锅炉送风排烟系统《建筑设备热源与冷源》.ppt

单元5锅炉送风排烟系统 目录 5 1锅炉的通风方式 根据锅炉类型和容量大小的不同 各种锅炉采用的通风方式是不相同的 可以是自然通风 也可以采用机械通风 自然通风是利用烟囱中热烟气和外界冷空气的密度差形成的抽力作为推动力 来克服空气和烟气流动时的阻力 一般适用于小型无尾部受热面的锅炉 如立式火管锅炉 对于设置尾部受热面和除尘装置的小型锅炉 或较大容量的供热锅炉 由于空气和烟气流动时的阻力很大 自然通风不能满足锅炉通风的要求 就借助于送 引风机等设备所产生的压头去克服烟 风道的流动阻力 这就是机械通风 当锅炉通风阻力较大 烟囱的抽力不足以克服该阻力时 可在烟囱前面装设引风机 以加强引风作用 此时 引风机的压头要克服炉排 燃料层 烟道和烟囱的全部阻力 因此沿着锅炉空气和烟气的流程 气流都处于负压状态 即小于大气压 故称为负压通风 5 1锅炉的通风方式 负压通风的缺点是 当锅炉的容量较大时 需要的空气量和排出的烟气量也较多 相应地气流阻力也大大增加 炉膛及烟 风道中的负压过大 即使炉墙烟道密封良好 也会有很多冷空气渗入 使炉膛温度下降 燃料燃烧不良 排烟热损失增加 最终降低锅炉热效率 5 1锅炉的通风方式 在锅炉烟 风系统中同时装设送风机和引风机通风 称为平衡通风 从风道吸入口到进入炉膛 包括通过空气预热器 燃烧设备和燃料层 的全部风道阻力由送风机克服 而炉膛出口到烟囱出口 包括炉膛出口负压 锅炉防渣管以后的各部分受热面和除尘设备 的全部烟道阻力则由引风机来克服 5 1锅炉的通风方式 在锅炉的实际运行中 调节送 引风机的风压 使炉膛压力接近大气压 通常略低于大气压 这种通风方式既能有效地送入空气 又使锅炉的炉膛及全部烟道都在负压下运行 使锅炉房的安全及卫生条件较好 若与负压通风相比 锅炉的漏风量也较小 目前在供热锅炉中 大都采用平衡通风 图5 1为锅炉采用平衡通风时烟 风道的正负压分布图 5 1锅炉的通风方式 5 1锅炉的通风方式 图5 1平衡通风沿程的风压变化图 在锅炉烟 风系统中只装设送风机 利用其压头克服全部风道 燃烧设备 烟道的阻力 这时锅炉的炉膛和全部烟道都在正压下工作 因而炉墙和门孔皆需严格密封 以防火焰和高温烟气外泄伤人 这种通风方式提高了炉膛燃烧热强度 使同等容量的锅炉体积较小 由于消除了锅炉炉膛 烟道的漏风 提高了锅炉的热效率 目前国内在燃油和燃气锅炉上已有应用 锅炉通风一般采用平衡通风方式和微正压通风方式 5 1锅炉的通风方式 5 2风 管道的设计及阻力计算 风 烟管道是锅炉送 引风系统的重要组成部分 风 烟管道布置是锅炉房设计的一项主要内容 因此对风 烟管道的结构和布置 以及断面尺寸的确定 应予重视 锅炉房的送风管道是从空气吸入口到送风机入口 再从送风机出口到炉膛的这段管道 送风管道的作用是输送燃料燃烧时所需要的空气 锅炉房的排烟管道是从炉膛到引风机入口 再从引风机出口到烟囱的这段管道 排烟管道的作用是输送燃料燃烧所产生的烟气 并由烟囱排出 5 2 1 1风 烟管道的设计 5 2风 管道的设计及阻力计算 风 烟管道截面形状有圆形 正方形 矩形 烟道截面还有圆拱顶形 在截面相等的条件下 圆形用料最少 阻力也较小 但占用建筑空间较大 在条件允许的情况下应尽量采用圆形风 烟管道 制作风 烟管道的材料有钢板和砖等 冷风管道一般采用2 3mm厚钢板制作 热风管道和烟道一般采用3 4mm厚钢板制作 砖砌风道宜用于排烟 5 2风 管道的设计及阻力计算 锅炉风 烟管道设计应符合下列要求 1 应使风 烟管道平直且气密性好 附件少 阻力小 2 几台锅炉共用一个烟囱或烟道时 宜使每台锅炉的通风阻力均衡 3 单台锅炉配置两侧风道或两个烟道时 宜使每侧风道或每个烟道的阻力均衡 4 宜采用地上烟道 并应在其适当位置设置清扫烟道的人孔 5 2风 管道的设计及阻力计算 5 2 1 2风 烟管道的布置 5 应考虑烟道和风道热膨胀的影响 6 应设置必要的测点 并满足测试仪表及测点的技术要求 另外 对于水平布置的风 烟管道 要敷设成沿流动方向向上的坡度 不得逆坡 对于通向烟囱的水平总烟道可采用3 以上的坡度 为了保持锅炉房内的卫生 便于清灰和减少锅炉房面积 总烟道应布置在室外 5 2风 管道的设计及阻力计算 在确定风 烟管道截面面积时 应正确地选取风 烟气流的流速 通常按表5 1 见P72 选取 风 烟管道截面面积按下式计算 F V 3600 m2对于较长的水平烟道 为防止积灰 在额定负荷下的烟气流速不宜低于7 8m s 烟道的高度与宽度之比通常取1 2 1 风 烟管道截面面积确定之后 可根据确定的断面形状计算出几何尺寸 管道截面尺寸确定后应核算实际流速 5 2风 管道的设计及阻力计算 5 2 1 3风 烟管道截面面积 在平衡通风方式下 锅炉风 烟管道系统的阻力按空气通道和烟气通道两部分分别计算 在锅炉通风计算中 空气和烟气在锅炉通风系统中流动所产生的阻力 有风 烟管道的沿程摩擦阻力 hm 局部阻力 hj 燃烧设备阻力 hr 锅炉本体阻力 hg 省煤器阻力 hs 空气预热器阻力 hk 除尘器阻力 hc以及烟囱阻力 hyc 以下分别叙述各项阻力的计算方法 5 2风 管道的设计及阻力计算 5 2风 管道的设计及阻力计算 1 沿程摩擦阻力 hm摩擦阻力是气流在通过等截面的直通道 包括纵向冲刷管束时产生的阻力 风 烟管道的摩擦阻力相对于系统总阻力数值一般不大 可用近似方法简化计算求得 即取风道或烟道中截面不变和最长的1 2段管道 求出其每米长度的摩擦阻力 然后乘以整个风道或烟道的总长度 即可得出管道总的摩擦阻力 当冷空气流速小于10m s时 hm可不计算 风 烟管道的摩擦阻力可按下式计算 对于边长分别为a b的矩形管道 可按式 5 2b 换算 dd 2ab a b m 5 2b 对于管道截面积为F 截面周长为U的非圆形管道 可按式 5 2c 换算 dd 4F Um 5 2c 为了简化计算 将动压头 22 制成计算图 计算时可查阅有关手册 在水平烟道中 当烟气流速为3 4m s时 每米长度的 hm约为0 8Pa m 流速为6 8m s时 每米长度的 hm约为3 2Pa m 5 2风 管道的设计及阻力计算 5 2风 管道的设计及阻力计算 2 局部阻力 hj当气流通过截面或方向变化的通道时产生的阻力称为局部阻力 风 烟管道的阻力主要为局部阻力 通常按以下公式计算 3 锅炉风道的阻力计算锅炉风道的总阻力包括风道的摩擦阻力 hmf和局部阻力 hjf 燃烧设备阻力 hr 空气预热器空气侧阻力 hk k 即 hf hmf hjf hr hk kPa 5 4 对于层燃炉 燃烧设备阻力包括炉排与燃料层的阻力 它取决于炉子形式和燃料层厚度等因素 宜取制造厂的测定数据为计算依据 如无此数据 可以参考下列炉排下的风压值来代替 往复推动炉排炉600Pa 链条炉排800 1000Pa 抛煤机链条炉排600Pa 5 2风 管道的设计及阻力计算 对沸腾炉 hr是指布风板 风帽在内 阻力和料层阻力 对煤粉炉 hr是指按二次风计算的燃烧器阻力 对燃油燃气锅炉 hr是指调风器的阻力 空气预热器中空气在管束外面横向流动 烟气在管内流动 空气预热器空气侧阻力 hk k值及烟气侧阻力 hk y值由制造厂提供 5 2风 管道的设计及阻力计算 4 锅炉烟道的阻力计算锅炉烟气系统总阻力包括炉膛负压 hl 锅炉本体阻力 hg 省煤器阻力 hs 预热器阻力 hk y 除尘器阻力 hc 烟囱阻力 hyc 烟道阻力 hmy hjy 即 hy hl hg hs hk y hc hyc hmy hjyPa 5 5 炉膛负压 hl即炉膛出口处的真空度 它由燃料的种类 炉子形式及所采用的燃烧方式而定 机械通风时 一般取 hl 20 40Pa 自然通风时 取 hl 40 80Pa 炉膛保持一定的负压可防止烟气和火焰从炉门及缝隙处向外喷漏 但负压不能过高 以免冷空气向炉内渗透过多 降低炉温和影响锅炉效率 因此 当燃烧设备阻力过大时 应采用送风机送风 5 2风 管道的设计及阻力计算 锅炉本体阻力 hg是指烟气离开炉膛后冲刷受热面管束所产生的阻力 其数值可由锅炉制造厂家的锅炉计算书中查得 对于铸铁锅炉及小型锅壳锅炉 没有空气动力计算书 锅炉本体烟气阻力估算值可参考表5 2 见P74 省煤器阻力 hs由锅炉制造厂提供 除尘器阻力 hc与除尘器形式和结构有关 根据厂家提供的资料确定 对于旋风除尘器 其阻力为600 800Pa 多管水膜除尘器阻力为800 1200Pa 烟囱阻力 hyc见本单元5 3内容 锅炉本体风 烟道阻力可参考表5 3 见P74 估算 5 2风 管道的设计及阻力计算 5 3烟囱的构造及计算 根据制作材料的不同 烟囱分为砖烟囱 钢筋混凝土烟囱和钢板烟囱三种 砖烟囱的优点是取材方便 造价低廉 只耗用少量钢材 使用年限较长 在锅炉房中得到广泛应用 砖烟囱的高度一般不宜超过50m 在地震烈度为七度及七度以下的地震区仍可采用 地震烈度更高的地区则不宜采用 砖烟囱的缺点是如设计不当或施工质量低劣时烟囱易产生裂缝 5 3 1 1烟囱的种类 钢筋混凝土烟囱的优点是使用年限长 与砖烟囱相比 具有较强的抗震能力 但耗用一定数量的钢材 造价也较高 钢筋混凝土烟囱一般适用于烟囱高度超过50m或地震烈度在七度以上地区 钢板烟囱具有自重轻 占地少 安装快 有较好的抗震效能等优点 但耗用钢材较多 而且易受氧化锈蚀和烟气腐蚀 如燃用含硫成分高的燃料 则腐蚀将更为严重 因此必须加强维修保养 否则使用年限是很短的 钢板烟囱一般用于临时性锅炉房 或要求迅速供热供汽的快装锅炉 钢板烟囱的高度不宜超过30m 5 3烟囱的构造及计算 砖烟囱和钢筋混凝土烟囱的设计和施工属于土建专业的业务范围 下面仅就其构造特点作些简略介绍 钢筋混凝土烟囱和砖烟囱的筒身 一般都设计成圆锥形或方锥形 以求筒身的稳定 筒身锥度取2 2 5 为了防止高温烟气损坏钢筋混凝土或砖体 筒身内壁应敷以耐火的内衬 筒身和内衬之间通常留出50mm的间隙 作为空气隔热层 筒身支承在烟囱基础上 烟囱底部应留出清灰孔 烟囱底部应比水平烟道底部低0 5 1 0m 此空间就是积灰坑 5 3烟囱的构造及计算 5 3 1 2烟囱的构造 当烟囱除灰量较大 而当地的地下水位较深时 清灰孔可设在与烟囱底部标高相同的地方 以便清灰操作 如烟囱除灰量不大 而当地的地下水位较高时 清灰孔也可设置在地面上 这样做 清灰孔的构造简单 施工比较方便 但清灰操作较为不便 图5 2为烟囱底部的构造及两种不同的清灰方式 烟囱底部也可布置成如图5 3所示的方式 其优点是当锅炉停止运行而烟囱内部温度仍很高时 即可将清灰孔打开 从外面扒灰 此外 由于烟囱与烟道接合位置提高 使烟囱基础底面也相应地可以提高 因而减少了基础的砌筑量 5 3烟囱的构造及计算 水平烟道和烟囱的接合处 应留出伸缩缝 钢板烟囱是由若干节钢板圆筒组成 钢板厚度一般为3 15mm 为了防止筒身钢板受烟气腐蚀 也可在烟囱内壁敷设耐热砖衬或耐酸水泥抹面 小型锅炉的钢板烟囱可支承在锅炉烟箱上 也可支承在屋面梁或地面烟囱基础上 为了维持烟囱的稳定 要用钢丝绳将钢板烟囱固定住 钢丝绳可用三根间隔120 对称布置 也可用四根间隔90 对称布置 5 3烟囱的构造及计算 烟囱的内衬材料 当烟气温度大于500 时 用耐火黏土砖或耐热混凝土预制块砌筑 当烟气温度低于500 时 可用不低于MU7 5的红砖砌筑 耐火黏土砖内衬用耐火生黏土和黏土熟料粉 配合比1 2 配制成的砂浆来砌筑 红砖内衬的砌筑砂浆是 当烟气温度低于400 时用M2 5混合砂浆 当烟气温度在400 以上时用普通生黏土和砂子 配合比1 1或1 1 5 配制的砂浆 内衬的厚度 距烟囱底部20m以内一段一般不小于1砖 其他各段不得小于半砖 5 3烟囱的构造及计算 砖烟囱内衬的高度和烟囱入口处的温度有关 当烟气温度高于400 时 内衬和筒身同高 当烟气温度为251 400 时 内衬高度不小于烟囱高度的一半 当烟气温度为151 250 时 内衬高度不得小于烟囱高度的1 3 钢筋混凝土烟囱的内衬应与烟囱筒身同高 建筑物内部的烟囱 内衬以与筒身同高为好 或应超出建筑物的屋顶 但不得低于对独立烟囱的要求 烟囱外部应设置爬梯 供检查和修理烟囱 避雷设施和信号灯用 为防止烟囱遭受雷击 应装设避雷设施 5 3烟囱的构造及计算 5 3烟囱的构造及计算 图5 2烟囱的构造及清灰方式 a 地下清灰方式 b 地面清灰方式 a b 5 3烟囱的构造及计算 图5 3烟囱底部构造图 烟囱高度确定的原则 在自然通风和机械通风时 烟囱的高度都应根据排出烟气中所含有害物质 SO2 NO2 飞灰等的扩散条件来确定 使附近的环境处于允许的污染程度之下 因此 烟囱高度的确定 应符合现行国家标准 工业 三废 排放试行标准 工业企业设计卫生标准 锅炉大气污染物排放标准 和 大气环境质量标准 等的规定 5 3烟囱的构造及计算 机械通风时 风 烟道阻力由送 引风机克服 因此 烟囱的作用主要不是用来产生引力 而是将烟气排放到足够高的高空 减轻飞灰和烟气对环境的污染 使之符合环境保护的要求 每个新建锅炉房只能设一个烟囱 燃煤 燃油 燃轻柴油 煤油除外 锅炉房烟囱高度要根据环境卫生的要求确定 应符合 锅炉大气污染物排放标准 GB13271 2001 的规定 根据锅炉房总容量按表5 4选取 5 3烟囱的构造及计算 5 3 2 1机械通风时烟囱高度的确定 新建锅炉房烟囱周围半径200m距离内有建筑物时 烟囱应高出最高建筑物3m以上 锅炉房总容量大于28MW 40t h 时 其烟囱高度应按环境影响评价要求确定 但不得低于45m 锅炉房在机场附近时 烟囱高度应征得有关部门的同意 5 3烟囱的构造及计算 5 3烟囱的构造及计算 对于采用自然通风的锅炉房 是利用烟囱产生的抽力来克服风 烟系统的阻力 因此 烟囱的高度除了满足环境卫生的要求 还必须通过计算使烟囱产生的抽力足以克服风 烟系统的全部阻力 烟囱抽力是由于外界冷空气和烟囱内热烟气的密度差形成的压力差而产生的 即 5 3 2 2自然通风时烟囱高度的计算 烟囱内烟气平均温度按下式计算 tpj t 1 2 tH 5 6b 烟囱或烟道的温度降也可按经验数值估算 砖烟道及烟囱或混凝土烟囱每米高度温度降约为0 5 钢板烟道及烟囱每米高度温度降约为2 对于机械通风的锅炉房 为简化计算 烟气在烟道和烟囱中的冷却可不考虑 烟囱内烟气平均温度即按引风机前的烟气温度 近似等于排烟温度 进行计算 采用自然通风时 风 烟道阻力全部由烟囱的抽力克服 所以烟气在烟道及烟囱中的冷却要仔细计算 5 3烟囱的构造及计算 计算烟囱的抽力时 对于全年运行的锅炉房 应分别以冬季室外温度和冬季锅炉房热负荷以及夏季室外温度和相应的热负荷条件下系统的阻力来确定烟囱高度 取二者中较高值 对于专供采暖的锅炉房 也应分别以采暖室外计算温度和相应的热负荷计算的阻力确定的烟囱高度 与采暖期将结束时的室外温度和相应的热负荷计算的系统阻力确定的烟囱高度相比较 取其中较高的值 烟囱每米高度产生的抽力Sy可由表5 6 见P78 查得 5 3烟囱的构造及计算 5 3烟囱的构造及计算 烟囱出口直径 出口内径d2 可按下式计算 通风方式运行情况最小负荷时全负荷时机械通风4 510 20自然通风2 5 36 10选用烟囱出口处烟气流速时 应根据锅炉房扩建的可能性选用适当数值 一般不宜取上限 以便留有一定的发展余地 烟囱出口流速在最小负荷时也不宜小于2 5 3m s 以免冷空气倒灌 烟囱出口内径也可参照表5 8 见P79 选取 设计时应根据冬 夏季负荷分别计算 如冬 夏季负荷相差悬殊 则应首先满足冬季负荷要求 烟囱底部 进口 直径d1为 d1 d2 2iHm 5 8 由公式求得烟囱出口直径后 还应考虑因内壁挂灰使截面缩小的因素 一般应将出口直径适当加大 此值一般不大于100mm 圆形烟囱的出口内径一般不小于0 8m 以便于施工时采用内脚手架砌筑 当出口内径较小时 可采用方形或矩形 施工时可采用外脚手架砌筑 钢板烟囱不受此限 5 3烟囱的构造及计算 5 3烟囱的构造及计算 烟囱的阻力包括摩擦阻力和烟囱出口阻力 烟囱的摩擦阻力按下式计算 烟囱出口阻力 hcyc可按下式计算 烟囱阻力按下式确定 hyc hmyc hcycPa 5 11 5 4送 引风机的选择与布置 锅炉的送 引风机有离心式和轴流式两类 轴流式风机的效率较高 可达85 90 但每级产生的压头较小 因而在锅炉通风中较少采用 离心式风机的效率较低 不超过80 85 在工业锅炉上用的离心式风机效率一般为68 72 离心式风机产生的压头较大 结构也较简单 故在锅炉通风中得到广泛的应用 离心式风机按其风压高低分为低压风机 P 1000Pa 中压风机 P 1000 3000Pa 和高压风机 P 3000Pa 风压更高的风机 对于容量为20t h以下的锅炉很少采用 图5 4所示为风机的外形图 风机的外壳是用钢板焊制的蜗形体 引风机的外壳内有时附有一层厚的衬板 以便磨损后更换 离心式风机的叶轮是由向前弯曲的叶片 锥形前盘和平面后盘 或中盘 焊制而成 并铆接在轴盘上 引风机的叶片较厚 在后盘 或中盘 上的叶片根部焊上增强钢板 以延长其使用期限 风机的传动轴是用优质钢材制成的 引风机在较高的烟温下工作 所以要注意轴承的冷却 通常用油冷却 较大型的风机用水冷却 5 4送 引风机的选择与布置 为了调节进风量或排烟量 风机进口处设有风量调节器 风机和电动机的传动方式有六种形式 如图5 5所示 其中A D F为直接传动 风机和电动机转速一致 A型连接是风机的叶轮直接固装在风机的轴上 D型与F型为联轴器传动 直接传动构造简单 布置紧凑 传动效率高 图中B C E为间接传动 即皮带传动 通过改变风机或电动机的皮带轮直径 可改变风机的转速 有利于调节 E F型的轴承分布于风机两侧 运转比较平稳 用于较大型风机 5 4送 引风机的选择与布置 风机有右旋转和左旋转两种方式 按电动机一侧叶轮的转动方向 顺时针转动者称为右旋转风机 逆时针转动者称为左旋转风机 风机的出风口位置用右 左 及角度来表示 如图5 6所示 举例说明风机型号组成部分的意义 如GY4 73 11No18D右90 G 锅炉鼓风机 Y 锅炉引风机 4 风机在最高效率点时的全压系数 0 437 乘以10后的化整数 5 4送 引风机的选择与布置 11 由两位数字组成 第一位数字表示吸入口形式 单吸入口为1 双吸入口为2 第二位数字为风机的设计顺序号 1即为第1次设计 No18 风机号18 即风机叶轮直径为1800mm D 风机的传动方式 右90 风机的旋转方向和出风口位置 5 4送 引风机的选择与布置 5 4送 引风机的选择与布置 图5 4送 引风机外形图 a 送风机 b 引风机 a b 5 4送 引风机的选择与布置 图5 5风机与电动机的传动方式 5 4送 引风机的选择与布置 图5 6离心式风机出风口位置 锅炉的送 引风机宜单炉配置 容量较小的小型锅炉可根据具体情况 确定是单炉还是集中布置风机 集中布置风机时 送 引风机不应少于两台 其中各有一台备用 并应使风机符合并联运行的要求 选择风机时 应使风机经常工作在其效率较高的范围内 风机样本上列出的性能数据 是指效率不低于该风机最高效率90 时对应的性能 可按此数据范围选用 5 4送 引风机的选择与布置 风机的风量和风压应按锅炉的额定蒸发量进行计算 单炉配置风机时 风量的富裕量应为10 风压的富裕量应为20 集中配置风机时 其风量和风压的富裕量应比单炉配置时适当加大 选择风机时 还必须考虑当地气压和风烟温度对风机特性的修正 排送的风烟温度不能超过风机的允许工作温度 5 4送 引风机的选择与布置 风机的调节装置应设置在风机进风口处 当两台风机并列运行时 每台风机出口管上也应装设关闭用的闸门 以便检修一台风机时 不致影响锅炉的运行 常用的调节装置有闸板 转动挡板和导向器三种 闸板和转动挡板构造简单 但阻力较大 容量较大的风机均用导向器调节 其阻力较小 选择风机时 以选择效率高 转速低 寿命长 噪声小 价格低 高效率 工作区范围宽的为宜 有条件时尽量选用调速风机 5 4送 引风机的选择与布置 风机的主要参数是风量和风压 当锅炉额定负荷下的烟 风道中介质的流量和阻力确定之后 即可计算所需风机的风量和风压 从而选出合适的风机 5 4送 引风机的选择与布置 5 4送 引风机的选择与布置 送风机的风量按下式计算 Vs 1 1V 101 325 bm3 h 5 12 送风机的风压按下式计算 5 4 1 1送风机的选择计算 5 4送 引风机的选择与布置 引风机的风量按下式计算 Vyf 1 1Vy 101 325 bm3 h 5 14 引风机的风压按下式计算 5 4 1 2引风机的选择计算 风机所需功率按下式计算 N VH 3600 103 f c kW 5 16 电动机功率按下式计算 Nd kN dkW 5 17 5 4送 引风机的选择与布置 5 4 1 3风机所需电动机的功率 送 引风机组和送 引风管道体大笨重 在锅炉房进行工艺设计时 应对其布置问题予以重视 送 引风机运行时噪声和振动很大 在布置风机时应尽量减少噪声和振动对工作人员和环境的影响 5 4送 引风机的选择与布置 在单炉配置风机时 应使风机尽量靠近锅炉的进风口 以缩短进风管道的长度 在多炉集中配置风机时 应力求对每台锅炉送风均匀 风机可布置在锅炉房炉前两侧处或放置在专用的风机室内 如图5 7所示 如锅炉房是单层建筑 风机的位置应不妨碍工作人员的操作 如锅炉房是多层建筑 则风机应布置在底层 对于体型较小和重量较轻的风机 也可以放置在锅炉房承重柱的上面 以节省风管和减少阻力 但运行操作较不方便 5 4送 引风机的选择与布置 5 4 2 1送风机的布置 送风机的进风管一般应接到锅炉房上部温度较高处 以利用锅炉房上部空间的空气热量 在夏季还能加强锅炉房的通风 以利降温 在北方地区 冬季如吸走大量室内热空气 室温将大为降低 会增加采暖供热 为此 一般将鼓风机的进风口做成三通形式 分别通向室内和室外 运行时 根据气温变化的情况 分别吸取室内或室外空气 风机的进风口应做网格 以免吸入大块杂物而损坏风机 网格的孔眼总面积不得小于进风口的截面积 5 4送 引风机的选择与布置 5 4送 引风机的选择与布置 图5 7送风机布置图 如每台锅炉配置一台引风机 则引风机的位置应尽量靠近锅炉出口 如设置有除尘器 则引风机应尽量靠近除尘器出口 以缩短烟气管道 如引风机是多炉集中布置 则应力求使风机对每台锅炉的抽力均衡 引风机一般宜布置在锅炉房后部的附属间内 操作和管理都较方便 但占地面积大 基建投资高 引风机也可布置在锅炉房底层省煤器下面靠近锅炉房后墙的地面上 引风机也可以考虑采用露天布置的方式 但必须有较好的防雨 防腐和保温等措施 5 4送 引风机的选择与布置 5 4 2 2引风机的布置 当锅炉房装设除尘器时 引风机按烟气流程宜布置在除尘器后面 以减少烟气对引风机壳体和叶片的磨损 引风机如设水冷却轴承 则轴承冷却水出口应做成开口漏斗式 便于随时观察和检查冷却水是否正常 引风机露天布置时 如轴承冷却水管道有冻结的可能 则应采取防冻措施 5 4送 引风机的选择与布置 5 5除尘设备 我国以煤为主的能源结构 是造成大气严重污染的主要根源之一 目前 我国的二氧化硫和二氧化碳排放量分别居世界第一和第二 社会对环境的要求面临巨大挑战 因此 我国政府对大气污染的防治和管理力度在不断强化 对锅炉特别是燃煤锅炉的大气污染物 烟尘 二氧化硫和氮氧化物必须严加控制和采取有效的防治措施 以利社会经济的可持续发展 锅炉排烟中的烟尘由两部分组成 一部分是煤烟即炭黑 它是煤受热分解析出的一些微小炭粒 在炉膛中不能完全燃烧 其粒径为0 05 1 0 m 排烟中游离的炭黑多时即形成黑烟 另一部分是 尘 尘是高温烟气带出的飞灰和一部分未燃尽的焦炭细粒 其粒径由1 m到100 m 或更大 不等 其中 飘尘能长期飘浮于大气 降尘则在大气中受重力作用而易于沉降 5 5除尘设备 为了保护环境 提高大气环境质量 我国制订有 环境空气质量标准 和 大气污染物综合排放标准 等规范 标准 而且对除煤粉发电锅炉和单台出力大于45 5MW 65t h 发电锅炉以外的各种用途燃煤 燃油和燃气锅炉 专门制订了 锅炉大气污染物排放标准 GB13271 2001 它对燃煤锅炉烟尘初始排放浓度和烟气黑度 根据锅炉类别 锅炉建成使用的年份不同 规定了限值 见表5 11 对锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度以及锅炉二氧化硫和氮氧化物最高允许排放浓度 根据锅炉类别 锅炉建成使用年份和所在地区的不同 分别规定了限值 见表5 12和表5 13 5 5除尘设备 标准按锅炉建成使用年限分为两个阶段 执行不同的大气污染物排放标准 时段 指2000年12月31日前建成使用的锅炉 时段 指2001年1月1日起建成使用的锅炉 含在 时段立项未建或未运行使用的锅炉和建成使用锅炉中需要扩建 改造的锅炉 表5 12和表5 13中的 适用区域 是按地理 气候 生态 政治经济和大气污染程度划分的 共三类 一类区 国家规定的自然保护区 风景游览区 名胜古迹和疗养地等 5 5除尘设备 二类区 城市规划中确定的居民区 商业交通居民混合区 文化区 名胜古迹和广大农村等 三类区 大气污染程度比较重的城镇和工业区以及城市交通枢纽 干线等 我国大气污染防治法明确指出 有关部门应根据 锅炉大气污染物排放标准 在锅炉产品质量标准中规定相应的要求 达不到规定要求的锅炉 不得制造 销售或者进口 所以 标准规定的排放限值是保护环境免受污染的底线 5 5除尘设备 为了减轻锅炉烟尘造成的危害 首先应改进燃烧设备和燃烧技术 进行合理的燃烧调节 使挥发物在炉膛中充分燃烧 以达到消烟效果 并尽量设法减少飞灰逸出 降低锅炉的烟尘初始排放浓度 另一方面是在锅炉尾部 通常是在引风机前设置除尘器 使锅炉排出的烟气含尘量能符合排放标准 5 5除尘设备 从20世纪70年代以来 我国在锅炉除尘器的研究和开发方面取得了很大的成就 锅炉常用的除尘器已由过去单一的干式旋风 离心力分离 除尘器 发展到目前的麻石水膜 水膜黏附分离 除尘器 布袋 过滤分离 除尘器以及除尘脱硫一体化除尘器和静电 电力分离 除尘器等多种产品 对保护环境 改善大气质量起到了重要的作用 锅炉常用的除尘器有以下几种 5 5除尘设备 干式旋风除尘器是一种能使含尘烟气作旋转运动 从而使灰尘在离心力的作用下从含尘烟气中分离出来的一种设备 图5 8为干式旋风除尘器的工作原理示意图 含尘烟气切向进入除尘器外壳和排气管之间的环形空间 形成一股向下运动的外旋气流 这时 悬浮在其中的尘粒在离心力作用下被甩到筒壁 并随烟气一起沿着圆锥体向下运动沉入除尘器底部进入除灰室 由于气流旋转和引风机的抽吸 在旋风筒中心产生负压 使运动到筒体底部的已净化的烟气改变流向进入筒体中部形成上旋气流从除尘器上部的排气管排出 5 5除尘设备 5 5 1 1干式旋风除尘器 旋风除尘器结构简单 投资省 除尘效率较高 已广泛地应用于供热锅炉烟气除尘 旋风除尘器的种类较多 目前 已设计了与锅炉本体配套的多种形式的旋风除尘器 按旋风除尘器结构布置上的特点来分 主要有立式旋风除尘器 卧式旋风除尘器 双旋风除尘器 多管旋风除尘器四种形式 5 5除尘设备 5 5除尘设备 图5 8干式旋风除尘器工作原理图 随着环保要求的不断提高 湿式旋风除尘器得到了越来越广泛的应用 其中 带文丘里管的麻石水膜除尘器以其结构简单 效率高 价格低而占有很大优势 一般来说容量在10t h以上的锅炉都选配此型除尘器 此型除尘器由进出烟管 文丘里管 筒体 立心柱 淋水装置 环形供水管 水封排灰装置等组成 如图5 9所示 5 5除尘设备 5 5 1 2湿式旋风除尘器 含尘烟气以9 5 13m s的速度由除尘器下部经文丘里管 喉部流速为55 70m s 以切线方向进入筒体 产生强烈的旋转上升气流 尘粒在离心力的作用下被甩向筒壁 水从围绕在除尘器上部的环形喷水管喷淋在圆筒内壁上形成水膜 并沿壁往下流 尘粒遇水膜后被润湿而随水膜流入水封排灰装置 然后不断流向沉淀池中 净化后的烟气则从烟气出口管排出 5 5除尘设备 5 5除尘设备 图5 9麻石文丘里水膜除尘器结构示意图 图5 10为近年开发研制的脱硫除尘联合装置 是一种应用于锅炉烟气湿法脱硫除尘一体化的脱硫除尘器 脱硫除尘器使含尘烟气与吸收液充分混合而将烟气净化 烟气脱硫除尘的工艺流程是锅炉烟气从脱硫除尘器的下端进入 均布后以一定角度进入净化室 形成旋转上升的紊流气流与上端向下流动的吸收液相遇 下流溶液被烟气高速 多向 反复旋切 变得愈来愈细 气 液充分混合形成一稳定的乳化液层并逐渐增厚以至液层重力与烟气气动力达到平衡 最早形成的液层被新的液层所取代而掉落 从而使烟气脱硫 除尘 得到净化 5 5除尘设备 5 5 1 3脱硫除尘一体化除尘器 此型除尘器的特点是气液接触表面积大 液气比小 脱硫除尘效率高 设备耐磨 耐高温 耐腐蚀 没有运动部件 使用寿命可达10年以上 没有喷嘴 适用任何脱硫剂 操作简单 维护也方便 5 5除尘设备 5 5除尘设备 图5 10脱硫除尘器 袋式除尘器是一种过滤式除尘器 主要利用滤料 织物或毛毡 将带飞灰的烟气过滤 使飞灰黏附在滤网上 净化烟气 袋式除尘器结构简单 除尘效率可达99 以上 其除尘