工业锅炉选型探讨

一、工业锅炉选型探讨　　

　　企业在选购锅炉设备时必须弄清企业本身的需要和市场锅炉制造厂产品情况，在锅炉选型中要考虑的问题概括如下：
1、 企业本身在生产工艺上或采暖供热上需要多少蒸汽和热水的供热量。
2、 锅炉蒸汽参数或热水参数。
3、 进行蒸汽锅炉和热水锅炉选用关系分析。
4、 工业锅炉炉型的选择。
5、 锅炉燃用的煤种。
6、 其他如外形尺寸、负荷变化等。

　　1、如何确定锅炉的容量和台数
　　选购锅炉时如何确定锅炉的容量是一个重要的问题。一般地说应根据生产工艺上用汽量或采暖面积及生活用热水需要的供热量来确定锅炉的出力或容量。首先用户要弄清总的负荷范围；其次是高峰情况，包括高峰负荷持续时间，高峰的频率，也就是高峰出现的周期性，例如每月高峰出现次数，每周、每月以及一年内冬夏季的差异。摸清总的负荷需要和高峰后就可以考虑设备容量和台数选择。在选择时还要考虑事故停炉备用量问题。备用量一般来说是指一台备用锅炉。这需要根据用户本身的重要性来确定，如果生产使用上连续性要求较高必须认真考虑备用设备的问题。
　　一般锅炉的经济负荷在额定负荷75%以上，所以经常应使在用的锅炉的实际负荷是在机组本身额定负荷50%以上，也就是说制造厂提供的设备在额定出力50%~100%间应保持稳定的高效。以往用户为了安全起见时有购置过多富余量情况，致使设备常期在低负荷下运行，很不经济。一般总容量在8吨/时或热功率在6兆瓦（MW）以上的锅炉房，以选用三台的设备容量较合适。由于冬、夏季的差异，可以选购不同出力的设备。但是对于新建锅炉房选择出力相同设备在操作、维修、管理等方面都有比较方便、经济。这样的锅炉房辅机配套布置可以合理安排。如果考虑到高、低峰和冬、夏季等差异较大情况下，也可选择二大一小的设备。根据情况需要新建锅炉房，选择比三台更多一些设备亦可，但不宜过多，与其采用很多台的设备不如选择高一档容量的设备。在目前国内设备质量情况下，考虑备用机组是必要的。
　　　国外设备的可靠性利用率较高，但是他们考虑到初投资费用与日后运行维护费用相比数目小，所以一般都考虑备用设备。万一有事故停炉情况发生就把备用设备顶上，这样就保证了使用要求。国外在对设备调节比上有较高要求时，主要着重于燃烧设备选择上。我国目前燃烧设备品种还不多，在这方面选择余地并不多。
国外对高峰时间不长的负荷，建议用蓄热器或大水容量的出力较大的锅壳式蓄热型内燃锅炉（Thermal Storage Boiler）来承担。
　　我国近年来在蓄热器方面也做了不少工作，确实有节能效果。蓄热器是一个体积较大的蓄热容器和附属的调节阀门、管理等组成的装置，是蓄聚热能的设备。蓄热器存放蓄聚的介质大都是水（亦有其他介质蒸气等）。贮存于蓄热器中的高温水随时可释放蒸汽以满足生产需要。它能使锅炉经常在高效稳定负荷下运行，因此是一种节能装置。它在某种程度上能减小工矿企业对锅炉设备投资。我国很多工矿企业的用汽量在一天24小时内是不均匀的，有高峰、有低荷。一班制工厂早晨8时上班，在9时后各车间用汽负荷迅速上升，中午12时稍有降低，在下午1点左右又升至高峰，到四点左右负荷又回至低荷甚至压火。二班制、三班制负荷情况各异。因此锅炉的操作运行要求较高。如果工厂高、低负荷，瞬时变化很大，为了保持汽压稳定，和一定的锅炉效率就必须有完善的燃烧自动控制装置。采用蓄热器后，锅炉可经常保持在额定负荷或经济负荷下运行，简化了操作运行。在工厂热负荷达高峰时，蓄热器能释放蒸汽，当热负荷低时，锅炉生产的多余蒸汽，可蓄贮在蓄热器内。选择蓄热器前，工矿企业应对本部门用汽负荷进行统计，画出负荷曲线。分析研究负荷分配的情况及均衡用汽量的办法，最后确定有无选用蓄热器的必要。
　2、如何确定蒸汽和热水的参数
　　用户要根据使用要求确定蒸汽或热水参数。工矿企业在生产上所需要的锅炉大多是蒸汽锅炉。蒸汽大多用于生产中需要一定温度的热量来满足生产工艺上要求的情况，如纺织印染、食品制糖、橡胶造纸、石油化工等行业。因此要按照生产工艺规定要求，确定锅炉的饱和蒸汽参数。饱和蒸汽的优点就是能保证生产上需要的恒定温度。
　　一般锅炉的压力总是要高于生产上需要的饱和蒸汽压力，其理由是要克服管道或管网中压力损失。目前很多情况是锅炉铭牌压力远大于生产上需要的压力。例如很多用户选购了13压锅炉，而实际上只用5表压或6表压的运行压力。在这样低压力下运行，对蒸汽品质有不良影响。因为压力降低，蒸汽比容增加，出口处流速大大增加，使蒸汽带水现象上升。一般生产实际需要的压力加上克服全部管道阻力需要的压降后再加上25%~30%的压力余量就已够了。
　　给水泵的扬程按锅炉铭牌配套，锅炉实际运行压力过低，给水泵电能消耗显然是极大的浪费。
用于小型发电厂的锅炉蒸汽参数，可按汽机需要参数配。大部分用25表大气压的过热蒸汽。如果汽机是13表大　　气压的过热蒸汽，则锅炉应选用16表大气压的过热蒸汽参数为宜，这样可使蒸汽品质更加好一些。
　　对于城市、工厂采暖供热所需要的热水锅炉，目前常用的温度参数为供、回水温度95/70摄氏度。目前国内城市供热有三种型式；热电厂、区域锅炉房以及分散的小容量锅炉房供热。前二者为集中供热，以区域锅炉房供热为发展方向，当前以分散小容量锅炉房为多。对于区域集中供热，高温热水锅炉、供、回水温度将发展130/70参数。目前热水锅炉产品中已有95/70、115/70、130/70三档可供选择。实际使用中的热水锅炉运行压力大部分低于设计压力，主要是受原管网系统限制。

　　3、蒸汽锅炉和热水锅炉选用关系
　　由于热水采暖比蒸汽采暖节能舒适，及节能要求蒸汽采暖改为热水采暖。担是在不少工矿企业的生产工艺上仍需要蒸汽加热，因此企业用户就存在既需要蒸汽又需要热水的情况。在这种情况下如何选型是一个比较复杂的问题。需选用什么设备要具体分析。大致估计有以下几种情况：
　　A、工矿企业经常使用的蒸汽量很大而采暖用热水量不大进，可用蒸汽锅炉，另外配置面式热交换器生产热水。
　　B、当采暖系统使用热水量很大，需要的蒸汽量很小，但压力较高时，不妨在热水锅炉外另设置一台小的蒸汽锅炉用为汽源。
　　C、当热水量和蒸汽量都比较小时可选用汽、水两用的锅炉。
　　D、当热水量和蒸汽量都是很大时，则要从系统上来研究。

　　4、燃煤品种和选型关系
　　我国绝大部分工业的生活锅炉的燃料是煤。煤的特性比较复杂，例如无烟煤难于着火，高灰分劣质煤亦不易着火，褐煤虽然挥分很高，但水分亦高，着火亦较难。这些难着火的煤对炉拱设计都有特殊要求，这方面的问题比较复杂。工业发达国家，锅炉燃烧品种经过筛选比较稳定。我国市场上供应的大部分是原煤，而原煤来源的品质都难以保持稳定。特别地方小窑煤产的煤投入市场，使燃煤品种更加复杂。因此用户在选购设备之前，必须和当地燃料供应部门认真研究燃煤品种的发展趋势，以保证炉型、拱型适宜。

5、工业锅炉型的选择
　　A、燃烧设备的类型
　　选择燃烧设备首先决定于企业用户使用的燃料品种，但是燃烧设备在燃料适应程度上亦交错。简单概括如下：
　　链条炉排在炉拱的配合下能燃用较广泛的煤种。但是在已给定的炉拱下，燃煤的适应性亦在一定范围。由于链条炉排的金属耗量较大，发热值低的燃煤需要大的炉排面积，金属耗量随之增大。所以链条炉排适用于中等以上燃煤（发热值在4000大卡/小时以上），尤其是适宜于优质煤。
往复炉排能使燃煤生产搅拌作用，因此燃用煤种较广泛。但是由于往复炉排冷却的条件下不如链条炉排，适用烧灰分较多的燃煤，因为灰分能起到保护炉排片不能使它过热而烧坏。适用于热值在2700~4500大卡/公斤的燃煤。
　　抛煤机倒转炉排具有燃煤适应性广的特点，但不适宜烧无烟煤，因为无烟煤的层燃炉上需要长后拱，而抛煤机要开式炉膛，带二次风。抛煤机带有半悬浮燃烧性质，调节负荷灵敏。但是抛煤机炉排烟含尘量高。所以要发挥抛煤机炉优点首先要把降低排烟含尘量工作做好。如原煤颗粒度中细屑不能多，炉内二次风的运用，飞灰收集复燃装置等等措施跟上，把排烟含尘量减小到接近或略高于链条炉的水平，用户才能选用。
　　沸腾炉是国内、外都在积极开发的新炉型。国外发展沸腾炉侧重于环保角度的考虑，国内则更多侧重燃用劣质煤上的考虑。它能燃用1300大卡/公斤发热值以上的任何煤种。在燃用优势煤和低质煤时，燃烧室受热面布置，操作方式等方面有所不同。沸腾炉金属耗量较小，成本低，有较大发展前途。
　　煤粉炉总的说不适宜于20吨/时容量以下的小型工业锅炉，这是由于辅助装置复杂，不经济。我国中南地区采用煤粉、甘蔗渣两用炉也都是10吨/时以上容量。
　　B、“锅”的型式的选用
　　在“锅”的型式上目前有：锅壳式（火管）、水火管混合式、水管式三种，三种型式各有特点。锅壳式和水火管式适宜于较小容量的锅炉，如4吨/时及以下容量。水管锅炉适宜于容量较大的锅炉如4吨/时及以上锅炉。总的说水管锅炉安全性好。在同样外形尺寸条件下水管锅炉的炉膛可以稍高一些，布置炉拱条件比锅壳式和水火管式要好，有利于燃烧。

　　6、其他因素和选型关系
　　除了锅炉出力、工质参数、燃煤品种三个最基本因素外还有其他方面如外形尺寸、负荷波动性、水源水质、空气污染、机械化、自动化程度，都和主、辅机选型有关。锅炉外形尺寸对于在原有锅炉房内扩建须加以考虑，例如同样型号的10吨/时，6吨/时和6.5吨/时双锅筒横置式（SHL）锅炉，不同厂的产品，尺寸高低相差很大，用户要摸清制造厂产品情况。
　　总起来说选型是一个比较复杂的问题，不是理论上探讨就能解决的问题。选型时最关键的问题是要在各类产品的真实质量情况。我们上面分析的选型因素是在各类产品保证可靠质量的基础上而论的。如果产品的质量不好，那么选型的理论再好也是空讲。所以归根到底产品质量和产品品种是选型的基本保证。只有在多品种、高质量基础上才能使选型工作达到预期效果。