一、工業(yè)鍋爐選型探討
企業(yè)在選購鍋爐設備時(shí)必須弄清企業(yè)本身的需要和市場(chǎng)鍋爐制造廠(chǎng)產(chǎn)品情況,在鍋爐選型中要考慮的問(wèn)題概括如下:
1、 企業(yè)本身在生產(chǎn)工藝上或采暖供熱上需要多少蒸汽和熱水的供熱量。
2、 鍋爐蒸汽參數或熱水參數。
3、 進(jìn)行蒸汽鍋爐和熱水鍋爐選用關(guān)系分析。
4、 工業(yè)鍋爐爐型的選擇。
5、 鍋爐燃用的煤種。
6、 其他如外形尺寸、負荷變化等。
1、如何確定鍋爐的容量和臺數
選購鍋爐時(shí)如何確定鍋爐的容量是一個(gè)重要的問(wèn)題。一般地說(shuō)應根據生產(chǎn)工藝上用汽量或采暖面積及生活用熱水需要的供熱量來(lái)確定鍋爐的出力或容量。首先用戶(hù)要弄清總的負荷范圍;其次是高峰情況,包括高峰負荷持續時(shí)間,高峰的頻率,也就是高峰出現的周期性,例如每月高峰出現次數,每周、每月以及一年內冬夏季的差異。摸清總的負荷需要和高峰后就可以考慮設備容量和臺數選擇。在選擇時(shí)還要考慮事故停爐備用量問(wèn)題。備用量一般來(lái)說(shuō)是指一臺備用鍋爐。這需要根據用戶(hù)本身的重要性來(lái)確定,如果生產(chǎn)使用上連續性要求較高必須認真考慮備用設備的問(wèn)題。
一般鍋爐的經(jīng)濟負荷在額定負荷75%以上,所以經(jīng)常應使在用的鍋爐的實(shí)際負荷是在機組本身額定負荷50%以上,也就是說(shuō)制造廠(chǎng)提供的設備在額定出力50%~100%間應保持穩定的高效。以往用戶(hù)為了安全起見(jiàn)時(shí)有購置過(guò)多富余量情況,致使設備常期在低負荷下運行,很不經(jīng)濟。一般總容量在8噸/時(shí)或熱功率在6兆瓦(MW)以上的鍋爐房,以選用三臺的設備容量較合適。由于冬、夏季的差異,可以選購不同出力的設備。但是對于新建鍋爐房選擇出力相同設備在操作、維修、管理等方面都有比較方便、經(jīng)濟。這樣的鍋爐房輔機配套布置可以合理安排。如果考慮到高、低峰和冬、夏季等差異較大情況下,也可選擇二大一小的設備。根據情況需要新建鍋爐房,選擇比三臺更多一些設備亦可,但不宜過(guò)多,與其采用很多臺的設備不如選擇高一檔容量的設備。在目前國內設備質(zhì)量情況下,考慮備用機組是必要的。
國外設備的可靠性利用率較高,但是他們考慮到初投資費用與日后運行維護費用相比數目小,所以一般都考慮備用設備。萬(wàn)一有事故停爐情況發(fā)生就把備用設備頂上,這樣就保證了使用要求。國外在對設備調節比上有較高要求時(shí),主要著(zhù)重于燃燒設備選擇上。我國目前燃燒設備品種還不多,在這方面選擇余地并不多。
國外對高峰時(shí)間不長(cháng)的負荷,建議用蓄熱器或大水容量的出力較大的鍋殼式蓄熱型內燃鍋爐(Thermal Storage Boiler)來(lái)承擔。
我國近年來(lái)在蓄熱器方面也做了不少工作,確實(shí)有節能效果。蓄熱器是一個(gè)體積較大的蓄熱容器和附屬的調節閥門(mén)、管理等組成的裝置,是蓄聚熱能的設備。蓄熱器存放蓄聚的介質(zhì)大都是水(亦有其他介質(zhì)蒸氣等)。貯存于蓄熱器中的高溫水隨時(shí)可釋放蒸汽以滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。它能使鍋爐經(jīng)常在高效穩定負荷下運行,因此是一種節能裝置。它在某種程度上能減小工礦企業(yè)對鍋爐設備投資。我國很多工礦企業(yè)的用汽量在一天24小時(shí)內是不均勻的,有高峰、有低荷。一班制工廠(chǎng)早晨8時(shí)上班,在9時(shí)后各車(chē)間用汽負荷迅速上升,中午12時(shí)稍有降低,在下午1點(diǎn)左右又升至高峰,到四點(diǎn)左右負荷又回至低荷甚至壓火。二班制、三班制負荷情況各異。因此鍋爐的操作運行要求較高。如果工廠(chǎng)高、低負荷,瞬時(shí)變化很大,為了保持汽壓穩定,和一定的鍋爐效率就必須有完善的燃燒自動(dòng)控制裝置。采用蓄熱器后,鍋爐可經(jīng)常保持在額定負荷或經(jīng)濟負荷下運行,簡(jiǎn)化了操作運行。在工廠(chǎng)熱負荷達高峰時(shí),蓄熱器能釋放蒸汽,當熱負荷低時(shí),鍋爐生產(chǎn)的多余蒸汽,可蓄貯在蓄熱器內。選擇蓄熱器前,工礦企業(yè)應對本部門(mén)用汽負荷進(jìn)行統計,畫(huà)出負荷曲線(xiàn)。分析研究負荷分配的情況及均衡用汽量的辦法,最后確定有無(wú)選用蓄熱器的必要。
2、如何確定蒸汽和熱水的參數
用戶(hù)要根據使用要求確定蒸汽或熱水參數。工礦企業(yè)在生產(chǎn)上所需要的鍋爐大多是蒸汽鍋爐。蒸汽大多用于生產(chǎn)中需要一定溫度的熱量來(lái)滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝上要求的情況,如紡織印染、食品制糖、橡膠造紙、石油化工等行業(yè)。因此要按照生產(chǎn)工藝規定要求,確定鍋爐的飽和蒸汽參數。飽和蒸汽的優(yōu)點(diǎn)就是能保證生產(chǎn)上需要的恒定溫度。
一般鍋爐的壓力總是要高于生產(chǎn)上需要的飽和蒸汽壓力,其理由是要克服管道或管網(wǎng)中壓力損失。目前很多情況是鍋爐銘牌壓力遠大于生產(chǎn)上需要的壓力。例如很多用戶(hù)選購了13壓鍋爐,而實(shí)際上只用5表壓或6表壓的運行壓力。在這樣低壓力下運行,對蒸汽品質(zhì)有不良影響。因為壓力降低,蒸汽比容增加,出口處流速大大增加,使蒸汽帶水現象上升。一般生產(chǎn)實(shí)際需要的壓力加上克服全部管道阻力需要的壓降后再加上25%~30%的壓力余量就已夠了。
給水泵的揚程按鍋爐銘牌配套,鍋爐實(shí)際運行壓力過(guò)低,給水泵電能消耗顯然是極大的浪費。
用于小型發(fā)電廠(chǎng)的鍋爐蒸汽參數,可按汽機需要參數配。大部分用25表大氣壓的過(guò)熱蒸汽。如果汽機是13表大 氣壓的過(guò)熱蒸汽,則鍋爐應選用16表大氣壓的過(guò)熱蒸汽參數為宜,這樣可使蒸汽品質(zhì)更加好一些。
對于城市、工廠(chǎng)采暖供熱所需要的熱水鍋爐,目前常用的溫度參數為供、回水溫度95/70攝氏度。目前國內城市供熱有三種型式;熱電廠(chǎng)、區域鍋爐房以及分散的小容量鍋爐房供熱。前二者為集中供熱,以區域鍋爐房供熱為發(fā)展方向,當前以分散小容量鍋爐房為多。對于區域集中供熱,高溫熱水鍋爐、供、回水溫度將發(fā)展130/70參數。目前熱水鍋爐產(chǎn)品中已有95/70、115/70、130/70三檔可供選擇。實(shí)際使用中的熱水鍋爐運行壓力大部分低于設計壓力,主要是受原管網(wǎng)系統限制。
3、蒸汽鍋爐和熱水鍋爐選用關(guān)系
由于熱水采暖比蒸汽采暖節能舒適,及節能要求蒸汽采暖改為熱水采暖。擔是在不少工礦企業(yè)的生產(chǎn)工藝上仍需要蒸汽加熱,因此企業(yè)用戶(hù)就存在既需要蒸汽又需要熱水的情況。在這種情況下如何選型是一個(gè)比較復雜的問(wèn)題。需選用什么設備要具體分析。大致估計有以下幾種情況:
A、工礦企業(yè)經(jīng)常使用的蒸汽量很大而采暖用熱水量不大進(jìn),可用蒸汽鍋爐,另外配置面式熱交換器生產(chǎn)熱水。
B、當采暖系統使用熱水量很大,需要的蒸汽量很小,但壓力較高時(shí),不妨在熱水鍋爐外另設置一臺小的蒸汽鍋爐用為汽源。
C、當熱水量和蒸汽量都比較小時(shí)可選用汽、水兩用的鍋爐。
D、當熱水量和蒸汽量都是很大時(shí),則要從系統上來(lái)研究。
4、燃煤品種和選型關(guān)系
我國絕大部分工業(yè)的生活鍋爐的燃料是煤。煤的特性比較復雜,例如無(wú)煙煤難于著(zhù)火,高灰分劣質(zhì)煤亦不易著(zhù)火,褐煤雖然揮分很高,但水分亦高,著(zhù)火亦較難。這些難著(zhù)火的煤對爐拱設計都有特殊要求,這方面的問(wèn)題比較復雜。工業(yè)發(fā)達國家,鍋爐燃燒品種經(jīng)過(guò)篩選比較穩定。我國市場(chǎng)上供應的大部分是原煤,而原煤來(lái)源的品質(zhì)都難以保持穩定。特別地方小窯煤產(chǎn)的煤投入市場(chǎng),使燃煤品種更加復雜。因此用戶(hù)在選購設備之前,必須和當地燃料供應部門(mén)認真研究燃煤品種的發(fā)展趨勢,以保證爐型、拱型適宜。
5、工業(yè)鍋爐型的選擇
A、燃燒設備的類(lèi)型
選擇燃燒設備首先決定于企業(yè)用戶(hù)使用的燃料品種,但是燃燒設備在燃料適應程度上亦交錯。簡(jiǎn)單概括如下:
鏈條爐排在爐拱的配合下能燃用較廣泛的煤種。但是在已給定的爐拱下,燃煤的適應性亦在一定范圍。由于鏈條爐排的金屬耗量較大,發(fā)熱值低的燃煤需要大的爐排面積,金屬耗量隨之增大。所以鏈條爐排適用于中等以上燃煤(發(fā)熱值在4000大卡/小時(shí)以上),尤其是適宜于優(yōu)質(zhì)煤。
往復爐排能使燃煤生產(chǎn)攪拌作用,因此燃用煤種較廣泛。但是由于往復爐排冷卻的條件下不如鏈條爐排,適用燒灰分較多的燃煤,因為灰分能起到保護爐排片不能使它過(guò)熱而燒壞。適用于熱值在2700~4500大卡/公斤的燃煤。
拋煤機倒轉爐排具有燃煤適應性廣的特點(diǎn),但不適宜燒無(wú)煙煤,因為無(wú)煙煤的層燃爐上需要長(cháng)后拱,而拋煤機要開(kāi)式爐膛,帶二次風(fēng)。拋煤機帶有半懸浮燃燒性質(zhì),調節負荷靈敏。但是拋煤機爐排煙含塵量高。所以要發(fā)揮拋煤機爐優(yōu)點(diǎn)首先要把降低排煙含塵量工作做好。如原煤顆粒度中細屑不能多,爐內二次風(fēng)的運用,飛灰收集復燃裝置等等措施跟上,把排煙含塵量減小到接近或略高于鏈條爐的水平,用戶(hù)才能選用。
沸騰爐是國內、外都在積極開(kāi)發(fā)的新?tīng)t型。國外發(fā)展沸騰爐側重于環(huán)保角度的考慮,國內則更多側重燃用劣質(zhì)煤上的考慮。它能燃用1300大卡/公斤發(fā)熱值以上的任何煤種。在燃用優(yōu)勢煤和低質(zhì)煤時(shí),燃燒室受熱面布置,操作方式等方面有所不同。沸騰爐金屬耗量較小,成本低,有較大發(fā)展前途。
煤粉爐總的說(shuō)不適宜于20噸/時(shí)容量以下的小型工業(yè)鍋爐,這是由于輔助裝置復雜,不經(jīng)濟。我國中南地區采用煤粉、甘蔗渣兩用爐也都是10噸/時(shí)以上容量。
B、“鍋”的型式的選用
在“鍋”的型式上目前有:鍋殼式(火管)、水火管混合式、水管式三種,三種型式各有特點(diǎn)。鍋殼式和水火管式適宜于較小容量的鍋爐,如4噸/時(shí)及以下容量。水管鍋爐適宜于容量較大的鍋爐如4噸/時(shí)及以上鍋爐??偟恼f(shuō)水管鍋爐安全性好。在同樣外形尺寸條件下水管鍋爐的爐膛可以稍高一些,布置爐拱條件比鍋殼式和水火管式要好,有利于燃燒。
6、其他因素和選型關(guān)系
除了鍋爐出力、工質(zhì)參數、燃煤品種三個(gè)最基本因素外還有其他方面如外形尺寸、負荷波動(dòng)性、水源水質(zhì)、空氣污染、機械化、自動(dòng)化程度,都和主、輔機選型有關(guān)。鍋爐外形尺寸對于在原有鍋爐房?jì)葦U建須加以考慮,例如同樣型號的10噸/時(shí),6噸/時(shí)和6.5噸/時(shí)雙鍋筒橫置式(SHL)鍋爐,不同廠(chǎng)的產(chǎn)品,尺寸高低相差很大,用戶(hù)要摸清制造廠(chǎng)產(chǎn)品情況。
總起來(lái)說(shuō)選型是一個(gè)比較復雜的問(wèn)題,不是理論上探討就能解決的問(wèn)題。選型時(shí)最關(guān)鍵的問(wèn)題是要在各類(lèi)產(chǎn)品的真實(shí)質(zhì)量情況。我們上面分析的選型因素是在各類(lèi)產(chǎn)品保證可靠質(zhì)量的基礎上而論的。如果產(chǎn)品的質(zhì)量不好,那么選型的理論再好也是空講。所以歸根到底產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品品種是選型的基本保證。只有在多品種、高質(zhì)量基礎上才能使選型工作達到預期效果。