锅炉设计选型知识.docx

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锅炉设计选型知识

锅炉设计选型知识

选型依据：

1.规程、条例类：

《锅炉安全技术监察规程》

《特种设备安全法》

2.国标类

GB/T1921—2004 《工业蒸汽锅炉参数系列》

GB/T3166—2004 《热水锅炉参数系列》

GB/T1576—2008 《工业锅炉水质》

GB12348—2008  《工业企业厂界环境噪声排放标准》

GB13271—2001  《锅炉大气污染物排放标准》

GB/T17954—2007《工业锅炉经济运行》

GB24500—2009  《工业锅炉能效限定值及能效等级》

GB50041—2008  《锅炉房设计规范》

3.行标类

NB/T16508—2013  《锅壳锅炉》

NB/T16507—2013  《水管锅炉》

锅炉用户应提供的相关资料：

1.当地燃料、水、电供应状况，包括燃料发热量、单价，水价、电价；

2.当地地质、气象、水文等情况，包括该地区抗震设防标准要求；

3.对供热介质、供热负荷、供热介质参数及品质的具体要求；

4.周边大气环境、水环境及声环境保护目标与要求；

5.供热半径、采暖建筑层数与层高；

6.供热负荷近期增容规划要求。

7.对新建项目，应给出可供锅炉房布置的长、宽、高尺寸限值；对利用原锅炉房改建项目应给出原锅炉房有关设计资料，包括土建设计、平面布置图、管路系统图等。

锅炉整机供应商应提供的资料：

1.企业资质证书、质量体系认证证书、企业荣誉证书、专利证书、技术成果鉴定证书等；

2.锅炉产品投产鉴定资料：

包括投产鉴定报告、能效测试报告、环保测试报告等；

3.产品样本：

包括锅炉主机、辅助机械、附属设备、控制装置等；

4.锅炉总图、锅炉安装使用说明书，包括燃烧设备部分；

5.锅炉及锅炉房对抗震设防烈度的要求；

6.锅炉整机各部分报价、供货周期与付款方式等商务资料。

选型基本原则：

1.贯彻执行国家有关法律、法规、规范和标准，达到节约能源、保护环境、安全生产、技术先进、经济合理和确保质量的要求，并符合锅炉用户所在地城建规划要求。

2.应选用符合锅炉安全技术监察规程并通过投产鉴定的定型产品，对于节能环保新产品，应经过试点、示范验证已达到技术性能稳定、制造质量可靠的产品。

3.锅炉工作介质、容量、参数及自动调节性能应能满足客户用热需求，容量及参数能有效地适应热负荷变化。

4.锅炉配套辅机、附属设备等应由通过质量体系认证的定点厂家生产，应优先采用国家鼓励推广的节能环保新产品、新技术，不得使用国家明令淘汰的高耗能设备。

5.锅炉大气污染物排放和噪声控制等环保性能指标应能满足项目环境评价要求，并保持有一定的超前空间；还应防止二次污染，改善锅炉房自身环境条件。

6.锅炉应适应当地燃料资源供应情况，燃煤锅炉对当地的煤炭资源应具有较强的煤种适应性，锅炉设计燃煤种类应以当地煤炭为主，降低运行燃料成本。

7.锅炉应具有较完善的自动监控系统和较高的自动化水平，确保机组运行安全可靠，减轻司炉劳动强度，改善工作条件，提升司炉岗位身价。

8.应把握“技术可行、经济合理”的方针，因地制宜，针对不同地区、不同供热工程项目，科学选用最佳炉型，在保证安全可靠、保护环境和满足用热需求的前提下力求节省项目投资，提高投资效益。

选型具体要求：

（一）容量、参数能否满足用热需求：

锅炉用户的用热需求包括供热介质、供热负荷、供热介质参数及品质等要求。

1.供热介质，锅炉供热介质的选择，应符合下列要求：

①供作生产用汽的锅炉，包括热电联产锅炉机组，应采用蒸汽作为供热介质；

②供采暖通风、空调和生活用热的锅炉，宜采用热水作为供热介质；

③同时供生产用汽及采暖通风、空调和生活用热的锅炉，经技术经济比较后，可选用蒸汽或蒸汽与热水作为供热介质；

④供生产高温用热的锅炉，应采用有机热载体作为供热介质。

2.供热负荷，锅炉供热负荷由锅炉容量和台数决定，应符合下列要求：

①锅炉台数和容量应按所有运行锅炉在额定蒸发量或热功率时，能满足最大设计热负荷要求，最大设计热负荷中应包括锅炉房系统自用热量；

②应保证锅炉在较高或较低热负荷工况下能安全稳定运行，锅炉台数、容量能有效适应热负荷变化要求；

③当蒸汽用户的热负荷变化较大且较频繁或周期性变化时，在经济合理的原则下，宜设置蒸汽蓄热器，锅炉容量则按平均热负荷确定；

④一般情况下，锅炉台数不宜少于2台，当选用1台锅炉能满足热负荷和检修需要时，可只设置1台；

⑤同一锅炉房，宜选用容量和燃烧设备相同的锅炉，当选用不同容量和不同燃烧设备类型的锅炉时，其容量和类型不宜超过2种；

⑥一个锅炉房的锅炉总台数，对新建锅炉房不宜超过5台，对扩建或改建锅炉房，不宜超过7台；

⑦一个锅炉房具有多台锅炉时，当其中1台容量最大的锅炉检修时，其余锅炉应能满足连续生产用热或采暖通风、空调和生活用热所需的最低热负荷要求；

⑧锅炉台数和容量还应考虑到用户近期增容要求以及锅炉投运数年后因结垢、积灰等原因造成的出力、热效率有所下降所需的储备系数。

3.供热介质参数：

供热介质参数为压力、温度，其中：

压力有额定蒸汽压力、额定热水出口压力、额定有机热载体出口压力；

温度有额定蒸汽温度、额定过热蒸汽温度、额定热水进出口温度、额定有机热载体进出口温度、热风温度。

锅炉供热介质参数的选择，应符合下列要求：

①供生产用汽的压力和温度、供生产用热的有机热载体温度、热风温度应满足生产工艺的要求，还应考虑到供热半径内管道沿程介质的压损或温降引起的附加压力值或温度值；

②对生产用饱和蒸汽温度的工艺要求，应按饱和蒸汽温度相对应的饱和压力供汽，并考虑供热半径内管道沿程压损引起的附加压力值；

③对采暖通风、空调和生活用热的供水压力和供回水温度，应根据工程具体情况，综合考虑热源、管网、终端用户用热需求，区分直接供热方式和间接供热方式进行技术经济分析比较后确定；

④对热电联产的锅炉，应根据工艺用汽的压力参数要求，选用不同型式的背压式汽轮机组或抽背式汽轮机组，进行技术经济分析比较后，最终确定锅炉额定蒸汽压力和额定过热蒸汽温度。

4.供热介质品质

供热介质品质包括蒸汽湿度、过热蒸汽含盐量、有机热载体特性指标等，应符合下列要求：

①对供生产用饱和蒸汽的场合，当生产工艺对蒸汽湿度有要求时，除了考虑锅炉出口蒸汽湿度M（一般为2%～4%）外，还应考虑到供热半径内管道沿程因散热损失引起的湿度增大值；

②对供生产用过热蒸汽的场合，特别是热电联产汽轮机组的过热蒸汽，过热蒸汽含盐量关系到汽轮机运行的安全可靠性和经济性，应予严格保证。

控制蒸汽中的含盐量主要是控制含钠量和含硅量，应符合GB/T12145—2016《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》的规定，如表【1】蒸汽质量列示。

表【1】蒸汽质量

③有机热载体的粘度、闪点、残碳和酸值等特性指标关系到有机热载体炉的运行安全性和经济性，据《有机热载体炉安全技术监察规程》第31条规定：

“使用中有机热载体每年应对其残碳、酸值、粘度、闪点进行分析，当有两项分析不合格或热载体分解成分的含量超过10%时，应更换热载体或对热载体进行再生”。

具体要求是：

a） 粘度值变化超过原技术指标值的15%时，不应继续使用；

b） 闪点变化超过原指标值的20%时，应停止使用；

c） 残碳值超过1.5W%时，应进行再生处理，否则不能继续使用；

d） 酸值超过0.5mgKOH/g时，应停止使用。

整机能否实现经济运行：

锅炉整机能否实现高效经济运行，要由一系列技术经济指标来衡量，对于燃煤锅炉，涉及系统经济运行的指标有：

1.锅炉热效率；

2.锅炉燃烧效率；

3.锅炉燃料耗量；

4.单项指标：

排烟温度、排烟处空气系数、灰 渣可燃物含量、炉体外表面温度；

5.锅炉机组耗电量；

6.锅炉排污率。

1.锅炉热效率：

锅炉热效率是锅炉本体是否经济运行的最主要综合性技术经济指标，是工业锅炉选型的主要依据之一。

锅炉热效率有正反平衡效率之分，记为η1、η2，单位为%。

作为工业锅炉产品的能效指标，应符合GB24500—2009《工业锅炉能效限定值及能效等级》的有关规定，该标准为强制性标准。

锅炉热效率在产品质量证明书或锅炉总图及产品安装使用说明书上应予以明示，在产品的购销合同中也应予以标明，可作为产品验收的依据之一。

在GB24500中，能效等级分为3级，其中1级最高，3级最低。

3级指标是工业锅炉产品能效限定值，为在标准规定的测试条件下，锅炉在额定工况下所允许的热效率最低值，是工业锅炉产品市场准入门槛，即低于3级能效的工业锅炉产品不允许在市场上销售。

2级指标是工业锅炉产品节能评价值，为在标准测试条件下，工业锅炉节能产品在额定工况下的热效率最低值。

1级指标是工业锅炉新型高效产品研发的目标期望值。

各个级别之间的热效率级差为2%～3%。

表【2】列示了层燃锅炉燃用AⅡ、AⅢ煤种情况下相应于3个能效等级的热效率限定值；表【3】列示了循环流化床燃烧锅炉燃用AⅡ、AⅢ与WⅡ、WⅢ煤种情况下相应于3个能效等级的热效率限定值。

表【2】层燃锅炉能效分级的热效率限定值

表【3】循环流化床燃烧锅炉能效分级的热效率限定值，%

2.锅炉燃烧效率

①定义—燃料在锅炉燃烧设备中燃烧时所释放出的燃烧热与其所拥有的化学能的百分比，表征燃料所拥有的化学能在燃烧时释放出的完全程度，记为ηrs，单位为%。

即：

锅炉燃烧效率只是反映锅炉燃烧设备能否实现高效燃烧的技术指标，并不能全面反映锅炉整机能否实现经济运行，目前还不是节能考核的硬性指标。

影响燃烧效率的因素是：

a） 燃烧方式，如室燃方式的燃烧效率高于层燃方式；

b） 燃料种类，如气体、液体燃料的燃烧效率高于固体燃料；

c） 燃烧设备性能，包括配风、风速、湍流度、自动调节性能等。

②燃烧效率与热效率的关系：

燃烧效率与热效率的关系为：

式中：

η1.2—锅炉正反平衡热效率，η1为正，η2为反，%；

q2—锅炉排烟热损失，%；

q3—气体未完全燃烧热损失，%；

q4—固体未完全燃烧热损失，%；

q5—散热损失，%；

q6—灰渣物理热损失，%；

由上述关系式可见，锅炉热效率高，就意味着燃烧效率必然较高；相反，燃烧效率高并不意味着锅炉热效率就一定高，因为燃烧效率所涉及的仅仅是热效率中的一部分（q3与q4）而非全部。

③燃烧效率与燃尽率的区别：

燃尽率定义—燃料燃烧时可燃物的烧失量与可燃物原有量的质量百分比，表征燃料中可燃物参与燃烧的完全程度，记为ηrj，单位为为%。

即：

燃尽率的表达式为：

式中：

εlz、εyh、εfh—炉渣、烟道灰、飞灰中残留的固定碳质量与燃料中原有的可燃物总质量的百分比，%；

目前许多有关锅炉高效燃烧的表述中往往将燃烧效率与燃尽率两者混为一谈，其实两者之间有着质的区别，燃烧效率指的是热量比率，而燃尽率指的是可燃物的质量比率。

④燃烧效率数值

通常可认为ηrs≥98%才称得上高效燃烧。

所以，现如今，许多厂家在宣扬他们所研发的高效锅炉产品时，都强调燃烧效率高达98%以上，甚至99%以上。

实际呢，欲使ηrs≥98%，就必须做到q3≈0%、q4≤2.0%，这对燃油、燃气锅炉，是容易做到的，但对燃煤锅炉就不那么容易实现。

大量工业锅炉热工测试结果表明，几乎都没有真正做到，所谓ηrs≥98%仅仅停留在文字宣传上，目前多数实际水平在95%～96%左右。

鉴于目前燃烧效率并非节能考核指标，在工业锅炉选型时没必要特别关注。

3.锅炉燃料耗量

锅炉燃料耗量，对燃油、燃煤锅炉，记为B，单位为kg/h或t/h；对燃气锅炉，记为V，单位为m3/h。

作为锅炉能耗指标，锅炉燃料耗量很直观地反映了锅炉是否实现经济运行，是锅炉节能考核时的重要指标之一。

在锅炉产品选型时，如果单从锅炉制造单位所提供的产品样本上看锅炉燃料耗量，则往往有如下几个误区：

a）