酒精廢液鍋爐設(shè)計(jì)說明書

40t/h摻燒酒精廢液鍋爐設(shè)計(jì)說明書2006．10第一章概述1.1鍋爐設(shè)計(jì)背景酒精廢液是指以甘蔗糖蜜為原料，經(jīng)發(fā)酵后的醒液在酒精粗餾塔中蒸餾，在蒸出酒精后經(jīng)粗餾塔底部排出的廢液。采用常壓塔蒸餾，每生產(chǎn)一噸酒精要產(chǎn)生1315噸廢液，濃度為8-12%。一個(gè)日產(chǎn)酒精20噸的企業(yè)，每天要產(chǎn)生260~300噸廢液。酒精廢液屬于特高的高濃度有機(jī)廢水，COD(化學(xué)需氧量)含量一般為80000~120000mg/L，最高達(dá)到170000mg/L，硫酸根為5000-8000mg/L，有的甚至高達(dá)12000mg/L;廢液中除含有大量固體懸浮物外，還含有較高濃度的糖、果膠和蛋白質(zhì)等溶解性有機(jī)污染物。如排入水中，會(huì)大量消耗水里的溶解氧，使水質(zhì)惡化變壞，富營養(yǎng)化，使藻類大量繁殖，抑制了魚、蝦、貝類等生長繁殖，甚至大量死亡。企業(yè)如排入河海，就會(huì)造成河海的污染事故。糖蜜酒精廢液是一種腐蝕性極強(qiáng)的廢水，具有很強(qiáng)的滲透性。存儲(chǔ)池塘?xí)r間過長，會(huì)滲入地下水，污染地下水源，致使地下水不能利用，尤其是在缺乏淡水的地區(qū)，會(huì)造成嚴(yán)重的后果。目前的問題，生產(chǎn)酒精的企業(yè)要發(fā)展，但酒精廢液必須要徹底治理，排放必須要符合國家環(huán)保要求。1.2酒精廢液常見的處理方法1.2.1原液農(nóng)灌法原液農(nóng)灌法就是對(duì)酒精廢液不做任何處理，利用其含有的水分和養(yǎng)分，在耕種的土地上直接進(jìn)行灌溉，廢液有較豐富的有機(jī)物質(zhì)，鉀含量高，有一定肥效。該法投資少，運(yùn)行費(fèi)用低。缺點(diǎn)是未經(jīng)發(fā)酵的廢液直接淋到根部，農(nóng)作物會(huì)被燒死。由于是酸性廢液，同時(shí)鈣鎂離子高，長期使用會(huì)使土地酸化和板結(jié)，因而難以推廣應(yīng)用。1.2.2厭氧十農(nóng)灌法該法是在有足夠的耕地面積和灌溉管網(wǎng)系統(tǒng)，酒精廢液厭氧發(fā)酵后，就變成了富含N,P,K的熟液肥料，用于灌溉農(nóng)田有明顯的增產(chǎn)作用。在統(tǒng)一使用土地的單位最為適宜(如農(nóng)場)。但需要輔設(shè)灌溉管網(wǎng)。初投資較大，優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行費(fèi)用低。存在的問題是糖廠的酒精生產(chǎn)多為冬季農(nóng)閑期，不需要灌溉。這就需要用大面積的池塘儲(chǔ)存，由于其滲透力強(qiáng)有可能滲透到地下水，造成污染水源。因此，該法不能推廣應(yīng)用。1.2.3厭氧+好氧+物化法厭氧+好氧十物化法，是先把酒精廢液在缺氧的環(huán)境下通過厭氧微生物把大分子有機(jī)物分解成小分子有機(jī)物或有機(jī)酸，然后，在富氧的環(huán)境下把這些有機(jī)物轉(zhuǎn)化為H20,COZ和少量的銷酸鹽。此法能較好地降低了COD(化學(xué)需氧量)、BOD(生化需氧量)，但由于其成分復(fù)雜，濃度高，特別是S04-，和鈣、鎂離子高，要達(dá)到國家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，投資大運(yùn)行費(fèi)用高，企業(yè)難以承受。1.2.4生化法生化法是將含量豐富的天然大分子殼聚糖加入到酒精廢液中，可除去廢液中的有機(jī)物質(zhì)。其機(jī)理是電中和廢水中的帶負(fù)電物質(zhì)，或通過顆粒表面搭橋，使懸浮顆粒聚沉。但這種方法費(fèi)用很高且無法徹底除去廢液中的有機(jī)物質(zhì)，仍然對(duì)環(huán)境造成污染。1.2.5鍋爐焚燒法鍋爐焚燒法就是將糖蜜酒精生產(chǎn)過程中排放的有害廢液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后作為鍋爐的燃料，噴入鍋爐內(nèi)燃燒，焚燒掉廢液中的有機(jī)可燃物。燃燒后的飛灰中含有20%左右的鉀，回收的飛灰可用來生產(chǎn)農(nóng)業(yè)復(fù)合肥料。因此鍋爐焚燒法可以很好的解決有害廢液的環(huán)境污染問題，同時(shí)產(chǎn)生熱能用于生產(chǎn)或發(fā)電，飛灰回收綜合利用，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益以及環(huán)境效益，并具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。1.3酒精廢液鍋爐的發(fā)展?fàn)顩r及應(yīng)用前景當(dāng)前，我國還沒有比較成熟完善的酒精廢液鍋爐，己經(jīng)投運(yùn)的酒精廢液鍋爐多是從舊的鏈條爐或沸騰爐改造而來，而且鍋爐的容量小，數(shù)量極少。廣西南寧糖業(yè)股分有限公司投資建設(shè)一臺(tái)酒精廢液燃燒鍋爐，主要性能技術(shù)參數(shù)為:蒸發(fā)量:D=16t/h蒸汽壓力:P=1.25MPa廢液燃燒量:B=7.2t/h設(shè)計(jì)熱效率:η=70%燃燒方式:沸騰床該鍋爐于2002年4月投入運(yùn)行，至今還沒出現(xiàn)什么問題，實(shí)踐證明，酒精廢液作為鍋爐的燃料燃燒是可行的。但該鍋爐的容量較小，蒸汽參數(shù)只是低壓下的飽和蒸汽，只能滿足稀黑液的濃縮和部分酒精生產(chǎn)的需要。酒精廢液鍋爐如何燒好，大容量這樣的鍋爐如何設(shè)計(jì)，采用什么樣的燃燒方式是要重點(diǎn)解決的問題。目前國內(nèi)還沒有可以用來發(fā)電的以酒精廢液為燃料的鍋爐。根據(jù)用戶要求和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，本公司自主研發(fā)設(shè)計(jì)了一臺(tái)酒精廢液鍋爐。不但能夠全部燒酒精廢液，而且在廢液量不足時(shí)還可以摻燒一定量的煤和生物質(zhì)燃料。該鍋爐蒸汽的參數(shù)為中溫中壓，蒸發(fā)量為40t/h，過熱蒸汽可送入汽輪機(jī)發(fā)電。采用鍋爐焚燒法處理廢液創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益主要來自:濃縮液送入鍋爐燃燒產(chǎn)生的蒸汽。蒸汽用來發(fā)電，發(fā)電后的背壓蒸汽再用來蒸餾酒精和濃縮廢液，這樣節(jié)約了外購煤和外購電。從而帶來較好的經(jīng)濟(jì)效益。一般煤的發(fā)熱量為21000-25200kJ/kg，甘蔗糖蜜酒精廢液的濃縮液發(fā)熱量為7140-7560kJ/kg。按鍋爐蒸發(fā)量為40t/h計(jì)，熱效率為77%時(shí)，每小時(shí)消耗酒精廢液量約為18941kg，一年按365天，每天按24小時(shí)計(jì)，一年可消耗掉濃縮酒精廢液165923噸。濃縮酒精廢液的發(fā)熱量按7404kJ/kg計(jì)，它與煤的發(fā)熱量比約為0.34。這樣，一年消耗掉的酒精廢液相當(dāng)于節(jié)約56414噸的煤，煤的價(jià)格為500元/噸，總計(jì)可節(jié)約2820萬元人民幣。1噸煤可產(chǎn)生5噸蒸汽，1噸濃縮液相當(dāng)0.34噸煤，又可產(chǎn)生蒸汽為1.7t,1噸蒸汽可發(fā)電70kw，所以1.7噸濃縮液的發(fā)電量為119kw,1.7噸濃縮液發(fā)電的產(chǎn)值為64.26元，折合1噸廢液的產(chǎn)值為10.91元。按上述計(jì)算，濃縮液燃燒法處理一噸廢液可創(chuàng)造28.23元的價(jià)值，若不發(fā)電也可創(chuàng)造出17.32元?？鄢\(yùn)行費(fèi)用尚有可觀的利潤，一般3-4年可回收投資。隨著國家對(duì)環(huán)保的要求越來越高，酒精生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)過程中必須考慮環(huán)保指標(biāo)。國內(nèi)很多規(guī)模較大的糖蜜酒精生產(chǎn)企業(yè)急需要有效的廢液處理方法來達(dá)到環(huán)保要求，除鍋爐焚燒外，其他方法不能完全處理掉廢液中的有機(jī)污染物。因此，大容量、能夠產(chǎn)生較大效益的酒精廢液鍋爐能為酒精生產(chǎn)企業(yè)所接受，其應(yīng)用前景非常廣闊。隨著石油價(jià)格的進(jìn)一步增長，國際社會(huì)開始尋找新的替代能源，酒精是有環(huán)保性和可再生性的生物能源，將成為國際能源市場開發(fā)的熱點(diǎn);目前中國年產(chǎn)酒精約300萬噸，利用“濃縮焚燒法”酒精廢液處理技術(shù)，可達(dá)到環(huán)保治理和回收綜合利用的雙重目的，將有利于發(fā)展中國的酒精產(chǎn)業(yè)，有利于緩解能源的危急，有利于綠色能源的開發(fā)。第二章酒精廢液的特性2.1酒精廢液的成份分析及特點(diǎn)要在鍋爐中把酒精廢液全部燒掉，那就要分析酒精廢液的特性，為燃燒設(shè)計(jì)提供依據(jù)。酒精廢液成份分析、元素分析及特性見表2-1,表2-2和表2-3.表2-1酒精廢液成份項(xiàng)目單位數(shù)值糖蜜酒精黑液PH值3.62酸度MmoI/L237.08糖度稀黑液0Bx(20℃13.8濃黑液0Bx(20℃82.0固形物濃度稀黑液%10.35濃黑液%64.93無機(jī)物%*22.4有機(jī)物%*77.6有機(jī)物/無機(jī)物3.46發(fā)熱值(高位)kJ/kg13300(低位)kJ/kg12340*:表示百分含量(%)均對(duì)廢液總固形物計(jì)。表2-2酒精廢液的元素分析(固形物)C(%)H(%)N(%)0(%)Si(%)S(%)K(%)惰性氧化物(%)34.804.253.7141.224.843.787.200.2表2-3酒精廢的工作基元素分析(60%固形物)Car(%)Har(%)0ar(%)Nar(%)Sar(%)Aar(%)War(%)Var(%)Qnet.ar(kJ/kg)20.882.5524.732.232.277.3440357404表2一4酒精廢液的特性廢液濃度與固形物關(guān)系廢液濃度、溫度與粘度的關(guān)系糖度“Bx(20℃固形物濃度(%)黏度（厘泊）固形物濃度(%)溫度506070809059.548.9048.9028.150.3132.555.24103.061.350.3144.224.550.727.0160.085.066.555.2435.020.539.922.4121.068.674.260.0560.529821917615711982.064.9264.921210894554530488關(guān)系式Y(jié)=0.77109*X+7.039R=0.9961Y:固形物濃度(%)X:糖度(Bx)(20℃R:相關(guān)系數(shù)從以上表中可以看出:(1)酒精廢液屬于特高濃度的有機(jī)廢水，固溶物含量為10一17%，固形物中有機(jī)物的比例較高，70%以上為有機(jī)質(zhì)。COD(化學(xué)需氧量)含量相對(duì)就很高，而且廢液的酸度較大，如果把它直接排掉，就會(huì)污染環(huán)境，這為國家環(huán)保法所不允許。(2)酒精廢液的固形物中含有較高的炭元素和其他可燃物，固形物的低位發(fā)熱量一般為1234OkJ/kg，能夠適應(yīng)在鍋爐內(nèi)燃燒的要求。而且，固形物中鉀元素的含量較高，燃燒后是以化合物的形式存在于灰渣中，灰渣中鉀元素的含量高達(dá)20%左右，回收后可用作復(fù)合肥的摻合料。(3)固形物中硫元素的含量為3.78%，燃燒后生成的502如果排入大氣會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。因此，在爐內(nèi)燃燒過程中要控制502的生成量，達(dá)到環(huán)保排放要求。(4)酒精廢液的粘度隨著固形物含量的增加而增加，隨著溫度的增加而減小。(5)稀黑液中水分較大，很難達(dá)到燃燒要求，這就需要把稀黑液中的部分水分蒸發(fā)掉再送入爐內(nèi)燃燒。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算，當(dāng)把酒精廢液濃縮到60%左右時(shí)即可滿足燃燒要求。酒精廢液經(jīng)高壓泵進(jìn)入加熱器，一部分蒸汽和一部分第一閃蒸器出來的汁汽，通過蒸汽噴射器送入加熱器，把廢液加熱到設(shè)定的溫度，然后進(jìn)入閃蒸器進(jìn)行汽液分離，分離后的廢液再回到加熱器進(jìn)行再加熱，然后再進(jìn)入閃蒸器進(jìn)行汽液分離，如此往復(fù)循環(huán)，待廢液達(dá)到規(guī)定的濃度進(jìn)入第二道工序。第二道工序以同樣的方式進(jìn)行蒸發(fā)，不同的是蒸發(fā)的熱原是第一道工序的汁汽，蒸發(fā)溫度比第一道工序低，真空度比第一道工序大，待廢液達(dá)到規(guī)定的濃度進(jìn)入到第三道工序，第三道工序的熱原是利用第二道工序的汁汽，蒸發(fā)溫度比第二道工序更低，真空度比第二道工序更大，蒸發(fā)方式不變，待廢液濃縮到最終規(guī)定的濃度放入濃縮液平衡罐。此時(shí)的廢液濃度為60%左右，可以送入爐內(nèi)燃燒。酒精廢液蒸發(fā)濃縮工藝見圖2-10圖2-1酒精廢液濃縮工藝流程簡圖2.2酒精廢液的燃燒特性酒精廢液在鍋爐中燃燒的特性可以根據(jù)其成份分析、元素分析、工業(yè)分析結(jié)果及其他有關(guān)數(shù)據(jù)來判斷，如水分、揮發(fā)分、灰分、硫和氮的含量、灰熔點(diǎn)及結(jié)焦性等?，F(xiàn)將這些因素對(duì)酒精廢液燃燒特性的影響分述如下。2.2.1水分工作基酒精廢液中水的含量為40%左右，相對(duì)于其他燃料來說是比較大的。在燃燒中這些水分需要吸收較多的熱量，經(jīng)過較長時(shí)間才能蒸發(fā)完，廢液固形物才開始升溫，因此著火慢，難于燃燒。此外，酒精廢液中水分較多，煙氣體積也較大，因此酒精廢液鍋爐的對(duì)流受熱面須設(shè)計(jì)得較大。2.2.2干燥無灰基揮發(fā)分含量干燥無灰基揮發(fā)分含量(Vr)是燃料是否易于燃燒的重要指標(biāo)。它的含量高表示燃料容易著火，燃燒既容易穩(wěn)定，也容易燃燒完全。酒精廢液的揮發(fā)分為35%左右，是比較高的，因此它在鍋爐中是比較容易燃燒的。2.2.3灰分及其焦結(jié)性酒精廢液中含有氯化根和硫酸根，燃燒后有可能會(huì)對(duì)管子產(chǎn)生腐蝕，另外酒精廢液灰分中的鈣、鎂離子與氯化根、硫酸根燃燒后生成鈣t$nn、鎂鹽，這兩種鹽本身不參與燃燒，但會(huì)高溫汽化，隨煙氣流動(dòng)，引起受熱面結(jié)焦。當(dāng)受熱面管子焦塊過大時(shí)會(huì)影響傳熱，甚至爆管，出現(xiàn)運(yùn)行事故。因此，在設(shè)計(jì)中要采用適當(dāng)?shù)拇胧┛刂茽t膛的燃燒溫度，避免爐內(nèi)輻射受熱面發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象。2.2.4硫及氮的含量工作基酒精廢液中硫的含量為2.27%，硫燃燒后雖能放出一定的熱量，但燃燒后生成二氧化硫和少量三氧化硫，將與煙氣中的水蒸汽化合，化合后生成的亞硫酸與硫酸蒸汽一旦凝結(jié)在受熱面上，便具有強(qiáng)烈的腐蝕性，大大影響受熱面金屬的使用壽命。另外，硫化物隨煙氣排入大氣后，會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，破壞生態(tài)平衡。因此，在酒精廢鍋爐的設(shè)計(jì)中要充分考慮硫的影響，需要采取必要的措施，減少上述污染物的排放量。同時(shí)選取合適的排煙溫度或在鍋爐尾部采用耐腐蝕的材料，避免低溫腐蝕的發(fā)生和硫化物排入大氣對(duì)環(huán)境的污染。第三章酒精廢液鍋爐的熱力計(jì)算及受熱面布置3.1酒精廢液的燃燒產(chǎn)物酒精廢液中的可燃物大部分是有機(jī)物，由大量的碳、氫、氧和少量的氮、硫、氯等元素組成。這些元素在燃燒過程中與空氣中的氧起反應(yīng)，生成各種氧化物或部分元素的氫化物，具體如下:(1)有機(jī)碳的焚燒產(chǎn)物是二氧化碳?xì)怏w。(2)有機(jī)物中氫的焚燒產(chǎn)物是水。(3)硫在焚燒過程中生成二氧化硫或三氧化硫。(4)有機(jī)氯化物的焚燒產(chǎn)物是氯化氫。(5)廢液中的金屬元素在焚燒過程中可生成鹵化物或硫酸鹽。與常規(guī)鍋爐燃料一樣，除灰分中的成份不同外，煙氣基本上還是由C02,H20,S02,N2,02等組成。根據(jù)計(jì)算，鍋爐純燒酒精廢液時(shí)，lkg工作基酒精廢液完全燃燒所需空氣量與生成的煙氣各成分的量分別為:理論空氣量V0＝0.0889(CY+O.375SY)+0.265H’一0.03330'=1.7841Nm'/kg三原子氣體體積VR02＝O.01866(C'+0.375SY)=0.4055Nm'/kg理論水蒸汽量VH200＝0.111H'+0.0124Wy+0.O161V0=0.8078Nm'/kg理論氮?dú)饬縑N20＝0.79V0+0.8Ny/100=1.4273Nm'/kg理論煙氣量Vy0＝VR020+VH200+VN20＝0.4055+0.8078+1.4273=2.6406Nm'/kg從以上數(shù)據(jù)可以看出，煙氣中水蒸汽的含量相對(duì)常規(guī)燃料鍋爐較大，是由于燃料中水分含量大所至。酒精廢液燃燒時(shí)在鍋爐內(nèi)各煙氣通道中氣體體積、容積份額和飛灰濃度由于過量空氣系數(shù)的不同是不一樣的。經(jīng)計(jì)算，它們的數(shù)值列于表3-1中表3-1氣體體積.容積份額和飛灰濃度名稱符號(hào)單位燃燒室高溫過熱器低溫過熱器平均過量空氣系數(shù)api1.21.2251.275實(shí)際過量空氣容積(apJ_1)VONm3/kg0.35680.49060.5798實(shí)際水蒸汽容積VH20Nm3/kg0.81420.8157煙氣體積VyNm3/kg3.04853.1391R02容積份額rR02%0.1330.1292H20容積份額rH20%0.26710.2598三原子氣體容積份額rn%0.40010.389煙氣重量Gykg/kg3.7813.8975煙氣重度xKg/Nm31.24031.2416飛灰濃度pfhkg/kg0.01030.01對(duì)流管束省煤器空氣預(yù)熱器平均過量空氣系數(shù)api1.3251.3751.425實(shí)際過量空氣容積(apJ_1)VO0.57980.66910.7583實(shí)際水蒸汽容積VH200.81710.81850.82煙氣體積Vy3.22983.32043.4111R02容積份額rR020.12560.12210.1189H20容積份額rH200.2530.24650.2404三原子氣體容積份額rn0.37850.36860.3593煙氣重量Gy4.0144.13054.247煙氣重度xKg/Nm31.24281.2441.2451飛灰濃度pfhkg/kg0.00970.00940.00923.2熱平衡計(jì)算鍋爐是吸收燃料燃燒所發(fā)出的熱量而產(chǎn)生蒸汽的設(shè)備，它的熱平衡主要是燃料的熱量收支平衡。因此，在熱平衡中，燃料的熱量應(yīng)等于鍋爐有效吸收的熱量與各種損失之和。燃燒系統(tǒng)熱量的輸入與輸出可用圖3-1簡單的表示。圖3-1燃燒系統(tǒng)熱量的輸入與輸出系統(tǒng)酒精廢液的熱量有效利用熱Q1系統(tǒng)酒精廢液的熱量有效利用熱Q1排煙熱損失Q2排煙熱損失Q2輔助燃料的熱量化學(xué)不完全燃燒熱損失Q3輔助燃料的熱量化學(xué)不完全燃燒熱損失Q3機(jī)械不完全燃燒熱損失Q4機(jī)械不完全燃燒熱損失Q4助燃空氣的熱量散熱損失Q5助燃空氣的熱量散熱損失Q5灰渣物理熱損失Q6灰渣物理熱損失Q6此鍋爐的熱平衡計(jì)算過程和結(jié)果見表3-10表3-1鍋爐熱平衡計(jì)算序號(hào)名稱符號(hào)單位計(jì)算公式或來源結(jié)果1蒸發(fā)量Dt/h設(shè)計(jì)402過熱蒸汽壓力PMPa設(shè)計(jì)3.823過熱蒸汽溫度t℃設(shè)計(jì)4504一次風(fēng)預(yù)熱溫度tlrf℃設(shè)計(jì)1505二次風(fēng)預(yù)熱溫度t2rf℃設(shè)計(jì)1506一、二次風(fēng)比例設(shè)計(jì)7:37送入鍋爐熱量QrkJ/kgQr-Qdwy74048冷空氣溫度0,k℃選取309冷空氣理論熱焙IlkkJ/kgIlk=V0(C。)3070.8110排煙溫度0py℃設(shè)定15011排煙熱焙IpykJ/kg查焙溫表733.3712固體不完全燃燒損失q4%選取5.813氣體不完全燃燒損失q3%選取3.514散熱損失q5%選取1.215排煙損失q2%q2=(Ipy一apyILK)(100-12.0216灰渣物理熱損失q6%q6=ahzAY(Ce)hz/QrQnwy0.2817總的熱損失q%q=qz+q3+q4+qs+qs22.818鍋爐效率η%η=1一Eq77.219保溫系數(shù)ψψ=1一q5/(η+q5)>0.984721給水焙ig5kJ/kg按P=4.51MPa查水蒸汽表634.8122飽和水熱焙ibskJ/kg按P=4.20MPa查水蒸汽表1108.523過熱蒸汽焙igqkJ/kg按P=3.82MPa4500C查表3332.124排污率Ppw%選取225鍋爐輸出熱量QlkJ/hQi=D[(igq一igs)+Ppw(ibs-i9s)10827060826酒精廢液消耗量Bkg/hB=Qi/(q/100QnwY)18941.3627計(jì)算酒精廢液消耗量BKg/hBj=B(100-q4)/10017842.76熱平衡計(jì)算主要是從反平衡的角度推算出鍋爐的熱效率和所需燃料消耗量。酒精廢液鍋爐的熱效率相對(duì)較低，主要因素是燃料中的水分較多，煙氣中水蒸氣的含量較高，排煙焙相對(duì)就比較高。工作基酒精廢液的消耗量是18941.36kg/h，絕干固形物的量約為11364.82kg/h，蒸發(fā)前的酒精廢液量為109805kg/h，此廢液量適合日產(chǎn)酒精8噸的企業(yè)。3.3各受熱面的吸熱量分配及整體布置3.3.1吸熱量分配鍋爐給水在進(jìn)入鍋爐后吸收熱量，最后成為過熱蒸汽。給水在鍋爐中所吸收的總熱量根據(jù)熱力學(xué)來分析，可以分為預(yù)熱熱、汽化熱與過熱熱三部分。對(duì)于這臺(tái)酒精廢液鍋爐，過熱蒸汽壓力為3.82MPa,溫度為4500C，給水溫度為1500C，三種熱量所占比例分別為:預(yù)熱熱13.6%，汽化熱66%，過熱熱20.4%。因此，根據(jù)各過程的吸熱量應(yīng)合理布置各部分受熱面，保證傳熱合理。3.3.2燃燒設(shè)備的選擇由于酒精廢液在進(jìn)入鍋爐前的水分較多，約為40%，這樣它在爐膛內(nèi)燃燒前需要一個(gè)較長的預(yù)熱蒸發(fā)過程，在爐膛內(nèi)就要有比較強(qiáng)的蓄熱體。這在以往常規(guī)燃燒設(shè)備中則無法滿足，如鏈條爐、往復(fù)爐等。鏈條爐和往復(fù)爐的優(yōu)點(diǎn)是能耗低，宜操作，但它以燃燒固體燃料為主，而且熱效率較低，如用此燃燒設(shè)備燒酒精廢液，必須混燒煤形成強(qiáng)的蓄熱體，因此爐排燃燒設(shè)備不適用于酒精廢液鍋爐。室燃爐的特點(diǎn)是燃料進(jìn)入爐膛后迅速燃燒，它適用于煤粉、氣體和液體等易于燃燒的燃料，對(duì)于難燃的酒精廢液很難在爐室中著火燃燒。而流化床鍋爐的流化室就是一個(gè)很強(qiáng)的蓄熱體，其中的熱物料通過給料口加入，在爐膛內(nèi)形成內(nèi)循環(huán)，具有很大的熱量。另外酒精入爐時(shí)采用有壓黑液噴槍噴淋的方式，酒精廢液向下噴入爐膛，當(dāng)它遇到高溫床料時(shí)迅速蒸發(fā)、燃燒。而且，向下噴淋的酒精廢液利用其慣性延長了其在爐內(nèi)的停留時(shí)間。因此選擇黑液噴槍與流化床配合的方法為酒精廢液鍋爐的燃燒方式是比較合理的。這在以后單節(jié)中有詳細(xì)說明。3.3.3受熱面的總體布置受熱面的設(shè)計(jì)是鍋爐內(nèi)的輻射受熱面與對(duì)流受熱面的總體布置。此鍋爐采用n形布置，受熱面沿?zé)煔夥较蛞来螢闋t膛蒸發(fā)受熱面、過熱器、對(duì)流管束、省煤器和空氣預(yù)熱器。酒精廢液在爐膛內(nèi)燃燒后的煙氣與受熱面間的傳熱系數(shù)相對(duì)較小，因此，各受熱面的傳熱面積布置的相對(duì)大些。因?yàn)榇隋仩t的蒸發(fā)吸熱比例較大，除了爐膛外，過熱器和省煤器處布置有包覆墻蒸發(fā)受熱面，過熱器和省煤器之間布置有對(duì)流管束。過熱器分兩級(jí)，高溫過熱器布置在爐膛出口前，低溫過熱器在煙氣通道中，省煤器與空氣預(yù)熱器布置在尾部豎井中。各受熱面布置方式見圖3-2所示圖3-2受熱面總體布置圖3.4爐膛內(nèi)傳熱計(jì)算3.4.1爐膛容積的決定必須考慮酒精廢液含水量高的問題，因入爐酒精廢液的含水量高為40%左右，進(jìn)入爐膛后，酒精廢液要經(jīng)過預(yù)熱、蒸發(fā)、燃燒和燃燼過程，要有足夠的時(shí)間才能燒完。而煙氣一進(jìn)入管子密集的對(duì)流受熱面以后，它的溫度就很快下降，如酒精廢液在爐膛內(nèi)沒有燒完，進(jìn)入對(duì)流受熱面就沒有再燃燒的可能性了。因此使酒精廢液在爐膛里能夠停留足夠長的時(shí)間是非常重要的。但是，把爐膛容積設(shè)計(jì)得足夠大可以使酒精廢液在爐膛內(nèi)有足夠長的停留時(shí)間。這對(duì)進(jìn)一步燃燼酒精廢液是有利的，但是，爐膛容積過大鍋爐成本增加。因此，在考慮燃燒完全與降低成本方面需要選取合理的參數(shù)，使兩方面都得到滿意。通常爐膛的大小可以用爐膛容積熱負(fù)荷qr來求得。當(dāng)一臺(tái)鍋爐的燃料消耗量，煤的發(fā)熱量己知，在爐膛內(nèi)應(yīng)發(fā)出的總熱量已知，根據(jù)推薦的爐膛容積熱負(fù)荷可計(jì)算出爐膛容積V,。己知燃料消耗量B為18941.36kg/h，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，燃用含水量較多燃料鍋爐的爐膛容積熱負(fù)荷q，取105kW/m3，因此，可計(jì)算出爐膛的容積為:Vt＝BQnet.arr/qr=18941.36×7404/105/3600=371m爐膛容積確定后需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，布置輻射受熱面，然后進(jìn)行熱力計(jì)算校核爐膛出口煙溫是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，如符合要求，爐膛的容積才能最后決定。3.4.2爐膛形狀和尺寸的決定爐膛形狀對(duì)燃燒的好壞起決定性作用。如果爐膛過矮，燃料在爐膛中的停留時(shí)間不足，燃燒不夠完全;如果爐膛截面過小，爐膛截面熱負(fù)荷就達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，不能滿足燃料燃燒的需要。爐膛形狀的選擇取決于燃料種類和燃燒方式。對(duì)酒精廢液流化床鍋爐而言，爐膛高度應(yīng)考慮酒精廢液燃燼所需時(shí)間，爐膛寬度應(yīng)考慮鍋爐的容量和截面熱負(fù)荷。要得到爐膛的形狀必須先求得爐膛截面積F，它可以根據(jù)選取的爐膛截面熱負(fù)荷g。來決定。q。必須根據(jù)燃料的干燥無灰基揮發(fā)物含量、灰熔點(diǎn)、爐膛的容量來選取。根據(jù)酒精廢液的燃料特性和流化床鍋爐的特點(diǎn)，QF的值選為2270kW/m，比較合適。因此，爐膛截面尺寸為：F=BQnet.ar/QF＝17842.76×7404/2270/3600=16.16M2對(duì)于酒精廢液鍋爐來說，由于采用四面燃燒器的燃燒方式，爐膛的形狀宜為正方形，因此，此鍋爐采用了寬、深皆為4.02m的結(jié)構(gòu)。爐頂水冷壁的傾斜角為120，水循環(huán)是安全的。流化床床面積的布置見以后章節(jié)。3.4.3爐膛傳熱計(jì)算所設(shè)計(jì)的酒精廢液鍋爐采用流化床燃燒方式，流化床爐膛內(nèi)熱量的傳遞過程包括燃料與受熱面之間的傳熱，氣體和固體顆粒之間的傳熱，顆粒和顆粒之間的傳熱。當(dāng)空氣進(jìn)入爐膛后會(huì)迅速加熱到床內(nèi)料層溫度，而在燃料加入爐膛后，床內(nèi)料層會(huì)加熱酒精廢液，使揮發(fā)分析出和燃燒，進(jìn)而使有機(jī)碳著火、燃燒。酒精廢液燃燒所放出的熱量通過床層和受熱面之間的換熱而傳遞到管內(nèi)的工質(zhì)水或汽水混合物。流化床鍋爐爐膛內(nèi)的傳熱包括熱物料和煙氣的輻射熱、煙氣與水冷壁的對(duì)流換熱、熱物料與水冷壁的傳導(dǎo)熱。燃燒室中橫截面上近壁區(qū)和中心區(qū)的對(duì)流和輻射熱交換也對(duì)燃燒室中傳熱有影響，情況非常復(fù)雜。爐膛內(nèi)雖然總的說來物料是向上流動(dòng)的，但靠壁面的物料，由于形成顆粒團(tuán)，局部是向下流動(dòng)的。而且，物料顆粒的大小對(duì)傳熱也有影響，但考慮實(shí)際上物料的粒徑變化較小，對(duì)燃燒室中受熱面的傳熱影響可不考慮。這樣，流化床內(nèi)所發(fā)生的傳熱過程即可認(rèn)為是氣固兩相流動(dòng)所引起的。為了認(rèn)識(shí)發(fā)生在流化床內(nèi)的傳熱機(jī)理和規(guī)律，為流化床設(shè)備的設(shè)計(jì)提供計(jì)算公式，人們進(jìn)行了大量的研究工作，得到了許多有用的結(jié)果和經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式。然而，由于流化床內(nèi)氣固兩相流動(dòng)的復(fù)雜性，大多數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和關(guān)聯(lián)式僅在有限的范圍內(nèi)使用，不具有普遍性，沒有較可靠的計(jì)算傳熱系數(shù)的方法。流化床鍋爐爐膛內(nèi)的傳熱系數(shù)是根據(jù)不同燃料的情況下而得出來的經(jīng)驗(yàn)值。因此，酒精廢液流化床鍋爐爐膛的傳熱計(jì)算不同于一般的煤粉爐和鏈條爐，它的計(jì)算方法和過程比較特殊。表3-2為此臺(tái)鍋爐爐膛的結(jié)構(gòu)與熱力計(jì)算。表3-2爐膛結(jié)構(gòu)與熱力計(jì)算序號(hào)名稱符號(hào)單位計(jì)算公式或來源結(jié)果爐膛結(jié)構(gòu)計(jì)算1管子直徑dmm設(shè)計(jì)602管子節(jié)距Smm設(shè)計(jì)1053衛(wèi)燃帶爐墻總面積H1m2計(jì)算98.124混凝土層折算系數(shù)X選取0.35衛(wèi)燃帶爐墻有效面積H1m2H1＝XH129.436稀相區(qū)爐墻總面積H2m2計(jì)算265.527爐墻總面積Hm2F＝F1＋F2294.958爐膛容積V1計(jì)算3719爐膛有效輻射層厚度Sm23.6VL/F4.53爐膛熱力計(jì)算1爐膛出口過剩空氣系數(shù)a”L選取1.22爐膛漏風(fēng)系數(shù)選取0.03爐膛出口平均過?？諝庀禂?shù)a”pj1.24熱空氣溫度trk℃設(shè)計(jì)1505熱空氣理論焓I°rkkJ/kg355.46空氣帶入爐內(nèi)的熱量kJ/kg426.57lkg燃料在爐內(nèi)所放熱量QLkJ/kgQr(100一q1一q。一q,)/(10一q4)+Qk6610.68爐膛出口溫度θ”L℃先假定后校核7479爐膛出口溫度T”L℃TL-aL+273102010爐膛出口煙燴I”LkJ/kg查焙溫表3488.4411水冷吸熱量QkJ/kg小(QL一I“L)3074.412燃燒室溫度0:℃給定90013爐膛煙氣平均溫度0Pi℃Θpj=(θr+θ”L)/2823.514介質(zhì)溫度tJ℃飽和水溫252.015平均溫壓△t℃epi一t;571.416估計(jì)傳熱系數(shù)KkJ/m2h℃QBj/(HL△t)325.4917爐膛容積熱強(qiáng)度qvkW/M3BQdwY/VL10518受熱面平均熱負(fù)荷qLkW/m'ΦBj(QL一I”L)/H151.6619爐膛斷面熱負(fù)荷qFkW/mlBQd.Y/F227020爐膛斷面煙氣流速vFm/s4.221沸騰風(fēng)速vem/s5.2爐膛傳熱計(jì)算確定出爐膛出口煙溫，進(jìn)而求出爐膛內(nèi)各參數(shù)的值。爐膛傳熱計(jì)算是布置受熱面的基礎(chǔ)，它的正確性也會(huì)影響整個(gè)鍋爐受熱面的計(jì)算的準(zhǔn)確程度。在酒精廢液鍋爐的爐膛熱力計(jì)算中，爐膛出口溫度偏低，爐內(nèi)傳熱系數(shù)、爐膛容積熱強(qiáng)度、爐膛斷面熱負(fù)荷較小，這是由于工作基酒精廢液中的水分含量較大。酒精廢液在爐膛內(nèi)的理論燃燒溫度相對(duì)較低，傳熱系數(shù)較小。3.5對(duì)流受熱面的傳熱計(jì)算在鍋爐的對(duì)流受熱面中，煙氣主要以對(duì)流傳熱方式把熱量傳給受熱面中的工質(zhì)，但是煙氣中的三原子氣體如水蒸汽、二氧化碳、二氧化硫等氣體以及煙氣中懸浮的飛灰有輻射能力，都能夠輻射熱量給受熱面，對(duì)流受熱面中是對(duì)流與輻射傳熱過程同時(shí)存在，但以對(duì)流傳熱為主。在對(duì)流受熱面中，工質(zhì)吸收煙氣的總熱量用下式計(jì)算Qrp=Φ(I’一I”＋△aIlk”)式中:Qrp一一工質(zhì)吸熱量Φ一一保溫系數(shù)，I’一一煙氣進(jìn)口焙I”一一煙氣出口燴△a一一過量空氣系數(shù)Ilk”一一冷空氣焙根據(jù)該式先設(shè)一個(gè)出口煙溫en，查焙溫表求出In，代入熱平衡方程式，計(jì)算出一個(gè)e，算出煙氣的對(duì)流放熱量Qrp。由此可以求出口煙溫Bn，傳熱系數(shù)K，溫壓△t，再通過傳熱方程式Qcr-KHA1/BJ計(jì)算出傳熱量Qcr，看煙氣對(duì)流放熱量與傳熱量即Qr，與Qcr相差多少，即5=I(Qr，一Qcr)/QrpIx，如誤差s<2%，則認(rèn)為合格，對(duì)流受熱面熱力計(jì)算認(rèn)為合格。酒精廢液鍋爐的對(duì)流受熱面包括高溫過熱器、低溫過熱器、對(duì)流管束、省煤器和空氣預(yù)熱器。下面就這些受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)k的求法作簡要闡述。酒精廢液鍋爐在計(jì)算中仍以下列公式求得其傳熱系數(shù)k:傳熱系數(shù)中各熱阻和系數(shù)的求法與選取由于燃料的不同與常規(guī)鍋爐略有區(qū)別。例如，酒精廢液燃燒后的煙氣中含有較多的鉀、硫酸鎂、硫酸鈣，以及未完全燃燒的有機(jī)物，這些物質(zhì)在高溫下都具有較大的粘性，容易附著在管子外表面。因此灰污系數(shù)￡較大，熱有效性系數(shù)w較小，這樣得到的傳熱系數(shù)k相對(duì)小些。這樣，在對(duì)流受熱面部位應(yīng)布置較多的吹灰器，達(dá)到清除附著灰的作用，以提高對(duì)流受熱面的傳熱系數(shù)。對(duì)流受熱面中，煙氣沖刷受熱面的一側(cè)，另一側(cè)受工質(zhì)一一水、汽水混合物或蒸汽所沖刷時(shí)受熱面的面積按煙氣沖刷的面積來計(jì)算。在管式空氣預(yù)熱器中，管壁一側(cè)為煙氣，另一側(cè)為空氣，受熱面按內(nèi)、外徑平均值計(jì)算。這里就不再一一列舉各對(duì)流受熱面的傳熱過程，具體結(jié)果見熱力計(jì)算匯總表。3.6熱力計(jì)算匯總表經(jīng)過鍋爐的熱平衡計(jì)算、爐內(nèi)傳熱計(jì)算和對(duì)流受熱面的傳熱計(jì)算后得出了熱力計(jì)算匯總表，其中的數(shù)據(jù)列出了各受熱面的傳熱結(jié)果和傳熱特性，見表3-3與續(xù)表3-30表3-3熱力計(jì)算匯總表序號(hào)名稱符號(hào)單位爐膛高過轉(zhuǎn)向室低過1管徑及壁厚d×δmm×mm60×538×3.560×538×3.52受熱面積HM2294.95165140.75359.33入口煙氣溫度θ’℃9007476686304出口煙氣溫度θ”℃7476686304405入口工質(zhì)溫度t’℃2523442522526出口工質(zhì)溫度t”℃2524502523557煙氣流速Wym/s4.24.463.243.948工質(zhì)流速Wgm/s22.517.239傳熱系數(shù)KKJ/m2h℃325.4916.3812.827.410傳熱量QKJ/Kg3074.4250.17194.18920.9續(xù)表3-3熱力計(jì)算匯總序號(hào)名稱符號(hào)單位對(duì)流管省煤器空氣預(yù)熱器1管徑及壁厚d×δmm×mm60×538×3.551×22受熱面積HM21118502.16233入口煙氣溫度θ’℃4402812004出口煙氣溫度θ”℃2812001505入口工質(zhì)溫度t’℃252150306出口工質(zhì)溫度t”℃2521801507煙氣流速Wym/s43.56.48工質(zhì)流速Wgm/s6.569傳熱系數(shù)KKJ/m2h℃19.5114.812.4810傳熱量QKJ/Kg699.27451.25267.911熱力計(jì)算誤差△Q％Qr-∑Qcr(1-q4/100)=0.13合格12允許誤差△Q％±0.5第四章組織燃燒設(shè)計(jì)4.1燃燒方式的選擇采用什么樣的燃燒方式對(duì)于酒精廢液鍋爐燃燒的好壞有很大的關(guān)系。煤粉爐、油爐和燃?xì)鉅t的特點(diǎn)是燃料在爐膛內(nèi)懸浮燃燒，適用于易于著火的燃料，酒精廢液含水量較大，預(yù)熱、著火時(shí)間較長，在以上爐型中很難燃燒。對(duì)于層燃爐，例如鏈條爐、往復(fù)爐等，以煤等固體燃料為主，如要在其中燃燒酒精廢液，一定要摻燒40%以上的煤，不能純燒酒精廢液。流化床鍋爐燃燒室內(nèi)是沸騰狀態(tài)的高溫物料，這些物料由細(xì)砂、爐渣等組成，這些熱物料的蓄熱可用來加熱進(jìn)入爐膛的酒精廢液，使之燃料容易。由于工作基酒精廢液具有流動(dòng)性，且其中的水分較大，因此，酒精廢液采用黑液噴槍在爐內(nèi)向下噴淋的方式進(jìn)入燃燒室。而且，在燃燒室下部按一定的順序布置有很多風(fēng)帽，形成流化床。在流化床上面布置有一定厚度的熱物料，這些熱物料的熱容量大，噴淋下來的酒精廢液被加熱，水分迅速蒸發(fā)，可燃物燃燒的充分，具有較高的燃燒效率。因此，黑液噴槍加流化床的燃燒方式是酒精廢液鍋爐較為理想的燃燒方式，有利于酒精廢液的燃燼，有利于節(jié)能環(huán)保。4.2黑液噴槍的工作原理及布置方式黑液噴槍是專門為酒精廢液鍋爐設(shè)計(jì)的，為機(jī)械離心壓力霧化噴咀，噴咀外圈采用旋轉(zhuǎn)空氣流，形成回流區(qū)，使著火點(diǎn)提前、燃燒時(shí)間縮短、火焰長度縮短。它在一定壓力下保證酒精廢液以一定的速度向下噴淋。設(shè)計(jì)中控制噴口的直徑，既保證了酒精廢液的流量，又不堵塞。圖4-1為黑液噴槍的噴頭。把酒精廢液經(jīng)過多效蒸發(fā)器濃縮至適合爐內(nèi)燃燒的濃度后，放入濃縮液平衡罐，再通過特殊的泵送入廢液燃燒裝置。在糖蜜酒精生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的稀廢液，經(jīng)過蒸發(fā)工段使其濃縮到60%固形物時(shí)，滿足入爐燃燒的條件。廢液采取噴淋方式入爐，在爐膛的四面，標(biāo)高14500mm(距床面8935mm)處各設(shè)置了一個(gè)廢液噴槍入口，見圖4-20噴槍采用壓力式旋流噴淋，均勻地向下噴入，廢液在降落過程中剩余的水分大部分蒸發(fā)，可燃物落入沸騰層后，遇到大量的(9000C)熱爐料后迅速參加燃燒，放出熱能。圖4-1黑液噴槍噴頭圖4-2黑液噴槍布置方式廢液噴槍使用時(shí)，固定在夾緊裝置上，裝置能靈活調(diào)整。廢液入爐固形物濃度60%，溫度1000C，廢液噴槍的工作壓力0.15Mpa，調(diào)節(jié)壓力范圍為0.15-0.4Mpao。廢液噴槍安裝應(yīng)考慮方便檢修，運(yùn)行中調(diào)整入爐的長度和角度，防止廢液噴到爐壁上，調(diào)整廢液壓力使其以噴淋狀態(tài)最佳為宜。廢液噴槍管路上設(shè)置壓力表、流量表，以便能控制鍋爐內(nèi)燃燒狀況，以滿足鍋爐負(fù)荷的需要。該廢液噴槍是目前較為理想的廢液燃燒裝置，這在許多同類產(chǎn)品中己得到驗(yàn)證。其最大的特點(diǎn)就是向下噴淋燃燒，使廢液依靠自身的重力向下墜落，同時(shí)加熱、蒸發(fā)、燃燒，然后再上升燃燒和燃盡，這樣就能保證廢液比較充分的燃燒。4.3流化床燃燒流化床是目前較為先進(jìn)的燃燒方式，它便于燃料在燃燒中脫硫，有利于環(huán)境保護(hù)。它是在爐膛里把物料控制在特殊的流化狀態(tài)下燃燒。在流化床上布置有風(fēng)帽，風(fēng)帽上有許多小孔，鍋爐運(yùn)行時(shí)這些小孔要保證空氣40m/s左右的速度，使床上料層形成一定的壓差，保證了流化床燃燒室內(nèi)熱物料的流化和沸騰燃燒。如使流化床的密相區(qū)內(nèi)保證一定的熱物料濃度。使煙氣上升過程中帶走比較細(xì)小的灰粒，在鍋爐運(yùn)行過程中要不斷添加物料保證密相區(qū)的流態(tài)化。這些熱物料通常為酒精廢液燃燒形成的灰渣、添加的外來物料或摻燒的燃料煤、脫硫用的石灰石等。一定濃度的流化物料保證了爐膛燃燒溫度在8500C^-950℃流化物料從爐前的給料口送入，粒徑在100am^-2mm范圍內(nèi)。流化床氣固兩相動(dòng)力學(xué)的研究表明，氣固兩相混合物的密度不單純?nèi)Q于流化速度，而與固體顆粒的質(zhì)量流率有關(guān)，在一定的氣流速度下，質(zhì)量流率越大，則床料密度越大。固體顆粒的團(tuán)聚和聚集作用，是流化床內(nèi)顆粒運(yùn)動(dòng)的一個(gè)特點(diǎn)。細(xì)顆粒聚集成大顆粒后，顆粒團(tuán)重量增加，體積增大，有較高的自由沉降速度。在一定的氣流速度下，大顆粒團(tuán)不是被升上去而是逆著氣流向下運(yùn)動(dòng)。在下降過程中，氣固間產(chǎn)生較大的相對(duì)速度，然后被上升的氣流分成細(xì)顆粒，被氣流帶動(dòng)向上運(yùn)動(dòng)，又聚成顆粒4.4燃燒室的設(shè)計(jì)布置燃燒室的尺寸取決于以下因素，如斷面熱負(fù)荷、流化床的面積、流化風(fēng)速的大小、黑液噴槍的布置方式(前節(jié)已述)、二次風(fēng)的布置方式等。這幾方面配合得是否合理，關(guān)系到燃料的燃燒和傳熱的好壞。燃燒室的布置圖見圖4-3。4.4.1斷面熱負(fù)荷對(duì)燃燒的影響在進(jìn)行爐膛設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)爐膛截面熱負(fù)荷9;為2270kW/m，確定爐膛截面尺寸為16.16m'。由于黑液噴槍采用四面布置，為保證燃料供應(yīng)均勻合理，爐膛采用方形，具體尺寸為4020mmX4020mm。這樣布置在利于保證爐內(nèi)有較好的溫度場，有利于燃料的安全燃燒。4.4.2流化床的設(shè)計(jì)對(duì)燃燒的影響流化床設(shè)計(jì)的好壞取決于熱物料的流化風(fēng)速，根據(jù)積累的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，一般的流化床內(nèi)的風(fēng)速為5m左右時(shí)的流化效果最佳。由此，可得出流化床的床面積為7.92m'，截面尺寸，寬度為3.3m，深度為2.4m時(shí)有利于流化床內(nèi)燃料的燃燒。流化床內(nèi)的熱物料在一次風(fēng)的作用下，形成高速流化狀態(tài)，爐內(nèi)燃燒著的燃料與物料積蓄了很大的熱量，當(dāng)酒精廢液由噴槍噴入燃燒室的密相區(qū)時(shí)，迅速加熱、蒸發(fā)，它隨著熱物料一起流化、上升、燃燒，直至燃燼。當(dāng)燃燒室中的密相區(qū)內(nèi)達(dá)不到較好的流化狀態(tài)，酒精廢液就得不到很好的蒸發(fā)和預(yù)熱，如果流化速度過大，酒精廢液則來不及燃燒就被高速的煙氣帶出爐膛進(jìn)入對(duì)流受熱面，由于對(duì)流受熱面的煙氣溫度較低，進(jìn)入對(duì)流受熱面的可燃物不可能再燃燒。因此，流化床設(shè)計(jì)得是否合理直接影響到酒精廢液的燃燒，直接影響到該鍋爐的熱效率。圖4一3燃燒室的布置4.4.3二次風(fēng)布置對(duì)燃燒的影響二次風(fēng)在酒精廢液鍋爐的燃燒中起到十分關(guān)鍵的作用，二次風(fēng)攪拌爐內(nèi)氣體使之混合，使?fàn)t內(nèi)煙氣產(chǎn)生旋渦，延長懸浮的飛灰及飛灰可燃物在爐內(nèi)的行程，使飛灰及飛灰可燃物進(jìn)一步降低。它的合理使用可以使飛灰量減少，使飛灰可燃物降低。另外對(duì)懸浮可燃物供給部分空氣，有利于提高鍋爐熱效率，有利于降低鍋爐初始排煙濃度，有利于設(shè)計(jì)鍋爐的節(jié)能與環(huán)保。該鍋爐在噴槍燃燒器上中下三層布置有二次風(fēng)。如圖4-3所示。在標(biāo)高7600mm處的密相區(qū)內(nèi)，四面墻上各布置有三個(gè)二次風(fēng)口。在此區(qū)域內(nèi)，燃料的碳顆粒表面和氣泡相之間的傳質(zhì)阻力較大，因而碳在燃燒時(shí)產(chǎn)生較多的co，同時(shí)，燃料的揮發(fā)分在密相區(qū)析出時(shí)產(chǎn)生一部分還原性氣體，這部分氣體并不能在密相區(qū)完全燃燒，殘余的部分使密相區(qū)乳化相處于還原性氣氛之中?？傊?，在只有一次流化風(fēng)的前提下，密相區(qū)的可燃物不能完全燃燒。因此在此處布置有一定數(shù)量的二次風(fēng)，這些二次風(fēng)為燃料的燃燒提供部分氧氣，同時(shí)增大密相區(qū)中熱物料的撓動(dòng)，使其中的氧與可燃物充分混合。中間標(biāo)高12650mm下方，即11850mm處四面墻上各布置四個(gè)二次風(fēng)噴咀。此處的二次風(fēng)主要為剛進(jìn)入爐內(nèi)的酒清廢液提供燃燒用的氧氣和使煙氣攪拌，使酒精廢液在下落過程中能邊蒸發(fā)邊燃燒邊混合。在標(biāo)高16400mm處四面墻上各布置四個(gè)二次風(fēng)噴咀。當(dāng)酒精廢液從黑液噴槍噴出后，有一部分蒸發(fā)得較快，還沒來得及燃燒就隨著熱煙氣向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)如果缺氧，空氣與煙氣不能很好混合，酒精廢液就不能完全燃燒，在此部位四周布置有二次風(fēng)噴咀。二次風(fēng)噴入為高速上移的未燃燒的可燃物提供充足的氧，另使之?dāng)嚢枞紵浞?，有利于?jié)能與環(huán)保。設(shè)計(jì)的二次風(fēng)壓力為6500Pa，風(fēng)速為20m/s，一二次風(fēng)的比例為7:3，這三層二次風(fēng)所占的比例為1:1:1，在實(shí)際運(yùn)行中可根據(jù)燃燒的狀況適當(dāng)調(diào)整其份額，使上部高，中部適中，下部小，這樣有利于酒精廢液的完全燃燒，有利于降低飛灰及飛灰可燃物，有利于鍋爐的節(jié)能與環(huán)保。4.5鍋爐給料及摻燒在鍋爐燃燒室下部標(biāo)高7000mm處布置了兩個(gè)給料口，助燃煤、床料從此處送入燃燒室。另外，在標(biāo)高8200mm處燃燒室的右側(cè)布置了一個(gè)生物燃料給料口。該鍋爐，酒精廢液作為主要燃料，點(diǎn)火時(shí)用煤助燃。鍋爐運(yùn)行時(shí)需要不斷補(bǔ)充床料來達(dá)到燃燒的要求。當(dāng)酒精廢液不足時(shí)可以摻燒部分煤和生物質(zhì)燃料。床料可以是煤燃燒的爐渣，也可以是細(xì)砂，這些固形物需要給料系統(tǒng)不斷的送入爐膛，以保證爐內(nèi)燃料燃燒完全。4.6燃燒室采用的防護(hù)措施酒精廢液具有很強(qiáng)的酸性，它在燃燒前對(duì)金屬壁面的腐蝕性很強(qiáng)，酒精廢液從噴槍噴出來后呈擴(kuò)散狀向下運(yùn)動(dòng)。操作過程中酒精廢液在燃燒前容易噴淋到爐膛四壁上，如果沒有必要的防護(hù)，在高溫下管子就會(huì)減少使用壽命，發(fā)生爆管而影響鍋爐的安全運(yùn)行。另外，燃燒室內(nèi)的熱物料在爐膛中心處上升，在爐壁四面向下回流，形成一個(gè)物料的高速內(nèi)循環(huán)。物料中含有硬度較大的顆粒，這些顆粒在循環(huán)過程中不斷與爐壁接觸、碰撞，如果沒有防護(hù)，就會(huì)對(duì)金屬壁面產(chǎn)生磨損。特別是在物料密度較大的燃燒室密相區(qū)磨損較為嚴(yán)重，在沒有防護(hù)時(shí)水冷壁很容易磨薄發(fā)生爆管現(xiàn)象，因此，在這些地方如果不采取有效防護(hù)措施，鍋爐的安全運(yùn)行就得不到很好的保證。在燃燒室密相區(qū)內(nèi)，酒精廢液及其他燃料在燃燒時(shí)需要一個(gè)較高的溫度場，酒精廢液在此溫度場內(nèi)不斷蒸發(fā)、加熱、燃燒直至燃燼。同時(shí)，高密度的熱物料與水冷壁間傳熱系數(shù)很大，此處的熱量迅速被水冷壁管子內(nèi)的工質(zhì)吸收，降低了密相區(qū)內(nèi)的溫度。如此處溫度太低，酒精廢液就不能正常燃燒，甚至有滅火的可能。因此，燃燒室密相區(qū)內(nèi)必需要設(shè)置衛(wèi)燃帶。綜上所述，在爐膛下部一定高度內(nèi)需要設(shè)置防護(hù)層，來滿足防腐蝕、防磨損和助燃的要求。因此，黑液噴槍下部標(biāo)高13500mm以下所有的水冷壁內(nèi)部澆注一層厚度為60mm的耐磨、耐火、耐酸澆注料，這層澆注料起到了很好的防護(hù)效果。澆注料采用低鈣鋁酸鹽耐火混凝土，它是由85%的釩土水泥加15%的低鈣鋁酸鹽水泥組成。這種澆注料耐高溫性能好，高溫下機(jī)械強(qiáng)度大，又有抗酸腐蝕性能。施工前在有澆注料的地方焊上密集的銷釘，這些銷釘起加固耐火澆注料的作用。由高強(qiáng)耐火耐磨澆注料組成的衛(wèi)燃帶不但有抗高溫高速物料的磨損作用，而且防止酸性物質(zhì)對(duì)水冷壁管子的腐蝕，同時(shí)可提高燃燒室的溫度，增進(jìn)燃料的預(yù)熱速度，增加了鍋爐運(yùn)行的可靠性。第五章鍋爐結(jié)構(gòu)布置5.1鍋爐的整體布置40t/h酒精廢液流化床鍋爐采用中溫、中壓參數(shù)，中間噴水減溫，能與6000kW等級(jí)汽輪發(fā)電機(jī)組相匹配，也可以降溫降壓作為工業(yè)生產(chǎn)用汽鍋爐。鍋爐采用流化床噴燃技術(shù)，可全部噴燒酒精廢液又也可以全部燃煤，還可以焚燒農(nóng)作物秸桿和稻殼，以及生活垃圾。鍋爐采用平衡通風(fēng)。該鍋爐采用η形布置。為全鋼結(jié)構(gòu)，所有受熱面部件全部懸吊在鋼結(jié)構(gòu)的頂板梁上，燃燒室及爐膛受熱面采用膜式水冷壁。鍋爐布置有上下兩個(gè)汽包中間為對(duì)流受熱面。鍋爐煙氣流程主要由燃燒室、爐膛、高溫過熱器、低溫過熱器、對(duì)流管束、省煤器、空氣預(yù)熱器和煙道組成。低溫過熱器和省煤器的煙氣側(cè)分別設(shè)置了煙氣旁路調(diào)節(jié)門，可調(diào)節(jié)過熱器溫度。過熱器、對(duì)流管束、省煤器外圍均用膜式水冷壁作為密封爐墻。流化床采用水冷風(fēng)室和水冷布風(fēng)板，特種小風(fēng)帽，具有布風(fēng)均勻、防堵塞、防結(jié)焦和便于維修等優(yōu)點(diǎn)。燃燒室采用膜式水冷壁來增強(qiáng)密封。布置如圖3-20該鍋爐采用自然循環(huán)，汽水流程主要由水加熱段，蒸發(fā)段和過熱段組成。給水首先進(jìn)入省煤器加熱再進(jìn)入上鍋筒，上鍋筒內(nèi)的水通過兩根集中下降管進(jìn)入下鍋筒，經(jīng)前部對(duì)流管束加熱進(jìn)入上鍋筒，形成循環(huán)。另下鍋筒內(nèi)的水通過左右下降管進(jìn)入爐膛左右水冷壁下集箱，沿水冷壁加熱上升進(jìn)入上鍋筒，形成爐內(nèi)左右側(cè)墻受熱面的循環(huán)回路。上鍋筒內(nèi)溫度較低的水通過左右下降管直接進(jìn)入前后墻水冷壁下集箱，沿前后墻水冷壁加熱上升進(jìn)入上鍋筒，形成前后墻受熱面的循環(huán)。進(jìn)入上鍋筒的汽水混合物經(jīng)汽水分離裝置分離后，飽和蒸汽沿引出管進(jìn)入低溫過熱器、減溫器、高溫過熱器，送往汽輪機(jī)或直接用汽單位。5.2鍋爐的主要性能特點(diǎn)酒精廢液鍋爐采用流化床燃燒技術(shù)，并設(shè)計(jì)有燃稻殼或其他生物燃料的設(shè)備裝置。這種鍋爐采用了新型的燃燒方式，具有以下優(yōu)點(diǎn):A.燃料適應(yīng)性廣其燃料的適應(yīng)性較廣，它不但可以全部燒酒精廢液，而且能與煤、生物質(zhì)燃料混燒。也可以燃用煙煤、貧煤、無煙煤等，并能摻燒多種生物燃料。它特別適合酒精加工企業(yè)，變酒精廢液為寶，將為企業(yè)創(chuàng)造較好的經(jīng)濟(jì)效益，有利于節(jié)約能源。B.低硫排放該鍋爐燃燒室內(nèi)溫度較低，一般不超過9000C，在此溫度下，添加石灰石直接脫硫，無需在尾部再設(shè)置煙氣脫硫設(shè)備，即可滿足環(huán)保要求。該脫硫方法簡單、方便，運(yùn)行費(fèi)用低，有利于環(huán)境保護(hù)。C.高燃燒效率酒精廢液自上向下噴淋燃燒，這種布置方式，可使燃燒的煙氣先下降再上升，延長了在爐內(nèi)的停留時(shí)間。氣固間高滑移速度導(dǎo)致固體顆粒在床內(nèi)橫向、縱向混合良好，可以使?fàn)t內(nèi)燃燒處在最佳的工況下，將產(chǎn)生較高的燃燒效率，有利于爐渣可燃物的進(jìn)一步燃燼。D.低NOx排放低溫燃燒和分級(jí)送風(fēng)可降低NOx排放量，不需對(duì)煙氣處理即能滿足以后更高的環(huán)保要求。E.從根本上消除溶渣低溫燃燒不產(chǎn)生溶渣，從根本上消除了溶渣，降低了堿性鹽的揮發(fā)，減少了鍋爐的腐蝕和對(duì)流受熱面的沾污，有利于延長該鍋爐的使用壽命。F.較大負(fù)荷調(diào)節(jié)比從穩(wěn)定燃燒的觀點(diǎn)出發(fā)，不投油穩(wěn)定燃燒的鍋爐負(fù)荷為30%。負(fù)荷的調(diào)節(jié)比較大，有利于該鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。5.3鍋爐基本尺寸爐膛寬度(兩側(cè)水冷壁中心線距離)4020.0爐膛深度(前后水冷壁中心線距離)4020.0對(duì)流管束寬度(兩側(cè)墻中心線距離)4020.0對(duì)流管束深度(前后管中心線距離)6100.0省煤器煙道寬度(兩側(cè)墻中心線距離)4020.0省煤器煙道深度(前后墻中心線距離)3100.0尾部煙道寬度(空氣預(yù)熱器煙道寬度)4000.0尾部對(duì)流煙道深度(空氣預(yù)熱器煙道深度)3100.0上鍋筒中心線標(biāo)高30800.0下鍋筒中心線標(biāo)高17300.0省煤器進(jìn)口集箱標(biāo)高19330.0過熱器出口集箱標(biāo)高34200.0鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高6000.0廢液操作層標(biāo)高13200.0鍋爐最高點(diǎn)標(biāo)高(頂板上標(biāo)高)33800.0鍋爐寬度(兩側(cè)柱中心線距離)6800.0鍋爐深度(前后柱中心線距離)19320.0緊身封閉寬度(兩側(cè)柱中心線距離)15300.0緊身封閉深度(前后柱中心線距離)22270.05.4鍋爐水容積表5-1鍋爐水容積名稱單位水壓試驗(yàn)時(shí)正常運(yùn)行備注上鍋筒m314.17.8下鍋筒m35.25.2水冷壁及集箱m313.413.4(含下降管)對(duì)流管及包覆管m33.73.7過熱器及吊管m33.23.2省煤器及吊管m31.81.8鍋爐水容積m3│41.435.1備注:本數(shù)據(jù)中未含本體內(nèi)管路及其他附屬設(shè)施，計(jì)算加藥量應(yīng)考慮附加量。5.5鍋爐受壓元件材料及規(guī)格經(jīng)過水循環(huán)計(jì)算、汽水阻力計(jì)算及強(qiáng)度計(jì)算，鍋爐所用的受壓元件的材料及規(guī)格見表5-20表5-2材料規(guī)格匯總表序號(hào)名稱規(guī)格材料1上鍋筒φ1500×50mmP355GHZN100282下鍋筒φ1000×36mm20gGB713一19973水冷壁管φ60×5mm20GB3087一19994對(duì)流管φ60×5mm20GB3087一19995包墻管φ60×5mm20GB3087一19996高溫過熱器管子φ38×3.5mm12Cr1MoVGGB5310一19957低溫過熱器管子φ38×3.5mm20GB3087一19998過熱器出口集箱φ273×16mm12Cr1MoVGGB5310一19959高過管系集箱φ219×16mm12Cr1MoVGGB5310一199510低溫過熱器集箱φ219×16mm20GB3087一199911省煤器管φ32×3.5mm20GB3087一199912省煤器集箱φ219×16mm20GB3087一199913減溫器集箱φ273×16mm20GB3087一199914水冷集箱φ219×16mm20GB3087一199915上升及下降管φ133×6mm20GB3087一19995.6鍋爐主要部件結(jié)構(gòu)5.6.1鍋筒5.6.1.1鍋筒結(jié)構(gòu)簡介上鍋筒用P355GH材料的鋼板卷制而成，內(nèi)徑為小1500mm，壁厚50mm，筒身全長8500mm，兩端采用橢圓封頭。上鍋筒筒身頂部裝焊有飽和蒸汽引出管接頭，安全閥管接頭，壓力表管接頭;與水平50。夾角處裝焊有給水引入套管接頭;筒身底部裝焊有大直徑下降管管接頭;對(duì)流管區(qū)管接頭，緊急放水管接頭等。封頭上裝有人孔。下鍋筒用20g材料制成，內(nèi)徑為.4)l000mm，壁厚36mm，筒身全長7030mm，兩端采用橢圓封頭。下鍋筒筒身上部裝焊有對(duì)流管接頭，筒身上部裝焊有大直徑下降管管接頭;下部裝焊有分散下降管。5.6.1.2水位鍋筒正常水位在鍋筒中心線以下l00mm處，最高水位和最低水位離正常水位各75mm。真實(shí)水位的測(cè)定與控制對(duì)鍋爐的運(yùn)行是非常重要的。為了保證水位測(cè)定的準(zhǔn)確性，將水位表內(nèi)水側(cè)管裝在遠(yuǎn)離下降管的區(qū)域，可以避開下降管附近存在的旋渦和擾動(dòng)對(duì)水位測(cè)定的影響。此外，由于水位計(jì)中貯存的水處在鍋爐外部較冷的大氣中，其密度大于鍋筒中水的密度，鍋筒中的真實(shí)水位高于水位計(jì)中指示的水位，因此，安裝時(shí)要準(zhǔn)確標(biāo)定水位表中正常水位的位置(即“0”位)。為保證運(yùn)行中鍋爐正常水位的顯示，在上鍋筒布置了石英玻璃管水位計(jì)1只、雙色水位計(jì)1只、電接點(diǎn)水位計(jì)2只及水位沖量管座1對(duì)，使水位顯示、控制得到保證，以確保鍋爐運(yùn)行的安全。5.6.1.3鍋筒的固定上鍋筒采用2組U形板片吊架，懸吊于頂板梁上，下鍋筒通過對(duì)流管與上鍋筒連接懸吊。5.6.2鍋筒內(nèi)部裝置本鍋爐汽水分離采用單段蒸發(fā)系統(tǒng)，鍋筒內(nèi)部裝有旋風(fēng)分離器、波形板分離器、頂部勻汽孔板分離器、表面排污、加藥管、緊急放水等設(shè)備，以確保蒸汽中的含鹽量在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)。5.6.2.1旋風(fēng)分離器鍋筒內(nèi)分兩排沿筒身長度布置18只直徑為-t}290mm的旋風(fēng)分離器，每只分離器的蒸汽設(shè)計(jì)負(fù)荷為2.5噸/小時(shí)。旋風(fēng)分離器是消除高速進(jìn)入鍋筒內(nèi)的汽水混合物的動(dòng)能以保持水位平穩(wěn)和進(jìn)行汽水混合物分離的粗分離設(shè)備，分離出的蒸汽沿分離器中部向上流動(dòng)而分離出的水沿筒內(nèi)壁向下流動(dòng)，平穩(wěn)地流入鍋筒的水空間。旋風(fēng)分離器既有慣性分離作用，又有重力分離作用，分離效果比較好。慣性分離的離心力與入口切線速度的平方成正比，當(dāng)汽水混合物具有高動(dòng)能時(shí)利用慣性分離的效果是顯著的。當(dāng)處于筒中心部位的蒸汽做螺旋向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，其中小的水滴還可以靠離心力甩向壁面。5.6.2.2波形板分離器每只旋風(fēng)分離器上部裝有一只立式波形板分離器，以均勻旋風(fēng)筒中蒸汽上升速度和在離心力的作用下將蒸汽攜帶的水分進(jìn)一步分離出來。立式分離器的水膜是沿直線軌跡下落，而蒸汽流向是水平方向，與水流方向成900，不易將水膜撕破，其分離效果較好。5.6.2.3頂部勻汽孔板分離器經(jīng)過清洗孔板仍然帶有少量水分的蒸汽，向上流動(dòng)進(jìn)入頂部勻汽孔板分離器，攜帶的水在重力、離心力和摩擦力的作用下附在勻汽孔板上，形成水膜，水膜在重力作用下向下流動(dòng)并落下，減少蒸汽機(jī)械帶鹽。5.6.2.4連續(xù)排污連續(xù)排污管布置在鍋筒水空間的上部，以排出含鹽濃度最高的鍋水，維持鍋水的含鹽量在允許的范圍內(nèi):鍋水總含鹽量<500PPM鍋水Si0含量<4PPM5.6.2.5加藥管利用加藥管向鍋筒長度水空間加入磷酸鹽，維持鍋水堿度在PH=9-v10.5范圍內(nèi)，以降低蒸汽的溶解攜帶鹽量。5.6.2.6緊急放水當(dāng)鍋爐給水與蒸發(fā)量不相吻合而造成水位增高超過最高允許水位時(shí)，應(yīng)通過緊急放水管放水至正常水位，防止?jié)M水造成事故。5.6.2.6定期排污定期排污管布置在下鍋筒與各下集箱底部，下降管的低點(diǎn)部位，由于在鍋水中加入磷酸鹽，將產(chǎn)生一些不溶于水的懸浮物質(zhì)水垢雜質(zhì)等，通過對(duì)流管束沉積在受熱面底部，雜質(zhì)可通過定期排污管排出，保持鍋水的清潔。定期排污的時(shí)間和排污量可根據(jù)鍋水品質(zhì)由鹽平衡方程式計(jì)算出。在停爐檢修時(shí)檢查鍋爐受熱面內(nèi)部積垢情況，以便采取有力措施，確保鍋爐蒸汽的清潔，保證鍋爐與汽輪機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。5.6.3燃燒室及水冷壁5.6.3.1結(jié)構(gòu)燃燒室斷面呈四方形，尺寸:深度X寬度=3900mm×3900mm。燃燒室四面墻采用膜式水冷壁，膜式水冷壁由光管和扁鋼焊制而成:燃燒室底部為水冷布風(fēng)板和水冷風(fēng)室。燃燒室四周及頂部的水冷壁管節(jié)距為105mm，規(guī)格為(h60×5mm，材料為20鋼。下部前后水冷壁與垂直方向向爐內(nèi)傾斜170。布風(fēng)板的截面積深為2400mm，寬為3300mm,小于上部燃燒室的截面積，使布風(fēng)板上部具有合理的流化速度，以利于燃燒室內(nèi)燃料的完全燃燒。燃燒室壁面開有以下門孔:A.固體物料入口(包括煤，流化物料和石灰石入口)B.二次風(fēng)口及床上啟動(dòng)燃燒器口C.測(cè)溫、測(cè)壓孔D.稻殼燃料入口E.人孔門H.布風(fēng)板開有排渣口5.6.3.2循環(huán)回路本鍋爐采用流化床燃燒方式，在設(shè)計(jì)燃料、額定負(fù)荷下燃燒室內(nèi)燃燒溫度為9000C。為保證水循環(huán)安全可靠，水冷壁采用多個(gè)水循環(huán)回路。四側(cè)水冷壁各有一個(gè)下集箱和一個(gè)上集箱，上鍋筒中的水經(jīng)兩根集中下降管進(jìn)入下鍋筒，再由各下降管分配至各水冷下集箱，然后經(jīng)水冷壁、上集箱、由蒸汽引出管將汽水混合物引至鍋筒。5.6.3.3水冷壁固定水冷壁及其附著在水冷壁上的零部件全部重量都通過吊桿裝置懸吊在頂板上，爐膛的膜式壁前、后、左、右墻各有4根φ60mm的吊桿，后部兩側(cè)有18根4×60mm的吊桿，尾部后墻有4根4×60mm的吊桿，安裝時(shí)應(yīng)調(diào)整螺母，使每根吊桿均勻承載。為了減輕水冷壁振動(dòng)以及防止燃燒室因爆炸而損壞水冷壁，在水冷壁外側(cè)四周，沿燃燒室高度方向裝有多層剛性梁。5.6.4對(duì)流管束對(duì)流管束位于上下鍋筒之間，管子的規(guī)格為(D60×5mm，順列布置，橫向間距為125mm，縱向間距為240mm。對(duì)流管束與上下鍋筒的管接頭對(duì)焊，形成一個(gè)整體。對(duì)流管束兩側(cè)外端焊接鋼板，用于此處煙道的密封。整個(gè)對(duì)流管束用兩排鋼板分隔成三個(gè)煙氣流程，使煙氣對(duì)管子形成橫向沖刷(見圖3-2)，增強(qiáng)煙氣與受熱面的換熱。管束內(nèi)的汽水混合物受熱上升進(jìn)入上鍋筒，它與外側(cè)的兩根集中下降管及受熱弱的管子內(nèi)工質(zhì)形成自然循環(huán)。5.6.5過熱器過熱器由高溫過熱器、低溫過熱器組成(見圖3-2)。其蒸汽流程如下：鍋筒~導(dǎo)汽管一三組低溫過熱器一噴水減溫器一高溫過熱器~過熱器出口集箱。過熱器管子均采用φ38×3.5的管子，高溫過熱器材質(zhì)為12Cr1MoVG管子，低溫過熱器管子材質(zhì)為20鋼，高溫過熱器橫向?yàn)?8排，節(jié)距210.0mm，縱向深度1248.0mm,懸吊在爐膛內(nèi)頂部煙氣出口處。低溫過熱器橫向?yàn)?8排，節(jié)距210.0mm，縱向深度2600.0mm,分三組懸吊對(duì)流管區(qū)前面，低溫過熱器選用小60×采用文丘里式減溫器，布置在高低溫過熱器之間。這樣既保證了高溫過熱器不超溫，又能保證過熱蒸汽的溫度在允許的范圍內(nèi)波動(dòng)，以保證鍋爐、汽輪機(jī)組的安全運(yùn)行。5.6.6汽溫調(diào)節(jié)鍋爐定壓運(yùn)行時(shí)，為保證負(fù)荷在70%-100%負(fù)荷內(nèi)過熱蒸汽溫度能達(dá)到額定值，在滑壓運(yùn)行時(shí)，在50%-100%負(fù)荷內(nèi)過熱蒸汽溫度能達(dá)到額定值，并允許偏差士5℃另一種是蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)，即采用噴水減溫調(diào)整過熱汽溫。噴水減溫器位于高溫過熱器與低溫過熱器之間。噴水水源為給水泵出口，高溫加熱前，減溫器采用文丘里管，讓高溫蒸汽高速通過文丘里管喉部，與減溫水混合，使減溫水吸熱蒸發(fā)與過熱蒸汽一起達(dá)到要求的溫度，達(dá)到減溫的目的。5.6.7省煤器在尾部豎井煙道中，對(duì)流管束后設(shè)置了3組省煤器，省煤器管子規(guī)格為φ32×3.5，材質(zhì)20號(hào)鋼(GB3087-1999)，管排橫向fb7距125mm，共計(jì)32排;蛇形管節(jié)距120mm，每組高度為1140mm，組與組之間留有1500mm間距，便于檢修。省煤器采用懸吊結(jié)構(gòu)，采用φ51×5mm管子做吊管，該循環(huán)回路為上鍋筒內(nèi)的水經(jīng)下降管至下吊管集箱、32根垂直吊管、上吊管集箱最后經(jīng)汽管引入鍋筒，自然循環(huán)。省煤器進(jìn)口集箱位于尾部豎井后側(cè)，經(jīng)過處理的軟化水經(jīng)給水泵、給水管路進(jìn)入省煤器，加熱后進(jìn)入上鍋筒。5.6.8空氣預(yù)熱器在省煤器后布置了三回程管式空氣預(yù)熱器，用來加熱空氣，加熱的空氣用來作一、二次風(fēng)，一、二次風(fēng)共用一臺(tái)風(fēng)機(jī)，熱風(fēng)出口溫度為1500℃，一次風(fēng)和二次風(fēng)通過調(diào)節(jié)風(fēng)門控制風(fēng)壓及風(fēng)量，空氣與煙氣逆向布置，空氣側(cè)為S形流程，傳熱管采用(D51×2mm管子，上組和中組的管子材質(zhì)為Q235-A，末組的管子為耐腐蝕性能好的考登鋼(IOCrNiCuP)5.6.9鋼結(jié)構(gòu)本鍋爐構(gòu)架采用全鋼框架結(jié)構(gòu)，鋼架的立柱由0米層負(fù)650mm算起，立柱與基礎(chǔ)固定，鋼架頂部板梁標(biāo)高33800mm，鍋爐本體立柱為八根，立柱橫向兩柱中心線間距6800mm，縱向第一柱與第二柱間距6420mm，第二柱與第三柱間距9100mm，第三柱與第四柱艱距3800mm,縱向總深度為19320mm。鍋爐的全部受熱面重量通過頂部板梁傳遞給立柱，再通過立柱將全部荷重傳給基礎(chǔ)。鍋爐除主鋼架外還布置了緊身封閉鋼架，緊身封閉主要為保護(hù)工作環(huán)境和做吹灰系統(tǒng)的支撐構(gòu)架，左側(cè)寬度距鍋爐左立柱中心線3500mm，右側(cè)寬度距鍋爐右立柱中心線3500mm，緊身封閉寬度為15300mm，深度為22320mm，緊身護(hù)板及頂面板采用壓形鋼板和鋼制門窗組裝。5.6.10流化床及一次風(fēng)室本次設(shè)計(jì)流化床由水冷布風(fēng)板，水冷等壓風(fēng)室等組成，流化床采用天然氣點(diǎn)火。布風(fēng)板有效面積7.92M2，寬度為3300mm，深度2400mm,布風(fēng)板上共布置703只新型的不漏灰風(fēng)帽，材質(zhì)為:ZG4Cr26Ni4Mn3NRe，風(fēng)帽與管座采用套裝聯(lián)接，便于維修和更換，床面標(biāo)高5565mm，流化床上布置2個(gè)(h159X5mm放渣管，材質(zhì)為:1Cr18Ni9Ti，放渣管向下穿過風(fēng)室，排渣口標(biāo)高2475mm，一次風(fēng)室內(nèi)壁涂60mm厚耐火澆注料。5.6.11給煤系統(tǒng)及稻殼給料系統(tǒng)給煤系統(tǒng)采用螺旋給煤機(jī)配置給煤管兩條，螺旋給煤機(jī)的外筒直徑為φ325×8mm，長為3200mm,螺旋葉片可變節(jié)距為240mm/280mm,給煤管直徑為φ325×8mm，與壁面傾斜45。送入燃燒室，在每條管路兩端配置了多波金屬膨脹節(jié)，以便于水冷壁垂直膨脹，每條給煤管上設(shè)置二次風(fēng)做播煤用。稻殼給料系統(tǒng)設(shè)在鍋爐的右側(cè)，進(jìn)爐口標(biāo)高8200mm，采用螺旋給料，螺旋給料機(jī)進(jìn)料口上方設(shè)一個(gè)二次料倉(由皮帶機(jī)或連斗將稻殼提升至二次料倉)，螺旋給料機(jī)的外筒直徑為φ377×8mm，長度為1925mm,螺旋葉片可變節(jié)距為240mm/280mm，給料管直徑為φ325×8mm，向爐內(nèi)傾斜45°送入燃燒室，管路配置有多波金屬膨脹節(jié)，以便于水冷壁垂直膨脹，給煤管上配置二次套管做縮口風(fēng)用，以便于運(yùn)行調(diào)整。5.6.12平臺(tái)、扶梯鍋爐設(shè)置了運(yùn)轉(zhuǎn)及檢修平臺(tái)，平臺(tái)采用柵格架結(jié)構(gòu)，防滑性能良好，檢修平臺(tái)載荷為200kg/mZ，平臺(tái)寬度為850mm，沿長度方向設(shè)置托架支撐，各平臺(tái)的標(biāo)高分別為:3000.0mm、6000.0mm、8000.0mm、10600.0mm、15200.0mm、17800.0mm5.6.13護(hù)板護(hù)板是鍋爐的重要密封措施之一。該護(hù)板包括爐膛護(hù)板和落灰斗兩部分。爐膛密封是膜式壁之外的二次密封，屬局部密封，多采用密封盒形式，根據(jù)密封要求不同，選擇不同的板厚。對(duì)人孔門、給煤口、稻殼進(jìn)料口、廢液噴口等均選用6mm厚鋼板，制作成密封盒，密封盒與膜式壁焊接嚴(yán)密，再與各種進(jìn)入爐膛的部件進(jìn)行焊接或螺栓固定，采用該措施，降低了鍋爐的漏風(fēng)，減少了排煙熱損失，有利于提高鍋爐的熱效率。5.6.14鍋爐范圍內(nèi)管路鍋爐采用單母管給水，給水通過給水泵進(jìn)入省煤器，省煤器入口集箱、省煤器管、省煤器出口集箱之后，由2根φ89×4.5mm的管子20號(hào)鋼GB3087-1999)引入鍋筒。在鍋筒和省煤器之間裝有不受熱的再循環(huán)管。為保證鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)和停爐冷卻過程中省煤器內(nèi)水的流動(dòng)，在升火和停爐過程中，開啟再循環(huán)管路上的閥門，這時(shí)由于省煤器管內(nèi)水溫較高，而產(chǎn)生自然循環(huán)使省煤器得到冷卻。避免省煤器內(nèi)發(fā)生汽化水擊，確保省煤器在升火時(shí)的安全。5.6.15一、二次風(fēng)系統(tǒng)一次風(fēng)和二次占總風(fēng)量的70%與30%,70%的一次風(fēng)通過風(fēng)室、布風(fēng)板、風(fēng)帽送入燃燒室。一次風(fēng)、二次風(fēng)共用一個(gè)風(fēng)機(jī)，運(yùn)行時(shí)首先保證一次風(fēng)的風(fēng)量和風(fēng)壓，以保證流化質(zhì)量;二次風(fēng)占總風(fēng)量的30%,按三層進(jìn)行布置，通過燃燒室四面墻上的二次風(fēng)口送入爐膛，另外還有兩路通過4)150mm播煤風(fēng)管進(jìn)入燃燒區(qū)，以保證爐內(nèi)燃料的充分燃燒。5.6.16熱風(fēng)管道熱風(fēng)管道是從空氣預(yù)熱器的出口分兩路布置在鍋爐的兩側(cè)，兩側(cè)管道上各設(shè)置了一個(gè)電動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)門，以便根據(jù)需要調(diào)節(jié)風(fēng)量，點(diǎn)火槍所用空氣位置設(shè)在管道調(diào)節(jié)風(fēng)門之前。垂直和水平方向要設(shè)置膨脹節(jié)以吸收管道的熱膨脹量。5.6.17流化床點(diǎn)火裝置流化床內(nèi)燃料點(diǎn)火，采用天然氣引燃，即天然氣經(jīng)燃燒器噴入爐內(nèi)，燃燒后先加熱爐內(nèi)空氣，使?fàn)t床上的物料達(dá)到燃燒溫度轉(zhuǎn)入正常燃燒(一般控制到650℃燃?xì)庀到y(tǒng)工作壓力20Kpa，為防止燃?xì)饣鼗?，爆燃造成風(fēng)室損壞，最小安全使用壓力不得小于13Kpa，風(fēng)室入口風(fēng)道上需設(shè)置防爆膜片。5.6.18爐墻爐膛采用膜式水冷壁，對(duì)過熱器、對(duì)流管束、省煤器外均采用了膜式壁管包覆，有利于密封，燃燒室、上下鍋筒采用絕熱措施，落灰斗、各種門孔澆注耐火澆材料，其它如鍋爐外側(cè)均用陶瓷纖維進(jìn)行保溫處理?？紤]到爐墻受熱膨脹，在爐墻面積較大部分與其接合處設(shè)有膨脹縫，為了保證爐墻不裂紋，冷爐啟動(dòng)時(shí)爐墻升溫和降溫速度應(yīng)控制在每小時(shí)150--250℃5.6.19吹灰器的布置酒精廢液燃燒后灰分具有較高的粘性，當(dāng)煙氣通過對(duì)流受熱面時(shí)，這些灰分容易粘附在管子外壁，具有很大的熱阻，影響熱量的傳遞，降低了傳熱系數(shù)。為減少對(duì)流受熱面積灰，在過熱器、對(duì)流管束、省煤器等處分別設(shè)有吹灰器。為長伸縮式蒸汽吹灰，這種吹灰器利用鍋爐自身產(chǎn)生的蒸汽，吹灰效果好，操作與使用比較方便。該鍋爐左右兩側(cè)距離小，可以單側(cè)布置吹灰器，總計(jì)布置14組。分別為：高溫過熱器1組，低溫過熱器3組，煙氣調(diào)節(jié)裝置處1組，對(duì)流管束3組，省煤器3組，空氣預(yù)熱器3組。這14組吹灰器可以完全滿足鍋爐吹灰的要求，使對(duì)流受熱面不易積灰，有利于傳熱，有利于提高鍋爐的熱效率。第六章酒精廢液鍋爐的運(yùn)行調(diào)試鍋爐的運(yùn)行調(diào)試是對(duì)鍋爐設(shè)計(jì)的檢驗(yàn)，它涉及到供汽的質(zhì)量，供熱系統(tǒng)的安全性和鍋爐本身的安全性、經(jīng)濟(jì)性。如果一臺(tái)鍋爐運(yùn)行調(diào)試得比較好，其燃料可以節(jié)約，供汽質(zhì)量可以得到保證，鍋爐的煙塵含量和煙氣黑度都可以降低，這無疑有利于節(jié)約能源，有利于保護(hù)環(huán)境。如果運(yùn)行調(diào)試不好，則浪費(fèi)了燃料，降低了鍋爐效率，煙囪冒黑煙，污染環(huán)境，并且設(shè)備的安全，供汽的質(zhì)量都不容易得到保證。因此，搞好鍋爐的運(yùn)行調(diào)試無論在經(jīng)濟(jì)效益上和社會(huì)環(huán)境上，其意義都非常大。酒精廢液鍋爐的運(yùn)行調(diào)試包括鍋爐流化床溫的控制，二次風(fēng)的正確使用，料層壓差和負(fù)壓的控制，床料粒徑的確定，冷態(tài)流化試驗(yàn)以及酒精廢液噴淋及投入時(shí)間的選擇。6.1鍋爐流化床溫的控制酒精廢液流化床鍋爐運(yùn)行中，鍋爐蒸發(fā)量受床溫的影響很大，在燃燒中首先要維持恰當(dāng)?shù)拇矞睾头€(wěn)定的料層厚度。流化床鍋爐床溫的選擇一般應(yīng)考慮如下幾個(gè)因素:(1)在該溫度下灰不會(huì)軟化，鍋爐無結(jié)焦的危險(xiǎn)。(2)保證燃燒效率、脫硫效率較高。(3)氮氧化物的排放量較低。(4)盡量避免燃料中金屬升華。實(shí)踐證明，流化床酒精廢液鍋爐的床溫應(yīng)控制在850℃對(duì)于流化床溫的控制，設(shè)計(jì)中采用床內(nèi)布置受熱面的方式。運(yùn)行中靠調(diào)節(jié)床內(nèi)固體顆粒濃度，以改變水冷壁的換熱系數(shù)，從而改變床內(nèi)的吸熱量來改變床溫。床內(nèi)固體顆粒濃度可以用加料與放渣來調(diào)節(jié)?；业奶匦詫?duì)床層運(yùn)行時(shí)的最高溫度有定性的作用，床層只能在灰變形溫度以下運(yùn)行。6.2二次風(fēng)的正確使用由于酒精廢液在爐膛中從比較高的位置向下噴淋，一次風(fēng)主要從流化床上送入，當(dāng)某處風(fēng)量不均勻時(shí)，該處細(xì)粒子因缺氧而無法燃燒。因此布置二次風(fēng)的主要作