word 新型大阶梯斜推往复炉排燃稻壳热水锅炉的设计开发.docx

word 新型大阶梯斜推往复炉排燃稻壳热水锅炉的设计开发.docx

《word 新型大阶梯斜推往复炉排燃稻壳热水锅炉的设计开发.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《word 新型大阶梯斜推往复炉排燃稻壳热水锅炉的设计开发.docx（4页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

word新型大阶梯斜推往复炉排燃稻壳热水锅炉的设计开发

新型大阶梯斜推往复炉排燃稻壳热水锅炉的设计开发

工业锅炉2009年第6期（总第118期）文章编号:

1004—8774（2009）06—26-04新型大阶梯斜推往复炉排燃稻壳热水锅炉的设计开发刘元春,刘文铁,薛洪刚,关磊（1.哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,哈尔滨150001;2.国电双辽发电有限公司,双辽136400;3.陕西省咸阳市长庆石化公司,咸阳712000）摘要:

对生物质燃料的燃烧过程和特点进行了论述,并介绍了大阶梯斜推往复炉排半悬第一作者:

刘元春浮燃烧热水锅炉SHW14--1.0/115/70--D的设计和结构特点.（1985一）,硕士研究关键词:

热水锅炉;生物质;大阶梯斜推往复炉排;半悬浮燃烧生,主要研究方向为中图分类号:

TK229文献标识码:

A多相流流动及传热.DesignandDevelopmentoftheNewTypeBiomass—-firedHot—waterBoilerwithanInclineReciprocatingGratewithGrandStaircaseLIUYuan—chun,LIUWen—tie,XUEHong.gang,GUANLei.（1.SchoolofEnergyScienceandEngineering,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China;2.ShuangliaoGeneratingElectricityLimitedCo.ofNationalElectricityLimitedCo,Shuangliao136400,China;3.ChinaPe.troChangQingPetrochemicalCompany,Xianyang7.12000,China）Abstract:

Theburningprocessandcharacteristicofbiomassenergywerediscussed,andthedesignandstructurecharacteristicsofSHW14—1.0/115/70一Dhot—waterboilerusingsemi—suspensionwithinclinereciprocatinggratewithgrandstaircasewereintroduced.Keywords:

hot—waterboiler;biomass;inclinereciprocatinggrate,vithgrandstaircase;semi—suspensioncombustionO前言目前,生物质能利用技术的研究与开发已成为世界重大热门课题之一.生物质能与化石能源相比,具有可再生和低污染的优势.生物质因具有挥发分高,炭活性高,N和S含量低,灰分低,生命周期内燃烧过程CO零排放等特点,特别适合燃烧转化利用,是一种优质燃料.生物质燃料的燃烧过程主要分为挥发分的析出,燃烧和残余焦炭的燃烧,燃尽两个独立阶段,其燃烧过程的特点是:

生物质水分含量较多,燃烧需要较高的干燥温度和较长的干燥时间,产生的烟气体积较大,排烟热损失较高;生物质燃料的密度小,结收稿日期:

2009-08-20构比较松散,迎风面积大,轻易被吹起,悬浮燃烧的比例较大;由于生物质发热量低,炉内温度场偏低,组织稳定的燃烧比较困难;由于生物质挥发分含量高,燃料着火温度较低,一般在250～350℃温度下挥发分就大量析出并开始剧烈燃烧,此时若空气供给量不足,将会增大燃料的气体不完全燃烧损失;挥发分析出燃尽后,受到灰壳包裹和空气渗透困难的影响,焦炭颗粒燃烧速度缓慢,燃尽困难,如不采取适当的必要措施,将会导致灰烬中残留较多的余碳,增大机械不完全燃烧损失.由此可见,生物质燃烧设备的设计和运行方式的选择应从不同种类生物质的燃烧特性出发,才能保证生物质燃烧设备运行的经济性和可靠性,提高生物质开发利用的效率”J.,..?

研究与开发?

新型大阶梯斜推往复炉排燃稻壳热水锅炉的设计开发271锅炉参数和燃料特性1.1锅炉参数额定供热量Q=14MW额定压力P=1.0MPa出水温度t=115℃回水温度th=70℃冷空气温度tlk=20℃1.2燃料特性稻壳燃料特性为:

C=35.39%H=4.24%0=31.05%N=0.35%S=0.05%A=17.42%af=56.86%:

10%Q=l3612kJ/kg2锅炉结构简介2.1燃烧系统锅炉的燃烧系统主要有以下几个部分组成:

进料口,斜推往复炉排,炉排传动机构,炉膛.由于稻壳密度小,为满足燃料量,设置5个进料口和1个螺旋给料机.稻壳自进料口进入连续推动的往复炉排上,随炉排由前向后移动,与此同时,稻壳在炉内被加热,着火,燃烧直至燃尽.空气由鼓风机通过空气预热器加热后经风道进入各个风室后送至炉排下部,根据稻壳在炉排上燃烧时各段对空气需求量的不同,各风室送人的空气量也不同.燃料着火主要依靠炉膛内的高温烟气及炉拱的辐射作用,前拱通过吸收来自火焰和高温烟气的辐射热,并辐射到新燃料上,使之升温着火;后拱能将炉排上强烈燃烧区的高温烟气输送到前拱区,大幅度地增补那里的热量,提高那里的炉温,从而有效地强化辐射换热,加速了引燃,另外在后拱的向火面敷耐火砖以保证着火温度的稳定.考虑到燃料易燃性质及设计要求,采用如下参数的炉拱设计:

后拱水平位置设计距炉排900lIlm左右,前拱与水平方向夹角45.,后拱与水平方向夹角30..往复炉采用区段性燃烧,在单个风室供风的条件下,其前部预热区,尾部燃尽区上氧气都有富裕,而其中部对氧气需求量最大的主要燃烧段,却处于缺氧状态,因此采用分仓送风设计.炉排下分为数个风室,每个风室有独立调节的风门,可以根据负荷的变化各自独立地调节送风量,以保证炉排各区能够稳定充分的燃烧.此外,锅炉还通过料层厚度的调节和炉排速度的改变来实现锅炉负荷的调节.2.2总体结构方案本次设计的SHW14—1.0/115770--D型热水锅炉为双锅筒横向布置（见图1）,采用自然循环方式.图1锅炉总体结构示意图双锅筒自然循环热水锅炉常见的受热部件有水冷壁,锅炉管束,省煤器,空气预热器.通过方案论证,本次设计的SHW14—1.0/115/70--D型热水锅炉用对流受热面便可将排烟温度降至160c【=,所以不需采用省煤器;空气预热器可吸收烟气热量,使排烟温度降低,减少排烟热损失,提高锅炉效率,同时提高入炉空气的温度,利于燃料的着火,燃烧和燃尽,增强了燃烧稳定性并可提高锅炉燃烧效率.因此本设计采用了水冷壁,锅炉管束和空气预热器三大受热面.为使燃料进一步燃尽,提高燃料利用率,并减少烟尘颗粒对锅炉管束的磨损,在炉膛和锅炉管束间布置2个旋风分离器,粗分离烟尘颗粒,分离下来的未燃尽颗粒送回炉排进一步燃烧.烟气依次流经炉膛水冷壁,旋风分离器,锅炉管束,空气预热器,然后进入尾部烟气处理系统.本锅炉的水循环回路分别是:

回水一前墙水冷壁下降管一前墙水冷壁上升管一热水;回水一后墙水冷壁下降管一后墙水冷壁上升管一热水;回水一两侧墙水冷壁下降管一两侧墙水冷壁上升管一热水;回水一对流管束下降管一下锅筒一对流管束上升管一热水.其中回水由配水管进入上锅筒冷水区.本锅炉设计的水冷壁管均为5l×3.5mm的光管,各水冷壁管组的相对节距s/d=150/51=2.94l,e/d=22.5/51=0.5.其中前墙水冷壁管排由26根管组成,后墙水冷壁管排由26根管组成,两侧墙水冷壁管排布置完全一样,由19根管组成.锅炉采用双锅筒横向布置,锅简结构尺寸为4,1000×14mill;下降管为6133×4mm.锅炉管束采用混合冲刷,烟气高温区为8排,烟气低温区为7排,每排均38根,采用4,51×3～nlm的光管.工业锅炉2009年第6期（总第118期）2.2.1往复炉排的结构尺寸考虑到稻壳密度小,易着火但难燃尽等特性,选择大阶梯斜推往复炉排.炉排有效面积为26.852m,炉排倾角为25.,风室数量为4个.炉排的结构见图2.图2往复炉排结构不意图2.2.2炉膛的尺寸设计由于稻壳的密度较小,燃尽比较困难,因此在设计往复炉炉拱的时候适当加长后拱的长度,保证稻壳的燃尽率.设计的炉拱尺寸:

前拱高度1.67m;前拱长度2.24m;后拱高度2.36m;后拱长度8.92m炉膛其它部分的设计,根据炉膛容积热负荷予以设计选取.2.2.3锅炉的支撑及楼梯结构锅炉采用钢架支撑,钢架为两块槽钢对接而成,水平面以下采用混凝土结构加固.楼梯的结构应该方便锅炉的运行,检修等.此锅炉楼梯采用钢架结构,分三层布置,每层问距约为3.5m.为了方便操作,除炉顶和锅简处的楼梯平台外,其他楼梯平台均与人孔相对应.2.2.4锅炉各测点的布置在炉膛出口和旋风分离器出口布置烟气温度测点,监测锅炉内的燃烧情况.‘在尾部布置排烟温度测点,监测排烟温度,温度过高锅炉效率低,温度低则容易产生腐蚀.在炉膛出口,旋风分离器出口,锅炉管束出口,空气预热器出口布置测压点,监测锅炉的漏风情况.3锅炉设计特点3.1大阶梯斜推往复炉排采用大阶梯斜推往复炉排,拨火效果加强,使燃料更容易燃尽.与流化床相比,压头低,运行稳定;与链条炉排相比燃尽效果好.同时,由于稻壳灰分中硅含量高,可以进一步利用制成各种含硅产品,如水玻璃,白炭黑,稻壳水泥,高温耐火材料等J.而流化床中灰分与底料混合,链条炉排燃尽效果不好,灰分中含碳量高,均不如大阶梯斜推往复炉排的灰分的综合利用效果好.3.2半悬浮燃烧由于稻壳密度小,在燃烧过程中很容易随烟气漂浮在炉膛中.在前后拱设置独立的二次风口,它们共同作用,增加烟气的停留时间,提高燃烧效率,并且增加半悬浮燃烧高度,促进燃料颗粒进一步燃烧,提高燃烧效率.3.3炉膛出口增加旋风分离器稻壳不易燃尽,随烟气到达炉膛出口,在炉膛出口增加旋风分离器,对烟气颗粒进行粗分离,减少旋风分离器后受热面的磨损.将旋风分离器回料结构设计为如图3所示结构,使分离下的未燃尽颗粒送回到炉排的主燃区,进一步燃尽并提高燃烧效率.颗粒i一_1.一I卜……二次风图3旋风分离器回料结构不意图3.4锅炉管束采用混合冲刷本设计采用双锅筒横置自然循环方式,两锅筒间的距离大,循环压头高,尽管横向冲刷传热效率高,但为了保证锅炉的水循环特性,采用混合冲刷.3.5平衡通风平衡通风,即在锅炉通风系统中同时装置送风机和引风机.利用送风机克服空气预热器,风道,炉排及燃料层的阻力,把风送入炉膛,给燃料提供氧气.利用引风机克服旋风分离器,烟道,锅炉管束,空气预热器,除尘设备的阻力,使炉膛中心在负压下工作.平衡通风既能有效地送风和排烟,又能使炉膛和烟道处于合理的负压之下,比起正压通风,锅炉房的安全和卫生条件较好;比起负压通风,漏风量较小,因而是采用得最为普遍的通风方式.4结束语本文介绍的热水锅炉采用大阶梯斜推往复炉排,燃尽效果好;增加半悬浮燃烧高度,提高燃烧效率;炉膛出口增加旋风分离器,对烟气颗粒进行粗分离,再送回炉排主燃区进一步燃尽;采用双锅筒自然循环,锅炉管束采用混合冲刷,水动力性能安全可靠;采用平衡通风方式,安全清洁;燃用生物质——稻壳,节能环保,具有广阔的发展前景.髓?

研究与开发?

新型大阶梯斜推往复炉排燃稻壳热水锅炉的设计开发29参考文献[1]《工业锅炉设计计算标准方法》编委会.工业锅炉设计计算标准方法[M].北京:

中国标准出版社,2003.[2]赵明泉.锅炉结构与设计[M].哈尔滨:

哈尔滨工业大学出版社,1991.[3]林宗虎,张永照,章燕谋,等.热水锅炉手册[M].北京:

机械工业出版社,1994.[4]肖军,段菁春,王华,等.生物质利用现状[J].安全与环境工程,2003,1o

（1）:

l1—14.[5]陈学俊,陈听宽.锅炉原理第二版.[M].北京:

机械工业出版社,1991.[6]董艽.新型大容量复合循环水管式系列热水锅炉的设计开发[J].工业锅炉,2006（6）:

22—24.[7]刘圣勇,刘小二,王森.不同形态生物质燃烧技术现状和展望[J].农业工程技术?

新能源产业,2007（4）.[8]王立,王领军,姚惠源.稻壳硅综合利用[J].粮食与