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第二章 设 计本章是关于锅炉及锅炉系统节能设计规定,共二十一条。本章规定了锅炉及其系统设计文件应通过节能核查鉴定;明确了锅炉设计文件节应鉴定的内容;规定了锅炉设计文件能效指标值;提出了锅炉燃烧系统、结构设计节能要求;明确了锅炉计量、检测、控制仪表的配置要求;提出了锅炉房设计节能要求;提出锅炉要与负荷及用热系统相符合;蒸汽锅炉连续排污水的热量应当合理利用;以天然气为燃料的锅炉要考虑回收烟气中的热量;锅炉设计文件中应提出水质要求;锅炉及系统冷却水和水力除渣冲灰用水应当尽可能循环使用。第五条 锅炉及其系统的设计应当符合国家有关节能法律、法规、技术规范及其相应标准的要求。锅炉设计文件鉴定时应当对节能相关的内容进行核查,对于不符合节能相关要求的设计文件,不得通过鉴定。各类工业锅炉设计热效率值应当满足附件A中限定值要求;电站锅炉热效率值应当满足相应标准规定或用户技术要求。【释义】本条是关于锅炉设计文件节能核查的规定。(一)锅炉设计文件是指涉及锅炉结构、强度、材料和与安全、经济性能有关的设计图纸、计算书、说明书等,取得锅炉制造许可证即可进行锅炉新产品设计,申请单位申请设计文件节能审查的锅炉级别应与其制造许可证级别相一致,按要求提供完整锅炉设计文件。(二)锅炉设计文件节能核查。锅炉设计文件节能核查工作由国务院特种设备安全监察机构核准的检验检测机构承担。锅炉设计文件节能鉴定是对描述或记录产品节能性能及功能的设计图纸、计算书、说明书等进行节能审查。设计单位应当在设计文件上清晰地标明锅炉的设计能效指标(目标值和限定值)以及满足设计能效的工况条件范围。对锅炉设计文件节能核查就是要禁止能效指标不符合有技术规范或国家标准(或行业标准)要求的锅炉投入生产。(三)锅炉热效率要求。1、工业锅炉设计热效率值应当满足附件A工业锅炉热效率指标中限定值要求。附件A给出的工业锅炉热效率指标主要考虑运行工况、锅炉容量、燃料特性、燃烧方式因素。2、电站锅炉热效率值应当满足相应标准规定或用户技术要求。第六条 锅炉设计应当包括热力计算、烟风阻力计算、水动力计算等内容,以明确锅炉及其系统的经济性。【释义】本条是锅炉设计应进行计算的规定。(一) 锅炉热力计算通常采用设计计算的方法。目的是根据给定的蒸发量(热功率)、蒸汽和给水参数(出水和回水参数)、煤质资料和选定的效率、燃烧设备型式等,确定锅炉各部分的受热面面积和主要结构尺寸以及耗煤量、送风量、排烟量等。设计计算一般和锅炉结构设计交互进行。通过热力计算才能通过确定锅炉的合理结构及各部分受热面的配置。通过热力计算能够得出锅炉各部分受热面的烟气温度、烟气流速、放热系数、传热面积等参数,从而为锅炉结构的经济型及合理性提供技术依据。(二) 烟风阻力计算锅炉烟风阻力计算的目的是为了通过计算锅炉烟气侧及空气侧各部分的流动阻力,从而得出整个锅炉系统的烟气侧及空气侧的流动阻力,从而为锅炉选用鼓风机、引风机提供技术依据。锅炉鼓风机、引风机选用的经济合理性,直接关系到锅炉辅机运行的经济性。(三)水动力计算。锅炉水动力计算主要指热水锅炉的水动力计算,因为蒸汽锅炉循环动力来源于蒸汽与热水的重度差。热水锅炉的循环动力来源于循环水泵,而循环水泵的压头的选用应足以克服介质整个流动过程中的阻力才能保证锅炉水循环的顺利完成。锅炉设计进行热力计算、烟风阻力计算、水动力计算等内容是判定锅炉及其系统经济性是否合理的依据。第七条 锅炉设计说明书应当包括锅炉安全稳定运行的工况范围、设计燃料要求、燃料消耗量、设计热效率、锅炉金属消耗量、配套的辅机参数,以及排烟温度、给水温度、过量空气系数等与锅炉经济运行有关的主要参数指标及其设计依据。安装使用说明书中应当包括系统设计概况、安装指导要求和经济运行操作说明等内容。【释义】本条是关于锅炉设计、安装说明书内容的规定。(一)锅炉设计说明书。锅炉设计说明书中应包括主要参数指标及其设计依据,明确锅炉安全稳定运行的工况范围,保证热效率最低值;明确设计燃料,在设计工况下燃料消耗量;设计热效率值;应介绍锅炉主要受压部件尺寸、材质、金属消耗量;锅炉应配套的辅机参数;说明锅炉运行所需给水温度,锅炉运行正常的能效指标如排烟温度、过量空气系数、炉渣含碳量等。(二)安装使用说明书。锅炉能效受安装环节的影响较大,特别是散装锅炉,本体都在现场完成组装,锅炉制造单位与安装单位往往不是一家。安装使用说明书中应当包括系统设计概况、安装指导要求,保证锅炉安装后达到原设计要求。和经济运行操作说明等内容。不同型号的锅炉所需经济运行操作是不一样的,安装使用说明书应说明锅炉运行所需技术条件,运行调整方法,维护保养方法期限,运行过程注意事项,以指导使用单位编制管理制度和操作规程。锅炉设计说明书、安装使用说明书都是锅炉出厂资料,制造单位应随锅炉移交给使用单位。第八条 锅炉排烟温度设计应当综合考虑锅炉的安全性和经济性,符合以下要求:(一)额定蒸发量小于1t/h的蒸汽锅炉,不高于230;(二)额定热功率小于0.7MW的热水锅炉,不高于180;(三)额定蒸发量大于或者等于1t/h的蒸汽锅炉和额定功率大于或者等于0.7MW的热水锅炉,不高于170;(四)额定功率小于或者等于1.4MW的有机热载体锅炉,不高于进口介质温度50;(五)额定功率大于1.4MW的有机热载体锅炉,不高于170。【释义】本条是关于锅炉排烟温度的规定。(一)排烟温度。排烟温度的提高,会直接导致排烟热损失的增加。一般情况排烟温度每增加10-15度,锅炉效率下降1%。锅炉的传统设计思想是在选取排烟温度时,兼顾尾部受热面工作的安全性及锅炉的经济性,即选取较低的排烟温度可以降低锅炉排烟损失,有利于提高锅炉热效率,节约能源及锅炉的运行费用。但是,排烟温度降低却使尾部受热面中烟气与工质的传热温压减少,传热面积增大,金属消耗和设备的初投资增多。排烟温度过低还会引起末级烟道中硫酸蒸气结露,使低温受热面严重腐蚀及堵灰,这样缩短了设备的使用寿命,增加了烟气的流动阻力和引风机的电动率消耗。堵灰严重时,引风机的压头不能保证炉膛和各烟道正常的工作状态,还会危及到锅炉的出力和机组的正常运行。从运行方面,以设计值为参考,调整排烟温度高于露点,可尽量取低值以降低排烟损失。但取值不应太低。在实际设计中,排烟温度的选取一般都是通过比较所谓的经济排烟温度和烟气酸露点来进行的。如果经济排烟温度高于酸露点温度,则排烟温度取为经济排烟温度;如果经济排烟温度低于酸露点温度,则排烟温度须高于酸露点温度。一般的教科书及手册中都会给出不同燃料及参数条件下的经济排烟温度的推荐值。应该指出,这些数值随着燃料价格及材料价格是变化的。从节能角度来看,只要尾部受热面中工质与烟气具有一定温差,烟气的低品位热量就可以得到回收。至于可能造成的低温受热面腐蚀问题可以通过采用耐腐蚀材料来解决。如果烟气的酸露点温度较低,选取更低的排烟温度会取得较好的经济效果。(二)排烟温度规定值。考虑到安全性、经济性,按不同容量、不同介质,排烟温度规定值如下:1、额定蒸发量小于1t/h的蒸汽锅炉,基本都是立式锅炉,自然通风或只有鼓风,加装尾部受热面,烟气阻力过大,经济上不合理,锅炉本体为饱和水,烟温很难降低,规定排烟温度不高于230;2、额定热功率小于0.7MW的热水锅炉,基本也都是立式锅炉,锅炉本体内为热水,低于是100,规定排烟温度不高于180; 3、额定蒸发量大于或者等于1t/h的蒸汽锅炉和额定功率大于或者等于0.7MW的热水锅炉,在尾部可加装受热面,规定排烟温度不高于170;4、额定功率小于或者等于1.4MW的有机热载体锅炉,内装导热油温度在300以上,又很难加装尾部受热面,规定排烟温度不高于进口介质温度50;5、额定功率大于1.4MW的有机热载体锅炉,可加装尾部受热面,回收热量,用于其它方面,规定排烟温度不高于170。第九条 锅炉排烟处的过量空气系数应当符合以下要求:(一)流化床锅炉和采用膜式壁的锅炉,不大于1.4;(二)除前项之外的其他层燃锅炉,不大于1.65;(三)正压燃油(气)锅炉,不大于1.15;(四)负压燃油(气)锅炉,不大于1.25。【释义】本条是关于锅炉排烟处过量空气系数的规定。(一)过量空气系数过量空气系数为燃料完全燃烧所需实际空气量和理论空气量的比值。影响锅炉热效率的因素很多,有设备本身的问题,也有操作人员素质问题,还有运行过程中工况变化的问题。其中运行过程中的燃烧效率对锅炉的热效率的影响是不可忽视的,而影响燃烧效率最主要的因素是过量空气系数。过量空气系数的确定主要取决于锅炉燃烧的经济性。过大会增加排烟热损失,过小则会增加气体不完全燃烧热损失,和固体不完全燃烧热损失。所以需要确定一个最佳的过量空气系数使得q2+q3+q4的和最小。在保证燃料燃烧完全的条件下,保持尽可能低的过量空气系数有助于降低排烟损失。此外,低的过量空气系数不还可以使燃烧用空气量和排烟量减少,节省通风动力的电耗,也有助于减少so3的产生、提高烟气酸露点温度、减轻受热面的低温腐蚀。因此,在保证燃烧工况良好的前提下,维持尽可能低的过量空气系数,可能产生明显的经济效益和环境效益。由于我国供热锅炉的运行操作管理水平较低,锅炉实际运行中,要维持最佳过理空气系数和数值是比较困难的。实际的过理空气系数往往很大。事实上,如果能保持过量空气在规定值附近,已经可以认为是低氧燃烧了。现阶段,要把过量空气系数降下来,达到提高热效率、节约煤炭、防止污染环境的目的,比较切实可行的做法有两种:1、定期进行热工测试。根据测试结果,一方面供操作者改善运行工况的参考,另一方面作为节能管理部门检查节能工作的科学依据。2、安装必要的低氧控制仪表。目前绝大多数工业锅炉没有安装低氧燃烧监控仪表,运行中,司炉工只凭经验看火势,只注意水位表、压力表等,对燃烧工况不能科学地做出正确的判断。只有安装上司炉工运行的“眼睛”,才能够在负荷的不断变化中,随机地调整运行操作,保持低氧节煤燃烧状态。通过测定过量空气系数,能够及时掌握锅炉运行的经济性和操作技术水平。在锅炉运行系统的不同位置进行过量空气系数的测定,可以获取各种锅炉在不同燃料种类(煤质)、燃烧方式和燃烧状况下的技术参数。(二)过量空气数规定值。1、流化床锅炉和采用膜式壁的锅炉,炉膛漏风较少,规定为不大于1.4;2、除前项之外的其他层燃锅炉,根据实际验证,规定不大于1.65;3、正压燃油(气)锅炉,可以正压燃烧,漏风可以控制较少,规定不大于1.15;4、负压燃油(气)锅炉,根据实际验证,规定不大于1.25。第十条 锅炉燃烧设备、炉膛结构应当符合以下要求:(一)设计合理,与设计燃料品种相适应,保证安全、稳定、高效燃烧;(二)锅炉配风装置结构可靠、操作方便,风压、风量能够保证燃料充分燃烧且配风调节灵活有效;(三)层燃锅炉燃烧设备宜采用漏料少、漏风量小、料层厚度分布均匀的结构,并选择合理的通风截面比,其炉拱能够有效组织炉内烟气流动和热辐射,以满足新料层的引燃和强化燃烧的需要,保证燃料稳定着火和燃尽。【释义】本条关于锅炉燃烧设备、炉膛结构的规定。(一)锅炉燃烧设备、炉膛结构与设计燃料品种相适应,才能保证安全、稳定、高效燃烧。由我国的燃料政策所决定,我们的工业锅炉只能以燃煤为主,而有些地区的煤质是很差的,这与目前国外的情况相差很大。如:日本燃煤工业锅炉仅占总数的1,美国和西欧国家也不过是1-3,石油危机后燃煤工业锅炉略有增加。苏联燃煤工业锅炉较多,约占40。工业锅炉主要是以Qydw=3000-4500kcal/kg的烟煤为燃料,且供应的煤种经常变化,运行管理人员无法掌握煤质情况,摸不清运行规律。由于层燃炉对煤种的适应性较差,这就使得煤种与炉型不适应情况更为严重,有的用户新买的锅炉就得改造,耗费了许多设备投资,效果也未必理想。目前,出现在市场上的高效锅炉,有的鉴定效率也往往是在燃用燃烧特性较好煤种的条件下所取得的,对煤种适应性如何,尚未可知。因此,解决煤种与炉型相适应的问题,保证煤质稳定是锅炉经济运行的前提。(二)对配风装置的要求。目前使用的锅炉有相当一部分风室间不能密封,各风室互相串风,风量调节性能极差,有的几乎无法调节。因此,很难根据火床上的各燃烧区段进行合理布风,往往是风门敞开,任期自然。炉排与侧墙间漏风严重,锅炉横向风压分布不均衡,这些都在一定程度上影响炉内正常燃烧。因此要求锅炉配风装置结构可靠、操作方便,风压、风量能够保证燃料充分燃烧且配风调节灵活有效。(三)关于燃烧设备的要求。燃烧设备的选择取决于燃料的物理化学特性(水分、灰分、挥发份、发热量、颗粒度、灰熔点)、锅炉的蒸发量及负荷特性、环境保护的要求等,并且取决于在制造、安装、运行、维护几方面的耗钢、耗煤、耗电等的技术经济指标。1、炉排工业锅炉多数是层燃炉,燃烧设备存在的缺陷较多。机械炉排普遍存在漏煤量偏大的问题。特别是往复推动炉排,漏煤量往往更多,有些高达10-20%。目前在设计、制造上就没有很好地解决这一问题,有的结构上不先进,加工质量粗糙,组装间隙大,受热后易变形、断裂,以及管理和维护不好,这一问题更显得突出。炉排面积R(m2)主要根据燃烧面热负荷qR、燃煤量及煤发热量决定。在设计(包括改装设计)锅炉时,为了较快判断预先布置的锅炉结构形式和尺寸是否合适,通常情况下可采用简易估算法(没有考虑煤种和锅炉结构等因素的影响),来估算炉排面积。2、炉拱工业锅炉的炉拱是十分重要的。炉拱的作用在于促进炉膛中气体的混合以及组织辐射和炽热烟气的流动,使燃料及时着火燃烧。锅炉科技人员就炉拱对不同燃料的适应性、炉拱对新煤的预热和着火的作用进行了系统的理论分析和大量的试验,积累了丰富的经验,证实了炉拱的辐射并不是以镜面为辐射为主,而是一个漫辐射的过程。因此,炉拱的辐射与形状无关与拱的投影面积有关。这就使拱的设计有了很大的灵活性。大量的研究和试验结果进一步证明,除了炉拱的的作用外,高温烟气的冲刷和辐射对新煤(特别是着火困难的燃料)的预热和着火也起着相当大作用,从而设计出了各种形式的拱的组合,如水平拱组合,倾斜前拱和人字拱组合,前后拱加中拱组合,前拱加倒弧形后拱组合,甚至活动拱组合等都取得了相当不错的效果。第十一条 应当根据不同燃料特性和锅炉结构,合理布置受热面,选取合理、经济的烟气流速,减小烟气侧的阻力。【释义】本条是对布置受热面,选取合理烟气流速提出要求的规定。(一)受热面1、设计锅炉时首先应具有合理的炉膛形状、容积,足够的辐射受热面,以满足炉膛辐射换热、燃料燃烬的需求;对于层燃锅炉,为防止结渣,炉膛出口烟温应不高于灰的变形温度DT。从技术经济上比较考虑,炉膛出口烟温不宜低于950。炉膛出口烟温过低也不利于炉膛中可燃物的燃烬。2、对于蒸发量10t/h的锅炉,在锅炉尾部同时设置省煤器和空气预器是合理的。3、对于蒸发量10t/h的层燃锅炉,一般只设置省煤器,在燃用无烟煤、劣质烟煤、高水分褐煤时,或者当蒸汽参数较低,给水温度大于90,宜设置空气预热器。(二)烟气速度对流受热面中烟气速度的选择影响到锅炉的可靠性和经济性。对流受热面中的经济烟气速度是指:按此速度设计受热面时,投资和运行费用总和最少。速度过低,受热面积灰将加剧。因此,在额定负荷下最低的烟气速度对横向冲刷的管束不应低于6m/s,对纵向冲刷的管式空气预热器则不应低于8m/s。最大烟气速度受到受热面飞灰磨损的限制,速度过高,受热面急剧磨损,影响锅炉寿命。一般对流受热面的烟气速度可按如下选取;锅炉管束810m/s;钢管省煤器710m/s;铸铁省煤器1012m/s;过热器1014m/s;空气预热器911m/s。纵向冲刷烟管时烟气流速一般取25米/秒。空气预热器的最佳空气速度为烟气速度的0.40.6倍。第十二条 锅炉结构应当方便受热面清理,对于额定蒸发量大于或者等于10t/h和额定功率大于或者等于7MW的燃煤锅炉,对流受热面应当设置清灰装置。【释义】本条是关于受热面应当方便清理的规定。(一)受热面清理意义。发生于锅炉受热面上的主要传热方式为导热和对流。当水冷壁面两侧的温度不同时,热量就会从高温侧传向低温侧,这个过程就是导热。依据傅里叶定律,导热热量与热量传递方向的厚度成反比,与导热系数成正比。金属的导热系数最大,水垢尤其是灰垢的导热系数很小,灰垢的导热系数几乎是钢材的几百分之一。锅炉受热面积灰影响传热,尾部受热面积灰尤为严重。一些水平烟管往往有积灰堵塞现象,目前锅炉普遍没设吹灰装置,用户又不能采取其它有效措施,造成传热情况恶化,排烟温度高。并且,当积灰严重时,会导致受热面堵灰,影响烟气流通,从而不能维持锅炉正常运行。因此,锅炉结构应当方便受热面清理,必要时,对流受热面应当设置清灰装置。(二)积灰积渣产生的原因。当烟气横向冲刷管子,烟气流离开管子表面,并在管子背后发生旋涡流动,将很多小灰粒旋了进去,并沉积在背面管壁上,形成积灰。在烟气温度较高的区域,熔融的灰粒黏结并积聚在受热面或护墙上的现象,叫结渣。水冷壁、防渣管和过热器等处都可能结渣。发生结渣后,由于渣层表面粗糙,渣与渣之间的黏附力大,加之燃烧室内空间的温度和壁面的温度都因传热受阻而升高,灰粒更加容易黏结,从而加速了结渣过程的发展。(三)清灰装置。,锅炉设计中,一般都会根据燃料性质、燃烧方式及炉型等因素考虑到受热面上可能的积灰或结渣程度及趋势。通过合理的锅炉结构设计是针锅炉受热面上的积灰和结渣控制在允许的程度范围内的第一步。但对燃用煤等固体燃料时,锅炉投入运行后,严格按照锅炉运行操作规程进行吹灰打渣是保证锅炉能安全经济运行的必要手段。随着锅炉技术的发展,锅炉吹灰装置的种类和形式也在不断进步,因而发展了各种各样的吹灰装置。对不同容量、不同形式的锅炉,可采用不同的吹灰装置,即使对同一台锅炉,由于各受热面的条件不同,在锅炉运行中所采用的吹灰装置和方式也有差异。按照常用吹灰装置的工作方式进行分类,可以分为:喷射式吹灰器,振动式除灰器,钢珠除灰器。近年来,燃烧气脉冲技术、声波吹灰也得到发展应用。本条规定对于额定蒸发量大于或者等于10t/h和额定功率大于或者等于7MW的燃煤锅炉,根据积灰、结渣特点,对流受热面应当设置合施清灰装置。第十三条 锅炉炉墙、烟风道、各种热力设备、热力管道以及阀门应当具有良好的密封和保温性能。当周围环境温度为25时,距门(孔)300mm以外的炉体外表面温度不得超过50,炉顶不超过70,各种热力设备、热力管道以及阀门表面温度不得超过50。【释义】本条是关于对锅炉及系统密封和保温性能要求的规定。锅炉在正常的热力工况下运行,应该具有良好的密封性和绝热性,提高锅炉的密封和保温的质量已经成为其运行的基本条件。(一)密封性能要求如锅炉密封性能不良,就会影响锅炉的正常运行。当炉膛内为负压时,冷空气会从炉墙缝隙处漏入,降低炉温,影响燃烧。同时过量空气增大会增大,增加了排烟损失,并使得引风机抽风量加大,增加电耗。当锅炉为正压时,高温烟气会从炉墙往外冒,降低了锅炉工作的可靠性,并污染环境,对运行人员亦不安全。中小型工业锅炉,炉膛和尾部漏风现象很普遍。漏风既使烟气量增加,排烟热损失加大,又使引风机的负荷加重,电耗增加。炉膛漏风使炉膛温度降低,对燃烧不利。(二)保温性能要求。锅炉制造厂和使用单位对炉体的保温不够重视,锅炉炉墙结构不完善,保温方法十分落后。不少小型锅炉在出厂和安装使用时均处于裸露状态。加煤口、窥视孔、炉顶等大多未加保温措施,部分供热管道和大部分阀门、附件都没有保温,炉墙和热力管网的温度总是比环境温度要高,所以部分热量就要散发到周围空气中去,造成锅炉的散热损失,工业锅炉的散热损失约为l35%。在实际监测中,经常发现的问题是,锅炉墙体年久失修已经损坏,保温层没有及时维修更换,都会造成炉体外表面温度超标;或者虽然整体炉墙外表面温度未超标,但炉墙的部分区域严重超标,这些情况下都应当对保温层进行检修,选用先进的保温材料,以降低散热损失。保温设计应遵守如下原则:1、设备和管道外表面温度高于50,环境温度为25时,必须保温。2、不需保温的设备和管道,其外表面温度超过60,且需要经常维护的,应在距地面和操作平台的高度小于2.1m,及靠操作平台距离小于0.75m范围内设置防烫保温。3、当需要限制介质在生产和输送过程中的温度降,以满足防堵、防冻、防结露要求时,应进行保温。4、介质温度低于周围空气露点温度的设备和管道应进行保温。5、除局部防烫伤保温外,某些管道可不保温,如要求散热的设备和管道;设备和管道上要求及时发现泄漏的人孔、手孔、阀门、法兰等处;排气、放空等不需要保温的管道;要求经常监测的部位。第十四条 锅炉应当合理设置检修门(孔),便于受热面清灰、清垢、保养和维修。锅炉门(孔)、窥视孔、出渣口应当采用密封结构,保证锅炉漏风系数在设计要求之内。【释义】本条是关于锅炉应设置检修门(孔)并应采用密封的规定。(一)锅炉结构设计时应考虑方便检查、修理及清扫。1、锅炉本体要有人孔、手孔或检查孔。锅炉运行一段时间后受热面结生水垢,锅筒、集箱底部积水渣,需要定期采用机械方法或化学方法清除;有时维修人员也需通过人孔进入炉内检修。2、锅炉炉墙、烟道要设置检查孔、看火孔和除灰门等。锅炉运行时需要通过炉门、看火孔进行观察,进行燃烧调整,炉膛、烟道所积灰渣需要定期清除。(二)锅炉所设锅炉门(孔)、出渣口应采用密封结构。炉膛及烟道中烟气压力低于大气压力,在运行过程中,外界空气将会从不严密处漏入炉膛及烟道中。 漏入炉膛或烟道中的空气量与理论空气量的比值,称漏风系数或漏风率。运行中漏风系数的确定,是用烟气分析器测出欲确定漏风的烟道出口及进口处的烟气成分,再分别计算出口及进口处的过量空气系数,出口与进口过量空气系数之差即为这部分烟道的漏风系数。保证锅炉漏风系数在设计要求之内,锅炉门(孔)、窥视孔、出渣口应当采用密封结构。 第十五条 锅炉计量、检测、控制仪表的配置应当满足锅炉仪表配置要求(见附件B)的要求。锅炉本体以及尾部相连接烟风道应当预留能效测试、控制计量孔(点),用于检测、记录锅炉运行状况。【释义】本条是关于应设置锅炉能效监测仪表并应预留检测孔的规定。(一)目前锅炉监测仪表状况。目前在用锅炉配置的仪表不全,尤其缺少显示锅炉经济运行参数的仪表。由于锅炉没有装设流量表、氧量表、煤量表、温度表、风压表等测量仪表,又缺少必要的化验手段,所以不能测定蒸汽或给水流量、燃煤量、过剩空气系数、炉渣含碳量、排烟温度等经济运行参数。因此,运行人员在调整时,往往由于缺少运行数据,不能对锅炉的运行状况随时做出准确判断,无法在锅炉燃烧及运行工况变化时,实行相应的运行调整,使锅炉处于最佳工况运行。(二)关于监测仪表要求。锅炉运行能效参数,尽量做到在线监测、记录、积算,只有通过监测计量,才能对能源利用情况做出评定,及时发现出现的问题,找出节能的潜力。 锅炉上的仪表除必须按照国家的技术规范要求安装压力表、水位表、温度表等仪表外,还应安装燃料计量表、炉膛压力(负压)表、各种受热面进口与出口温度和风压表经济核算仪表等能效指示仪表。本管理规程附件B规定了不同容量、介质的锅炉应当配置的仪表。(三)关于检测孔要求。锅炉设计时应按锅炉仪表配置要求,在锅炉及系统设计预留孔位置,便于安装监测仪表。按本管理规程规定锅炉新产品应进行产品能效测试,在用锅炉应进行能效测试,要求在锅炉及其系统设计应预留检测孔,以便于能效测试工作开展。第十六条 锅炉房系统设计时,应当在保证安全性能的前提下,充分提高能源利用效率,减少水、电、自用热以及其他消耗,促进热能回收和梯级利用。锅炉房设备布置时应当尽量减少管道、烟风道的长度及其弯头数量,以减少流动阻力。【释义】本条是关于锅炉房系统设计时,应充分提高能源利用效率的规定。(一)提高净效率。锅炉净效率是反映锅炉本体热能利用情况的主要指标,但全面分析锅炉机组的能量和利用情况时,用净效率表示。在锅炉热效率(即毛效率)一定的情况下,要提高锅炉净效率,必须降低锅炉辅机的能耗和锅炉自用汽耗。锅炉鼓、引风机和锅炉给泵是锅炉机组的主要耗电(能)设备,约占锅炉房设备总耗电量的80%90%。因此,研究鼓、引风机和给水泵的节能方法是一定的热效率下提高锅炉净效率的关键。新设计的锅炉房应尽量选用高效节能型鼓、引风机和给水泵,并采用率控制,合理配套锅炉辅机,这样才能有效地降低锅炉辅机的电耗,提高锅炉的净效率。(二)凝结水回收。提高凝结水回收率,防止凝结水损失是锅炉节能的重要环节。凝结水回收,不但能减少锅炉软化补充水量,减轻水处理系统的负荷,而且能使锅炉给水温度提高。锅炉给水温度每提高6,就能节省1%的燃料。所以,必须加强凝结水的管理。(三)热能梯级利用。各种蒸汽热能利用设备,由于其使用目的不同,它所需的能质水平是不同的。对于可用较低品位能源便能满足使用要求的,以高品位能源供其利用,便会形成大量拥损,造成不合理用能。一个工厂企业往往具有多种用能设备,为了合理用能,就必须从系统节能出发,用总能系统和热力学优化方法,对各种用能设备进行分级组合和参数匹配,将能源按质高低串级利用,从而达到节能目的。常用的蒸汽热能梯级利用系统有蒸汽按压力梯级使用;多效蒸发系统;热电联产;热电冷联产。(四)锅炉房工艺布置。锅炉房工艺布置应确保设备安装、操作运行、维护检修的安全方便,并应使各种管线流程短、结构简单,使锅炉房面积和空间使用合理、紧凑。尽量减少管道、烟风道的长度及其弯头数量,以减少流动阻力。第十七条 应当根据用户热负荷需求及其变化特点合理选择锅炉炉型、数量和容量,使锅炉在最佳能效工况下运行。 【释义】本条是关于合理选择锅炉炉型并能在最佳能效工况下运行的规定。(一)合理选型。为使锅炉能够安全经济运行,选择合适形式和容量的锅炉是关键的第一步。用户在选购锅炉时,主要是根据自己的需要和条件,对照制造厂所供应的锅炉品种做出恰当的选择,同时要综合考虑国家能源消费、环保政策及节能要求,选用按照国家标准生产的具有稳定性能的锅炉系列产品,满足锅炉安全、经济和实用的要求。要考虑到以下几个方面:1、用户的需要(1)必需的蒸汽量(热功率),即热负荷,包括最大值及波动范围以及蒸汽(热水)的用途;(2)需要提供多高的压力和温度的蒸汽(热水)等。2、用户的自身条件(1)可供使用的燃料品种及特性;(2)锅炉用水的水源条件及可能采用的水处方式;(3)现有锅炉房的情况等环境条件。3、选用锅炉的程序(1)根据用汽(热负荷)情况,确定锅炉房配备几台锅炉和每一台锅炉的额定蒸发量(热功率);(2)按照用汽(用热)设备和生产工艺要求,确定选用锅炉的工作压力和温度;(3)根据当地供应的品种和质量以及其他条件确定选用的锅炉形式。(二)锅炉台数的确定原则1、锅炉台数应按所有运行锅炉在额定蒸发量工作时,能满足锅炉最大计算热负荷的原则来确定。2、应有较高的运行热效率,并应使锅炉的出力、台数和其他性能均能有效地适应热负荷变化的需要。3、锅炉台数应根据热负荷的调度、锅炉的检修和扩建的可能性确定。一般不少于2台,不超过5台。扩建和改建时,总台数一般不超过7台。4、以生产热负荷为主或常年供热的锅炉房,可以设置一台备用锅炉。以采暖通风和生活热负荷为主的锅炉房,一般不设备用锅炉。第十八条 当用户热负荷波动较大且频繁时,应当采取均衡负荷的措施,实现有效调节。多台锅炉的系统宜配置集中控制装置,保证锅炉运行平衡,处于经济运行状态。【释义】本条是对热负荷波动和多台锅炉系统提出要求的规定。(一)目前锅炉运行负荷状况。工业锅炉的运行负荷远远低于额定负荷。据统计平均运行负荷只是额定负荷的50左右。由于锅炉的低负荷运行,致使一些运行参数难于控制在合理的范围内,如炉膛温度、给风率、漏风系数等。锅炉在50负荷下运行,散热损失比在额定负荷运行时增大一倍,同时容易造成漏风量增大,火床和炉膛温度偏低,燃烧速度明显减慢,煤中的固定碳燃烧变得越加困难,可燃气体也不能迅速燃尽而排出炉外,这样就使q3和q4损失增大。同时由于烟气温度及流速的变化,增大了尾部受热面腐蚀与积灰堵塞的可能性。锅炉只有在较为稳定的工况下运行,热效率及其它各项经济运行参数才能控制在较好的水平上。目前锅炉实际运行工况,负荷常在较大范围内波动。其原因有:用汽用热负荷变化较大,系统中没有加装蓄热装置,只好调整锅炉运行负荷,以满足用汽用热的需要。当外界负荷没有变化时,锅炉运行人员的不正确调整,也会使运行工况产生较大波动,如固定炉排加煤周期长,机械炉排走、停间隔时间长等。(二)均衡负荷的措施。蓄热又叫热蓄藏,是将一定数量和品质的热能在一段时间内暂时蓄藏起来,然后按照用户对热能的需要,在不同的时间或按不同的品质将热能再释放出来。蓄热形式有不同的分类方法:按蓄热方式可分为热能形式和化学能形式。热能蓄热技术的主要设备称为蓄热器,常应用于以下一场合:1、工厂的锅炉装置一般是连续运转的,而工艺用汽往往随时间有很大的波动,这就出现的供热和用热时间不一致的矛盾。为了解决这种供需之间的时间差,就需要应用畜热技术。2、当供热的均匀性不能满足用户的要求时,也可以借助于蓄热技术加以调节,可将波动的供热负荷及温度展平。3、用于瞬时耗汽量巨大或需随时供汽场合。蒸汽蓄热器在新建或已建工程中均可采用。老厂生产发展后,若原有锅炉不能满足需要,可采用增设蒸汽蓄热器而不增或少增锅炉台数来满足生产要求;对于用汽负荷波动大而有明显的高峰用汽负荷的新建厂,配置蓄热器后,可减少锅炉台数或容量。(三)多台锅炉的系统宜配置集中控制装置。对于两台或多台锅炉在同一个系统运行时,在采暖初期、末期,由于外界温度较高,热负荷小,可减少运行锅炉的数量,避免低负荷运行,降低锅炉热效率,同时达到节电的目的。同时运行锅炉减少后,循环水量也减少。循环水泵既要满足锅炉的需要,又要满足系统的要求,多台运行时,需用大泵,锅炉减少时,可用小泵。但是,用小泵满足系统的要求,不能满足全部锅炉的需要。因此,为保证运行锅炉的循环水量,应关小不运行锅炉的进、出口阀门,从而保证了运行锅炉的循环水量。为保证多台锅炉系统高效、安全可靠地运行,系统必须配置监控系统,而大型集中供热系统的监控,只有计算机控制系统才能胜任,在热负荷发生变化时,及时控制系统运行。第十九条 锅炉介质参数的选取应满足使用要求,不应使锅炉的额定出口压力和温度与使用的压力、温度相差过大。【释义】本条是关于选取锅炉介质参数要求的规定。选取锅炉应根据热负荷及需要提供多高的压力和温度的蒸汽(热水)来确定锅炉介质参数。锅炉工作于设计参数时,各项能效指标均为设计合理状态值,此时的热效率值为最高,如果运行参数与设计参数严重背离时,会造成锅炉主机系统各项参数严重偏离设计合理范围,从而会导致锅炉燃烧、传热等过程严重恶化,能效降低,浪费能源。锅炉使用的压力、温度超过锅炉额定介质参数,锅炉运行不安全;锅炉使用的压力、温度远低于锅炉额定介质参数,不仅造成锅炉成本浪费,锅炉运行也不会达到较高经济运行水平。第二十条 锅炉辅机配置应当与锅炉匹配,满足锅炉及其系统高效运行的要求。水泵配置应当满足以下要求:(一)热水锅炉循环水泵,根据系统安全、设计阻力和循环流量进行选择,热水锅炉房循环水泵数量不得少于2台,当循环水泵超过3台时可以不设置备用泵;(二)热水锅炉系统补水泵的选择应能适应系统补水的需要,补水量一般不宜大于系统循环水量的1;(三)蒸汽锅炉给水泵宜采用变速装置。采用变速装置时,应单元制运行。锅炉风机参数的选取应当根据锅炉的额定出力、燃料品种、燃烧方式和烟风系统的阻力计算,并且根据空气含氧量、烟气的温度和密度以及当地的气压进行修正。【释义】本条是关于锅炉水泵、风机配置的规定。锅炉辅机应按锅炉额定工况下进行,即在额定负荷下确定的流量和阻力选择。锅炉鼓、引风机和锅炉给水泵是锅炉机组的主要耗电(能)设备,约占锅炉房设备总耗电量的80%90%,主要说明泵与风机的配置要求。(一)泵与风机选择依据。选择合适的泵与风机是保证锅炉高效经济运行的首要条件。泵与风机的选择是在锅炉的工质侧流动阻力和通风阻力计算完成后进行的,因此,这些阻力计算是否准确对于能否选择合理的泵与风机至关重要。(二)水泵配置要求1、热水锅炉循环水泵选择要求:(1)循环水泵的流量应根据锅炉进、出水的设计温差、各用户的耗能量和管网损失等因素确定。在锅炉出口母管与循环水泵进口母管之间装设旁通管时,尚应计入流经旁通管的循环水量;(2)循环水泵的扬程,应不小于热水锅炉房或热交换站中设备及其管道的的压力降、热网供回水干管的压力降、最不利的用户内部系统的压力降之和;(3)循环水泵台数不应少于2台,当其中1台停止运行时,其余水泵的总流量应满足最大循环水量的需要;(4)并联循环水泵的特性曲线宜平缓、相同或近似;(5)循环水泵的承压、耐温性能应满足热力设计参数的要求。2、补给水泵选择要求:(1)补给水泵的流量,应根据热水锅炉的正常补给水量和事故补给水量确定,并宜为正常补给水量的45倍;(2)补给水泵的扬程,不应小于补水点压力加3050kpa的富裕量;(3)补给水泵的台数不宜少于2台,其中1台备用;(4)补给水泵宜带有变频调速措施。对于蒸汽锅炉给水泵宜采用单元制运行。(5)热水锅炉的补水量,应根据系统规模和供水温度等条件确定,宜为系统循环水量的1%。(三)风机配置要求。1、应选用高效、节能和低噪声风机;2、风机的计算风量和风压,应根据锅炉额定蒸发量或额定功率、燃料品种、燃烧方式和通风系统的阻力计算确定,并按当地的气压及空气、烟气的温度和密度对风机的特性进行修正(制造厂设计风机时是以标准大气压下的空气作为介质,并预先选择某一设计温度,送风机为20,引风机为200,所以选择时应将计算值折算到制造厂的设计值)。;3、炉排锅炉和循环流化床锅炉的风机,宜按1台炉配置1台鼓风机和引风机,其风量的富裕量,不宜小于计算风量的10%,风压的富裕量宜小于计算风压的20%。煤粉锅炉风量和风压的富裕量应符合现行国家标准小型火力发电厂设计规范GB50049的规定。4、单台额定蒸发量大于35t/h的蒸汽锅炉或单台额定热功率大于等于29MW热水锅炉,其鼓风机和引风机的电机宜具有调速功能。5、满足风机在正常运行条件下处于较高的效率范围。第二十一条 蒸汽锅炉连续排污水的热量应当合理利用,宜根据锅炉房连续排污总量设置连续排污扩容器和排污水换热器。对总容量大于或者等于10t/h的蒸汽锅炉房,应当设置排污扩容器或者排污水换热器,以便回收排污水的热量,减少排污损失。【释义】本条是关于蒸汽锅炉排污水应当合理利用的规定。(一)锅炉排污水的综合利用。由于锅炉排污水将带走大量的热量,可以交排污水先通过与除氧器相连的排污扩容器回收一部分蒸汽,剩下的饱和热水在冬季可作为用水,非采暖期可送入热交换器加化学水处理车间送来的软化水;由于排污水是碱性废水,可用作烟气脱硫脱氮或在氯碱企业进行综合利用,以达到节水、节能的目的。(二)规定对总容量大于或者等于10t/h的蒸汽锅炉房,应当设置排污扩容器或者排污水换热器。1、排污扩容蒸汽的回收。为了回收利用连续提污水的热量,加装一个连续排续扩容器,排污水进入扩容器后,进行扩容减压,一部分液体迅速变为蒸汽,一部分成为接近大气压力下的饱和热水。为了稳定扩容器的压力,一般是将这部分的蒸汽引至除氧器,然后回收到热力系统中去。2、锅炉排污水余热的回收利用。锅炉排污水经连续排污扩容器回收蒸发后,还余下约70%的排污水,在冬季将这部分排污水用于热水采暖系统的补水。因为排污水碱度约为1.2mmol/L,而且其硬度和含盐量远低于生水,所以它不会采暖系统构成危害。锅炉排污水还可作其他蒸发设备的给水。第二十二条 锅炉及其系统应当杜绝跑、冒、滴、漏,充分利用冷凝水、二次蒸汽和连续排污水的热量,且采取措施尽可能提高可回收冷凝水的回收利用率。【释义】本条是关于锅炉及系统密封性和充分利用冷凝水的要求的规定。(一)锅炉及其系统密封性要求。锅炉及其系统加强连接处密封,注意管道、阀门维护保养,杜绝跑、冒、滴、漏现象,防止丢失介质或介质被污染。(二)冷凝水的利用方式。由于我国使用蒸汽的企业众多,涉及行业范围较广,加上各单位的客理水平、技术能力、经济效益和生产规模又相并很大,导致许多企业蒸汽利用效率较低。目前,我国除热电厂外的工业蒸汽系统的能源效率一般在30%40%之间,经西方发达国家低20个百分点左右。在能源价格上涨以及国家能源供给是益紧张的今天,蒸汽系统的节能显得特别重要,节能潜力巨大。1、直接回用补水。作为一种优质软化水和含高热值的热水,凝结水具有极高的应用价值,如将纯净结水直接输送到锅炉,不仅节约了补给水量和水处理的费用,而且减少了加热补给水所需的燃料费用。这种方式利用凝结水是最有效途径之一。理论上讲蒸汽凝结下来的凝结水是含高热的纯净软化水,但由于蒸汽运用场合及工艺的不同,凝结水中往往会含有部分杂质,很难保证凝结水的品质,在把凝结水输送回锅炉之前需进行必要的水处理,除去凝结水中的污染物及超标的杂质。2、换热利用。如果出现凝结水的集中处理距离较远,用汽单位没有锅炉,凝结水混入具有腐蚀性的污染物质,凝结水的水处理费用较高的情况,通常是利用换热器给锅炉补给水进行加热或者本着就近利用到生产工艺中。3、闪蒸汽的利用。处于饱和状态下的凝结水一旦排至工业区时,部分凝结水就会产生二次蒸汽,这种现象即为凝结水的闪蒸。由于闪蒸汽带走凝结水中在量的热量,所以具有很高的利用价值,充分地利用闪蒸汽是凝结水利用的重要组成部分。第二十三条 以天然气为燃料的锅炉,宜采用半冷凝或者全冷凝尾部热交换装置,回收烟气中的热量。【释义】本条是关于以天然气为燃料的锅炉应采取措施回收烟气中的热量的规定。(一)锅炉烟气中的汽化热烟气中总是或多或少地含有水蒸汽,它们来自空气湿气、燃料湿分,但更主要来源于燃料于燃料中氢的燃烧。传统的烟气余热回收装置中,水蒸汽并不凝结下来,由于水蒸汽气会带走大量的汽化热,因而造成了较高的排烟热损失。研究表明,在常见的排烟温度范围内,由水蒸汽带走汽化热引起的排烟热损失可占总排烟热损失的60%以上。烟气温度将被降到水蒸汽的露点温度以下,烟气中的显热进一步等到回收,烟气中的水蒸汽的部分汽化热(或称凝结热)也得到回收。显热,冷凝式锅炉能够回收的水蒸汽凝结热的多少与燃料的种类(化学成分)和冷媒介的温度高低有关。对燃煤锅炉来说,烟气中水蒸汽的份额不大,即使将这部分水蒸汽全部凝结下来,放出的热量也不能使热效率提高很多。但对天然气锅炉来说,情况就完全不同了。因为气体燃料的高位发热量与低位发热量相差最大,液体燃料次之,固体燃料最小,因此使用气体燃料的锅炉热效率提高得最多。(二)冷凝热交换冷凝锅炉及冷凝式换热器就是通过冷凝烟气中的水蒸汽,使其中的汽化热得以利用,从而提高锅炉热效率。锅炉能否设计成为冷凝式锅炉,最为关键的是要有温度足够低并有热量终端用途的冷媒介质,能使烟气中的水蒸汽能被冷却下来。目前,已提出了多种烟气水蒸汽汽化热的回收及利用方案。带有间壁式及接触式冷凝换热器的冷凝锅炉在我国都得到了应用。锅炉设计成为冷凝式锅炉在增加了冷凝换热装置后,烟风系统的阻力也增加了,所增加的阻力在原锅炉烟风系统的动力压头承受范围之内,是冷凝锅炉的一个必要条件。对于平衡通风式燃气锅炉,这一点容易做到,但对于大量中小型微正压燃烧的天然气锅炉,要做到这点有一定难度。这是因为大部分微正压燃烧燃烧器的风机压头裕量较小,且排烟温度的降低使烟囱的自生通风力又有降低。因此,如果中少型微正压天然气锅炉的尾部增设节能装置的阻力超过了燃烧器风机压头的裕量,则会影响原天然气锅炉的正常运行,出现炉门冒烟,出力不足等故障。第二十四条 锅炉设计文件中应提出符合有关技术规范及其相应标准的水质要求。【释义】本条是关于锅炉设计中应提出水质要求的规定。(一)锅炉水质管理的意义。锅炉的水质管理及水处理是保证锅炉安全、经济运行的重要措施之一。锅炉给水如不处理或处理不当,在受热面上就会结生水垢,不仅使传热效率降低、检修清理因难,严重时甚至会堵塞受热面管道。引起锅炉爆管。水质不好,特别是pH值低,含氧量高的水,还会对锅炉金属产生腐蚀,造成管子泄露,甚至引起锅炉爆炸。此外,水质不好还会引起蒸汽带水,恶化汽品质。因此,加强锅炉的水质管理和锅炉水处理对提高锅炉运行效率、延长锅炉使用年限、节约能源等都有重要意义。就锅炉的节水节能而言,国际上普遍彩霞措施主要是加强水处理,防止结垢以提高锅炉的热效率,减少排污量和回收排污热量以减少排污热损失,并防止锅炉的腐蚀,最终保证锅炉期、安全、经济运行。(二)锅炉水处理的目的和总体要求。锅炉水处理很多,总体可分为锅外水处理和锅内水处理。锅炉水处理主要是水的软化和除氧,即在水进入锅炉之前,通过物理的、化学的及电化学的方法除去水中的钙、镁硬度盐和氧气。锅内水处理就是往锅炉(或给水箱、给水管道)内投加药剂达到防止减轻锅炉结垢和腐蚀。锅炉水处理的目的,就是对水进行正确的净化处理和严格的汽水质量监督,防止锅炉及热力系统结垢、积盐和腐蚀,保证锅炉水汽系统有良好的水质。为此,国家质检总局颁布了新的锅炉水处理监督管理规则(TSG G50012008),已于2008年12月1日起实施执行。锅炉制造单位在锅炉设计文件中应当根据所生产锅炉品种、炉型、结构和容量等提出水处理方式以保证锅炉水质。工业锅炉水质应当符合GB15762008工业锅炉水质标准,电站锅炉水、汽质量应

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