鍋爐/工業窯爐設計工程師啟源新能源科技(張家口)有限公司啟源新能源科技(張家口)有限公司,啟源職責描述:

1.熱能工程、過程裝備與控制工程等專業,本科以上學歷;

2.有能力從事鍋爐、工業窯爐的設計工作,有五年以上在鍋爐設計單位或設計院從事設計、調試的從業經驗;熟悉鍋爐或者工業窯爐的熱力、隔熱、保溫等計算,具有研發新窯爐的經驗優先;

3.熟悉鍋爐或者工業窯爐的隔熱設計及計算、材料的選擇和其施工方法;

4.熟悉應用AUOTOCAD、ANSYS、OFFICE等辦公軟件。

篇2:工業鍋爐煙氣脫硫除塵系統一體化設計

隨著我國城市化進度的加快,人們對城市供暖質量要求的不斷提高,工業鍋爐煙氣對環境的污染越來越嚴重,因此對工業鍋爐煙氣脫硫除塵裝置的研究探討,具有非常現實的意義。本文首先介紹了我國鍋爐裝置的現狀,其次介紹了鍋爐煙氣脫硫裝置的一體化設計,最后簡要的介紹了裝置的運用。

隨著我國科技發展和人民生活水平的不斷提高,人們的生活質量也隨之提高。比如,在選擇食品時,其標準是天然、綠色和健康,在選擇居住時,其標準是優美環境和健康生態;在日常生活中,人們越來越關注生活質量、生活環境和健康圣體情況。在人類接觸的自然資源中,空氣是最常見,也是最緊密的資源,空氣的質量與人們的生活質量息息相關,而且直接影響人們的生活質量。隨著工業的快速發展,工業鍋爐煙氣污染越來越嚴重,除去煙氣中的硫、塵等嚴重危害空氣中的有害物質,因此,必須要提高工業鍋爐煙氣脫硫除塵系統,從而有效的提高空氣中的質量。

我國鍋爐裝置的現狀

隨著我國社會的不斷進步,從而推動了我國各個方面的快速革新,比如,平房被樓房代替,小型作坊也被大型工廠替代。由于我國處于北半球,因此,大部分地區,在冬季需要采用鍋爐來供暖,經濟發展較快的地區采用的大物業集中供熱,在很多大型的工廠中,鍋爐取暖也運用比較廣泛。隨著鍋爐供暖的廣泛運用,其排放的氣體中含有大量的硫化物和粉塵等有害物質,隨著有害物質的增多,空氣污染現象越來越嚴重。在空氣對流活動和大氣循環作用下,鍋爐排放的污染氣體被分散到不同區域,這樣以來就造成了全球性的空氣污染問題,對全球人們的身體健康和生命安全造成不同程度的危害。

鍋爐煙氣脫硫除塵裝置設計

在對鍋爐煙氣脫硫除塵裝置的設計過程中,需要特別注重裝置的一下功能:

2.1.脫硫除塵功能

工業鍋爐煙氣脫硫除塵裝置不僅要實現排放煙塵脫硫除塵的目的,而且要提高相關的技術、經濟指標。開發脫硫除塵裝置的關鍵技術是:對污染物的三種狀態不僅要充分的混合,而且要進行充分的分離。脫硫除塵裝置的結構采用鋼化結構,并且將裝置分成兩個部分:噴射和沖擊兩部分。首先,需要將煙氣中的硫化物、粉塵以及裝置噴射的霧化吸收液進行有效的混合,其次,在煙氣的快速流動的過程中,吸收液對煙塵中的粉塵和硫化物進行充分的吸收,并且將硫化物和吸收液進行充分的接觸,進而促進相關化學反應。由于噴霧和煙塵的流動方向一致,因此,在提高水霧的流動速度的情況下,不僅可以提高霧化速度,而且增加不同狀態下的物質進行凝聚,從而提高脫硫除塵效果和質量。

2.2.自動控制功能

在鍋爐煙氣脫硫除塵裝置中,吸收液自動控制裝置需要有效的安裝,當箱體處于全封閉負壓狀態下,實現吸收液的控制和補水工作。自動控制裝置可以通過液位來確定報警顯示。通過設計人員的長期工作經驗以及工作人員的考察,自動排灰工作通過單螺桿泵進行實現。自動控制的調節需要通過排塵量的具體情況來確定。

2.3.防腐耐磨功能

在工業鍋爐煙氣脫硫排污裝置過程中,磨損現象時常出現,脫硫除塵裝置在運行過程中經常處于高溫、沖擊、腐蝕以及摩擦環境下,因此,在對裝置進行設計的過程中,提高裝置的耐磨性、耐高溫以及抗腐蝕性是設計過程中必須要考慮的問題。為了解決上述問題,可以采取以下兩個方法:

2.3.1.對裝置中的箱體進行適當減薄,對裝置材料的選取時可以采用不銹鋼;

2.3.2.如果裝置的材料選取上運用普通鋼,可以在普通鋼中間增加鈉水玻璃硅膠,也可以在裝置低表面涂刷一層防腐材料,不僅可以增加裝置的使用壽命,而且提高裝置的抗耐磨性以及耐高溫性等。

2.4.脫水功能

裝置在脫硫除塵過程匯總,會出現不同程度上的磨損,因此,當裝置的脫水性能不良,很容易導致裝置的腐蝕,也會出現葉輪掛灰現象,從而影響裝置的正常使用。

根據上述裝置需要的功能,對裝置進行設計。

鍋爐脫硫除塵裝置應用

為了增加鍋爐脫硫除塵裝置的實用性,在對裝置進行設計的過程中,必須要提高其可行性和設計的科學性。對裝置進行設計時,需要參考除塵效率等相關數據和參數。

3.1.鍋爐煙氣脫硫除塵裝置的設計需要根據具體的情況進行確定,如果在小型的工廠中運用高端的技術設備,不僅費用高,而且維護工作麻煩,因此,脫硫除塵裝置的運用需要根據實際情況進行確定。在大型的工廠匯總,可以根據工廠情況來確定高端設備的引入,從而有效的提高脫硫和除塵工作的進行。

3.2.在我國的生活類鍋爐中,大多裝備煙氣脫硫除塵裝置,此裝置的運用領域非常廣泛,在大多數工廠中會排放大量的工業廢氣,廢氣對環境造成的污染非常嚴重,對人們的生活造成不良影響。很多工廠已經接到相關政府部門的整改通知,但是其整改力度卻有所限制,整改效果并沒有明顯效果。對于鍋爐煙氣脫硫除塵裝置的進一步研制,給工廠造成的污染問題得到解決,從而提供充足的條件,這些裝置了的運用不僅有利于環境問題的解決,而且確保了我國經濟的可持續發展。

鍋爐煙氣脫硫除塵裝置的運用,不僅有效的降低了鍋爐煙氣對周圍大氣的污染,而且降低了煙氣對大氣質量的影響。鍋爐脫硫除塵裝置有效的抑制了工廠生產對周圍環境的污染情況,鍋爐煙氣脫硫除塵裝置的運用也成為我國科技領域中的重大變革,也成為提高環境質量的有效措施,有利于鍋爐脫硫除塵裝置在我國進一步的應用和推廣,為我國以及其他各國治理大氣污染提供寶貴的經驗。

篇3:深度冷卻式燃氣熱水鍋爐開發設計總結

根據用戶提出燃氣熱水鍋爐效率高的要求,設計開發出深度冷卻式燃氣熱水鍋爐。該鍋爐低溫回水運行時,可實現回收煙氣中水蒸氣的汽化潛熱,熱效率高,并實現了低NO*排放,水循環安全。經過一個采暖周期的驗證,鍋爐優越性能得以很好的體現。

燃氣鍋爐的燃料成本遠遠高于煤爐,為降低運行成本,用戶對鍋爐的效率提出更高的要求。北京某熱力公司于2013年在某科技園區投建2臺29MW熱水鍋爐。我公司經過精心設計,開發出高效深度冷卻式熱水鍋爐,經過一個采暖季的運行實踐,鍋爐的良好性能得到了很好的驗證。

鍋爐的設計要求

鍋爐額定功率:29MW

鍋爐額定壓力:1.6MPa

燃料:天然氣(發熱量為8400Kcal/Nm3)

鍋爐出水溫度:130℃

鍋爐回水溫度:70℃

循環水量:413t/h

排煙溫度:80℃(排煙溫度與回水溫度的溫差不大于10℃)

設計效率:96%

NO*排放:<100mg/Nm3

方案的確定

用戶要求燃氣熱水鍋爐功率為29MW,鍋爐為室內布置,我公司大型燃氣熱水鍋爐主打爐型為角管直流鍋爐和D型鍋爐,為節省鍋爐的高度空間,決定采用D型結構的爐型。

而鍋爐方案的確定需解決如下問題:

(1)D型鍋爐有大量的對流管束,熱水鍋爐的溫差小,密度差小,必須保證鍋爐的水循環的可靠性;

(2)此臺鍋爐要求排煙溫度80℃,與70℃的回水只有10℃溫差,鍋爐整體需要比正常120℃-150℃排煙溫度的熱水鍋爐增加很多的受熱面,鍋爐體積將增加,要保證鍋爐的緊湊性;

(3)在低負荷或啟爐時,鍋爐本體的出口煙溫遠低于額定計算出口溫度,回水溫度較低時會有冷凝水產生,并且排煙溫度會更低,尾部受熱面會有大量冷凝水產生,要做好預防措施;

(4)要求鍋爐煙氣的NO*的排放濃度小于100mg/m3,遠低于北京地區DB11/139《鍋爐大氣污染物排放標準》的150mg/m3排放要求,更低于國家標準GB13271《鍋爐大氣污染物排放標準》400mg/m3的排放要求。

針對以上分析,鍋爐設計方案如下:

(1)為保證熱水鍋爐的水循環安全性,鍋爐采用強制循環的設計,冷凝器、節能器與本體之間的水流采用串聯形式;

(2)為避免鍋爐體積過大,鍋爐尾部的節能器、冷凝器采用螺旋翅片管形式,使鍋爐在相同體積下擁有更多的受熱面積;

(3)為避免本體的腐蝕,設計要求實現如下:①不管鍋爐是額定負荷還是低負荷時,本體的壁面溫度要高于煙氣露點溫度,在設計鍋爐水流程時,不但要求與出口煙氣(此處煙氣溫度是鍋爐本體最低的部位)換熱的受熱面內熱水有較高的溫度,并且要求鍋爐回水(鍋爐本體水溫最低)要先與溫度較高的煙氣進行換熱;②在鍋爐冷態啟動的初始階段,鍋爐本體的煙氣出口段會有冷凝水產生,節能器與冷凝器都會冷凝水產生,所以鍋爐本體的對流管束區設有疏水管,節能器、冷凝器都設有疏水管,及時將冷凝水排出;③冷凝器是用來回收煙氣中水蒸氣汽化潛熱的部件,在回水溫度低于煙氣的露點溫度(59℃)時,冷凝器會有冷凝水產生,為防止冷凝水對受熱面的腐蝕,冷凝器采用ND鋼螺旋翅片管;

(4)為實現鍋爐低NO*的排放,鍋爐選用低氮燃燒器,為配合低氮燃燒器的燃燒工況,鍋爐采用大爐膛設計,降低燃燒室的容積熱負荷,降低燃燒的溫度場。

鍋爐煙氣流程及水流程設計

(1)煙氣流程

燃燒器燃燒天然氣在爐膛內形成高溫火焰對爐膛膜式水冷壁輻射放熱,經過輻射換熱后形成的高溫煙氣進入鍋爐本體的對流管束區進行對流放熱,對流換熱后的煙氣再經過轉彎煙道依次進入節能器、冷凝器進行放熱,被冷卻的煙氣最后排向大氣。

(2)水流程

熱水鍋爐的回水先經過冷凝器,吸熱后再進入節能器,最后進入鍋爐本體進行吸熱,在鍋爐本體中,回水依次通過18個水流程進行吸熱達到設計水溫;在設計本體的水流程時,為避免本體受熱面的腐蝕,將從節能器出來的水流先進入爐膛出口的對流段,再進入爐膛水冷壁管吸收輻射熱,從水冷壁出來的水流(此時水溫已經較高)再與鍋爐本體的出口煙氣區進行換熱,這樣煙氣低溫區對流管束的壁溫即便是鍋爐低回水溫度(45℃)運行時也不會產生冷凝水。表2為水阻力計算匯總表。

鍋爐結構設計

4.1水冷壁

本鍋爐為D型自支撐結構。鍋爐本體的膜式水冷壁、對流管束與上、下鍋筒進行焊接,從而形成一個整體坐落于底座上,從而形成自支撐;鍋爐本體承壓部分采用底座支撐結構,下鍋筒的前端采用固定支座支撐,后部用兩組滑動支座支撐,鍋爐整體一起膨脹,從而解決鍋爐的膨脹問題;鍋爐的冷凝器、節能器通過接連煙道與鍋爐本體連接。

爐膛水冷壁由前墻水冷壁、后墻水冷壁、左側水冷壁及右側的U行水冷壁組成,其中右側的U行水冷壁也充當了上下側的水冷壁;左右側水冷壁直接與上、下鍋筒連接,前墻水冷壁、后墻水冷壁分別與上下集箱連接后再與鍋筒連接;爐膛前后墻水冷壁中心距為9850mm,爐膛左右側水冷壁中心距為2400mm,膜式壁中心線上下的高度距離為2590mm;考慮鍋爐為熱水鍋爐,管內工作溫度低,膜式壁間距選為80mm,膜式水冷壁管子采用φ51*4mm,經計算膜式壁膜片中心溫度最高處為320℃,處于安全工況。爐膛水冷壁的水流程由6個流程組成,3個水流上升區,3個水流下降區,其中水流上升區的平均水流速設計為1.5m/s,水流下降區的平均水流速為2m/s。

另外鍋爐爐膛膜式水冷壁上下側以及右側采用剛性梁進行加固,起到加強爐膛強度并且起到抗震的作用。

4.2對流管束

對流管束與上下鍋筒進行焊接連接,對流管束兩側由爐膛左側水冷壁及鍋爐左側膜式水冷壁包裹密封,形成獨立的對流換熱區,對流管束采用φ51*3mm的管子,材質為20/GB3087,經計算,對流布置330m2的受熱面積可達到預計的本體出口煙溫,故設計的對流管束有880根。對流管束入口采用錯列的拉稀布置形式,從而降低煙氣流速,后部采用正常的順列形式布置。對流管束被設計分為12個水流程,其中6個水流上升區,6個水流下降區;拉稀區的煙氣平均流速為22.4m/s,后部對流管束區煙氣平均流速為17.5m/s;其中水流上升對流管束水平均流速為7m/s,水流下降對流管束的水平均流速為1.3m/s;

4.3節能器

本臺鍋爐的排煙設計溫度較低,與鍋爐回水溫度僅有10℃溫差,這需要有足夠多的受熱面對低溫煙氣進行吸熱,為保證鍋爐尾部受熱面有充足的受熱面積并且要控制尾部受熱面的體積不能過于龐大,鍋爐的節能器與冷凝器都設計成螺旋翅片管結構形式。

節能器每2列螺旋翅片管上下端分別與φ159的小集箱連接,φ159的小集箱再與φ325的大集箱進行插入焊接,形成一個受壓件的整體坐落在鋼架上的支座上,上部的小集箱用U形螺栓與頂部鋼架進行懸吊。螺旋翅片管采用各位φ38*420/GB3087的管子,翅片高度為15mm,節距為6.3mm;冷凝器螺旋翅片管也采用規格為φ38*4的管子,管子與翅片的材質都高考鋼。鍋爐采用微正壓運行,為控制鍋爐整體阻力不宜過大,節能器螺旋翅片管采用順列布置,且煙氣流速不可設計的太高,煙氣平均流速最終設計為9m/s;管內工質流速為0.7m/s。

節能器在殼體底部設有儲水槽,儲水槽的底部設有疏水管,確保在鍋爐啟動時冷凝水能夠及時排出。

鍋爐運行總結

(1)鍋爐在低負荷,低溫回水時(約45℃)時,只打開鍋爐本體的輸水閥門,輸水管沒有冷凝水流出,證實此時沒有冷凝水產生,鍋爐本體不會被腐蝕,達到了鍋爐設計的目的;

(2)調制完成后,鍋爐整個采暖季運行穩定,沒有出現水擊等異響,也沒有異常震動的發生,驗證了本鍋爐水循環的可靠安全;

(3)鍋爐NO*排放實測小于80mg/Nm3,還小于設計值的100mg/Nm3,鍋爐低容積熱負荷配合低氮燃燒器達到了低NO*排放的目的。

本鍋爐受熱面布局合理,水循環設計安全可靠,煙氣阻力小,排煙溫度與回水的溫差不大于10℃,熱效率高,NO*排放低,完全滿足了用戶預期的各項指標,受到用戶的一致贊譽。