淺談水泥廠重油處理系統(tǒng)中鍋爐房的設(shè)計
在沙特等中東地區(qū)建設(shè)水泥生產(chǎn)線,一般都使用重油作為燃料。我有幸參與沙特NCC6000t/d、NCC3000t/d、NRCC6000t/d,約旦AMCP6000t/d等水泥生產(chǎn)線重油處理系統(tǒng)的設(shè)計,下面我將通過對以上重油處理系統(tǒng)的研究分析談一談系統(tǒng)中鍋爐房的設(shè)計。
重油處理系統(tǒng)分為三個部分:首先是卸油區(qū)和儲油罐,將油罐車上的重油卸到儲油罐中、在需要用重油的時候?qū)⒅赜蛷膬τ凸扌冻鐾ㄟ^低壓泵送至鍋爐房,這一部分一般都布置在離主生產(chǎn)線和生活區(qū)較遠的專門區(qū)域;其次是鍋爐房系統(tǒng),這一部分一般布置在離窯比較靠近的區(qū)域,以上幾個工程都布置在生料均化庫旁邊,這個系統(tǒng)是整個重油處理系統(tǒng)中最重要、最關(guān)鍵的環(huán)節(jié),下面將專門探討;最后是窯頭和分解爐的燃燒器,經(jīng)過鍋爐房處理過的重油分別輸送到回轉(zhuǎn)窯燃燒器和分解爐燃燒器中,這一部分都布置在窯頭平面和預(yù)熱器框架上。
1、鍋爐房的工藝布置
機房的尺寸首先要滿足機組本身的要求,應(yīng)留出維護空間,安裝兩臺以上機組時維護空間可以共用。
鍋爐上最高操作點到屋面梁底的凈距不應(yīng)小于2.0米,鍋爐前凈距不宜小于3.0米,鍋爐側(cè)面和后面的通道凈距不應(yīng)小于1.2米。
油泵和水泵之間通道的有效寬度不小于1.0米,水處理設(shè)備與墻間的凈距不應(yīng)小于0.8米,其余輔助設(shè)備前的通道寬度不應(yīng)小于1.2米。
2、鍋爐房的土建設(shè)計
?、?鍋爐房圍護結(jié)構(gòu)應(yīng)具有一定的抗爆性能及合理的泄爆能力,在鍋爐房發(fā)生爆炸事故時可以控制爆炸沖擊波的方向,避免造成更大的危害。
?、?鍋爐房本身的安全通道及出口,盡可能設(shè)計的簡捷、明了,直接通至室外,便于鍋爐房內(nèi)人員的安全撤離。
?、?各類功能房間,如補充罐、油泵房、日用油箱間、鍋爐間等應(yīng)分別設(shè)置,并且其圍護結(jié)構(gòu)應(yīng)該滿足防火要求。
?、?鍋爐房大門的開向、大小要結(jié)合安全和設(shè)備搬運考慮,其位置能滿足在鍋爐前換管和清掃的操作要求;單層布置的鍋爐房出入口不少于兩個,出入口上方設(shè)置寬度不小于1.0米的不燃燒體防火挑檐。
?、?鍋爐房外墻開窗面積應(yīng)滿足Ⅴ級采光等級,至少為鍋爐房占地面積的10%,并以0.05-0.22校核泄壓面積;鍋爐房中作為泄壓面積的輕質(zhì)屋蓋和輕質(zhì)墻體的重量不應(yīng)超過120kg/m2。
3、鍋爐房的管道設(shè)計
?、?計算油管的直徑:d=18.8(Q/V)1/2mm或d=18.8(G/V.r)1/2mm
Q——管道內(nèi)重油的容積流量,m3/h;
G——管道內(nèi)重油的重量流量,㎏/h;
V——管道內(nèi)重油的流速,m/s;
r——重油的密度,kg/m3;
?、?輸油管道應(yīng)采用無縫鋼管或不銹鋼管焊接,特殊的地方也可以用法蘭連接;油管附件不得采用鑄鐵件、螺旋焊縫鋼管制作;填料、密封件等應(yīng)選擇耐油耐溫的材料。
?、?輸油管道應(yīng)采用≥3‰的坡度順坡敷設(shè),管道的設(shè)計流速不應(yīng)超過1.0m/s。
?、?在油罐液位下的各種連接管線上,靠近油罐的第一個閥門應(yīng)選用不銹鋼密封球閥;每臺鍋爐的供油干管上,應(yīng)裝設(shè)關(guān)閉閥和快速切斷閥;當(dāng)設(shè)置2臺或2臺以上鍋爐時,尚應(yīng)在每臺鍋爐的回油干管上裝設(shè)止回閥。
?、?應(yīng)避免輸油管道形成集氣彎和積污彎,在管道的最高點設(shè)置放氣閥,在管道的最低點設(shè)置排污閥。
?、?安裝在儲油罐和日用油箱頂部的通氣管管徑應(yīng)≥DN50㎜,并需接至室外,其排氣口應(yīng)避開有火星散發(fā)的部位,并應(yīng)高出屋面1.0m,與門窗之間的距離不應(yīng)小于3.5m;通氣管上應(yīng)設(shè)置阻火器或呼吸閥,其末端管口應(yīng)垂直面向地面,以防雨水從管口流入。
4、鍋爐房的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計
燃油鍋爐房應(yīng)設(shè)計平時及事故通風(fēng)系統(tǒng):平時通風(fēng)系統(tǒng)送風(fēng)量應(yīng)為鍋爐房必要通風(fēng)換氣量與鍋爐燃燒空氣量的總和,其中油泵房、日用油箱間為5 次/ 小時,鍋爐房為10 次/ 小時。鍋爐燃燒空氣量應(yīng)考慮大氣壓力的影響,按照如下公式換算:
L =L1×P1/P0
L —鍋爐所需燃燒空氣量(m3/ h)
L1 —鍋爐理論計算所需燃燒空氣量(m3/ h)
P1 —鍋爐房所在地點大氣壓力(kPa)
P0 —鍋爐房所在地點大氣壓力(kPa)
排風(fēng)量應(yīng)為鍋爐房必要通風(fēng)換氣量。
事故通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)量可按照該空間的20次/小時設(shè)計;且事故排風(fēng)系統(tǒng)的送、排風(fēng)口的設(shè)置位置應(yīng)按照可燃?xì)怏w的性質(zhì)來確定,保證可燃?xì)怏w能夠順利、徹底的排除,燃油系統(tǒng)的排風(fēng)口應(yīng)按照上部排風(fēng)量為2/3 、下部排風(fēng)量為1/3 的方式來設(shè)計。
鍋爐房的煙道、煙囪一般選用≥4.0mm的普通鋼板制作,焊接連接。煙氣的流速控制在3.0-4.0m/s,煙囪出口的煙氣流速在最小負(fù)荷時不能<2.5-3.0m/s,以免冷空氣倒灌,8m以內(nèi)的煙道直接按鍋爐排煙口尺寸確定,每延長1m,截面應(yīng)增加5%,直至100%。共用煙道截面取各支煙道之和的1.2倍,各支煙道必須采取插入方式與共用煙道連接。
煙囪高度h按式h=0.6L+1.2N(m)估算,式中,L為水平煙道的總長度;N為水平煙道的局部阻力個數(shù)。如90°彎頭等。當(dāng)水平煙道的總長度>20m,90°彎頭超過4個時,應(yīng)作煙道阻力計算,校核是否假設(shè)引風(fēng)機;或者向鍋爐制造商提供背壓值,使其配置合適的鼓風(fēng)機。
鋼板煙道應(yīng)配置足夠的加強肋,以保證強度和剛度。煙道應(yīng)地上布置,水平煙道宜有3‰的向上坡度,并在適當(dāng)位置設(shè)清掃入口和防爆門。入口尺寸為0.4m寬和0.5m高;防爆門位置應(yīng)有利于泄壓。當(dāng)爆炸氣體有可能危及人員安全時,防爆門上應(yīng)裝導(dǎo)向泄壓管。鍋爐出口處的水平煙道應(yīng)設(shè)≧DN25凝結(jié)水排放管,并有不小于0.5m的水封。煙囪和煙道連接處應(yīng)設(shè)置沉降縫。煙囪應(yīng)有低于水平煙道入口底部0.5~1.0m的積灰坑;煙道、煙囪穿墻板處和法蘭面上應(yīng)墊石棉等軟質(zhì)耐熱材料。
穿越屋面的煙囪應(yīng)在囪壁焊接擋水罩。煙囪出口應(yīng)高出屋頂2.0m;或距冷卻塔水平距離12m以上,或高出冷卻塔塔頂2.0m以上。煙囪應(yīng)設(shè)置可靠的牽引拉繩,沿圓周等弧度布置3~4根。煙囪口應(yīng)設(shè)置防風(fēng)帽和避雷針。
煙道及煙囪內(nèi)外除銹,再涂耐高溫黑漆。煙道、室內(nèi)煙囪部分按350~400℃工作溫度選取保溫材料,保溫厚度50mm,可用硅酸鋁棉、玻璃棉、礦棉等,外包玻纖布,用鋁箔、鍍鋅鋼板保護,接口處施以樹脂等密封材料;也可以涂以稀土保溫材料,外刷防水劑。煙囪的室外部分應(yīng)防水。
煙道周圍宜按400℃設(shè)計防火隔離區(qū)。煙道0.5m以內(nèi)不允許有可燃物,絕不允許從油庫房及有易燃?xì)怏w的房間中穿過。排氣口水平距離6.0m以內(nèi)不允許堆放易燃品。
5、鍋爐房的自控系統(tǒng)設(shè)計
?、?在燃油鍋爐房的鍋爐間內(nèi)的所有設(shè)備,均應(yīng)設(shè)計為防爆型,防止在發(fā)生燃油泄露時,由于設(shè)備打火而引起火災(zāi)爆炸事故。
?、?在燃油鍋爐房可能有可燃?xì)怏w存在的場所,應(yīng)設(shè)有防止產(chǎn)生靜電的措施。
?、?在燃油鍋爐房的油泵房、日用油箱間、鍋爐等位置應(yīng)設(shè)計可燃?xì)怏w濃度報警裝置及火災(zāi)報警裝置,可燃?xì)怏w濃度報警裝置按照可燃?xì)怏w爆炸低限的20% 設(shè)置報警點;其控制過程如下:
a. 燃油鍋爐房火災(zāi)排煙系統(tǒng)
b. 燃油鍋爐房火事故排風(fēng)系統(tǒng)
6、鍋爐房的消防設(shè)計
燃油鍋爐房內(nèi),均應(yīng)設(shè)置滅火器,可采用手提式干粉滅火器或二氧化碳滅火器。滅火級別按B 類中危險級,并保證滅火器最大保護距離能覆蓋室內(nèi)任何部位。
鑒于燃油鍋爐房的火災(zāi)和爆炸危險性,燃油鍋爐房還應(yīng)設(shè)置水噴霧滅火系統(tǒng),由于水噴霧滅火系統(tǒng)是局部應(yīng)用系統(tǒng),作用面積應(yīng)取被保護對象的外表面尺寸,設(shè)計中可按鍋爐產(chǎn)品樣本提供的外形尺寸取值。水噴霧滅火系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置自動控制、手動控制和應(yīng)急操作三種控制方式。
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