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浅谈小型热水锅炉及其配套工艺应用分析论文关键词：小型热水锅炉二合一采暖炉分析 论文摘要：目前供热方式多种多样，主要供热设备分为“二合一”采暖炉、相变真空采暖炉、小型热水锅炉三种。其中，小型热水锅炉属于应用较新的一种供热设备，本文就其工作原理、工艺流程、与其他供热设备生产运行优缺点对比，以及运行过程中的经济能耗等问题进行分析。 1 小型热水锅炉及配套工艺技术简介 结构： 小型热水锅炉主要采用撬装模块式设计，内部主要由燃烧室、热交换器、自动燃烧器、自动控制装置及配套设施构成。 工作原理： 燃烧器将天然气充分燃烧，产生的热量被受热面吸收传给中间介质水，完成加热的水通过循环水泵打出，送至各采暖用户，出户后的冷凝水返回后再次被加热，如此循环往复。 主要工艺流程： 清水通过全自动软化水供水机组处理后打入加热炉，天然气通过全自动点火装置将锅炉点燃，将炉内清水加热至85℃左右，然后循环水泵将热水打出送至各用户。 工艺技术：该种锅炉具备完善的自动控制系统，采用全自动燃烧器可以实现自动燃烧功能，并通过控制柜实现各项参数的精确输出或发出故障信号，另外小型热水锅炉可以根据水温的变化进行自动调节，当水温升高时，锅炉自动停止燃烧；待水温降低后再自动启炉，有效的节约了锅炉的的耗气量。 热水锅炉水质硬度指标一般在，通过全自动软化水供水机组处理后，水质硬度指标一般小于，远远低于热水锅炉水质要求，降低了锅炉的腐蚀结垢情况及维修量。 2 与其它供热设备技术对比分析 运行能耗： “二合一”采暖炉炉膛温度受热不均、火焰偏烧，易造成局部过热影响炉效，炉效平均值仅在％左右，低于采暖系统炉效不小于80％的节能要求，增大了耗气量和生产运行费用。 小型热水锅炉炉效可达88％左右，节能烟箱的设计，通过在烟箱内壁加涂特殊的辐射材料，降低热损失；并在烟管内加装高效传热扰流构件，进一步强化传热等措施确保了锅炉更高的燃烧及传热效率。 而且它具备自动启炉和停炉的功能，当炉内水温达到85℃左右时，小型热水锅炉可自行停止加热，当回水温度降至55℃左右时，设备自动启炉，开始加热，大大降低了耗气量。 相变真空炉则采用两回程燃烧室和优化的换热面设计，确保了最佳的热传递，使加热炉效率高达87％-91％。 安全性： “二合一”采暖炉燃烧器没有配置全自动点火和熄火保护装置，而且加热炉监测力度及精细控制不够，管理人员多靠观察火焰及经验控制燃烧，炉膛内易熄火，存在严重安全隐患问题。 小型热水锅炉采用全自动燃烧器和自动监控系统，可实现输出参数的精确控制，确保锅炉安全运行的同时，大大减少了锅炉由于操作人员经验不足及人为因素造成的低效高耗使用情况。 相变真空炉运行时，锅壳内部压力始终低于外界大气压，绝无承压爆炸的危险，运行安全可靠。 使用寿命： “二合一”采暖炉腐蚀结垢问题严重，降低了锅炉的使用寿命；同时，“二合一”采暖炉火管和烟管结垢快，造成受热不均，靠近燃烧器2-3m处火管过热，易发生变形损坏。 小型热水锅炉炉膛内采用防腐衬膜技术，大幅度降低钢材腐蚀速率，使本体维修率降低，使用寿命延长。 相变真空炉炉体内部在真空无氧、无垢的环境下运行，大大延长锅炉使用寿命。湿背式回燃式结构，有效保证了燃烧系统的运行寿命。 管理维护及供热负荷： “二合一”采暖炉属于压力容器管理范围，因此每年需要开机检修，更换附件（更换火嘴、燃烧器、耐火砖；维修烟囱等），而小型热水锅炉和相变真空炉的损坏现象很少，维修工作量相对较小。 “二合一”采暖炉和相变真空炉供热负荷范围比较大，而小型热水锅炉的最高供热负荷为,适用于小型场所。。 3 经济效益分析 初投资对比分析 若以一台额定热功率为的炉子为例，小型热水锅炉、“二合一”采暖炉、相变真空炉主要设备工程投资比较具体情况见下列各表。 通过以上价格比较可以看出，小型热水锅炉投资费用最低，比相变真空炉投资费用节省万元，比“二合一”采暖炉投资节省万元。 运行费用对比分析 就小型热水锅炉、相变真空炉及“二合一”采暖炉进行效益分析，以采暖炉为例： ①耗气量（天然气价格为元/立方米估算、湿气价格为元/立方米估算） 小型热水锅炉耗气量为33Nm3/h，年耗气量为，一年费用为万元 相变真空炉耗气量为，年耗气量为14x104Nm3，一年费用为万元 “二合一”采暖炉耗气量为40Nm3/h，年耗气量为，一年费用为万元 ②年维护费用 小型热水锅炉及相变真空炉均属于自控程度较高的供热设备，维修管理工作量很小，相对“二合一”采暖炉而言，每年可节省维修费用万元。 因此，应用小型热水锅炉或相变真空炉可以比二合一采暖炉节省年运行费用万元。 4认识与总结 1.小型热水锅炉较其他供热设备而言，一次性投入较低，可节约投资成本。 2.小型热水锅炉供热效果良好，冬季室内温度均达到20℃～25℃，充分满足小队点供热需求。 3.小型热水锅炉自动化程度较高，可以实现无人值守，管理方便。 4.小型热水锅炉运行效果平稳，维护工作量小，适合在具备气源、距离较远的独立小队点推广应用。 参考文献： [1]王鹏. 《小型热水锅炉水动力特性研究》. [D]；东北电力大学2007，4，26-27 [2]解鲁生. 《热水锅炉及供热系统探讨研究》. 全国供热行业热源技术研讨会，2004转

第十一届全国燃煤二氧化硫氮氧化物污染治理技术“十一五”烟气脱硫脱氮技术创新与发展交漉会 －３５１? 脱硫吸收塔浆液循环泵的汽蚀周立年 （许继联华国际环境工程有限责任公司，北京 １０００８５） 摘要循环泵的汽蚀在湿法脱硫工艺经常出现，但并没有引起重视。本文从汽蚀原理上分析出循环 泵汽蚀极容易发生，指出了避免汽蚀现象发生的一些措施。 石灰石一石膏法烟气脱硫工艺中，循环泵的工作效率关系到吸收塔内浆液喷淋效果，影响到脱硫效率和耗电量。通常对循环泵的腐蚀和磨蚀比较注意，循环泵的汽蚀现象不容易发现而没有 引起足够的重视。我们在脱硫作业中发现循环泵叶轮叶片出现一些坑坑点点损坏现象，循环泵电流下降，脱硫效率降低，经过仔细分析认为是汽蚀作用比较大，同时存在的腐蚀、磨蚀现象，也 加重了循环泵叶轮叶片的损坏。为此，我们必须对循环泵的汽蚀作认真的研究，避免或者减轻汽蚀现象的发生。 一、汽蚀机理 汽蚀现象是当水泵内液体流通时水汽化成汽泡，汽泡再凝结成水的过程中，对水泵流通金属表面的破坏，这种现象称为汽蚀或空蚀。 在一个标准大气压时，水加热到１００℃会沸腾，产生大量气泡。当容器内压力小于一个标准 大气压时，降低一定温度水也会沸腾。例如，当水温在５０℃时，水面上的压降到１２．３ ｋＰａ，水 会开始汽化而沸腾，当水面上的压力升到大于１２．３ ｋＰａ时，水就会停止汽化沸腾。所以水和汽 在温度一定时，通过变化压力可以互相转化。 循环泵的运转过程中，泵各处的流速和压力变化巨大，在叶轮进浆处压力最低。这个地方的浆液温度为５０℃，当这个地方浆液压力小于或等于１２．３ ｋＰａ时，浆液就会汽化，形成许多细小 的汽泡，有些汽泡会附着在叶轮叶片和泵壳内壁上，同时溶解在浆液中的ＳＯ：、０：、ＣＩ等腐蚀性 气体会因为压力降低而逸出，这些气体腐蚀性极强。由于吸收塔内浆液加入了大量的氧化空气， 所以吸收塔内是一个充满大量空气汽泡的石膏一石灰石浆液混合液体，在进入循环泵之前，已经充满了气体，更加有利于汽化现象发生。 浆液中ＳＯ：、０：、ＣＩ气体在总压力（气体和汽体）等于１０１．３３ ｋＰａ时溶解于ｌＯＯｇ水中的气体质量为：Ｓ０２：６．４７ 是一种强腐蚀性气体。 循环泵叶轮边缘是泵体内压力最低和最高的切换点，浆液中瞬间形成许多蒸汽和气体混合的 小气泡，当小气泡随水流到达压力较高区域时，汽泡急剧凝结而消失，同时，汽泡周围的浆液以 很高的速度填充汽泡空间。 从汽泡产生到消失，时间极短。估计这段时间，如叶轮叶片进口处浆液的相对速度为３０ｍ／ Ｓ，叶轮叶片汽蚀破坏部位与叶片进口边的距离为３ｃｍ，汽泡从产生到消失的时间约为０．００１Ｓ。 汽泡在短暂的时间内消失，会产生很强的水锤压强，局部压强可达到２００ＭＰａ以上，这样高的瞬 时冲击压强作用在叶轮叶片上足以使表面上微观裂缝处产生破坏作用。同时，汽泡中的ＳＯ：、 ０：、ＣＩ等腐蚀性气体，也会借助汽泡凝结及气体压强而产生的热量，加快叶轮叶片表面的化学 腐蚀破坏作用。所以叶轮叶片表面首先出现坑坑点点的“点蚀”损坏现象。ｇ；０２：０．００３１ ｇ；ＣＩ：０．４５９ ｇ。浆液中ｓ０２、ｃＩ气体含量大于０２含量， ?３５２? “十一五”烟气脱硫脱氮技术创新与发展交流会（２００７） 二、循环泵产生汽蚀的现象 ２．１对循环泵过流部件产生破坏作用汽蚀破坏最严重的是叶轮，及叶轮上的叶片部件，叶轮口环间隙处会产生汽蚀破坏现象。 ２．２产生噪声和振动 汽蚀发生时，会有汽泡的破灭产生的各种频率的噪声，如炒豆子的燥裂声，同时机组会有振 动现象。 ２．３循环泵效率下降 循环泵汽蚀严重时，由于浆液中有大量汽泡，实际上改变了浆液的密度，叶片表面充满了汽 泡，造成脱流，造成泵实际扬送的充满汽体的浆液，而不是单纯的浆液，使循环泵的功率、扬程 和效率均会迅速下降，如图所示： 三、汽蚀的界限Ｐｎ ３．１、泵汽蚀余量ＮＰＳＨ， 泵汽蚀余量Ａｈｒ是由泵本身的特性决定的， 是表示泵本身抗汽蚀性能的参数，与泵本身的设 计、制造和泵的使用转速有关。泵的汽蚀余量Ａｈｒ越低，说明泵的抗汽蚀性能越好，反之，泵 的抗汽蚀性能越差。 ３．２、装置汽蚀余量ＮＰＳＨ。：图１Ｑ 装置汽蚀余量是由外界的吸入装置特性决定 汽蚀对特性曲线的影响 的，是表示装置汽蚀性能的参数，（例如吸收塔浆液循环泵吸人装置的装置汽蚀余量是由塔内液 面高度及管道系统阻力所决定的）。装置汽蚀余量越高，泵越不容易汽蚀，反之，泵越容易 汽蚀。 ３．３、泵产生汽蚀的界限： 泵产生汽蚀的界限是泵汽蚀余量ＮＰＳＨ，等于装置汽蚀余量ＮＰＳＨ。。当装置汽蚀余量低到等 于泵汽蚀余量ＮＰＳＨ，时，泵就己经开始汽蚀，换言之，泵的汽蚀余量高到等于装置汽蚀余量时，泵就已开始汽蚀。 四、装置汽蚀余量计算为使循环泵不发生汽蚀，装置汽蚀余量（ＮＰＳＨ。）必须大于泵的汽蚀余量（ＮＰＳＨ，），为了 安全还应增加１ｍ的安全余量即：ＮＰＳＨ。≥ＮＰＳＨ，＋１ ｍ 装置汽蚀余量是指泵入口处单位重量液体所具有的高于汽化压力能头的能量。影响循环泵装 置汽蚀余量的条件有：吸收塔内浆液高度与循环泵入口高度之差，泵人ｌＺｌ管道直径、长度、形 式、阀门，入口管道内壁光洁度，当地绝对标高，浆液温度，以及浆液中汽体含量和汽泡大 小等。 泵的汽蚀余量为循环泵的结构的设计参数所决定，由泵厂商在泵试验中确定。 装置汽蚀余量的计算如下式： ＮＰＳＨ。＝（Ｈ砒ｍ—Ｈ，。。）／１０ｐｐ＋Ｈｓ 式中：Ｈ。——泵安装地点的环境压力，ｋＰａ； Ｈ，。。——浆液汽化压力，ｋＰａ； 第十一届全国燃煤二氧化硫氮氧化物污染治理技术“十一五”烟气脱硫脱氮技术创新与发展交流会 ‘３５３? Ｈｓ——泵入口总水头，ｍ； ｐｐ——浆液密度，ｔ／ｍ３ 泵入口总水头计算如下式：Ｈ。＝Ｚｌ～Ｈｎｌ—Ｈｉｉ ｚ。——循环泵实际提升高度（吸收塔内浆液面与循环泵中心线之差），ｍ； Ｈ。．——循环泵进口管段沿程水头损失，ｍ； Ｈｉｉ——循环泵进口管段局部水头损失之和，ｍ；Ｈｎｌ＝ｆ×Ｌ／Ｄ×Ｖ２／２９ Ｆ——泵进口管内壁摩擦系数； Ｌ——泵进口管当量长度，ｌＩｌ； Ｄ——泵进口管内径，ｉｎ； Ｖ——泵进口管浆液流速，ｍ／ｓ； ｇ——重力加速度，ｇ＝９．８１ｍ／ｓ２；Ｈｉｉ＝Ｈ＾一ＨＢ—Ｈｃ—ＨＤ ＨＡ——泵进口管过滤网水头损失，ｉｎ； Ｈ。——泵进口管蝶阀水头损失，ｍ； Ｈ。——泵进Ｉ＝Ｉ管收缩段水头损失，ｍ； Ｈ。——泵进Ｉ＝Ｉ管与吸收塔接头型式水头损失，ｍ； 五、泵的汽蚀余量计算泵的汽蚀余量的计算如下式：ＮＰＳＨ，＝Ｖ０２／２９＋ｈＷ０２／２９ 由泵的汽蚀余量计算公式可以看出，减少泵的汽蚀余量，提高泵的汽蚀性能应该采取以下措施： 降低泵的转速，采用低转速泵。 入值采用求导方式取最小值点，加大叶轮进口直径，符合ＫＯ值在４．５—５．５之间，为高汽蚀余量泵。 增加叶片进口宽度，从而减小Ｖｏ和Ｗｏ。 增加了盖板进口部分曲率半径，采用两段圆弧设计，从而减低Ｖｏ值。叶片数量最少，排挤系数小。 叶片进口冲角在保证效率的情况，采用正冲角。 叶片进口采用自然流线角度，流体阻力小。 加大平衡孔设计，进出口压力得到平衡，减小泄流量。 采用能耐酸腐蚀、耐磨蚀、强度高、韧性大的金属材料。国际和国内通用材料有：Ａ４９（双 相耐磨白口铁）或１．４５１７、１．４４６０、１．４５３９、１．４５２９等双相钢，也可以采用衬胶方式，均表现 出比较良好的耐腐蚀、耐磨损性能。 六、循环泵汽蚀实例计算某６００ＭＷ机组脱硫吸收塔，循环泵浆液输送量为９８００ｍ３／ｈ，吸收塔浆液面与泵进１２１之差为９．６ｍ，进口管直径为１．２ｍ，进１２１管几何长度为６．２６ｍ，石膏浆液比重１．１５ ｔ／ｍ３，循环泵必需汽 蚀余量ＮＰＳＨ，＝８．７ ｍ。 ｍ。 根据当地标高，Ｈａｔｍ为９０ ｋＰａ，Ｈｖａｐ为１３ ｋＰａ。ＰＰ为１．１５ ｔ／ｍ３。经过计算，Ｈｓ＝９．７ “十一五”烟气脱硫脱氮技术创新与发展交流会（２００７） ＮＰＳＨ。＝（Ｈａｔｍ—Ｈｖａｐ）／１０ｐｐ＋Ｈｓ＝（９０—１３）／１０×１．１５＋９．７＝１５．７ 由于ＮＰＳＨ。＋１＝８．７＋１＝９．７ｍ ｍ 该泵的装置汽蚀余量大于泵的汽蚀余量加ｌ米的数值，满足汽蚀余量的要求，不会发生汽蚀现象。 七、循环泵避免汽蚀现象的措施改进循环泵的内部结构和参数。 循环泵进口管道适当加粗，减少弯曲和变径，改进管道与吸收塔的接口形式。 减少循环泵进口管道长度。 调试及正常生产时，降低吸收塔低液位的使用频率，保持正常液位操作，保持较高的装置汽蚀余量与泵的汽蚀余量的差值。 吸收塔内氧化空气管出口尽量设计在较高的位置上，减少浆液中的空气含量。 在石灰石进入制浆前设筛子或者过滤装置，提高石灰石的纯度，减少石灰石中的ＳｉＯ：及异物，避免进入吸收塔内造成对循环泵叶轮叶片的损坏。 在石膏排放泵出口设过滤器，在往塔内回输时可以净化石膏浆液，减少ＳｉＯ：及异物在浆液 中循环，减少对泵的损坏。 脱硫装置开始运行时严格检查烟道及浆液系统的杂质和异物。 使用质量良好的浆液喷头，减少破损喷头对泵的损伤。 八、结论湿法脱硫工程中循环泵极容易形成汽蚀，和循环浆液中充满大量氧化空气、浆液温度较高有 关，同时浆液中有大量腐蚀性气体，加剧了循环泵叶轮叶片的破坏。在循环泵外部配置设计时应 充分注意，改善各种装置的外部条件，避免汽蚀的发生。对泵生产厂商要求浆液泵在研制和生产 时，采取专门的防范措施，避免汽蚀、腐蚀、磨蚀对泵的损伤。参考文献 《选矿设计手册》冶金工业出版社 《水泵原理、运行维护与泵站管理》化学工业出版社 《锅炉设计手册》机械工业出版社 《化学分析手册》化学工业出版社 脱硫吸收塔浆液循环泵的汽蚀作者： 作者单位： 周立年 许继联华国际环境工程有限责任公司,北京,100085 相似文献(10条) 1.会议论文 王乃华.鲁天毅 石灰石/石膏湿法烟气脱硫金属浆液循环泵国产化研究及实践 2006 本文介绍了襄樊五二五泵业有限公司成功开发烟气脱硫金属浆液循环泵的有关情况.包括:泵的水力模型、结构、机械密封、材料的研究成果,经工业 性考核和鉴定该泵已达国际先进水平,完全可实现我国火电机组湿法脱硫装置的各种金属浆液循环泵的国产化. 2.会议论文 孙克勤.徐海涛.徐延忠 利用自主工艺包实施WFGD核心设备国产化 2004 本文对石灰石-石膏湿法烟气脱硫关键设备吸收塔浆液输送及分配系统——浆液循环泵及FRP喷林管道进行国产化研究及工程实施的过程进行了介绍 。试验数据表明,由江苏苏源环保工程股份有限公司与连云港中复连众复合材料集团公司联合开发的FRP喷淋管道及与石家庄泵业集团有限公司联合开发 的大流量浆液循环泵完全满足600MW等级火电厂湿法烟气脱硫工程的需要,部分指标已达到或接近世界先进水平,此两项设备已成功应用于太仓港环保发电 有限公司一二期烟气脱硫工程中,其成功开发将对推动我国烟气脱硫技术及装备的国产化产生深远的意义。 3.会议论文 龙辉.钟明慧 影响600MW机组湿法烟气脱硫厂用电率主要因素分析 2005 针对影响600MW机组湿式石灰石—石膏法脱硫岛厂用电率的主要因素,对煤收到基硫分高低、烟气量大小、采用的不同脱硫设备等对脱硫厂用电率的 影响进行了详细分析,结论是应根据工程具体煤种情况核算硫系统主要6kV设备(增压风机、浆液循环泵、磨粉机、真空泵、氧化风机等)的轴功率,在初步 设计(预设计)阶段对可能出现的厂用电率计算后,完成湿式石灰石—石膏法脱硫岛硫部分厂用变容量的选择. 4.会议论文 王乃华 石灰石(石灰)/石膏湿法烟气脱硫装置用泵及其国产化 2003 为了实现石灰石(石灰)/石膏湿法烟气脱硫装置用泵国产化,满足市场用泵需求,襄樊五二五泵业有限公司根据输送浆液的腐蚀磨蚀特性,在引进技术 基础上进行了大量研发工作,并取得了良好的应用业绩,实现了烟气脱硫装置中吸收塔循环泵、各种渣浆泵、长轴液下泵以及搅拌机等多种设备的国产化. 5.会议论文 朱晨曦.吴志宏 烟气脱硫浆液循环泵国产化研究 2006 本文介绍了湿法烟气脱硫装置(WFGD)脱硫浆液循环泵国产化的研究过程，将成果转化为产品并应用于实际工位，达到了设计参数要求，同时填补国 内湿法脱硫大型石膏浆液循环泵(合金泵)空白，突破与掌握了脱硫大型浆液循环泵创新技术和关键技术。 6.会议论文 黄河 FGD浆液循环泵叶轮叶片断裂原因分析及防范措施 2008 针对石灰石-石膏湿法脱硫系统浆液循环泵保证寿命期内叶轮叶片断裂的现象，探讨了其断裂的因素。结合断样金相组织分析、断面能谱成分和扫描 电镜分析结果，提出了该位置断裂的原因及防范措施。 7.期刊论文 赵芳.黄魁 烟气湿法脱硫优化运行讨论 -科技信息2009,""(34) 从分析烟气湿法脱硫系统的运行特性出发,提出合理控制吸收塔内浆液的pH值、石膏浆液的密度和石灰石粉的颗粒度,优化浆液循环泵的运行,加强烟 气、废水系统的管理等控制策略.结合脱硫单耗调控、能耗排序优化、入炉煤的合理掺混,并结合系统和设备改造与完善,最终达到优化运行的目的. 8.期刊论文 周祖飞.ZHOU Zu-fei 燃煤电厂烟气脱硫系统的运行优化 -浙江电力2008,27(5) 介绍了燃煤电厂石灰石-石膏湿法脱硫系统运行优化的研究成果,主要内容有以吸收塔浆液pH值控制为核心的脱硫化学反应工艺的细调,增压风机和 GGH等设备及系统运行方式的调整优化,以及循环泵的节能组合投运等提高脱硫运行经济性的措施. 9.会议论文 龙辉.于永志 影响600MW机组湿法烟气脱硫装置厂用电率主要因素分析 2006 针对影响600MW机组湿式石灰石-石膏法脱硫岛厂用电率的主要因素,对煤收到基硫分高低、烟气量大小、采用的不同脱硫设备等对脱硫厂用电率的影 响进行了详细分析,国内现设计的600MW机组采用湿法烟气脱硫工艺时,设计煤种为高热值,低硫分(硫分低于％),并且脱硫烟气系统不设GGH或设GGH时 ,脱硫厂用电率为％～％;当采用低热值,高水分设计煤种,脱硫厂用电率在％以上.当采用高硫分(硫分高于4％)、中等热值的煤种时,脱硫厂用 电率最高可达％.应根据工程具体煤种情况核算脱硫系统主要设备(增压风机、浆液循环泵、磨粉机、真空泵、氧化风机等主要设备)的轴功率,在初 步设计阶段核算脱硫部分厂用电率后,完成湿式石灰石-石膏法脱硫岛脱硫部分厂用变容量的选择. 10.学位论文 杜谦 并流有序降膜组脱除烟气中SO<,2>过程的研究 2004 在当前的湿法烟气脱硫技术中占主导地位的是喷雾型石灰石—石膏法烟气脱硫.喷雾型吸收塔具有许多优点,但也存在一些问题.如因喷雾的要求,循 环泵能耗较大、对喷嘴的要求高;雾滴被气体包夹,脱水除雾困难,塔内难实现高气速,且烟气带水对尾部设备腐蚀较严重等.随着对脱硫过程的深入了解 ,吸收塔内的化学过程能得到很好的控制,结垢问题基本得到解决.本文针对喷雾型吸收塔存在的问题及塔内结垢问题得到解决的基础上,提出了新型并流 有序降膜式湿法烟气脱硫工艺,旨在利用降膜反应器的一系列优点,如塔内降膜能提供充分有效的气液接触反应面,是一种高效的气液反应器;塔内气、液 膜互不贯通,可防止脱硫后烟气中携带雾滴,可省却除雾器,简化系统设备,同时可减轻尾部设备的腐蚀;塔内能实现高气速,可缩小塔体;塔内气相压降小 ,降膜通过布液器采用溢流方式形成,且可实现低液气比,系统能耗低等特点,从而降低脱硫装置投资及运行成本;同时本文旨在利用并流有序降膜塔内气、 液接触的表面积相对已知,是一种良好的研究脱硫过程机理的反应器的特点,对湿式石灰石-石膏法脱硫过程进行比较准确的研究,以便更深入了解湿法脱 硫过程,为合理设计和运行脱硫设备提供理论依据.本文最后对新型并流有序降膜式湿法烟气脱硫过程进了数值模拟,并将模拟结果与试验结果进行了比较 分析.结果表明,模型能较准确地对并流降膜式湿法烟气脱硫过程进行模拟,能较准确地对系统脱硫率、浆液中剩余石灰石含量及各离子浓度进行预测.

第十届全燃煤二氧化硫氮氧化物污染治理技术十五烟气脱硫脱氮技术创新与发展交漉 －351? 脱硫吸收塔浆液循环泵汽蚀周立 （许继联华际环境工程限责任公司北京 100085） 摘要循环泵汽蚀湿脱硫工艺经现并没引起重视本文汽蚀原理析循环 泵汽蚀极容易发指避免汽蚀现象发些措施 石灰石石膏烟气脱硫工艺循环泵工作效率关系吸收塔内浆液喷淋效影响脱硫效率耗电量通循环泵腐蚀磨蚀比较注意循环泵汽蚀现象容易发现没 引起足够重视我脱硫作业发现循环泵叶轮叶片现些坑坑点点损坏现象循环泵电流降脱硫效率降低经仔细析认汽蚀作用比较同存腐蚀、磨蚀现象 加重循环泵叶轮叶片损坏我必须循环泵汽蚀作认真研究避免或者减轻汽蚀现象发 、汽蚀机理 汽蚀现象水泵内液体流通水汽化汽泡汽泡再凝结水程水泵流通金属表面破坏种现象称汽蚀或空蚀 标准气压水加热100℃沸腾产量气泡容器内压力于标准 气压降低定温度水沸腾例水温50℃水面压降12．3 kPa水 始汽化沸腾水面压力升于12．3 kPa水停止汽化沸腾所水汽 温度定通变化压力互相转化 循环泵运转程泵各处流速压力变化巨叶轮进浆处压力低浆液温度50℃浆液压力于或等于12．3 kPa浆液汽化形许细 汽泡些汽泡附着叶轮叶片泵壳内壁同溶解浆液SO：、0：、CI等腐蚀性 气体压力降低逸些气体腐蚀性极强由于吸收塔内浆液加入量氧化空气 所吸收塔内充满量空气汽泡石膏石灰石浆液混合液体进入循环泵前已经充满气体更加利于汽化现象发 浆液SO：、0：、CI气体总压力（气体汽体）等于101．33 kPa溶解于lOOg水气体质量：S02：6．47 种强腐蚀性气体 循环泵叶轮边缘泵体内压力低高切换点浆液瞬间形许蒸汽气体混合 气泡气泡随水流达压力较高区域汽泡急剧凝结消失同汽泡周围浆液 高速度填充汽泡空间 汽泡产消失间极短估计段间叶轮叶片进口处浆液相速度30m／ S叶轮叶片汽蚀破坏部位与叶片进口边距离3cm汽泡产消失间约0．001S 汽泡短暂间内消失产强水锤压强局部压强达200MPa高瞬 冲击压强作用叶轮叶片足使表面微观裂缝处产破坏作用同汽泡SO：、 0：、CI等腐蚀性气体借助汽泡凝结及气体压强产热量加快叶轮叶片表面化 腐蚀破坏作用所叶轮叶片表面首先现坑坑点点点蚀损坏现象g；02：0．0031 g；CI：0．459 g浆液s02、cI气体含量于02含量 ?352? 十五烟气脱硫脱氮技术创新与发展交流（2007） 二、循环泵产汽蚀现象 2．1循环泵流部件产破坏作用汽蚀破坏严重叶轮及叶轮叶片部件叶轮口环间隙处产汽蚀破坏现象 2．2产噪声振 汽蚀发汽泡破灭产各种频率噪声炒豆燥裂声同机组振 现象 2．3循环泵效率降 循环泵汽蚀严重由于浆液量汽泡实际改变浆液密度叶片表面充满汽 泡造脱流造泵实际扬送充满汽体浆液单纯浆液使循环泵功率、扬程 效率均迅速降图所示： 三、汽蚀界限Pn 3．1、泵汽蚀余量NPSH 泵汽蚀余量Ahr由泵本身特性决定 表示泵本身抗汽蚀性能参数与泵本身设 计、制造泵使用转速关泵汽蚀余量Ahr越低说明泵抗汽蚀性能越反泵 抗汽蚀性能越差 3．2、装置汽蚀余量NPSH：图1Q 装置汽蚀余量由外界吸入装置特性决定 汽蚀特性曲线影响 表示装置汽蚀性能参数（例吸收塔浆液循环泵吸装置装置汽蚀余量由塔内液 面高度及管道系统阻力所决定）装置汽蚀余量越高泵越容易汽蚀反泵越容易 汽蚀 3．3、泵产汽蚀界限： 泵产汽蚀界限泵汽蚀余量NPSH等于装置汽蚀余量NPSH装置汽蚀余量低等 于泵汽蚀余量NPSH泵经始汽蚀换言泵汽蚀余量高等于装置汽蚀余量泵已始汽蚀 四、装置汽蚀余量计算使循环泵发汽蚀装置汽蚀余量（NPSH）必须于泵汽蚀余量（NPSH） 安全应增加1m安全余量即：NPSH≥NPSH＋1 m 装置汽蚀余量指泵入口处单位重量液体所具高于汽化压力能能量影响循环泵装 置汽蚀余量条件：吸收塔内浆液高度与循环泵入口高度差泵lZl管道直径、度、形 式、阀门入口管道内壁光洁度绝标高浆液温度及浆液汽体含量汽泡 等 泵汽蚀余量循环泵结构设计参数所决定由泵厂商泵试验确定 装置汽蚀余量计算式： NPSH＝（H砒m—H）／10pp＋Hs 式：H——泵安装点环境压力kPa； H——浆液汽化压力kPa； 第十届全燃煤二氧化硫氮氧化物污染治理技术十五烟气脱硫脱氮技术创新与发展交流 ‘353? Hs——泵入口总水m； pp——浆液密度t／m3 泵入口总水计算式：H＝Zl～Hnl—Hii z——循环泵实际提升高度（吸收塔内浆液面与循环泵线差）m； H．——循环泵进口管段沿程水损失m； Hii——循环泵进口管段局部水损失m；Hnl＝f×L／D×V2／29 F——泵进口管内壁摩擦系数； L——泵进口管量度lIl； D——泵进口管内径in； V——泵进口管浆液流速m／s； g——重力加速度g＝9．81m／s2；Hii＝H＾HB—Hc—HD HA——泵进口管滤网水损失in； H——泵进口管蝶阀水损失m； H——泵进I＝I管收缩段水损失m； H——泵进I＝I管与吸收塔接型式水损失m； 五、泵汽蚀余量计算泵汽蚀余量计算式：NPSH＝V02／29＋hW02／29 由泵汽蚀余量计算公式看减少泵汽蚀余量提高泵汽蚀性能应该采取措施： 降低泵转速采用低转速泵 入值采用求导式取值点加叶轮进口直径符合KO值4．5—5．5间高汽蚀余量泵 增加叶片进口宽度减VoWo 增加盖板进口部曲率半径采用两段圆弧设计减低Vo值叶片数量少排挤系数 叶片进口冲角保证效率情况采用冲角 叶片进口采用自流线角度流体阻力 加平衡孔设计进口压力平衡减泄流量 采用能耐酸腐蚀、耐磨蚀、强度高、韧性金属材料际内通用材料：A49（双 相耐磨白口铁）或1．4517、1．4460、1．4539、1．4529等双相钢采用衬胶式均表现 比较良耐腐蚀、耐磨损性能 六、循环泵汽蚀实例计算某600MW机组脱硫吸收塔循环泵浆液输送量9800m3／h吸收塔浆液面与泵进121差9．6m进口管直径1．2m进121管几何度6．26m石膏浆液比重1．15 t／m3循环泵必需汽 蚀余量NPSH＝8．7 m m 根据标高Hatm90 kPaHvap13 kPaPP1．15 t／m3经计算Hs＝9．7 十五烟气脱硫脱氮技术创新与发展交流（2007） NPSH＝（Hatm—Hvap）／10pp＋Hs＝（90—13）／10×1．15＋9．7＝15．7 由于NPSH＋1＝8．7＋1＝9．7m m 该泵装置汽蚀余量于泵汽蚀余量加l米数值满足汽蚀余量要求发汽蚀现象 七、循环泵避免汽蚀现象措施改进循环泵内部结构参数 循环泵进口管道适加粗减少弯曲变径改进管道与吸收塔接口形式 减少循环泵进口管道度 调试及产降低吸收塔低液位使用频率保持液位操作保持较高装置汽蚀余量与泵汽蚀余量差值 吸收塔内氧化空气管口尽量设计较高位置减少浆液空气含量 石灰石进入制浆前设筛或者滤装置提高石灰石纯度减少石灰石SiO：及异物避免进入吸收塔内造循环泵叶轮叶片损坏 石膏排放泵口设滤器往塔内输净化石膏浆液减少SiO：及异物浆液 循环减少泵损坏 脱硫装置始运行严格检查烟道及浆液系统杂质异物 使用质量良浆液喷减少破损喷泵损伤 八、结论湿脱硫工程循环泵极容易形汽蚀循环浆液充满量氧化空气、浆液温度较高 关同浆液量腐蚀性气体加剧循环泵叶轮叶片破坏循环泵外部配置设计应 充注意改善各种装置外部条件避免汽蚀发泵产厂商要求浆液泵研制产 采取专门防范措施避免汽蚀、腐蚀、磨蚀泵损伤参考文献 《选矿设计手册》冶金工业版社 《水泵原理、运行维护与泵站管理》化工业版社 《锅炉设计手册》机械工业版社 《化析手册》化工业版社 脱硫吸收塔浆液循环泵汽蚀作者： 作者单位： 周立 许继联华际环境工程毅 石灰石/石膏湿烟气脱硫金属浆液循环泵产化研究及实践 2006 本文介绍襄樊五二五泵业限公司功发烟气脱硫金属浆液循环泵水力模型、结构、机械密封、材料研究,经工业 性考核鉴定该泵已达际先进水平,完全实现我火电机组湿脱硫装置各种金属浆液循环泵设备产化 2004 本文石灰石-石膏湿烟气脱硫关键设备吸收塔浆液输送及配系统——浆液循环泵及FRP喷林管道进行产化研究及工程实施程进行介绍 试验数据表明,由江苏苏源环保工程股份限公司与连云港复连众复合材料集团公司联合发FRP喷淋管道及与石家庄泵业集团限公司联合发 流量浆液循环泵完全满足600MW等级火电厂湿烟气脱硫工程需要,部指标已达或接近世界先进水平,两项设备已功应用于太仓港环保发电 限公司二期烟气脱硫工程,其功发推我烟气脱硫技术及装备产化产深远意义烟气脱硫厂用电率主要素析 2005 针影响600MW机组湿式石灰石—石膏脱硫岛厂用电率主要素,煤收基硫高低、烟气量、采用同脱硫设备等脱硫厂用电率 影响进行详细析,结论应根据工程具体煤种情况核算硫系统主要6kV设备(增压风机、浆液循环泵、磨粉机、真空泵、氧化风机等)轴功率,初步 设计(预设计)阶段能现厂用电率计算,完湿式石灰石—石膏脱硫岛硫部厂用变容量议论文 王乃华 石灰石(石灰)/石膏湿烟气脱硫装置用泵及其产化 2003 实现石灰石(石灰)/石膏湿烟气脱硫装置用泵产化,满足市场用泵需求,襄樊五二五泵业限公司根据输送浆液腐蚀磨蚀特性,引进技术 基础进行量研发工作,并取良应用业绩,实现烟气脱硫装置吸收塔循环泵、各种渣浆泵、轴液泵及搅拌机等种设备产化研究 2006 本文介绍湿烟气脱硫装置(WFGD)脱硫浆液循环泵产化研究程转化产品并应用于实际工位达设计参数要求同填补 内湿脱硫型石膏浆液循环泵(合金泵)空白突破与掌握脱硫型浆液循环泵创新技术关键技术议论文 黄河 FGD浆液循环泵叶轮叶片断裂原析及防范措施 2008 针石灰石-石膏湿脱硫系统浆液循环泵保证寿命期内叶轮叶片断裂现象探讨其断裂素结合断金相组织析、断面能谱扫描 电镜析结提该位置断裂原及防范措施脱硫优化运行讨论 -科技信息2009,""(34) 析烟气湿脱硫系统运行特性发,提合理控制吸收塔内浆液pH值、石膏浆液密度石灰石粉颗粒度,优化浆液循环泵运行,加强烟 气、废水系统合理掺混,并结合系统设备改造与完善,终达优化运行目运行优化 -浙江电力2008,27(5) 介绍燃煤电厂石灰石-石膏湿脱硫系统运行优化研究,主要内容吸收塔浆液pH值控制核脱硫化反应工艺细调,增压风机 GGH等设备及系统运行式调整优化,及循环泵节能组合投运等提高脱硫运行经济性烟气脱硫装置厂用电率主要素析 2006 针影响600MW机组湿式石灰石-石膏脱硫岛厂用电率主要素,煤收基硫高低、烟气量、采用同脱硫设备等脱硫厂用电率影 响进行详细析,内现设计600MW机组采用湿烟气脱硫工艺,设计煤种高热值,低硫(硫设GGH或设GGH ,脱硫厂用电率采用低热值,高水设计煤种,脱硫厂用电率采用高硫(硫高于4％)、等热值煤种,脱硫厂用 电率高轴功率,初 步设计阶段核算脱硫部厂用电率,完湿式石灰石-石膏脱硫岛脱硫部厂用变容量位论文 杜谦 并流序降膜组脱除烟气SO<,2>程研究 2004 前湿烟气脱硫技术占主导位喷雾型石灰石—石膏许优点,存喷雾要求,循 环泵能耗较、喷嘴要求高;雾滴气体包夹,脱水除雾困难,塔内难实现高气速,且烟气带水脱硫程深入解 ,吸收塔内化程能控制,结垢问题基本喷雾型吸收塔存问题及塔内结垢问题解决基础,提新型并流 序降膜式湿烟气脱硫工艺,旨利用降膜反应器系列优点,塔内降膜能提供充效气液接触反应面,种高效气液反应器;塔内气、液 膜互贯通,防止脱硫烟气携带雾滴,省却除雾器,简化系统设备,同减轻尾部设备腐蚀;塔内能实现高气速,缩塔体;塔内气相压降 ,降膜通布液器采用溢流式形,且实现低液气比,系统能耗低等特点,降低脱硫装置投资及运行本;同本文旨利用并流序降膜塔内气、 液接触表面积相已知,种良研究脱硫程机理反应器特点,湿式石灰石-石膏脱硫程进行比较准确研究,便更深入解湿脱 硫程,合理设计新型并流序降膜式湿烟气脱硫程进数值模拟,并模拟结与试验结进行比较 表明,模型能较准确并流降膜式湿烟气脱硫程进行模拟,能较准确系统脱硫率、浆液剩余石灰石含量及各离

热能与动力工程专业毕业论文（锅炉专业 锅炉的计算机控制 锅炉微机控制，是近年来开发的一项新技术，它是微型计算机软、硬件、自动控制、锅炉节 能等几项技术紧密结合的产物，我国现有中、小型锅炉 30 多万台，每年耗煤量占我国原煤 产量的 1/3，大多数锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染等严重的生产状态。提高热效率， 降低耗煤量，用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。 作为锅炉控制装置，其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、运行，减轻操作人员的劳动 强度。采用微计算机控制，能对锅炉进行过程的自动检测、自动控制等多项功能。 锅炉微机控制系统，一般由以下几部分组成，即由锅炉本体、一次仪表、微机、手自动 切换操作、执行机构及阀、滑差电机等部分组成，一次仪表将锅炉的温度、压力、流量、氧 量、转速等量转换成电压、电流等送入微机，手自动切换操作部分，手动时由操作人员手动 控制， 用操作器控制滑差电机及阀等， 自动时对微机发出控制信号经执行部分进行自动操作。 微机对整个锅炉的运行进行监测、报警、控制以保证锅炉正常、可靠地运行，除此以外为保 证锅炉运行的安全，在进行微机系统设计时，对锅炉水位、锅炉汽包压力等重要参数应设置 常规仪表及报警装置，以保证水位和汽包压力有双重甚至三重报警装置，这是必不可少的， 以免锅炉发生重大事故。 控制系统： 锅炉是一个较为复杂的调节对象，它不仅调节量多，而且各种量之间相互联系，相互， 相互制约， 锅炉内部的能量转换机理比较复杂， 所以要对锅炉建立一个较为理想的数学模型 比较困难。为此，把锅炉系统作了简化处理，化分为三个相对独立的调节系统。 当然在某 些系统中还可以细分出其它系统如一次风量控制回路，但是其主要是以下三个部分： 炉膛负压为主调量的特殊燃烧自动调节系统 锅炉燃烧过程有三个任务：给煤控制，给风控制，炉膛负压控制。保持煤气与空气比例 使空气过剩系数在 左右、燃烧过程的经济性、维持炉膛负压，所以锅炉燃烧过程的自 动调节是一个复杂的。对于 3× 锅炉来说燃烧放散高炉煤气，要求是最大限度地利用放 散的高炉煤气，故可按锅炉的最大出力运行，对蒸汽压力不做严格要求；燃烧的经济性也不 做较高的要求。这样锅炉燃烧过程的自动调节简化为炉膛负压为主参数的定煤气流量调节。 炉膛负压 Pf 的大小受引风量、鼓风量与煤气量（压力）三者的影响。炉膛负压太小， 炉膛向外喷火和外泄漏高炉煤气， 危及设备与运行人员的安全。 负压太大， 炉膛漏风量增加， 排烟损失增加，引风机电耗增加。根据多年的人工手动调节摸索， 锅炉的 Pf=100Pa 来进行设计。调节是初始状态先由人工调节空气与煤气比例，达到理想的燃烧状态，在引风 机全开时达到炉膛负压 100Pa，投入自动后，只调节煤气蝶阀，使压力波动下的高炉煤气流 量趋于初始状态的煤气流量，来保持燃烧中高炉煤气与空气比例达到最佳状态。 锅炉水位调节单元 汽包水位是锅炉安全运行的重要参数，水位过高，会破坏汽水分离装置的正常工作，严 重时会导致蒸汽带水增多，增加在管壁上的结垢和影响蒸汽质量。水位过低，则会破坏水循 环，引起水冷壁管的破裂，严重时会造成干锅，损坏汽包。所以其值过高过低都可能造成重 大事故。它的被调量是汽包水位，而调节量则是给水流量，通过对给水流量的调节, 使汽包 内部的物料达到动态平衡， 变化在允许范围之内， 由于锅炉汽包水位对蒸气流量和给水流量 变化的响应呈积极特性。但是在负荷(蒸气流量)急剧增加时，表现却为"逆响应特性"，即所 谓的"虚假水位"，造成这一原因是由于负荷增加时，导致汽包压力下降，使汽包内水的沸点 温度下降，水的沸腾突然加剧，形成大量汽泡，而使水位抬高。 汽包水位控制系统，实质 上是维持锅炉进出水量平衡的系统。 它是以水位作为水量平衡与否的控制指标， 通过调整进 水量的多少来达到进出平衡， 将汽包水位维持在汽水分离界面最大的汽包中位线附近， 以提 高锅炉的蒸发效率，保证生产安全。由于锅炉水位系统是一个设有自平衡能力的被控对象， 运行中存在虚假水位现象，实际中可根据情况采用水位单冲量、水位蒸汽量双重量和水位、 蒸汽量、给水量三冲量的控制系统。 除氧器压力和水位调节：除氧器部分均采用单冲量控制方案，单回路的 PID 调节。 监控管理系统： 以上控制系统一般由 PLC 或其它硬件系统完成控制，而在上位机中要完成以下功能： 实时准确检测锅炉的运行参数：为全面 掌握整个系统的运行工况，监控系统将实时监 测并采集锅炉有关的工艺参数、 电气参数、 以及设备的运行状态等。 系统具有丰富的图形库， 通过组态可将锅炉的设备图形连同相关的运行参数显示在画面上； 除此之外， 还能将参数以 列表或分组等形式显示出来。 综合及时发出控制指令： 监控系统根据监测到的锅炉运行数据， 按照设定好的控制策略， 发出控制指令，调节锅炉系统设备的运行，从而保证锅炉高效、可靠运行。 诊断故障与报警管理：主控中 心可以显示、管理、传送锅炉运行的各种报警信号，从 而使锅炉的安全防爆、安全运行等级大大的提高。同时，对报警的档案管理可使业主对于锅 炉运行的各种、弱点等了如指掌。为保证 锅炉系统安全、可靠地运行，监控系统将根据所 监测的参数进行故障诊断，一旦发生故障，监控系统将及时在操作员屏幕上显示报警点。报 警相关的显示功能使用户定义的显示画面与每个点联系起来，这样，当报警发生时，操作员 可立即访问该报警点的详细信息和按照所推荐采取的应急措施进行处理。 记录运行参数： 监控系统的实时数据库将维护锅炉运行参数的历史记录， 另外监控系统 还。设有专门的报警事件日志，用以记录报警／事件信息和操作员的变化等。历史记录的数 据根据操作人员的要求，系统可以显示为瞬时值，也可以为某一段时间内的平均值。历史记 录的数据可有多种显示方式，例如曲线、特定图形、报表等显示方式；此外历史记录的数据 还可以由以为基础的多种应用软件所应用。 计算运行参数： 锅炉运行的某些运行参数不能够直接测量， 如年运行负荷量、 蒸汽耗量、 补水量、冷凝水返回量、设备的累积运行时间等。监控系统提供了丰富的标准处理算法，根 据所测得的运行参数，将这些导出量计算出来。