河南太康鍋爐有限公司始終堅持”誠信為本、質量至上“理念，行業(yè)健康發(fā)展。本著合作互惠互利的發(fā)展理念，愿與新老朋友們一起，共同奔向美好未來! 生物質蒸汽鍋爐工作原理：生物質蒸汽鍋爐兩側布置水冷壁構成爐膛及對流煙道，蒸汽鍋爐鍋筒內布置有單回程螺紋煙管。爐膛內采用水冷整澆的前拱、后拱。前拱為階梯形，后拱為人字形，使拱的覆蓋率接近85，有利于生物質燃料的燃燒。采用大塊式鏈條爐排實現機械式燃燒。配鼓引風機進行機械通風，并配以出渣機實現機械出渣，控制監(jiān)測儀表齊全。

針對傳統(tǒng)天燃氣鍋爐排煙溫度高和煙氣排放的問題，采用噴淋循環(huán)水為載體在混合換熱塔中直接換熱，吸收煙氣中的熱能和碳氧化物、氮氧化物等通過換熱器向其他冷燃油氣蒸汽發(fā)生器源放熱，熱能回收率大于80%，裝置具有數字化現場控制和遠程智。

能控制操作方式。

文 | 劉民 蘇永琴 李晉欣鍋爐排出的煙氣中，含有約8%~15%的顯熱和11%的水蒸氣潛熱，直接排放不符合綠色環(huán)保社會的發(fā)展方向處理后的排煙溫度控制在65 ℃左右，以噴淋循環(huán)水為“換熱器”，在裝有規(guī)整填料的混合換熱塔中直接換熱，吸收。

煙氣中的熱能，同時洗滌煙氣，大幅度降低碳氧化物、氮氧化物等有害物質的排放，再通過換熱器向其他冷源放熱，可達成回收煙氣余熱和凈化煙氣的雙重目標傳統(tǒng)鍋爐尾部煙道中通常加裝省煤器，目的是將鍋爐給水加熱，它吸收煙。

氣的熱量,降低了煙氣的排煙溫度,節(jié)省能源但這是一種間接熱交換方式，熱交換時間短，吸燃油氣蒸汽發(fā)生器熱能力低，排煙溫度降低不明顯，同時增加了排煙阻力，無凈化煙氣的功能本文設計的余熱回收裝置克服了以上不足實際運行表明：當排煙溫度低于63 ℃時，會出現酸性結露，不同地區(qū)和不同運行環(huán)境下的結露點存在差異，結露后會產生具有腐蝕性的液體，加快系統(tǒng)老化。

所以，排煙溫度設定值要根據具體情況進行微調，通常調整范圍為（65±2）℃[1]1 裝置整體組成及功能余熱回收裝置由引煙系統(tǒng)、煙氣與循環(huán)水直接換熱、冷源間接換熱、控制系統(tǒng)4部分組成，如圖1所示引煙系統(tǒng)使用高溫變頻風機，根據鍋爐大火和小火兩種燃燒狀態(tài)，實時調節(jié)引風機出風量，使鍋爐排煙與換熱系統(tǒng)及時匹配；煙氣與循環(huán)水直接換熱以噴淋循環(huán)水為載體，煙氣依次通過填料燃油氣蒸汽發(fā)生器冷卻、噴淋冷卻途徑，煙氣與循環(huán)水的直接式混合換熱，充分吸收煙氣所攜帶的熱量，并吸收煙氣中的有害氣體成分，排出的氣體為65 ℃的清潔煙氣。

循環(huán)水水泵采用變頻馬達驅動,動態(tài)調整噴淋水量，保證系統(tǒng)高效運行；冷源間接換熱為高效板式間接換熱設備換熱，將吸收煙氣余熱所得的高溫循環(huán)水通過高效板式換熱器，使熱量轉換為可利用的熱能；基于智能遠程控制模塊、三菱PLC、GOT及自動化儀表的控制系統(tǒng)實現裝置的現場和遠程自動控制。

2 煙氣主要參數、裝置技術指標和動力環(huán)境條件2.1 煙氣主要參數（鍋爐廠商提供）鍋爐額定蒸發(fā)量為2~150 t/h；天然氣消耗量：168 m3/h（大火燃燒），42 m3/h（小火燃燒）；排煙燃油氣蒸汽發(fā)生器溫度/排煙量：180 ℃（大火燃燒）/3600 m

3/h，160°C（小火燃燒）/750 m3/h（蒸發(fā)量2 t/h場合）2.2 裝置主要技術指標熱量回收率＞80%；排煙溫度為（65±2）℃；控制方式為數字化現場控制和智能遠程控制；換熱出水溫度為60℃；排污：達到環(huán)保排放標準。

2.3 主要動力環(huán)境條件供電：3相380 V交流電，50Hz，10kW；自來水：進水壓力為0.25 MPa，進水溫度＜25 ℃，水質為一般工業(yè)凈化水；塔體及管道保溫處理，表面溫度不大于45 ℃；遠離強電、強磁等干擾源。

3 機械本體設計計算與設備選型3.1 鍋爐煙氣量計算

本項目鍋爐規(guī)格為2t,有兩種工作狀態(tài)，分別是大火燃燒燃油氣蒸汽發(fā)生器狀態(tài)和小火燃燒狀態(tài)根據上式求得大火燃燒狀態(tài)、小火燃燒狀態(tài)煙氣量分別為3596、780 m3/h，與鍋爐廠商提供的數據相吻合3.2 風機選型及參數煙氣溫度為180 ℃，***大煙氣量為3600m

3/h；選用Y5-48型耐高溫小型鍋爐引風機，流量為3772~7005 m3/h；全壓為967~1426Pa；風速為12.8~23.85m/s；輸入功率為2.84~3.58kW3.3 塔體設計計算塔體采用中空塔與填料塔，包括循環(huán)水槽、填料空。

間、噴淋裝置，下部設排污口，中部設維修孔、入煙孔法蘭、循環(huán)水入口和溢流口。3.3.1 塔徑與塔高根據文獻[3]，洗氣塔直徑為

3.3.2 循環(huán)水槽的容量

3.3.3 填料選擇燃油氣蒸汽發(fā)生器選擇原則：傳質效率要高，通量要大，層的壓降要低，抗污堵性能強，拆裝、檢修方便常用填料材質有陶瓷、金屬、塑料等本設備煙氣溫度為180 ℃，選用金屬304材質為宜填料形式有散裝和規(guī)整，規(guī)整填料相比散堆填料來說，在理論板數和處理量相同的情況下，規(guī)整填料的處理效率更高，成本更小，但是散堆填料比規(guī)整填料更抗堵。

綜合對比后認為選擇規(guī)整填料較為合理3.3.4 噴淋噴嘴選型計算噴淋噴嘴選用美國噴霧系統(tǒng)公司（SPYaying Systems Co.）的Spiraljet噴霧噴嘴，具有結構緊湊、一體化、大流速和實心錐形的霧化特性。

噴流角度為60°~170°，連接方式有螺紋型和法蘭型循環(huán)水量W=2232.82kg/燃油氣蒸汽發(fā)生器h，即37.214 L/min，噴射壓力擬定為0.15MPa，宜選用型號為HHSJ 3/8的噴嘴1個，或HHSJ 1/4的噴嘴3~4個。

3.4 循環(huán)水泵選型及管道計算循環(huán)水管道分布為水平垂直立體分布，總長度約為10 m，爬升高度3 m，管道附件有10個彎頭，5個截止閥，1個過濾器，板式換熱器1個以上沿程壓力損失及管路附件壓力損失估算為0.1MPa；管道出口為斯普瑞螺旋噴嘴，需要提供噴射壓力0.15MPa；管路中重要設備為板式換熱器，板式換熱器一般允許壓降小于80kPa。

綜上循環(huán)水泵需提供33MPa壓力取富余系數K=1.1；循環(huán)水泵流量Gx=2232.82×1.1=2456.102kg/h；揚程燃油氣蒸汽發(fā)生器Hx=33×1.1=36.3m根據公式問Q=S×V式中：流量Q=0.00223282 m3/s；。

D為管道內徑，流速取V=1m/s，S=πD2/4，求得D=28mm。選取管徑為DN32。3.5 板換選型計算根據文獻[4]，換熱面積等于總熱負荷除以傳熱系數和平均對數溫差值。公式為：

式中：t?為熱流進口溫度，取90 ℃；t?為熱流出口溫度，取60 ℃；t?′為冷流進口溫度，取20 ℃；t?′為冷流出口溫度，取60 ℃。

3.6 脫水器為了不讓排出的氣體夾帶滴液，需要在塔體頂部排氣口加裝脫水器，脫水器的作用是捕獲10μm以下的微細水霧根據脫水工作原理和方式的不同，可分重力式、擋板式、離心式和網格式等4燃油氣蒸汽發(fā)生器種脫水器選用網格脫水器(阻力流速圖見圖2)。

4 電控系統(tǒng)設計與器件選用4.1 概述系統(tǒng)的設計目標是將天然氣鍋爐煙氣的熱量通過循環(huán)水直接冷凝，收集其熱量，再經過板換產出熱水(約60℃)，供給用戶，同時凈化煙氣首套裝置實現2t天然氣鍋爐煙氣余熱回收煙氣引風機馬達采用變頻器驅動，控制對象是處理

后的清潔煙氣的排口溫度，用**組PID調節(jié)實現保證鍋爐產生的煙氣幾乎全部進入余熱回收裝置，不干擾燃燒器正常運行，也不可以吸入室外空氣鍋爐有大火和小火兩種燃燒工作狀態(tài)，煙氣引風機控制單元要實時辨識，保證兩種燃燒狀態(tài)所排煙氣與引風量匹配。

煙氣與循環(huán)水直接換熱，循環(huán)水泵馬達也采用變頻器驅動，控制對象是循環(huán)水的溫度，用燃油氣蒸汽發(fā)生器第二組PID調節(jié)實現使循環(huán)水溫度恒定安全連鎖出現鍋爐故障、循環(huán)水位降至下限、變頻器過載、電動機過負荷、冷水失壓時，引風機和循環(huán)水泵均自動停止工作。

4.2 控制系統(tǒng)硬件結構控制系統(tǒng)硬件結構如圖3所示。

4.3 控制系統(tǒng)框圖控制系統(tǒng)框圖如圖4所示。

4.4 軟件模塊劃分

如圖5所示，上層模塊針對HMI操作，主要完成參數設定、運行狀態(tài)、報警和數據表格顯示、急停、密碼修改下層模塊的功能是：接收溫度反饋值（PV）和安全連鎖信號，傳送給CPU，并與設定值（SV）比較，經邏輯判斷和數。

據計算處理，輸出各操作值（MV），自動控制引風機和循環(huán)水泵轉速，達成清潔煙氣溫度、循環(huán)水溫度恒定的目標重點模塊簡述如下：1）連鎖保燃油氣蒸汽發(fā)生器護模塊設置硬件和軟件雙重安全連鎖裝置，保證液位下限時循環(huán)泵自動停機，并且不能啟動，變頻器、電動機過載不能啟動。

2)溫度采集模塊清潔煙氣溫度、循環(huán)水溫度檢測使用鉑電極(Pt100)測量溫度，采用三線制接法信號通過PLC的FX3U-4AD-PT-ADP四Pt100輸入模塊采樣到PLC中用兩臺變頻器（功率分別為5.5 kW和1.5 kW）分別驅。

動引風機電動機和循環(huán)水泵電動機，當電動機過載時，電動機啟動信號無效5 結 語天然氣鍋爐煙氣余熱回收裝置是將傳統(tǒng)燃氣鍋爐排出的高溫且含有有害物質的煙氣，經離心風機吸入混合換熱塔，一方面，采用直接換熱的形式吸收煙氣中的熱能，再通過循環(huán)水泵及換熱器將熱量供給用戶；燃油氣蒸汽發(fā)生器另一方面，洗滌煙氣，大幅度降低碳化物、氮化物等有害物質的排放。

達到了回收煙氣余熱和凈化煙氣的雙重目的從研發(fā)試制到推向市場總體上經歷了幾個階段：1）試驗設計階段，通過煙氣總量、風機選型、塔體設計、循環(huán)水泵及管道等設計計算，對回收凈化裝置進行了系統(tǒng)的設計；2）校核階段，將實際數據與計算數據對比修正形成一套具體的通用型設計方法；

3）量產階段，按照不同工況需求，設計制造出不同的產品供客戶使用[參考資料][1] 胡名操.環(huán)境保護實用數據手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,1990.[2] 趙欽新,惠世恩.燃油燃氣鍋爐[M].西安:西安交通大學出版社,2000:379-381.。

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[9] 周麗芳,李偉生,楊美美,等.三菱PLC從入門到精通[M].北京:人民郵電出版社,2018. 作者簡介：劉民（1986—）男，本科，工程燃油氣蒸汽發(fā)生器師，從事研發(fā)設計工作推薦閱讀圖解天然氣管網運營合同基于物聯網的能耗在線監(jiān)測平臺研究與應用。

生物質蒸汽鍋爐特點：1、采用合理送料系統(tǒng)，進料均勻性好，與負荷追蹤性好，自動化水平高；2、采用合理的燃燒設備，設計層燃，懸浮燃燒或者層燃混懸浮燃燒的方式，確保燃料充分燃燒并燃燼；3、合理布置受熱面，組織成充燃油氣蒸汽發(fā)生器分的燃燒空氣動力場，解決了燃燒不充分和尾部受熱面易腐蝕問題；4、選擇合理的爐膛出口煙溫及對流受熱面煙氣流速，減少鍋爐積灰或磨損。河南省太康鍋爐有限公司以“誠信、**、服務”的企業(yè)文化為底蘊，以“客戶至上、盡善盡美”為服務宗旨，與各界朋友廣泛合作，攜手共進，共創(chuàng)美好未來。