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锅炉露天布置。

运转层标高8.0米。

锅炉构架全部为金属结构,适用于地震烈度不大于7度,风荷载在0.4KN/M2的地区。

——1996版《蒸汽锅炉安全技术监察规程》

——JB/T6696—1993《电站锅炉技术条件》

——DL/5047—1989《电力建设施工及验收技术规范》(锅炉机组篇)

——GB12145—1989《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》

——GB10184—1988《电站锅炉性能试验规程》

——GB13223—1996《火电厂大气污染物排放》

等有关国家标准。

其中设计技术依据:

——锅炉热力计算按《锅炉机组热力计算标准方法》

——强度计算按GB9222—1988《水管锅炉受压元件强度计算》

——水动力计算按《电站锅炉水动力计算方法》

——烟风阻力计算按《锅炉设备空气动力计算标准方法》

等锅炉专业标准。

根据《蒸汽锅炉安全技术监察规程》要求,并且保证用户进行锅炉安装、运行、维护和检修有必要的技术依据和资料,锅炉随机提供祥尽的技术资料,供用户资料祥见:

——《供客户图纸清单》

——《供客户技术文件清单》

四、锅炉主要技术经济指标和有关数据

1、锅炉参数

额定蒸发量:

130t/h

额定蒸汽压力:

9.8MPa

额定蒸汽温度:

540℃

额定给水温度:

215℃

2、设计燃料:

(按收到基媒质分析如下)

全水分

水分

挥发份

灰分

固定碳

硫分

低位热值

6.6%

1.26%

8.98%

36.12%

48.71%

1.84%

18100

KJ/Kg

3、技术经济指标

冷风温度30℃

一次风预热温度150℃

二次风预热温度150℃

排烟温度140℃

锅炉热效率90.1%

脱硫效率(钙硫比≥2.5)≥85%

燃料消耗量20550.35kg/h

燃料颗粒度要求≤13mm

(其中小于1mm以下颗粒重量比不小于50%)

石灰石颗粒度要求≤2mm

排污率2%

4、设计数据

锅炉水阻力0.25MPa

锅炉蒸汽阻力1.29MPa

锅炉烟系统阻力≈2500Pa

锅炉烟气量(a=1.25,t=30℃)≈159719.4Nm3/h

锅炉风系统阻力

(包括预热器、风道、布风板、料层)≈9910Pa

锅炉总送风量(a=1.25,t=30℃)≈124971.8Nm3/h

锅炉外形尺寸

宽度(锅炉钢架中心线)10000mm(包括平台宽度14800mm)

深度(锅炉钢架中心线)18860mm(包括平台深度20500mm)

高度(锅炉顶标高)约43000mm

锅炉水容积约90m3

5、水质要求

水质条件应符合GB12145—1989《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》的规定要求

6、负荷调节:

允许的负荷调节范围:

40%~110%

调节方法:

风煤比调节

循环灰量调节

7、其它技术指标

锅炉初始排放烟尘浓度:

≤15000mg/Nm3

循环倍率15~20

灰与渣的比率5.5:

4.5

高温旋风分离器分离效率≈99.5%,dc50:

110um

噪声水平<85dBA

该锅炉是在总结了济锅75t/h循环流化床蒸汽锅炉和240t/h循环流化床蒸汽锅炉的大量设计经验、运行经验,并针对烟煤的媒质特点,由我公司和中国科学院工程热物理研究所共同开发设计的。

1、燃料供应

适应贫煤、无烟煤、烟煤、褐煤等。

2、燃烧方式选择

根据环境保护、洁净燃烧的要求,该炉选用了循环流化床燃烧方式。

为了保证较高的燃烧效率和较高的锅炉热效率,选用15~20循环倍率布置燃烧系统。

众所周知,循环流化床是靠调节循环物料流率控制床温。

为了保证燃烧的稳定性和运行的可靠性,燃烧系统采用全密封的膜式水冷壁、水冷布风板、水冷风室,采用分离可靠、分离效率最高的全密封的高温旋风分离器和返料可靠性最好的U型返料器,以及床下油点火系统。

分离系统的工作效率对循环流化床锅炉的稳定运行、锅炉出力影响至关重要。

据统计,国外运行最多的循环流化床锅炉中最先进的锅炉都采用高温旋风分离器。

国内济锅已生产400多台循环流化床锅炉,其中分离系统也由最初期产品双级分离器而发展到单级高温旋风分离器结构。

国内众多锅炉厂生产的循环流化床锅炉,运行统计出分离效果最好的也是高温旋风分离器结构。

因此,本锅炉燃烧系统采用高温旋风分离器从根本上保证了130t/h循环流化床蒸汽锅炉有较高的燃烧效率和锅炉热效率;

保证了锅炉出力足,同时由于高温旋风分离器采用了汽冷结构,克服了无冷却高温旋风分离器热惯性大和易堵灰的缺点,缩短了锅炉启停时间,并保证了锅炉长期稳定的运行。

3、热力系统(锅炉各受热面沿烟气流程布置的位置和热量分配关系)

① 烟气流程:

按炉膛(含屏式过热器)、旋风分离器、对流受热面(过热器和省煤器)、空气预热器顺序布置。

②各受热面间的吸热量分配和布置受热面面积。

根据高温高压蒸汽锅炉加热、蒸发、过热的热量分配比例特点和方便过热蒸汽温度调节的要求合理布置各受热面。

本炉受热面积,是依据75t/h及240t/h循环流化床蒸汽锅炉的设计经验和实炉测试数据而布置的。

除保证该炉有110%超出力能力,还有部分富裕量,并能保证蒸汽参数。

各受热面传热份额见下图:

锅炉正常运行时,不但要保证蒸发受热面水循环可靠,而且还必须保证给水及省煤器不发生水击,过热蒸汽不发生偏流等,本锅炉的汽水系统针对上述问题进行了合理设计。

1、给水流程:

锅炉给水经给水操纵台进入给水分配集箱、对流受热面(省煤器)、锅筒。

其中减温水由给水操纵台前引出。

2、蒸汽流程:

蒸汽有锅筒引出后依次经过:

屏式过热器、旋风过热器、Ⅰ级减温器、低温过热器、Ⅱ级减温器、高温过热器。

为了克服由于烟气侧偏流引起的热偏差,沿蒸汽流程左右侧蒸汽进行了两次交叉混合。

3、为了保证锅炉运行,锅炉汽水系统还布置了有排污、疏水、加药、取样等系统。

详见55300-3-OSX汽水系统图。

1、锅筒及内部装置

锅筒内径Φ1600mm,壁厚100mm,材料为19Mn6,总长约10000mm,重约46吨,锅筒内部装置重2吨,总重约50吨。

锅筒正常水位在锅筒中心线下180mm,最高最低安全水位±

50mm。

锅筒内部装置由旋风分离器、给水清洗装置、顶部均流孔板、连续排污管、加药管等组成。

旋风分离器直径Φ290mm,共28只。

由旋风分离器出来的蒸汽穿过上部清洗孔板(由省煤器来的50%的清洁水,在清洗孔板上保持30mm厚的水层,蒸汽流经清水层其中部分盐溶入清洗水中),穿越锅筒顶部的多孔板,然后由8根Φ133×

12mm蒸汽引出管到过热器系统。

在大直径下降管进口外布置了十字挡板,改善下降管带汽及抽空现象。

锅筒上除布置必需的管座外,还布置了再循环管座,吹灰管座,备用管座。

为保证获得合格的蒸汽品质,锅炉给水品质应符合GB12145-1989《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》要求。

2、水冷系统

炉膛由膜式水冷壁组成,保证了炉膛的严密性。

炉膛横截面为3850×

7800mm,炉顶水冷标高34700mm,膜式水冷壁由Φ60×

5(20G,GB5310-1995)锅炉管和6×

20.5mm扁钢焊制而成,管节距为80.5mm。

由吊杆将炉膛水冷壁悬挂于钢架上框架上。

水冷壁集箱采用Φ273×

35(20G,GB5310-1995)锅炉管。

水冷壁下部焊有销钉用以固定高强度耐高温防磨耐火材料。

保证该区域水冷壁安全可靠地工作。

水冷壁向下弯制构成水冷风室,水冷布风板。

水冷壁上设置测量孔、检修孔、观察孔等。

水冷壁上的最低点设置放水排污阀。

膜式水冷壁外侧设置数层刚性梁,保证了整个炉膛有足够的刚性。

刚性梁计算相对挠度f/h=1/200。

在锅炉11米标高处,布置止晃装置,使锅炉满足露天布置的要求。

水冷系统是由4根大直径下降管分为24根下降支管,及24根汽水引出管组成4个上升

回路的循环系统。

4个回路分前墙1个,左右侧墙各1个,后墙1个,结构特性如下:

回路名称上升管数下降支管数引出管数

(Φ60×

5)(Φ133×

10)(Φ133×

10)

前水冷壁968(1根Φ325×

25)8

侧水冷壁484(2根Φ273×

20)4

后水冷壁968(1根Φ325×

3、燃烧系统

燃烧系统由炉膛、旋风分离器、返料器、布风板、风室组成。

布风板上均匀布置风帽。

炉膛下部是燃烧室。

燃烧室的截面、布风板的布置、炉膛高度能保证燃料充分的燃烧。

燃煤和石灰石由炉前2个给粉装置送入燃烧室。

给煤管尺寸、位置满足锅炉在不同工况运行时的要求。

落煤口设置有播煤风。

经预热的一次风由风室经风帽均匀送入炉膛,二次风在燃烧室上部分层送入炉膛。

含固体颗粒的烟气经炉膛出口进入旋风分离器,被分离下来的颗粒经返料器送回炉膛进行循环燃烧。

离开旋风分离器的烟气进入尾部烟道,冲刷尾部受热面。

一、二次风风量各占总空气量的50%,调节一次风量和给煤量控制燃烧温度在850℃~950℃时,调节一次风量和给煤量,循环灰量,可以使锅炉负荷在40%~110%之间调节。

该燃烧系统设置播煤风、点火风、返料风。

播煤风、返料风占总风量的3~5%。

本锅炉设计配有返料专用风机,流量3000m3/h,压头2500mmH2O。

本炉为床下动态点火,在风室后侧布置2台点火器,点火油为0#轻柴油。

单台点火器喷油量350kg/h,油压2Mpa。

风室内设两个防爆门。

本炉点火启动时间不超过6小时。

本炉也可人工床上点火操作。

燃烧完全的灰渣由布风板上的排渣管排出炉外。

排渣可定排或连排。

本炉可以布置冷渣机。

布置的排渣管管径和位置,能保证炉渣及时顺利地排出。

其中分离、返料系统包括旋风分离器、返料器、返料风管、落灰管、落灰闸门、连通管及相应的阀门、法兰及紧固件,炉膛出口与旋风分离器连接的非金属膨胀节,返料管、二次风管、给煤管与炉膛连接的圆形不锈钢波纹膨胀节或非金属膨胀节。

其中燃烧设备包括点火系统的油枪,水冷布风板,风帽,水冷风室,放灰管,连接管及相应的阀门、法兰、配件、支撑件、紧固件。

4、过热器

过热器由屏式过热器、旋分过热器、高温过热器、低温过热器、炉顶管等组成。

其蒸汽流程如下:

锅筒→屏式过热器→旋分过热器→一级喷水减温器→低温过热器→二级喷水减温器→高温过热器→炉顶管→过热器出口集箱。

(详见55300-3-OSX汽水系统图)

这样的过热器系统,蒸汽经过于烟气温度不均匀而引起过热蒸汽温度的偏差。

采用辐射式及对流过热器,既提高传热效果,节省金属,又改善了当锅炉工况变动时过热汽温的调节性能。

减温器的两极布置,可增加蒸汽温度调节的灵敏度。

旋分过热器采用Φ38×

3.5,15CrMoG管子,节距为75mm。

每个旋分过热器共有180根管自组成,管子与2mm内炉钢板组焊为全密闭结构,上下分别与Φ273×

36和Φ219×

36的环行集箱组焊为一个分离器整体,蒸汽由上环形集箱引入后经过二下二上加热后由上环形集箱引出。

由于旋分过热器是由过热器管组成,因此为了减小应力其中蒸汽流向采用了双向流动再

汇合引出的措施。

旋分过热器内侧布置密排销钉浇注料,销钉密度为2000件/m2

低温过热器采用Φ42×

5,15CrMoG管子,节距110mm,共80排,逆流布置,分三组吊挂在锅炉尾部竖井内。

屏式过热器布置在炉膛上部出口处,垂直悬吊。

沿炉膛宽度分8片,每片间距840mm,高12000mm,宽1105mm。

采用Φ38×

5,12Cr1MoVG管子。

管间节距65mm,膜式壁结构。

为防止管屏在炉宽方向的左右晃动,在各片之间有定位管加以固定。

下部易磨损部位及定位管均加装了防磨护瓦。

高温过热器,管间节距110mm,共有80排Φ38×

5,12Cr1MoVG管子组成。

喷水减温器两级布置,采用文丘里式减温器。

一级减温器装设在低温过热器入口。

直径为Φ273,材料15CrMoG。

二级减温器装设在高温过热器入口,直径为Φ325,材料为15CrMoG。

5、省煤器

省煤器单级布置,分上中下三组。

管径Φ32×

4.5,材料20G,共53片,双套管平行于前墙逆流错列布置,节距90mm。

上中下三级之间设置省煤器出口集箱、进口集箱、中部集箱。

省煤器中间集箱采用Φ219×

20,20G。

出口集箱采用Φ219×

25,20G。

上中下省煤器重量由通风梁支撑在锅炉钢架上。

省煤器易发生局部磨损处加装阻流板和定位防磨板。

6、空气预热器

空气预热器为管式结构。

空气与烟气成逆流布置。

上面一级为二次风预热器,下面一级为一次风预热器。

空气分别由二次风机和一次风机送入。

空气预热器由预热器管箱、连通罩、框架、护板、膨胀节、人孔装置、防磨装置、紧固件组成。

每组空气预热器都设置

空气预热器设计的烟气流速和空气流速都控制在合理的范围内,提高了空气预热器的换热效率,避免了空气预热器烟气侧积灰。

设计的空预器膨胀节保证了管箱的自由膨胀和空气侧的密封,保证了烟道的密封,从而避免了空气向烟道的漏风。

使锅炉在较低过量空气系数下运行,提高了锅炉性能。

7、分离、回料系统

本炉采用高温旋风分离器,U型返料器。

该分离系统经近千台锅炉运行实践,证明是成熟可靠的分离形式和结构。

高温旋风分离器实炉测试分离效率不小于99.0%。

旋风分离器内壁采用耐磨浇注料,热膨胀系数小。

由于采用蒸汽冷却旋风分离器,分离器的整个内壁结构简单严密,热惯性小。

分离器与炉膛出口处炉墙采用非金属膨胀节进行密封,保证了分离器长期安全可靠运行。

分离器采用汽冷结构,避免了返料结焦、堵塞。

U型返料器由布风板、风帽、风室、返料管,舌形挡板,送风管、落灰管组成。

该结构的严格密封,合理的料腿差压,送风压力使返料器长期安全可靠运行。

运行中靠料腿差压信号通过调节返料风量来调整返灰量。

8、吹灰系统

本炉的吹灰器采用压缩空气吹灰。

布置的吹灰器运行高效、可靠。

吹灰器就地位置装有操作开关。

使吹灰器既能自动控制,也能手动控制。

吹灰器包括吹灰器、就地开关箱、吹灰器平台、吹灰器炉墙套管。

(吹灰器另行定货)

9、锅炉钢架

本炉构架全部为焊接连接的钢结构。

材料采用碳钢。

可在地震烈度小于7度、风荷载在

0.4KN/m2的地区露天布置使用。

钢架散装出厂,现场安装。

锅炉立柱从锅炉层零米起,钢柱与基础采用-800mm埋入式连接。

钢架计算的荷载统计,包括支吊水管、烟风道、平台扶梯、风雨雪及其他活荷载。

钢架散装出厂,满足运输条件。

10、锅炉平台、扶梯

在锅炉的人孔门、检查门、看火孔、测量孔、吹灰器、应操作的阀门处都设置度850mm,扶梯宽度700mm,扶梯倾角为50度,方便观察、操作、维修。

检修平台允许的最大荷载为600kgf/m2。

平台和扶梯边缘都装设高度1.2米的防护栏杆,平台采用栅格板式,并装设高度100mm的踢脚板。

11、炉墙与保温

炉膛部分及旋风分离器外部采用敷管轻型炉墙与全护板结构,全护板采用压型钢板。

旋风分离器出口水平烟道、炉顶、尾部烟道采用耐火混凝土和保温材料组成的框架式炉墙。

炉墙重量分别通过钢架传到基础上。

炉膛模式水冷壁下部和旋风分离器内部浇注复合浇注料,该材料性能可以有效地阻止由于炉温变化而引起的交变热应力,由于发生化学反应引起的相度变化,而造成体积变化所产生的微裂纹扩展,从而大大提高了材料的高温强度,耐温性能和高温中的抗磨损抗灰渣侵蚀损性能及热稳定性。

炉膛和旋风分离器炉墙外护板表面温度小于50℃。

尾部炉墙由于烟温低、结构合理,所以炉墙的外表面温度小于50℃。

人孔门、检查门内均砌有耐火混凝土,该处外表面温度小于50℃。

各种门孔都能开启自如,门把上的自锁装置,使炉门处有良好的密封性。

锅炉管道保温层表面温度小于50℃。

为保证炉墙安全运行,炉墙升温和降温速度应控制在每小时100~150℃之间。

12、仪表控制

锅炉控制主要分为汽水侧控制和烟气侧控制。

(1)汽水侧控制(详见汽水系统图)

汽水侧控制主要为锅炉给水量控制,过热蒸汽温度控制,过热蒸汽压力控制,炉水及蒸汽品质的控制等。

锅炉在需要控制、监测的部位均设有相应的测点。

汽水侧控制应与燃烧控制调整有机结合。

(2)烟气侧控制(详见锅炉燃烧系统图)

锅炉烟气侧的控制为:

炉内燃料控制,炉膛温度控制,料层差压、炉膛差压控制、返料控制等。

a:

在炉膛、水冷风室、旋风分离器、料腿、返料风室、一次风空预器、二次风空预器、引风机前烟道分别装有风压、烟压、风温、烟温、风量、氧量测点。

以控制锅炉的燃烧过程。

B:

通过对炉内燃料量控制,满足锅炉负荷变化的要求。

C:

d:

通过放渣、放灰控制料层压差及炉膛差压,满足燃烧要求。

本锅炉设有安全阀、温度计、压力表、水位表、排气阀、电动给水阀、电动主汽阀等。

此外,本锅炉要求系统设计单位设置超温超压报警装置并布置低水位联锁保护装置,超压联锁保护装置及其它保证锅炉安全运行的联锁装置。

1.燃料燃烧时,由炉前给煤机向炉内添加0~2mm的细粒石灰石。

石灰石与燃料、烟气充分混合,多次循环,煤中所含硫分在燃烧后被固化在炉渣中,并随炉渣一起排出,使烟气中的含硫量降低。

根据计算该媒质要使锅炉SO2排放量满足GB13223-1996《火电厂大气污染物排放标准》的要求,脱硫效率必须大于79%。

按脱硫剂CaCO2含量95%,活性中等计算,达到此脱硫效率石灰石耗量为3.2t/h,对应的Ca/S比约为2.5。

2.根据试验分析,煤中约有15~20%氮分在燃烧时转换为NOx,如果采用分级燃烧方式将使NOx的排出量减少30~50%。

本炉采用分级燃烧,二次风分三层在炉膛下部收缩段布置,使其与炉内CO浓度相适应,更好地组织燃烧。

一、二次风比为50:

50,这时烟气中NOx排放量最少。

我公司早期的循环床锅炉测试NOx排放在400mg/Nm3左右。

低于GB13223-1996《火电厂大气污染排放标准》中对1000t/h锅炉要求的氮氧化物最高允许排放浓度650mg/Nm3。

所以说该炉的燃烧系统的设计是合理的。

3.锅炉烟尘浓度与燃烧方式有关。

循环床循环流化过程是:

被气体速度吹起的细小颗粒带往分离器,对于粒径大于分离器临界直径的灰粒被分离器所捕获,经返料器又被送回炉内。

一切终端速度大于气体速度的粗大颗粒不被烟气所挟带而滞留炉内,只在它们被烧损或碎裂成细末后才被吹出。

因此,不被分离器捕捉的颗粒形成锅炉初始排放烟尘。

所以循环床的排放烟尘浓度主要与燃料特性、分离器性能、运行操作有关。

该炉热态流化速度5.1m/s,旋风分离器分离效率99.5%,分离效率在50%时的颗粒直径为110um。

燃料灰分约为36.12%,燃料量为20550.35kg/h,a=1.4时烟气体积为《物排放标准》计算,本锅炉初始排放烟尘浓度为24.73g/Nm3。

1.防磨

循环流化床流动燃烧的固体颗粒,对炉内的磨损是不可避免的。

通过实炉观察试验,磨损的部位是有规律的。

主要发生在炉膛燃烧室浓相区。

燃烧室与水冷壁的过渡区,旋风分离器的入口处,U型返料器舌形挡板处。

在这些部位采取的有效措施有:

(1)对耐火材料的磨损:

采用高强度耐高温复合耐火材料,该材料在工作状态下材料表层形成一层釉面,极大地提高了该材料的高温强度、耐温性能和高温中的抗磨损、抗蚀损性能及热稳定性,因此本炉磨损严重区的耐火材料的使用寿命可达三年以上。

(2)对过渡区的磨损:

采用水冷壁向外弯制的避让结构。

(3)对炉膛受热面的磨损:

设计合理。

因为在循环床锅炉中煤是低温燃烧,飞灰并未经过熔化、凝固的过程,故飞灰不如煤粉炉中硬。

此外在炉内灰粒子对膜式水冷壁的撞击角很小,灰粒相对较软,在烟速合理时,运行14000小时后膜式水冷壁未发现明显的磨损现象。

炉膛内屏式过热器,由于采用模式壁结构,其中间烟气垂直流动部分同膜式壁工况相同,不会有明显的磨损现象。

对于其下部及炉膛出口处,由于烟气方向改变易引起磨损部位均加设防磨护瓦。

(4)对流受热面的磨损:

高、低温过热器和省煤器受热面烟气流速分别采用8.0m/s、7.8m/s及7.4m/s。

由于烟气流速适中,所以对流受热面磨损较小,并且每组过热器和省煤器前排及弯头都装有可靠的防磨装置,所以对流受热面的运行安全可靠。

(5)空气预热器进口管端装有防磨套管,避免磨损。

另外,本炉的床上风帽使用合金耐热铸钢,高温旋风分离器中心筒采用合金钢制造,运行中不变形,抗磨损。

以上的这些措施,保证了锅炉能稳定长期运行。

2.密封、膨胀

循环流化床是微正压燃烧,锅炉密封性能对锅炉运行十分重要。

本锅炉采用膜式水冷壁、水冷布风板、水冷风室、旋风分离器全钢板密封结构,保证了锅炉的严密性。

保证了锅炉运行的可靠性。

在锅炉需膨胀位置都设有全密封的膨胀装置。

3.低温腐蚀

理论分析认为烟气中的SO2对受热面的腐蚀及玷污没有明显影响,而烟气中SO3含量会显著地提高烟气露点温度,从而在低温受热面上凝聚造成酸腐蚀和玷污。

循环流化床为低温低氧燃烧,火焰温度低,火焰区的过剩氧量少,常会显著降低SO3的转化率。

该炉内加石灰石固硫,也减少了SO3的形成。

根据多数电厂的运行经验,当煤全硫含量小于1.8%,最低金属温度大于80℃时,低温段预热器不会产生明显的堵灰和腐蚀,使用寿命一般在10年以上。

因此本炉防止预热器低温腐蚀的措施是:

冷风温度大于20℃,排烟温度不小于140℃并进行适当的炉内脱硫。

4.积灰

受热面积灰与烟气流速、露点温度、结构布置等因素有关。

对于额定负荷,烟气流速不低于5~6m/s,即可大大减轻积灰。

该炉对流受热面烟气流速均大于6m/s;

空气预热器采用Φ51×

1.5大管径,烟气流速约为10m/s,管壁温度大于酸露点温度。

所以该炉尾部受热面不易积灰。

1、安装和使用请见本锅炉安装说明书、使用说明书、图样等技术资料。

2、锅炉的配套件以配套生产厂的技术资料为准。

3、锅炉辅机,如一次风机、二次风机、引风机、返料风机、循环水泵、除尘器、冷渣机、和自控系统、烟风道等由用户根据设计院的要求另行订货供应。

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