深度冷却式燃气热水锅炉开发设计及总结.pdf

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深度冷却式燃气热水锅炉开发设计及
总结
221000江苏四方锅炉有限公司江苏徐州-戚仲凯い李晶い王思远
关键词>深度冷却低NOX排放多点疏水强制循环
摘要
根据用户提出燃气热水锅炉夊率高的要求,设计开发出深度冷却式燃气热水锅炉。该锅炉低温回水运行时,可实现回收烟气中水蒸气的
汽化潜热,热效率高,并实现了低NOx排放,水循环安全。经过一个采暖周期的验证,锅炉优越性能得以很好的体现。
燃气锅炉的燃料成本远远高于煤炉,为降准》400mg/m3的排放要求。
了0
低运行成本,用户对锅炉的效率提出更高的要
计对以上分析,锅炉设计方案如下:
国学击
求。北京某热力公司于2013年在某科技园区投
(1)为保证热水锅炉的水循环安全性,锅
建2台29MW热水锅炉。我公司经过精心设计,炉采用强制循环的设计,冷凝器、节能器与本
轴断
7””
开发出高效深度冷却式热水锅炉,经过一个采体之间的水流采用串联形式
暖季的运行实践,锅炉的良好性能得到了很好
(2)为避免锅炉体积过大,锅炉尾部的节
的验证。
能器、冷凝器釆用螺旋翅片管形式,使锅炉在
表1热力汇总表
锅炉的设计要求
相同体积下拥有更多的受热面积;
3.锅炉烟气流程及水流程设计
锅炉额定功率:29MW
(3)为避免本体的腐蚀,设计要求实现如下:
(1)烟气流程
锅炉额定压力:1.6MPa
①不管锅炉是额定负荷还是低负荷时,本体的
燃料:天然气(发热量为8400Kcal/Nn3)壁面温度要高于烟气露点温度,在设计锅炉水
燃烧器燃烧天然气在炉膛内形成高温火焰
对炉膛膜式水冷壁辐射放热,经过辐射换热后
锅炉出水温度:130℃
流程时,不但要求与出口烟气(此处烟气温度
形成的高温烟气进入锅炉本体的对流管束区进
锅炉回水温度:70℃
是锅炉本体最低的部位)换热的受热面内热水
行对流放热,对流换热后的烟气再经过转弯烟
循环水量:413t/h
有较高的温度,并且要求锅炉回水(锅炉本体
排烟温度:80℃(排烟温度与回水温度的水温最低)要先与温度较高的烟气进行换热
道依次进入节能器、冷凝器进行放热,被冷却
温差不大于10℃)
②在锅炉冷态启动的初始阶段,锅炉本体的烟的烟气最后排向大气。图2为烟气流程图。
设计效率:96%
气出口段会有冷凝水产生,节能器与冷凝器都
NOx排放:<100mg/Nm3
会冷凝水产生,所以锅炉本体的对流管東区设
方案的确定
有疏水管,节能器、冷凝器都设有疏水管,及
用户要求燃气热水锅炉功率为29MW,锅炉时将冷凝水排出;③冷凝器是用来回收烟气中
为室内布置,我公司大型燃气热水锅炉主打炉水蒸气汽化潜热的部件,在回水温度低于烟气
型为角管直流锅炉和D型锅炉,为节省锅炉的的露点温度(59℃)时,冷凝器会有冷凝水产生,
高度空间,决定采用D型结构的炉型。
为防止冷凝水对受热面的腐蚀,冷凝器采用ND
图2烟气流程图
而锅炉方案的确定需解决如下问题:
钢螺旋翅片管;
(2)水流程
(1)D型锅炉有大量的对流管東,热水锅炉
(4)为实现锅炉低NOx的排放,锅炉选用低
热水锅炉的回水先经过冷凝器,吸热后再
的温差小,密度差小,必须保证锅炉的水循环氮燃烧器,为配合低氮燃烧器的燃烧工况,锡进入节能器,最后进入锅炉本体进行吸热,在
的可靠性;
炉采用大炉膛设计,降低燃烧室的容积热负荷,
锅炉本体中,回水依次通过18个水流程进行吸
(2)此台锅炉要求排烟温度80℃,与70℃降低燃烧的温度场
热达到设计水温;在设计本体的水流程时,为
的回水只有10℃温差,锅炉整体需要比正常
下面图1为锅炉总图,表1为本台锅炉热避免本体受热面的腐蚀,将从节能器出来的水
120℃-150℃排烟温度的热水锅炉増加很多的受力计算汇总表。
流先进入炉膛出口的对流段,再进入炉膛水冷
热面,锅炉体积将增加,要保证锅炉的紧凑性
壁管吸收辐射热,从水冷壁出来的水流(此时
(3)在低负荷或启炉时,锅炉本体的出口
水温已经较高)再与锅炉本体的出口烟气区进
烟温远低于额定计算出口温度,回水温度较低
行换热,这样烟气低温区对流管東的壁温即便
时会有冷凝水产生,并且排烟温度会更低,尾
是锅炉低回水温度(45℃)运行时也不会产生
部受热面会有大量冷凝水产生,要做好预防措
冷凝水。表2为水阻力计算汇总表。
0要求锅炉相气的MOx的排放浓度小于1
00mg/m3,远低于北京地区DB11/139《锅炉大
气污染物排放标准》的150mg/m3排放要求,更
低于国家标准GB13271《锅炉大气污染物排放标
图1锅炉总图
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流速为2m/s。另外锅炉炉膛膜式水冷壁上下侧GB3087的管子,翅片高度为15m,节距为6.3mm
以及右侧采用刚性梁进行加固,起到加强炉膛冷凝器螺旋翅片管也采用规格为ψ38x4的管子
中
强度并且起到抗的作用
管子与翅片的材质都高考钢。锅炉采用微正压
4.2对流管束
运行,为控制锅炉整体阻力不宜过大,节能器
对流管東与上下锅筒进行焊接连接,对螺旋翅片管采用顺列布置,且烟气流速不可设
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表2水阻力计算汇总表
流管束两侧由炉膛左侧水冷壁及锅炉左側膜计的太高,烟气平均流速最终设计为9m/s;管
锅炉结构设计
式水冷壁包裹密封,形成独立的对流换热区,内工质流速为0.7m/s
4.1水冷壁
对流管束采用51x3m的管子,材质为20/
节能器在壳体底部设有储水槽,储水槽的
本锅炉为D型自支结构。锅炉本体的膜GB3087,经计算,对流布置330m2的受热面积底部设有疏水管,确保在锅炉启动时冷凝水能
式水冷壁、对流管束与上、下锅筒进行焊接,可达到预计的本体出口烟温,故设计的对流管够及时排出
从而形成一个整体坐落于底座上,从而形成自束有880根。对流管東入口采用错列的拉稀布
5.锅炉运行总结
支撑:锅炉本体承压部分采用底座支撑结构,置形式,从而降低烟气流速,后部采用正常的
(1)锅炉在低负荷,低温回水时(约
下锅筒的前端采用固定支座支撑,后部用两组顺列形式布置。对流管東被设计分为12个水流45℃)时,只打开锅炉本体的输水阅门,输水
滑动支座支撑,锅炉整体一起膨胀,从而解决程,其中6个水流上升区,6个水流下降区;拉管没有冷凝水流出,证实此时没有冷凝水产生
锅炉的膨胀问题:锅炉的冷凝器、节能器通过稀区的烟气平均流速为2.4nvs,后部对流管束锅炉本体不会被腐蚀,达到了锅炉设计的目的
接连烟道与锅炉本体连接
区烟气平均流速为17.5m/s:其中水流上升对流
(2)调制完成后,锅炉整个采暖季运行稳
炉膛水冷壁由前墙水冷壁、后培水冷壁、管束水平均流速为7m/s,水流下降对流管束的定,没有出现水击等异响,也没有异常震动的
左侧水冷壁及右侧的U行水冷壁组成,其中右水平均流速为1.3m/s
发生,验证了本锅炉水循环的可靠安全;
侧的行水冷壁也充当了上下側的水冷壁;左

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