9.6送、引风系统设计锅炉房送、引风系统和设备已在第七章中介绍,这里主要从系统设计的角度介绍一下设计的步骤和方法。系统中的主要设备有送风机,引风机、消声器、风道、烟道、吸气箱、烟道阀门和烟囱等。一、风机选择原则(1)锅炉鼓、引风机宜单炉配置,采用单炉配置时,系统简单,漏风量少,不同的机炉之间气流不会互相干扰,便于实现自动控制,运行比较安全可靠。对于燃油燃气锅炉房还有利于安全防爆。只有蒸发量较小的、人工控制的锅炉在必要时才考虑锅炉房内几台锅炉集中配置鼓、引风机。(2)单炉配置鼓、引风机时,风量的富裕量宜为10%,风压的富裕量宜为20%。集中配置风机时,鼓、引风机均不应少于2台,其中各有一台备用。并应使风机符合并联运行的要求,其风量、风压的富裕量应比单炉配置时适当加大。(3)选择风机时应尽量使风机常年在较高效率范围内运行。同时必须按当地大气压和实际运行温度,对于厂家配套的或从风机样本中选用的风机风量、风压及功率进行校核计算,根据计算结果来选择风机。(4)从节能和有利于运行调节考虑,在技术经济合理前提下,应采用电动机调速装置代替风机入口节流装置(常用的如调节门、转动档板或导向器)调节风、烟气量。二、风机选择计算送、引风机的风量、风压和电动机轴功率计算见第七章相关内容。二次风机的风量及风压可按锅炉制造厂提供的数据取用。对一般层燃炉,二次空气量约占燃烧需要空气量的8%~15%,当燃料挥发分较大时取较高值。二次风的风压根据炉膛内所需要的射程确定,其风压一般在2500~4000Pa之间,风压与射程的关系可按9-43选取:表9-43要求的风压/Pa120015002200300风嘴的直径/mm405060405060405060405060射程/m2.73.44.03.44.25.14.15.06.14.85.97.1风速/(m/s)40506070三、风烟管道设计及计算(一)风烟管道设计要点(1)风、烟管道布置应力求平直、附件少、气密性好、阻力小。(2)风、烟管道材料应有足够的耐热性、耐磨性和耐压性,一般用钢板材制作,冷、热风道板厚一般为3~4mm,烟道板厚一般为4~5mm,燃油燃气锅炉烟道钢板厚一般为4~6mm。关于烟风系统管道的材料及规格也可按DL/T512l—2000第5.l节中有规定选取。(3)大尺寸的风烟管道应配置足够的加强肋或加强杆,增强刚度与强度。(4)几台锅炉共用一个烟囱或烟道时,宜使每台锅炉的抽力均衡,总烟道内各截面处的流速不宜有显著差别,避免气流的冲撞。各支烟道上应装设启闭可靠的烟道门。(5)风、烟道应尽量布置在地面上,并在烟道适当位置设置清扫口,其尺寸不应小于0.4m(宽)×0.5m(高)。(6)引风机、热风道、烟道均应保温,热风、烟道热膨胀应采取补偿措施。(7)风、烟道设置必要的测点,满足测试仪表装设的要求。(8)燃油、燃气锅炉烟囱,宜单台配置。当多台锅炉共用1座烟囱时,除每台锅炉宜单独烟道接入烟囱外,每条烟道尚应安装密封可靠的烟道门。(9)在烟气容易集聚的地方,以及当多台燃油、气锅炉共用1座烟囱或1条总烟道时,每台锅炉烟道出口应装设防爆装置,其位置应有利于泄压。防爆门一般应布置在烟道顶部、气流直接冲击面不危及人员安全的地方。当爆炸其他有可能危及操作人员的安全时,防爆装置上应装设泄压导向管。(10)燃油、燃气锅炉烟囱和烟道应采用钢制或钢筋混凝土构筑。钢制烟囱出口的排烟温度宜高于烟气露点,且宜高出15℃。燃气锅炉的烟道和烟囱最低点,应设置水封式冷凝水排水管道。(11)燃油、燃气锅炉不得与使用固体燃料的设备共用烟囱。(12)燃油、燃气锅炉的水平烟道长度,应根据现场情况和烟囱抽力确定,且应使燃油、燃气锅炉能维持微正压燃烧的要求。水平烟道宜有1%坡向锅炉或排水点的坡度。(二)风烟管道设计计算(1)风烟道流速一般应按介质的特性、设置的条件、合理的运行费和基建投资费等因素考虑。烟道的流速还应考虑防止堵灰、过量积灰和磨损的要求。机械通风时常用的风、烟道流速:金属管道10~15m/s,砖或混凝土风道4~8m/s,烟道6~8m/s,这些常用流速均为推荐值。(2)风、烟道截面积计算wVF3600(9-122)式中F——风烟道截面积(m2);V——空气量或烟气量(m3/h),参见第六章;w——空气或烟气流速(m/s)。风、烟道截面应力求采用圆形,因在气流阻力和流量相同的情况下,采用圆形截面耗材量少,加工方便,气流速度较均匀,不易形成滞流区,采用矩形风烟道,则以接近正方形较节省材料。(三)烟囱高度的确定(1)锅炉烟囱高度应满足国家“环境空气质量标准”(GB3095—1996)和“锅炉大气污染物排放标准”(GBl3271—2001),若当地有锅炉排放地方标准时还应予满足。①燃煤、燃油(燃轻柴油、煤油除外)锅炉房烟囱高度的规定1)每个新建锅炉房只能设一根烟囱,烟囱高度应根据锅炉房装机总容量,按表9-44规定执行。表9-44燃煤、燃油(燃轻柴油、煤油除外)锅炉房烟囱最低允许高度锅炉房总装机容量MW0.70.7~1.41.4~2.82.8~77~1414~28t/h11~22~44~1010~2020~≤40烟囱最低允许高度m2025303540452)锅炉房装机总容量大于28MW(40t/h)时,其烟囱高度应按批准的环境影响报告书(表)要求确定,但不得低于45m。新建锅炉房烟囱周围半径200m距离内有建筑物时,其烟囱应高出最高建筑物3m以上。②燃气、燃轻柴油、煤油锅炉烟囱高度的规定燃气、燃轻柴油、煤油锅炉烟囱高度应按批准的环境影响报告书(表)要求确定,但不得低于8m。③各种锅炉烟囱高度如果达不到①、②的任何一项规定时,其烟尘、SO2、NOx最高允许排放浓度,应按相应区域和时段排放标准值的50%执行。④≥0.7MW(1t/h)各种锅炉烟囱应按GB5468-91和GB/T16157-1996的规定设置便于永久采样监测孔及其相关设施,自本标准实施之日起,新建成使用(含扩建、改造)单台容量≥14MW(20t/h)的锅炉,必须安装固定的连续监测烟气中烟尘、SO2排放浓度的仪器。当锅炉房附近有飞机场时,烟囱高度及其位置应取得当地航空部门同意。如烟囱高度受限制不能满足环保要求时,还应与当地环保部门协商,采取有效弥补措施,如改用燃烧清洁燃料的锅炉,加大引风机压头,提高烟囱出口流速,加强烟气的高空扩散,采用高效烟气净化设备等。(2)燃油燃气锅炉房烟囱高度除须保证必要的抽力和满足环保规定外,还应注意烟囱设置位置,使排烟通畅,不影响锅炉的正常燃烧。可根据具体布置情况一炉设一烟囱或数炉共用一烟囱。若集中烟囱沿建筑物外墙布置时,其顶部应高出建筑物3m以上,设置防雷避雨措施。(3)设置在高层建筑群内的锅炉房烟囱除满足“排放标准”要求外,还应避免高层建筑风压带对烟囱排烟的不良影响,烟囱高度应超过风压带0.6m以上。对于过长、过高的排烟系统,设计时必须进行排烟系统阻力与抽力的计算,以便采取克服阻力过大或抽力过大影响锅炉正常运行的措施。(4)当按烟囱抽力校核烟囱高度时,对于常年运行的锅炉房,应分别以冬季、夏季采暖通风计算温度和相应的锅炉最大蒸发量计算,取其中较高值。对于采暖期运行的锅炉房,应分别以采暖期室外计算温度和采暖末期的室外温度及其相应锅炉的最大蒸发量计算,取其中较高值。9.7烟气净化系统设计9.7.1锅炉烟气排放的标准和规定为了保护环境,保障人体健康,改善和提高环境质量,在进行锅炉房烟气净化系统设计时,必须遵循环保相关法律法规和环境标准,如环境保护法、大气污染防治法、环境空气质量标准(GB3095-1996)、锅炉大气污染物排放标准(GB13271-2001)、地方性锅炉大气污染物排放标准,(如北京市锅炉大气污染物排放标准(DB11/139-2002),上海市锅炉大气污染物排放标准(DB31/387-2007))等。通常地方性标准增加了国家污染物排放标准中未作规定的项目,对国家污染物排放中己作规定的项目,制定了严于国家污染物排放标准的地方污染物排放限值,因此在进行锅炉房设计时,必须关注当地是否有锅炉污染物排放的地方标准和规定。目前除了北京、上海、天津、广东等少数省市制订了地方标准外,全国绝大多数省市均执行国家标准。9.7.2锅炉大气污染物排放量和排放浓度的计算(一)燃煤锅炉除尘器出口烟尘排放量和排放浓度的计算(1)单台燃煤锅炉除尘器出口烟尘排放量按下式计算fharnetarcAiQqABMα)8100187.4-100100)(100η-1(360010,49(9-123)式中AiM——单台燃煤锅炉烟尘排放量(mg/s);B——锅炉耗煤量(t/h);cη——除尘器效率(%);arA——燃料收到基含灰量(%);4q——机械未完全燃烧热损失(%);参见表4-1;arnetQ,——燃料收到基低位发热量(kJ/kg);fhα——锅炉排烟带出的飞灰份额,链条炉取0.2;煤粉炉固态排渣取0.9;液态排渣取0.6;人工加煤炉取0.2~0.35;抛煤机炉取0.3~0.35。(2)多台锅炉共用一个烟囱出口处烟尘的排放浓度AC(mg/m3)(标态)bTQMCsiAiA325.1012733600∑∑(9-124)式中AC——多台锅炉共用一个烟囱出口处烟尘的排放浓度(mg/m3)(标态);∑AiM——接入同一座烟囱的锅炉烟尘排放量总和(mg/s);∑iQ——接入同一座烟囱的锅炉烟气量总和(m3/h);sT——烟囱出口处烟温(K);b——当地大气压(kPa)。(二)燃煤锅炉脱硫除尘器出口二氧化硫排放量和排放浓度的计算(1)单台锅炉二氧化硫排放量按下式计算3264100)1001(360010229arSOSOSCBM(9-125)式中2SOM——单台锅炉二氧化硫排放量(mg/s);B——锅炉耗煤量(t/h);C——含硫燃料燃烧后生成SO:的份额,随燃烧方式而定,链条炉取0.8~0.85,煤粉炉取0.9~0.92,沸腾炉取0.8~0.85;2ηSO——脱硫率(%),干式除尘器取零,其他脱硫除尘器可参照产品性能选取;arS——燃料的收到基含硫量(%);64、32——SO2、S的相对分子质量。(2)多台锅炉共用一个烟囱出口处二氧化硫排放浓度可参照公式(9-124)的计算方法进行计算。(三)燃煤锅炉氮氧化物排放量和排放浓度的计算(1)单台锅炉氮氧化物排放量)10(36001063.169xNOyNOxCVNBM(9-126)式中NOxM——单台锅炉氮氧化物排放量(mg/s);B——锅炉耗煤量(t/h);β——燃烧时氮向燃料型NO的转变率(%),与燃料中含氮量N有关,一般层燃炉取25%~50%,煤粉炉取20%~25%;N——燃料中氮的含量(质量分数)(%),燃煤取0.5%~2.5%,平均值取1.5%;yV——燃烧生成的烟气量(标态)(m3/kg);xNOC——燃烧时生成的温度型NO,的浓度(标态)(mg/m3),一般取93.8mg/m3。(2)多台锅炉共用一个烟囱出口处氮氧化物排放浓度可参照公式(9-124)的计算方法进行计算。三、锅炉大气污染物防治原理、技术特点与选用要求锅炉对大气的污染主要是燃料燃烧产生的烟尘和废气造成的污染,其中以烟尘、烟气黑度、二氧化硫、氮氧化物和碳氢化合物影响范围最大、污染程度最为严重,应采用综合防治的措施进行治理。(一)锅炉颗粒污染物治理技术通常使用除尘器从锅炉的含尘烟气中分离并捕集颗粒物。根据《锅炉房设计规范》(GB50041-2008)的规定:16.1.2除尘器的选择,应根据锅炉在额定蒸发量或额定功率下的出口烟尘初始排放浓度、燃料成分、烟尘性质和除尘器对负荷适应性等技术经济因素确定。16.1.3除尘器及其设施,应符合下列要求:1应有防腐蚀和防磨损的措施;2应设置可靠的密封排灰装置;3应设置密闭输送和密封存放灰尘的设施,收集的灰尘宜综合利用。16.1.4单台额定蒸发量小于等于6t/h或单台额定热功率小于等于4.2MW的层式燃煤锅炉,宜采用干式除尘器;16.1.5燃煤锅炉在采用干式旋风除尘器达不到烟尘排