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各类型锅炉运行成本分析!

萤火虫节能环保 2018-11-08 14:46:00


锅炉是重要的热能动力设备,是最重要的热源。


一、锅炉是由“锅”和“炉”两部分组成的。

(一)、锅炉的基本组成部分称为锅炉本体,由汽锅、炉子及安全附件组成。


1、汽锅:


包括锅筒、管束、水冷壁、集箱、下降管。锅炉本体中汽水系统,高温燃烧产物烟气通过受热面将热量传递给汽锅内温度较低的水,水被加热,沸腾汽化,生成蒸汽


2、炉子:


(层燃炉)包括煤斗、炉排、炉膛、除渣板、送风装置等。锅炉本体中燃烧设备,燃烧将燃料的化学能转化为热能。


3、安全附件:


水位计、压力表、安全阀等及 锅炉金属钢架及平台楼梯。


(二)、“锅”由省煤器、汽包、下降管、水冷壁下联箱、水冷壁、过热器、再热器等组成:


1、省煤器:


位于锅炉尾部垂直烟道,利用烟气余热加热锅炉给水,降低排烟温度,提高锅炉效率,节约燃料。


2、汽包:


位于锅炉顶部,是一个圆筒形的承压容器,其下是水,上部是汽,它接受省煤器的来水,同时又与下降管、联箱、水冷壁共同组成水循环回路。水在水冷壁中吸热而生成的汽水混合物汇集于汽包,经汽水分离后向过热器输送饱和蒸汽。


3、下降管:


是水冷壁的供水管道,其作用是把汽包中的水引入下联箱再分配到各个水冷壁管中。分小直径分散下降管和大直径集中下降管两种。小直径下降管管径小,对水循环不利。


4、水冷壁下联箱:


联箱主要作用是将质汇集起来,或将工质通过联箱通过联箱重新分配到其它管道中。水冷壁下联箱是一根较粗两端封闭的管子,其作用是把下降管与水冷壁连接在一起,以便起到汇集、混合、再分配工质的作用。


5、水冷壁:


位于炉膛四周,其主要任务是吸收炉内的辐射热,使水蒸发,它是现代锅炉的主要受热面,同时还可以保护炉墙。


6、过热器:


其作用是将汽包来的饱和蒸汽加热上成具有一定温度的过热蒸汽。


7、再热器:


其作用是将汽轮机中做过部分功的蒸汽再次进行加热升温,然后再送到汽轮机中继续做功。


(三)、“炉”是燃烧系统,它的任务是使燃料在炉内良好的燃烧,放出热量。它由炉膛、燃烧器、点火装置、空气预热器、烟风道及炉墙、构架等组成。


1、炉膛:


是由炉墙和水冷壁转成的供燃料燃烧的,燃料在该空间内呈悬浮状燃烧,释放出大量的热量。


2、燃烧器:


位于炉膛四角或墙壁上,其作用是把燃料和空气以一定速度喷入炉内,使其在炉内能进行良好的混合以保证燃料及时着火和迅速完全地燃烧。分直流燃烧器和旋流燃烧器两种基本类型。


3、空气预热器:


是烟气与空气之间进行热量交换的换热器,属于燃烧系统。空气预热器通常布置在锅炉尾部烟道中,利用烟气的余热加热室温下的空气,使空气升温到燃料燃烧需要的温度然后送入炉膛。 


作用:


(1)、降低排烟温度,减少排烟热损失q2;

(2)、保证燃料及时着火,稳定和完善燃烧,提高燃烧效率,总的效果是提高锅炉的热效率。


4、烟风道:


是由炉墙、部分受热面管道及包墙管等组成的管道,用以引导烟气的流动,并经各个受热面进行热量交换,分为水平烟道和尾部烟道。辅助设备辅助设备包括通风设备(送、引风机)、燃料运输设备、制粉系统、除灰渣及除尘设备、脱硫设备等。



二、其它构件:

1、锅筒:

它的作用是汇集,贮存、净化蒸汽和补充给水。在水管锅炉中,通常有一至两个锅筒,上锅筒称为汽鼓(汽包),下面的称为水鼓或泥鼓。上锅筒内部有均匀给水的配水槽,汽水分离装置和连续排污装置。热水锅炉锅筒内部装配管及隔板等。上锅筒外部装有主汽阀,副汽阀,安全阀,空气阀,水位计,排污管以及压力表等连接管。上锅筒的一端封头或顶部有人孔门。


下锅筒的一端封头上开有人孔,底部装有定期排污装置。上下锅筒之间用许多上升管和下降管 (管束)连接,整个部件呈弹性结构。


上锅筒直径稍大于下锅筒直径,二锅筒之间连接对流管束。对流管束由外径51毫米的无缝钢管组成,顺列布置于对流烟道中,对流烟道沿纵向由耐火墙分为两半区,烟气沿对流烟道呈U形流动。锅炉的受热面:从放热介质吸热,将热量传递给受热介质的固体表面。根据传热过程特点分为辐射受热面、 对流受热面、沸腾层内埋管受热面。


2、水冷壁受热面:

水冷壁是布置在炉膛四周的辐射受热面。在工业锅炉中一般用朽φ51×3~φ63.5×3.5mm的锅炉钢管制成,是水管锅炉的主要受热面。辐射受热面吸收火焰辐射热并遮挡炉墙,因而对炉墙起到了保护作用;同时,由于吸热较多,能降低炉膛温度,还有防止燃烧煤层结焦的作用。


水冷壁的上部与上锅简直接连接或先经过上集箱再与上锅筒连接。上锅筒的炉水经下降管迸人下锅筒和下集箱,经过水冷壁吸热,形成汽水混合物,并上升到上锅筒,组成一个闭合的自然循环。


过去有些快装锅炉的水冷壁管的两侧焊有翼片(又称鳍片)。其目的是更多的接受炉膛辐射热量,同时也增大了对炉墙的遮挡面积。因其加工较难和导热不良,容易产生裂纹,严重时会撕裂水冷壁管,故已较少采用,而逐渐被异形钢管取代。


水冷壁:


3、集箱:

它是汇集炉管排列联接的主要元件,有分配供水和引出的作用,按其所在位置有上集箱和下集箱或进口集箱和出口集箱之分。


上集箱位于炉管上部,汇集上升管束的水汽混合物,通过导管引人上锅筒。有些上集箱安装在炉墙外部,在与炉管相对的位置开有成排手孔,以便清扫炉管内部。


下集箱位于炉管的下部,与下锅筒连接供水、分配给上升炉管。位于炉排两

侧的下集箱,具有防止炉排两侧炉墙烧坏或挂焦的作用,称为防焦箱。下集箱有排污管,端部还开有手孔,以便检查清扫集箱内部。


除锅炉本体集箱外,在省煤器,过热器等部件上也有各自相应的集箱。

集箱一般由较大直径的无缝钢管和两个端盖焊接而成。近年来有些制造厂将管端旋压收口,取代焊接端盖,结构更加合理。


4、对流管束受热面:

对流管束又称对流排管,位于上下锅筒之间,一般由φ51×3mm的锅炉钢管组成,是水管锅炉的主要受热面。为了充分吸收热量,通常将对流管束中间,用隔陷墙组成来回或转弯的烟道,增加烟气流程,并以较高的烟速横向冲刷管束。通常被烟气先冲刷的管束,由于烟气温度高传热较多,管内汽水混合物的密度小,成为上升管,反之烟气温度低传热较少,成为下降管。


烟气冲刷管束,一般采用横向冲刷。因为横向冲刷,其使热效果优于纵向冲刷。同属横向冲刷时,管子错排 “或叫叉排”的传热效果又优于顺排形式,但伴随传热效果的提高,烟气流动阻力也相应加大。


5、烟火管受热面:

烟管是烟管锅炉和水火管组合式锅炉的主要受热面,它的作用是当炉膛燃烧产生的高温烟气从管内流过时,不断对管外的锅水加热,使其逐渐成为蒸汽(或热水)。烟管一般装在锅壳内,用焊接或胀接固定在两端管板上。因其安装数量受到锅壳的限制,加上管内容易积灰堵塞,管外容易积垢,故不适用于较大型锅炉。但近年来,亦在研究大型水火管锅炉,并取得了一些进展。


近几年来推广应用一种新型烟管:即螺纹烟管,它是在烟管上压出深2mm左右的螺纹状凹槽,改善烟气对管壁的放热,效果显著。这种螺纹烟管与普通烟管相比,传热效果可提高近两倍。


6、过热器:


省煤器和空气预热器。它们均属对流受热面。过热器除有对流过热器外,还有辐射过热器,其余的省煤器和预热器均安装锅炉尾部烟道。它们的作用,主要是进一步降低排烟温度,提高锅炉热效率。


炉位于锅炉本体前方,是燃料燃烧的场所,它包括燃烧设备和炉膛。由于燃料不同和燃烧方式不同,主要有层燃炉,室燃炉,旋风炉、沸腾炉等。他们炉膛四周,都安装了水冷壁管。层燃炉为了加强燃料燃烧还有前、后拱。不同的炉型,其结构虽然不一样,但它们都有组织燃料燃烧的空间和相应的燃烧设备。

锅和炉是由传热过程联系起来的,受热面即是锅和炉的分界面。凡是一侧有放热介质 (火焰、烟气),另一侧就有受热介质 (水,蒸汽、空气),进行着热量传递,它们之间的热交换是依靠受热面。


由锅筒、受热面及其连接管道和烟风道、燃烧设备和出渣设备、炉墙和构架 (包括平台、扶梯)等所组成的整体称为锅炉本体。


我国工业锅炉产品型号由三部分组成,各部分之间用短横线相连。




锅炉按使用燃料可分为燃煤锅炉,燃气锅炉,燃油锅炉,电加热锅炉,生物质锅炉,了解各种燃料的运行成本,可以降低锅炉运行费用,进而增加企业的经济效益,在选购锅炉的时候,这是一个必须要考虑的因素。


  下面以加热50吨42℃的热水所需成本为例:


  1公斤水升温1度需要1大卡热量,本次计算按自来水10度计算:升温到42度需要升温42-10=32度(Δ=32度)50吨水=50000公斤 升温1度=50000 X 1大卡=50000大卡升温32度=50000大卡X 32=1600000大卡



1、 燃煤锅炉

  

燃煤锅炉标准煤的热值为5000大卡/公斤,根据各地煤价格取平均值按每公斤1.2元计算1600000大卡÷5000大卡  X  1.2  元=384元,燃煤锅炉的热效率一般在384÷0.8=480元。



2、 生物质锅炉

 

 市面上的生物质颗粒热值为4000大卡/公斤,根据各地生物质颗粒按每公斤1元计算1600000大卡÷4000大卡 X 1元=400元,生物质锅炉的热效率一般在400÷0.8=500元。


3、 燃气锅炉

  

天然气的热值是8600大卡/立方米,根据各地天然气的价格取平均值按每立方米3.5元计算1600000大卡÷8600大卡 X 3.5元=651元,燃气锅炉热效率一般在90%,651÷0.9=723元。


4、燃油锅炉

  

柴油的热值是9600大卡/每公斤,根据现在的柴油价格每公斤按7.6元计算1600000大卡÷9600大卡X 7.6元=1266元,燃油锅炉的热效率一般在90%,1266÷0.9=1407元。


5、 电锅炉

 

 电的热值:860大卡/KW,根据工业用电标准,电的价格按1.0元/度计算。600000大卡÷860大卡X 1 元=1860元,电加热锅炉的热效率一般为98%,1860÷0.98=1898元。


  通过以上数据得出各种燃料加热50吨42度洗浴热水的运行成本为:燃煤锅炉480元,生物质锅炉500元,燃气锅炉723元,燃油锅炉1407元,电加热锅炉1898元。





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