备选择时，需要计算出给水的总流量才能确定水处理设备，一般还需要考虑到锅炉排污水损失，根据锅炉房设计规范要求，一般按锅炉房额定蒸发量的10%计算。排污量为 Gpw=25t/h10%=2.5t/h （4-1）锅炉房总给水量（总处理水量）为G=25t/h+2.5t/h =27.5 t/h （4-2）根据水处理量选择水处理设备为北京泰克尼环保设备有限公司自动软水器，TF时间控制单床自动软水系器，处理量为2530m3/h，型号为TF-1400设置1台。4.3 决定除氧方法及其设备选择计算锅炉给水中往往都会存在一定数量溶解的氧气，当溶解氧超过允许值时，就会对热力设备、管道等产生不同程度的氧化腐蚀，构成潜在的危害，从而造成热力设备与水接触测的金属表面发生腐蚀，腐蚀产物生氧化物，极有可能附着在金属表面或者沉淀下去，腐蚀产生的附着污垢造成金属表面的传热效果下降，大大缩短其使用寿命，降低设备可靠性。给水中的溶解氧腐蚀同样可能会使管道的传热效果下降，降低机组的热经济性，也可能造成受热面的腐蚀穿孔引起泄露，甚至严重时发生爆管事故。所以，一定要根据不同除氧方式的特点和工作要求，严格控制给水中的氧气含量。国家水质标准规定蒸发量大于等于10吨每小时的蒸汽锅炉和水温大于等于95的承压热水锅炉都必需除氧9。除氧方法的比较和分析（1）物理除氧a、热力除氧热力氧原理是将水加热至沸腾温度，不断的有气体冒出，导致氧气的在水中的溶解度不断减少，从而使溶解氧不断析出。热力除氧分为两个阶段：初始除氧阶段和深度除氧阶段。初始除氧阶段：在加热初始阶段，水中溶解气体主要以机械离析方式进入气相空间。由于给水中溶解的气体较多，气液两相压力不平衡，所以气体会呈小气泡形式克服表面张力而离析出水。在此过程中，可除去水中溶解气体的8095%，溶氧量降至0.050.1mg/ L。深度除氧阶段：经过初始除氧阶段，水中残留的溶解气体较少，气液两相压力差随之变小，水中溶解气体的机械离析能力较弱，气体只能以分子形式从水中扩散出来，而这个扩散过程却与分子动能、扩散距离、介质性质等因素有关。为了保证除氧效果，蒸汽与水的接触表面积可适当提高，均匀分配水的流动；缩短氧气从水中逸出的扩散距离，同时使水湍流增强扩散作用，从而实现深度除氧目的。b、真空除氧真空除氧是一种中温除氧技术，工作温度低于大气压下的饱和温度，一般在3070，主要应用在热电厂和锅炉房。真空除氧具有以下优点：不必设置专用加热源，可以用热水或蒸汽加热；工作温度低，可以节约大量能耗；不需和锅炉汽包布置在一起，可以远离主厂房布置在合适位置；可使用纸质或塑料填料，节约成本；操作简便，运行稳定，除氧效果可靠。真空除氧的关键在于在除氧器内维持真空状态，这就要求必须配置合适的抽真空设备，以保证整个系统的严密性。常用的抽真空设备有蒸汽喷射器、射水喷射器、水环真空泵等。c、解析除氧除氧的工作原理是向给水中充入不含氧的气体，使水中氧气的分压力减小，使溶解于水中的氧气能够分离出至外部，以此达到除氧的效果。解析除氧具有以下优点：可以不对给水进行预热处理，可节约蒸汽用量，所需设备简单，处理设备面积小容易安放，除氧方法可观，可使水中溶解氧含量降至0.05mg/ L；装置调整较为复杂，对系统、设备密封性要求较高；水压、水温、水位等因素对除氧效果影响较为明显。（2）化学除氧化学除氧是一种常用的锅炉除氧措施，主要是使含有水中的氧气，通过一系列化学处理方法使氧气与金属或其它药剂发生化学反应，生成的稳定的金属化合物等并除去，然后借助锅炉排污系统将化合物排出。主要有化学药剂除氧和钢屑除氧。（3）电化学除氧使用电化学反应原理的电化学除氧，所述易氧化金属电化学腐蚀失去自由电子，和氧在水中以获得生成氢氧化物的自由电子，进而金属离子与氢氧根反应生成稳定的氢氧化物，达到除氧的目的。这种方法具有成本较低、设备简单、操作方便等优点，已逐渐成为给水除氧的主要方式。（4）其他除氧随着新材料、新设备、新技术的研究和应用，树脂除氧、离析抽气除氧等新型除氧方法也逐渐得到完善和推广10。根据以上不同除氧方法的比较和分析，热力除氧相对其他而言具有较好的除氧效果，除氧效果比较稳定。出水含氧量可降至0.03mg/L以下，符合锅炉给水对水质要求，故在本设计中选用热力除氧。锅炉房除氧的最大水量为 G=25t/h（1+10%)=27.5t/h （4-3）综合上述条件，本设计选用一台热力除氧器，额定出力为40t/h，工作压力为0.02MPa，工作温度为104，进水温度为20。由于给水储备是保证锅炉安全运行所必需的条件，与锅炉房容量相关，根据锅炉房设计规范给水箱的总有效容量为所有运行锅炉在额定蒸发量工况条件下所需2040min的给水量。因此选用一个25m3除氧水箱。根据GB1576-2008对工业锅炉水质标准的要求，锅水溶解氧低于0.01 mg/ L。查锅炉房实用设计手册得，选用一台DRCP型低位喷雾式热力除氧器，低压，进水压力为0.10.3MPa，进水温度为20104，工作压力为0.02 MPa，工作温度为104，出水溶氧小于等于0.01 mg/ L能符合设计要求。 5 给水设备与主要管道的选择与计算5.1 确定给水系统方案锅炉给水系统由给水设备、连接管道、和附件等组成，其中涉及到给水系统中，给水中含氧量对锅炉腐蚀性，需要及时清楚，根据上述采用热力喷雾除氧等。本锅炉房具体水系统的工艺流程：市政水（自来水）通过软化水设备，既经钠离子交换器使硬度高的原水进行Na+离子软化处理，后流入锅炉房的软化水箱，经除氧水泵打到除氧设备当中，由除氧水箱经锅炉给水泵升压，通过省煤器进入锅炉。5.2 选择锅炉给水泵和软化水箱等5.2.1 选择锅炉给水泵本次设计锅炉给水泵的台数，根据锅炉房实用设计手册设计规范确定，设置1台备用给水泵时，还要保证任何一台给水泵停用时，剩下给水泵的总出力仍能满足所连接的系统的全部锅炉额定蒸发量的110%。每台给水泵的容量宜按其对应的锅炉额定蒸发量的110%给水量来选择。所以设置2台电动给水泵，1用1备11。锅炉给水泵的流量为 Q=K(Q1+Q2) （5-1） 式中：Q锅炉给水泵的流量m3/h；Q1所供锅炉额定出力时的总给水量m3/h；Q2其他用水量，如减温器等用水m3/h；K附加系数，1.11.2。锅炉给水泵的流量为 Q=1.127.5=30.25 m3/h 给水泵扬程为 （5-2） 式中：H1锅炉在设计的使用压力下安全阀开启压力；H2省煤器和给水管道系统的阻力；H3给水系统的最高和最低水位差；H4附加扬程；P锅炉工作压力。计算得 H=(1.271.04）100+ 0.0127100+12.8) 1.1=160.76m安全阀开启的压力是指汽包里安全阀起跳的压力，这个压力一般取汽包设计压力的1.041.06倍。根据计算，本设计选用DG46-306型电动给水泵两台，单台流量为30m3/h，级数为6，扬程为204m，电机功率37kW。5.2.2 选择软化水箱 根据锅炉房设计规范：软化或除盐水箱的总有效容量，应根据水处理设备的设计出力和运行方式确定。当设有再生备用时，软化或者除盐水箱的总有效容量应按3060min的软化或除盐水消耗量确定。故设个25 m3软化水箱。5.2.3 选择除氧水泵除氧水泵的扬程 （5-3）式中：H1 除氧器的压力，H1 除氧器与水泵的水位差。计算得 H =2+9=11m 所以除氧水泵选择IS65-40-200，其流量为25m3/h，扬程为50mH2O。设置2台除氧水泵，一用一备。5.3 给水系统的主要管道、主蒸汽管道的选择计算5.3.1 给水系统的主要管道选择计算管径计算 （5-4）式中：Di 管道内径(mm)； G介质质量流量(t/h)； 介质的比容(m3/kg)；介质流速(m/s)。由于原水量需要加上软化处理自身用水量故G取50t/h，原水水管管径为Dn=594.5=594.5=133mm选取DN=150mm，即的20号无缝钢管，管道单位长度质量为17.15kg/m。软化水箱到除氧水泵管道管径为Dn=594.5=594.5=80.5mm选取DN=100mm，即的20号无缝钢管，管道单位长度质量为10.26kg/m。除氧水泵到除氧器管道管径为Dn=594.5=594.5=56.9mm选取DN=65mm，即的20号无缝钢管，管道单位长度质量为6.00kg/m。除氧器到给水泵管道管径为Dn=594.5=594.5=80.5mm选取DN=100mm，即的20号无缝钢管钢管，单位长度质量为10.26kg/m。给水泵到锅炉管道管径为Dn=594.5=594.5=69.7mm选取DN=80mm，即的20号无缝钢管，管道单位长度质量为8.38kg/m。5.3.2 主蒸汽管道选择计算主蒸汽管道直径为 Dn=594.5=594.5=190.5 mm选取DN=200mm，即的20号无缝钢管，管道单位长度质量为31.52kg/m。5.4 计算选定分汽缸直径、长度分汽缸直径可根据公式(5-4)计算分汽缸断面流速取8m/s12m/sDn=594.5=594.5=456.32mm分汽缸直径应大于最大蒸汽支路直径的1.5倍，但要小于最大蒸汽支路的3倍。故选择管径DN=500mm分汽缸符合要求。自用蒸汽管道直径为Dn=594.5=594.5=65.06mm选取DN=80mm，即的钢管，其单位长度质量为8.38kg/m。根据选用的气动往复泵可得蒸汽管道直径为32mm。图5-1 分汽缸的管道连接图分汽缸的长度跟分汽缸上连接的管道及其公称直径、连接的法兰以及阀门操作手柄的大小有关。分汽缸的管道连接图如图5-1，考虑到生产用蒸汽和预留管管径为DN=200mm,根据化工行业标准钢制管法兰、垫片、紧固件HGT20592-20635-200912查得法兰大小为340mm，根据阀门间距要有160mm200mm的操作区，闸阀材料阀门操作手柄的大小为360mm，故两管道间的距离为l1=360mm+200mm=560mm，同理计算得到预留蒸汽管道与压力表间距离l2=430mm，自用蒸汽管道与生产用蒸汽管道间距为l3=490mm，主蒸汽管道与自用蒸汽管道间距为l4=490mm，主蒸汽管道与汽动往复泵蒸汽管道间距为l5=450mm。所以分汽缸的长度为L=160mm2+ l1+ l2+ l3+l4+l5=2740mm （5-5）5.5 主要阀门的选择阀门是锅炉系统中一个重要的控制与连接元件，在锅炉运行中，控制和调节锅炉的汽水、油系统，都是通过各种阀门简单操作。常用阀门类型及其主要特点。闸阀，阀板移动方向沿着垂直于阀座中心线，用于管道和设备的开闭，流体阻力小，启闭力矩小开闭较省力，控制介质流动方向不受限制，密封性能好，不能作节流和调节使用。截止阀，启闭件是塞形的阀瓣，密封上面呈平面或海锥面，阀瓣移动方向沿着阀座中心线直线运动，由于开闭过程中密封面之间摩擦力小，比较耐用，开启高度不大，制造容易，维修方便，用于管道和设备的开闭，不仅适用于中低压，而且适用于高压，控制介质流动，也可以作手动调节流量使用，不能作节流使用。节流阀仅用于管道节流和设备介质的流量，不能作为调节阀使用。止回阀用于防止介质倒流的单向启闭等。安全阀用于防止介质压力超过规定值，对危险情况的及时处理，能够及时的清除多余介质，保障生产安全。锅炉房主要阀门的选用根据各种阀门的作用选择。每一台给水泵的止回阀应安装在压出管侧，防止水泵和吸水管在水泵停止工作时受到过大的压力。截止阀应安装在给水泵压出侧装置的阀门，能够快速切断阀门，便于给水量的调节。在给水泵吸水侧应装设闸阀，以便减少水流阻力，防止汽蚀。紧接锅炉汽包的给水阀只能作开闭用。在特殊情况下才许作调节用。省煤器进口应设止回阀，并置于阀门前方（水先流经止回阀）。每台锅炉的给水管上应装设调节阀。手动调节阀应设置在便于司炉操作的地点，否则宜加装远距离操纵装置。在设计中应考虑各类管道的最小疏水坡度，一般不小于下列数值：蒸汽管道、水管道不小于0.002；凝结水、排污管道不小于0.003；各类母管在0.0010.002。蒸汽管道的坡度方向与汽流方向相同。6 送引风系统设计计算为了使锅炉的正常燃烧，必须保证炉膛内有足够的空气进行燃烧，并及时排出锅炉中的燃烧产物烟气，这就要求空气和烟气分别沿着风烟道以一定的流速流动。在此设计中，使用机械通风采用鼓风机和引风机配合运行，鼓风机来克服空气管道和燃烧设备的阻力，引风机和烟囱用以克服锅炉阻力、烟气和除尘设备。6.1 计算锅炉送风量和排烟量6.1.1 燃料消耗量计算燃料消耗量 （6-1）式中：B燃料消耗量(t/h)；D锅炉蒸发量(t/h)；Dzy锅炉自用汽量(t/h)；Dpw锅炉排污量(t/h)；ibq饱和蒸汽焓(kJ/kg)； igs给水焓(kJ/kg)；ibs 饱和水焓(kJ/kg) ；W蒸汽湿度(kg/kg)；锅炉热效率；Qar,net燃料收到基低位发热量(kJ/kg)；在锅炉工作压力下的汽化潜热(kJ/kg)。计算得 =2.973t/h计算燃料消耗量 Bj=B() （6-2）计算得 Bj=B()=2.973()=2.854t/h式中：机械未完全燃烧损失（包括灰渣和飞灰所携带的未完全燃烧的可燃固体以及炉箅漏煤等，循环流化床炉取48）。6.1.2 计算理论空气量和理论烟气量理论空气量 V0=0.0889(Car+0.375Sar)+0.265Har0.0333Oar （6-3）理论烟气量 Vy0= （6-4） （6-5） （6-6） （6-7）式中：Vy0理论烟气量(Nm3/kg)；理论氮气容积(Nm3/kg)； 理论水蒸气容积(Nm3/kg)；三原子气体容积(Nm3/kg)；V0 理论空气量(Nm3/kg)。计算理论空气量 V0=0.0889(Car+0.375Sar)+0.265Har0.0333Oar=6.89Nm3/kg理论烟气量=5.44Nm3/kg =0.36Nm3/kg =1.385Nm3/kgVy0=7.185Nm3/kg6.1.3 锅炉送风量锅炉燃烧所需算总风量 （6-8）式中：锅炉燃烧所需计算总风量(m3/h)；1锅炉炉膛过量空气系数，对于流化床炉1取1.11.2；计算燃料量(kg/h)；理论空气量(Nm3/kg)；当地大气压（kPa);冷空气温度，=30。计算得锅炉燃烧所需计算总风量为 =24848.82m3/h送风机风量为 （6-9）式中：送风机风量(m3/h)；流量备用系数；锅炉燃烧所需计算总风量(m3/h)；计算得送风机风量为 =27333.7m3/h6.1.4 锅炉排烟量锅炉的排烟量 （6-10）式中：排烟量(m3/h)；计算燃料量(kg/h)；引风机前计入空气过剩系数每公斤燃料产生的烟气总体积（Nm3/kg）；引风机前的排烟温度（）；b-当地大气压（kPa）；进入引风机前烟气体积为=+(pj-1) （6-11） 取pj= 1.475，得=10.46 Nm3/kg锅炉的排烟量 = 47304.73 m3/h引风机风量 （6-12）式中：引风机风量(m3/h)；流量备用系数；计算燃料量(kg/h)；引风前计入空气过剩系数每公斤燃料产生的烟气总体积(Nm3/kg)；引风机前排烟温度()；b当地大气压力(kPa)。计算得=52034.8 m3/h6.2 计算决定烟风管道断面尺寸构造如表6-1为烟风管道中风、烟流速选用表。表6-1 烟风管道中风、烟流速选用表管道材质风道(m/s)烟道(m/s)自然通风机械通风砖或混泥土8123568金属制10158101016风、烟道的管道截面积为 （6-13）式中：风、烟道截面积(m2)；空气量或烟气量(m3/h)；选用流速(m/s)。风道的管道截面积计算得 0.76m2选用矩形管道为：F=900mm900mm。烟道的管道截面积 1.44m2故选用矩形管道为：F=1200mm1200mm。6.3 计算确定烟囱高度、直径6.3.1确定烟囱高度采用机械通风的锅炉房，烟囱高度是根据当地环境卫生的要求进行布置的。根据锅炉大气污染物排放标准GB132713-2014有关规定，锅炉房装机总容量为20t/h燃煤蒸汽锅炉的烟囱最低允许高度为45m。由于本课题锅炉房装机总容量为25t/h，因此烟囱高度选择45m。6.3.2确定烟囱出口直径烟囱出口内径为 （6-14）式中：每台锅炉计算燃料消耗量；利用同一烟囱的锅炉台数；烟囱出口计入漏风系数的烟气量（标态)(m3/kg)或（m3/ m3）；烟囱出口处烟气温度()；烟囱出口处流速(m/s)，取机械通风全负荷时为12m/s。计算得 =1m故选用烟囱内径为mm。6.3.3 烟囱的阻力的计算烟囱的摩擦阻力为 （6-15） （6-16）式中：烟囱摩擦阻力系数，砖烟囱或金属烟囱均取=0.04；烟囱平均直径(m)；烟囱高度(m)；烟囱内烟气平均流速(m/s)；烟囱内烟气平均密度(m/s)。 （6-17）式中：d1烟囱出口内径；d2烟囱入口内径，烟囱入口内径，烟囱斜率为0.025。烟囱入口内径为=0.025452+1.01=3.26m =2.13m =0.875 kg/m3 =53.11Pa烟囱出口局部阻力为 （6-18）式中：A烟囱出口阻力系数，A=1.0；烟囱出口烟气流速(m/s)，取12m/s；烟囱出口处密度(kg/m3)，取1.34kg/m3。计算得 =96.48Pa故烟囱的总阻力为 =149.59Pa （6-19）6.4决定引风系统及其布置并计算其阻力6.4.1 烟、风管道阻力计算烟风道沿程摩擦阻力计算 （6-20） （6-21）式中：空气或烟气管道的摩擦阻力(Pa)；摩擦阻力系数，金属管道取0.02，砖或混泥土管道取0.04；管段长度(m)；管道当量直径(m)。对圆形管道为管道内径；对矩形管道：；a、b矩形边长(m)；空气或烟气的平均流速(m/s)；空气或烟气的平均密度(kg/m3)；标准状况下空气或烟气的密度(kg/m3)。空气kg/m3，烟气kg/m3；空气或烟气的平均温度()；g重力加速度(m/s2)。根据实际经验和公式得烟气的平均密度 =0.875 kg/m3空气的平均密度为=0.844 kg/m3烟道为=1.05m 风道为=0.9m烟道沿程摩擦阻力为=24Pa风道沿程摩擦阻力为=27Pa烟风管道局部阻力计算 （6-22）式中：空气或烟气管道的局部阻力(Pa)；局部阻力系数；弯头d/r=0.7空气或烟气的流速(m/s)；空气或烟气的平均密度(kg/m3)；重力加速度(m/s2)。根据实际经验和公式得烟管道局部阻力=44.1Pa风管道局部阻力=42.54 Pa送风系统的总阻力计算 （6-23）式中：送风系统总阻力；空气预热器空气侧阻力，一般由锅炉“阻力计算书”中查取，取275.83 Pa；燃烧设备阻力，取1000Pa；风道摩擦阻力；风道局部阻力。计算得 =9405Pa引风系统总阻力计算 （6-24） （6-25）式中：引风系统总阻力；炉膛负压，可由锅炉“阻力计算书”中查取；取-19.62 Pa；锅炉管束及过热器烟气阻力；可由锅炉“阻力计算书”中查取；取87.986 Pa；省煤器烟气侧阻力，可由“阻力计算书”中查取；取386.09 Pa；空气预热器烟气侧阻力；可由“阻力计算书”中查取；取111.74 Pa。根据计算书上查得=585.816Pa；式中：除尘器阻力；可由选用的除尘器技术资料中查取，取1600Pa；烟道摩擦阻力；烟道局部阻力； 烟囱阻力 ，根据前面计算可知260Pa；烟囱自生通风力，计算得：=147.47Pa；h烟囱烟气入口与出口之间的高度差，取45m；周围空气密度，取1.293kg/m3；烟囱出口烟气密度 0.875kg/m3。计算得=8h(-)g/10=147.47Pa =2346.826Pa6.4.2 送风机的选择计算根据前面计算送风机的送风量=27333.7m3/h风压计算 （6-26）式中：pg送风机风压(Pa)；压力备用系数，取1.2；送风系统总阻力(Pa)；tg送风机铭牌上给出的气体温度()；b当地大气压力(kPa)；进入风机的冷空气温度()。计算得11681.53Pa根据送风量27333.7m3/h和风压11681.53Pa。可选择送风机型号为9-1914D。6.4.3 引风机的选择计算根据前面计算引风机的引风量=52034.8m3/h风压计算 （6-27）式中：吸风机风压(Pa)；压力备用系数，取1.2；引风系统总阻力(Pa)；吸风机前的排烟温度()；吸风机铭牌上给出的气体温度()；b当地大气压力(kPa)；101.3kPa时的烟气密度，=1.34kg/m3；计算得=2812.65Pa根据引风量为52034.8m3/h和风压为2812.65Pa，选择引风机型号Y9-3814D。6.5 除尘器选择除尘器的选择，应根据相关标准规定，选择依据主要与烟尘出口和除尘器对负荷的适应性等有关。除尘器应有可靠安全的密封排灰装置以及有完善的内外防腐、磨损措施。除尘器系统的选择，要选用流程简单合理，维护检修方便，出灰运输简便，节约能源材料等。根据国家环保总局制定锅炉大气污染物排放标准中规定了锅炉烟气中烟尘、SO2等的最高允许排放浓度，烟尘排放浓度为50mg/m3，SO2的排放浓度为300mg/m313。通常锅炉房中都要对烟气进行处理，达到国家规定标准值时才能正常排放到大气中，通常采用除尘器设备来处理。为了应对日趋严重的空气污染，许多工业发达国家发布了一系列政策，用来约束污染气体的排放，其中烟气脱硫装置广泛的应用与燃煤厂。日本和德国是世界上脱硫石膏的主要生产国和利用国，美国、英国、奥地利、荷兰等国，也均取得了较好的经济和社会效益14。除尘器按其作用原理可以分为：机械式除尘器、湿式除尘器、过滤式除尘器和静电除尘器。除尘器的选择要考虑烟气量、锅炉容量、烟气含尘度、除尘器阻力以及处理的烟气量。除尘器的选择应以高效、低阻、低钢耗和价廉为标准。烟气量为47304.73m3/h,配备25t/h的锅炉使用，故而选用除尘器选用干式导流管除尘器型号：SCT-A-25型，为了到达锅炉大气污染物SO2的排放标准增设个脱硫设备湿式脱硫塔型号：SCT-B-25型。6.6 确定鼓引风机性能锅炉风机的配置，应选用高效、节能和低噪声风机，鼓风机来克服空气管道和燃烧设备的阻力，引风机和烟囱用以克服锅炉阻力、烟气和除尘设备。根据选用鼓风机型号为9-1914D，查得该风机压头为11764Pa，流量为30040m3/h，电机功率为132kW，故符合鼓风机的设计计算为压头11681.53Pa，流量27333.7m3/h。根据选用引风机Y9-3814D，查得该风机压头3167Pa，流量54597m3/h，电机功率90kW，故符合引风机设计计算为压头2812.65Pa，风量52034.8m3/h。 7 运煤除灰渣方式的选择与计算技术先进，安全可靠，布局紧凑合理是运煤和除灰系统的设计要求，以尽量减少工人的劳动强度，改善劳动条件和水电环境保护和节约给予充分考虑。运煤除灰系统是燃煤锅炉房的一个重要组成部分，关系到锅炉房的安全经济运行。运煤系统是从煤场到炉前煤斗的输送，其中包括煤的转运、储存、原煤处理、计量、输送等部分。灰渣即煤粉经过燃烧后的残余物，渣一般是炉排下面的渣斗或煤粉炉的冷灰斗中的残余物，灰一般是飞到锅炉后面去的残余物。除灰系统是指锅炉房内部的除灰，即从锅炉房的灰渣场到距离锅炉房较远的常年堆放的灰渣场之间的输送，或运出作为综合利用的材料。7.1 计算锅炉房最大小时耗煤量及灰渣量7.1.1锅炉房耗煤量根据前面计算的锅炉房耗煤量B= 2.973t/h。7.1.2 锅炉房除灰渣量锅炉房除灰渣量为 （7-1） 式中：锅炉的灰渣量(t/h)；每台锅炉额定负荷时的煤耗量(t/h)；燃煤收到基灰份(%)；Qnet.ar燃煤收到基低位发热量(kJ/kg)； q4锅炉机械不完全燃烧损失(%)。计算得=0.416(t/h)7.2 计算煤场、灰渣场面积7.2.1 煤场面积估算 煤场面积大小，根据煤源远近、运输方法及可靠性等因素来确定。本锅炉房燃煤由汽车运输；煤场堆煤采用装载机堆煤、取煤然后采用皮带输送。据锅炉房设计规范要求，煤场面积现按贮存10昼夜的锅炉房最大耗煤量估 = （7-2）式中：T锅炉每昼夜运行时间（h）；B每台锅炉额定负荷时的煤耗量(t/h)；M煤的储备天数；N考虑煤堆通道占用面积的系数；H煤堆的高度（m）；煤的堆积密度（t/）； 堆角系数。计算得 =483.11本锅炉房煤场面积确定为500。为了减少对环境污染，煤场布置在最小频率风向的上风侧。7.2.2 渣场面积估算灰渣场面积采用与煤场面积相似的计算公式，根据工厂运输条件和中和利用情况，确定按出储存5昼夜的锅炉房最大灰渣量计算 =50.7本锅炉房灰渣场面积确定为60，设置在靠近烟囱的东北角。7.3 决定运煤、除灰渣方式和系统布置，选择设备锅炉房燃料供应涉及燃料在厂区的装卸、储存、制备和输送，其系统形式取决于所使用的燃料种类和性质15。锅炉给煤系统的布置应在满足运煤工艺流程要求的前提下, 合理地进行设备及装置的组合, 协调系统、设备布置, 尽量缩短工艺流程, 减少物料倒运次数。除灰渣系统的选择，应根据灰渣量和灰渣的化学成分、物理特性，除尘器和排渣装置的形式、水质和水量、厂房与灰渣位置以及灰渣的综合利用和环保要求，通过技术经济比较厚确定。一般小型锅炉多采用自身带的螺旋除渣机，大中型锅炉多采用水力除渣机和框链除渣机等设备。运煤方式的选择：按照锅炉单台容量和总容量的大小，因为本次设计的锅炉房为中型锅炉房（单台容量为6t/h、10t/h、20t/h总容量2060t/h),故采用连续运输方式，煤由煤场经过DZ振动给料机给料斗进入皮带，由皮带输送至炉前煤斗。除灰渣方式的选择： 锅炉灰渣连续排出，但考虑到需要排除的总灰渣量不大，故先经过螺旋除渣机然后由经过刮板除渣机进入皮带由皮带输送至渣场的方式。干式除尘器的灰渣装袋运走。8 防腐、保温的选择 防腐、保温对于管道或设备来说，都是至关重要的工艺操作，管道经常暴露在空气中，不仅收到外界如气候、土壤、人为等因素影响，导致其破裂，或者管内工作介质的泄露，而造成危害，还有可能受到内部工作介质对管道的腐蚀危害。增设防腐、保温层不仅可以延长管道或者设备的使用、运行寿命，还能对管道设备起到保护作用，防止水分侵入保护层降低性能。8.1 选择防腐形式、保温材料及保温层厚度8.1.1 选择防腐形式目前防腐的形式具有很多种措施，采用化学阴极保护法，利用金属和介质作用生成一层极薄的肉眼所看不见的保护膜即金属钝