張子豐

摘 要：本文針對(duì)實(shí)現(xiàn)集中供熱比較困難偏遠(yuǎn)小區(qū)，同時(shí)滿足現(xiàn)行環(huán)保排放要求的特殊環(huán)境條件下，進(jìn)行生物質(zhì)鍋爐改造，在適用、經(jīng)濟(jì)的則下，使設(shè)計(jì)方案合理、技術(shù)先進(jìn)，滿足供熱、節(jié)能、環(huán)保的要求。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)；鍋爐；初步設(shè)計(jì)

1 項(xiàng)目概況

本文以比較偏遠(yuǎn)的唐山市豐潤(rùn)家屬區(qū)為例，該小區(qū)相對(duì)獨(dú)立，周邊可用供暖熱源。本項(xiàng)目即安裝1臺(tái)供熱鍋爐一臺(tái)，對(duì)3棟家屬樓提供熱源，以滿足供熱要求。

2 熱負(fù)荷確定

項(xiàng)目設(shè)置規(guī)模及鍋爐房設(shè)備容量應(yīng)根據(jù)區(qū)域耗熱量通過(guò)計(jì)算確定。豐潤(rùn)家屬區(qū)耗熱量?jī)H包括3棟住宅樓建筑物采暖耗熱量。建筑采暖耗熱量應(yīng)根據(jù)面積熱指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。

Q=q×A

其中：Q：公共建筑采暖耗熱量，W；q：公共建筑采暖耗熱量指標(biāo)，W/m2；A：公共建筑面積，m2；建筑面積約為0.5萬(wàn)平方米。

建筑物物采暖耗熱量指標(biāo)見(jiàn)表1；根據(jù)住宅樓實(shí)際現(xiàn)狀，本設(shè)計(jì)按綜合建筑面積熱指標(biāo)取64 W/m2；因此建筑采暖耗熱量為0.32MW（見(jiàn)表1）。

本表數(shù)據(jù)包含5%管網(wǎng)熱損失。

鍋爐容量確定：

經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，建筑采暖熱負(fù)荷為0.32MW。因此，鍋爐房總熱負(fù)荷根據(jù)下列公式計(jì)算確定。

Q=K×（k1×Q1+k2×Q2+k3×Q3+ k4×Q4+ k5×Q5） MW

其中Q：鍋爐房總熱負(fù)荷，MW；K：管道熱損失系數(shù)，由于熱指標(biāo)中已包含，故本項(xiàng)取1.0；Q1：區(qū)域采暖總熱負(fù)荷，MW；k1：采暖熱負(fù)荷同時(shí)使用系數(shù)，取1.0；Q2：區(qū)域通風(fēng)總熱負(fù)荷，MW；K2：通風(fēng)熱負(fù)荷同時(shí)使用系數(shù)，取0.7～1.0；Q3：區(qū)域井口通風(fēng)保溫總熱負(fù)荷，MW；K3：井口通風(fēng)保溫?zé)嶝?fù)荷同時(shí)使用系數(shù)，取1.0；Q4：生活熱水總熱負(fù)荷，MW；K4：生活熱水熱負(fù)荷同時(shí)使用系數(shù)，取0.5～0.8，取0.65。Q5：生產(chǎn)工藝總熱負(fù)荷，MW；K5：生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷同時(shí)使用系數(shù)，取0.7～0.9，取0.8。

因此，整個(gè)區(qū)域集中鍋爐房供熱負(fù)荷為0.32MW，確定所需鍋爐容量為0.7MW，新建鍋爐房需設(shè)置一臺(tái)0.7MW低溫?zé)崴仩t。

3 燃料的選擇

（1）市政管網(wǎng)集中供熱、天然氣、地?zé)?、電和醇基燃料：豐潤(rùn)家屬區(qū)鍋爐房座落在豐潤(rùn)區(qū)，小區(qū)及周邊目前沒(méi)有市政熱力管網(wǎng)和天燃?xì)猓責(zé)岣脑旃こ梯^大，用電能供熱效率低，使用醇基燃料安全系數(shù)低，方案均不可取。

（2）生物質(zhì)：特點(diǎn)：可再生性、低污染性、廣泛分布性。生物質(zhì)能是可再生能源，通常包括以下幾個(gè)方面：一是木材及森林工業(yè)廢棄物；二是農(nóng)業(yè)廢棄物；三是水生植物；四是油料植物；五是城市和工業(yè)有機(jī)廢棄物；六是動(dòng)物糞便。

生物質(zhì)能的優(yōu)點(diǎn)是：燃燒容易，污染少，灰分較低；缺點(diǎn)是：熱值及熱效率低，體積大而不易運(yùn)輸；直接燃燒生物質(zhì)的熱效率僅為10%一30%。

目前可以采用如下方法利用生物質(zhì)能：①熱化學(xué)轉(zhuǎn)換法，獲得木炭、焦油和可燃?xì)怏w等品位高的能源產(chǎn)品，該方法又按其熱加工的方法不同，分為高溫干餾、熱解、生物質(zhì)液化等方法；②生物化學(xué)轉(zhuǎn)換法，主要指生物質(zhì)在微生物的發(fā)酵作用下，生成沼氣、酒精等能源產(chǎn)品；③利用油料植物所產(chǎn)生的生物油；④把生物質(zhì)壓制成成型狀燃料（如塊型、棒型燃料），以便集中利用和提高熱效率。秸稈和薪柴等生物質(zhì)能是農(nóng)村的主要生活燃料，開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)能對(duì)我國(guó)農(nóng)村更具特殊意義。目前經(jīng)過(guò)加工的生物質(zhì)燃料低位熱值可達(dá)到4300kcal/kg；是燃煤鍋爐替代的清潔能源。

綜上所述，本項(xiàng)目供熱燃料選擇清潔能源——生物質(zhì)。

4 鍋爐設(shè)備選擇

4.1 鍋爐設(shè)備的選擇

⑴鍋爐選型必須滿足供暖熱負(fù)荷及熱媒參數(shù)的要求。⑵鍋爐選型應(yīng)盡可能與當(dāng)?shù)亻L(zhǎng)期供應(yīng)的燃料相匹配。⑶鍋爐應(yīng)有較高的熱效率。⑷同一鍋爐房?jī)?nèi)應(yīng)盡量采用相同燃燒設(shè)備、相同容量鍋爐。應(yīng)盡量合理的擴(kuò)大鍋爐房規(guī)模，采用大容量高溫?zé)崴仩t，提高鍋爐房機(jī)械化、自動(dòng)化程度。⑸鍋爐房臺(tái)數(shù)的選擇應(yīng)根據(jù)熱負(fù)荷的調(diào)度、鍋爐檢修和擴(kuò)建等因素綜合考慮，采用機(jī)械加煤的鍋爐房鍋爐總臺(tái)數(shù)不宜超過(guò)7臺(tái)。

4.2 鼓引風(fēng)系統(tǒng)

鍋爐設(shè)鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)為鍋爐本體內(nèi)置，引風(fēng)機(jī)滿足煙氣排放要求。

4.3 給料系統(tǒng)

爐前設(shè)斗式提升機(jī)，將料運(yùn)至鍋爐進(jìn)料倉(cāng)。生物質(zhì)鍋爐儲(chǔ)料倉(cāng)和爐膛采用防回火結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)防逆流裝置，只能生物質(zhì)燃料進(jìn)入爐膛，爐膛高溫氣流無(wú)法進(jìn)入料倉(cāng)。還配置有安全防火裝置，在防逆流裝置失效下，自動(dòng)監(jiān)測(cè)進(jìn)料系統(tǒng)，就會(huì)啟動(dòng)，將高溫強(qiáng)制送入爐膛。鍋爐停止工作后每次自動(dòng)清理干凈絞龍內(nèi)的燃料后才停止工作，保證絞龍無(wú)燃料，這樣就截?cái)嗳剂涎刂g龍燒到料倉(cāng)的問(wèn)題。

4.4 除塵系統(tǒng)

設(shè)旋風(fēng)除塵器，作為一級(jí)過(guò)濾，為了滿足鍋爐排放要求，設(shè)脈沖布袋除塵器一臺(tái)，設(shè)空壓機(jī)一臺(tái)?？諌簷C(jī)管路采用無(wú)縫鋼管，焊接連接。

5 循環(huán)水泵的選擇

5.1 循環(huán)水泵流量

G=（1.1-1.2）×3.6×Qn/[Cp（tg-th）]

式中 G：循環(huán)水泵流量，kg/h；Qn：設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，W；Tg：供水溫度，℃；th：回水溫度，℃；Cp：循環(huán)水的比熱，一般取4.19KJ/kg.℃。

5.2 循環(huán)水泵揚(yáng)程

H=（1.1-1.2）（H1+H2+H3）

式中H：循環(huán)水泵揚(yáng)程，mH2O；H1：鍋爐內(nèi)部阻力損失，mH2O；H2：供、回水管阻力損失，mH2O；H3：最不利環(huán)路末端熱交換器阻力損失，mH2O；

經(jīng)計(jì)算，管網(wǎng)循環(huán)水泵選擇KQL65/160-4/2，2臺(tái) ，Q=25m3/h，H=32 mH2O，N=4KWh，一用一備。

6 補(bǔ)水泵的選擇

⑴補(bǔ)水泵的流量除應(yīng)滿足熱水系統(tǒng)的正常補(bǔ)水量外，尚應(yīng)滿足事故增加的補(bǔ)水量，一般為循環(huán)水量的3%～5%。⑵補(bǔ)水泵揚(yáng)程。

H=Hj+Hq+Hb-h

式中H：補(bǔ)水泵揚(yáng)程，mH2O；Hj：系統(tǒng)的靜水壓值，系統(tǒng)最高點(diǎn)加2mH2O（mH2O）；Hq：高溫水的汽化壓力，mH2O；Hb：補(bǔ)水系統(tǒng)管路壓力損失，mH2O；h：補(bǔ)水箱與補(bǔ)水泵之間的高度差，mH2O。

經(jīng)計(jì)算，補(bǔ)水泵選擇KQL20/110-0.37/2，2臺(tái)，一用一備；

Q=2.5m3/h，H=15mH2O，N=0.37KWh。

7 軟化水處理器選擇

根據(jù)系統(tǒng)補(bǔ)水量，水處理間選擇不銹鋼全自動(dòng)軟水器設(shè)備一套，處理水量為1.5m3/h，雙罐運(yùn)行，交替再生，滿足系統(tǒng)補(bǔ)水的需要；鍋爐房設(shè)高架軟化水箱一座，容積1.5m3。