正轉(zhuǎn)鏈條爐排燃煤鍋爐布煤新技術(shù)的研究與應(yīng)用

趙書波

（山東東營(yíng)勝利油田熱電聯(lián)供中心，山東省東營(yíng)市，257200）

勝利油田熱電聯(lián)供中心勝南熱力大隊(duì)純梁熱力隊(duì)于2005 年建造了一座燃煤鍋爐房，現(xiàn)有2 臺(tái)DZL29-1.25／130／70-AⅡ3型正轉(zhuǎn)鏈條爐排燃煤熱水鍋爐，2臺(tái)鍋爐總負(fù)責(zé)的供暖面積為61.3萬(wàn)m2，自2006年開始運(yùn)行后一直存在燃燒工況不理想、爐渣含碳量偏高和運(yùn)行效率低等問(wèn)題，另外經(jīng)常發(fā)生 “跑火”現(xiàn)象，需要運(yùn)行人員頻繁進(jìn)行撥火，給鍋爐燃燒安全和平穩(wěn)運(yùn)行造成極大隱患。

2011年由熱電聯(lián)供中心引進(jìn)的廊坊市匯能科瑞達(dá)節(jié)能設(shè)備有限公司生產(chǎn)的專利產(chǎn)品SLH-40型均勻混合分層燃燒技術(shù)裝置，對(duì)原鍋爐的布煤裝置進(jìn)行了技術(shù)改造。拆除鍋爐原有的布煤裝置，安裝新的均勻混合分層燃燒技術(shù)裝置，并且增加了錐形懸浮燃燒技術(shù)。

運(yùn)行后解決了鍋爐燃燒工況差的問(wèn)題，達(dá)到了著火和燃燼同步，火床上無(wú) “黑帶”和“火口”，距老鷹鐵落渣處1 m 左右無(wú)黑煤和紅炭，全部燃燼為白色爐渣。爐渣含碳量和爐渣溫度較以前出現(xiàn)了大幅度下降，爐渣含碳量由原來(lái)的19.34%下降為8.48%，爐渣溫度下降了10℃，鼓引風(fēng)量下降了30%，提高了鍋爐運(yùn)行效率，達(dá)到了節(jié)能減排的目的，實(shí)現(xiàn)了燃煤均勻混合、分層燃燒和錐形懸浮燃燒的有效結(jié)合。

1 正轉(zhuǎn)鏈條爐排鍋爐的燃燒工作原理

正轉(zhuǎn)鏈條爐排鍋爐的布煤是通過(guò)調(diào)整爐排的運(yùn)動(dòng)速度和煤閘板的開啟高度來(lái)調(diào)節(jié)煤層的厚度及給煤量，以達(dá)到調(diào)節(jié)燃燒強(qiáng)度的目的?？諝鈴臓t排自下而上進(jìn)入，通過(guò)調(diào)節(jié)各風(fēng)門的開關(guān)度來(lái)實(shí)現(xiàn)分段送風(fēng)。

正轉(zhuǎn)鏈條爐排鍋爐屬平面層燃方式，煤層為單面引燃，燃燒過(guò)程中煤間無(wú)擾動(dòng)，風(fēng)與煤混合性差，所以燃燒效率低下，對(duì)煤質(zhì)要求較高。根據(jù)層燃擴(kuò)散燃燒區(qū)的理論，要提高煤炭的燃燒程度，就要加強(qiáng)燃煤與空氣的混合度，提高氣體的擴(kuò)散速度，所以由布煤方式?jīng)Q定燃燒工況。

2 各種布煤技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)分析

2.1 傳統(tǒng)鍋爐布煤技術(shù)效果及優(yōu)缺點(diǎn)分析

目前，國(guó)內(nèi)工業(yè)和供熱鍋爐爐型以正轉(zhuǎn)鏈條爐排鍋爐為主，采用機(jī)械聯(lián)合輸送布煤的傳統(tǒng)方式。傳統(tǒng)鍋爐布煤技術(shù)效果圖見圖1。

圖1 傳統(tǒng)鍋爐布煤技術(shù)效果圖

由圖1所示，傳統(tǒng)布煤技術(shù)是將閘門斗上的煤經(jīng)過(guò)刮壓把原煤布置在爐排上送入燃燒室，呈平面形且由上向下燃燒。該爐型在實(shí)際運(yùn)行中存在的主要問(wèn)題是：煤從帶式輸送機(jī)上落入到煤倉(cāng)過(guò)程中，引起煤塊與末煤自然分離，進(jìn)入爐排后在爐排寬度方向上形成爐排兩邊及兩個(gè)落煤口之間全部為塊煤，通風(fēng)阻力小而形成“火口”；兩個(gè)落煤口的垂直下部分全部為末煤，通風(fēng)阻力大而形成“黑帶”的嚴(yán)重拉火現(xiàn)象，與正轉(zhuǎn)鏈條鍋爐沿爐排寬度等壓送風(fēng)及沿爐排長(zhǎng)度分段送風(fēng)基本特點(diǎn)不相適應(yīng)。煤層通風(fēng)不均、火床的燃燒不勻以及燃燒工況不佳導(dǎo)致出現(xiàn)了鍋爐出力不足、不適應(yīng)負(fù)荷變化、爐排漏煤量大、爐渣含碳量高及鍋爐熱效率低等一系列問(wèn)題。

2.2 分層布煤技術(shù)及優(yōu)缺點(diǎn)分析

分層布煤技術(shù)是將傳統(tǒng)布煤裝置的閘門斗改為輥筒帶煤撒落，經(jīng)過(guò)篩分后將塊煤布在爐排的下方，而末煤則落在塊煤上并使煤層松散有利于通風(fēng)。分層布煤技術(shù)效果圖見圖2。

圖2 分層布煤技術(shù)效果圖

由圖2可見，只要分層煤斗的布煤和篩分結(jié)構(gòu)能夠順利均勻地下煤，總的來(lái)說(shuō)比傳統(tǒng)閘門斗布煤方式效果好，有一定的節(jié)煤節(jié)電效果，但也有兩個(gè)影響完全燃燒的缺點(diǎn)。

（1）分層布煤時(shí)煤層表面不平整且爐子越大越嚴(yán)重，同時(shí)塊煤的 “跑邊”現(xiàn)象造成不均勻燃燒更加明顯，加裝擺管或配煤車后作用也不理想。

（2）當(dāng)粉末煤在煤層表面上時(shí)，由于其水分和灰分等雜質(zhì)相對(duì)塊煤而言較多，再加上粉末煤堆積密度大，煤的導(dǎo)熱性很差，造成了止火點(diǎn)太靠后、燃燒不完全和爐渣含碳量較高，更嚴(yán)重的是易出現(xiàn)火床表面板結(jié) （俗稱 “蓋被”現(xiàn)象），對(duì)煤質(zhì)的要求也高。

2.3 均勻混合分層技術(shù)效果及優(yōu)缺點(diǎn)

均勻混合分層燃燒布煤技術(shù)是將鍋爐混煤器與分層布煤器配套使用，二者相輔相成，是解決機(jī)械聯(lián)合輸送由于布煤方式形成煤塊和末煤分離、煤層通風(fēng)阻力不均及影響燃燒工況的有效途徑。均勻混合分層技術(shù)效果圖見圖3。

由圖3可見，鍋爐混煤器的工作原理類似于建筑用砂漿攪拌機(jī)，在設(shè)備自配動(dòng)力的帶動(dòng)下，將自上而下落入煤倉(cāng)形成塊和末分離的煤進(jìn)行充分混合，即機(jī)械攪拌混合。根據(jù)耗煤量來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，使塊煤、末煤和干濕度混合均勻，然后進(jìn)入分層布煤裝置，將煤按顆粒大小加以分層，從而達(dá)到均勻分層的目的，為充分燃燒創(chuàng)造良好的條件。優(yōu)點(diǎn)在于以下4點(diǎn)：

（1）爐排面上煤塊和末煤干濕度均勻、煤層平整、通風(fēng)均勻，減少爐排漏煤現(xiàn)象，末煤不易進(jìn)入爐排縫隙中。

圖3 均勻混合分層技術(shù)效果圖

（2）著火和燃燼同步，火床上無(wú) “黑帶”和“火口”，距老鷹鐵落渣處1m 左右無(wú)黑煤和紅炭，全部燃燼為白色爐渣，有效降低爐渣含炭量。

（3）能夠使揮發(fā)份和發(fā)熱量低的劣質(zhì)煤正常穩(wěn)定燃燒，解決鏈條鍋爐煤種適應(yīng)性差和引燃困難等問(wèn)題。

（4）均勻混合分層布煤技術(shù)受到燃煤粒度的限制，還是會(huì)出現(xiàn)火床表面板結(jié)，即“蓋被”現(xiàn)象。

2.4 錐形懸浮燃燒布煤技術(shù)

在均勻混合分層燃燒布煤技術(shù)的基礎(chǔ)上，在爐排上實(shí)現(xiàn)縱向和橫向分壟布煤，就形成了錐形懸浮燃燒布煤技術(shù)，先燒的塊煤延長(zhǎng)在火床上的燃燒時(shí)間，同時(shí)溝谷處被點(diǎn)燃的塊煤向周圍擴(kuò)展，壟的根基隨著燃燒而松縮。壟峰處的粉煤被壟形所產(chǎn)生的渦流卷起，部分進(jìn)行著沸騰燃燒，同時(shí)壟峰在激烈的化學(xué)反應(yīng)及水分蒸發(fā)和揮發(fā)份析出等張力的作用下，向其可活動(dòng)的空間溝谷處的火焰上塌落絮添。

（1）實(shí)現(xiàn)了同樣燃煤量而始終進(jìn)行薄煤層、低過(guò)氧系數(shù)均勻高效地燃燒。

（2）增加了火床前部分的燃燒面積約為35%，提高了輻射熱的利用，并改變了單面著火及單面向下燃燒的不利狀態(tài)，特別是在燃燒過(guò)程中，燃煤之間產(chǎn)生了較大的相對(duì)位移。破壞了板結(jié) （即 “蓋被”）的形成，增加了燃煤與風(fēng)的混合，降低了過(guò)量空氣系數(shù)，調(diào)解了爐排上部分氧化還原氣體成份分布曲線。

（3）不僅克服了分層燃燒的缺陷，而且改變了鏈條爐百余年的平面層燃、單面著火、燃煤過(guò)程無(wú)擾動(dòng)及易出現(xiàn) “火龍”、 “黑帶”、 “火口”和 “板結(jié)”等不良狀態(tài)，還降低了對(duì)燃燒煤質(zhì)的要求。

通過(guò)對(duì)以上4種布煤方式的優(yōu)缺點(diǎn)分析，與正轉(zhuǎn)鏈條爐排鍋爐相適應(yīng)的布煤方式只有第3和第4種方式相結(jié)合才是最佳方案。

3 實(shí)現(xiàn)均勻混合分層錐形懸浮燃燒技術(shù)改造

既然鍋爐布煤方式可以縱向成壟，同樣也可以實(shí)現(xiàn)橫向成壟。經(jīng)過(guò)分析找到了實(shí)現(xiàn)縱向和橫向成壟的條件，但需要對(duì)鍋爐進(jìn)行以下的局部改造。

（1）引進(jìn)鍋爐均勻混合分層技術(shù)裝置，實(shí)現(xiàn)了縱向分壟。

（2）創(chuàng)新改造爐排變頻器，使?fàn)t排實(shí)現(xiàn)間斷性運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了橫向分壟。

（3）均勻混合分層技術(shù)裝置及壟式布煤方式的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了燃煤均勻混合、分層和局部錐形懸浮燃燒。

4 均勻混合分層錐形懸浮燃燒技術(shù)方案的實(shí)施效果

純梁鍋爐房在2011年對(duì)2＃鍋爐進(jìn)行均勻混合分層技術(shù)裝置及壟式布煤錐形懸浮燃燒技術(shù)改造，經(jīng)過(guò)1個(gè)供暖期的應(yīng)用，對(duì)2011年-2012年采暖期進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)1＃和2＃鍋爐在相同的工況下進(jìn)行對(duì)比。

通過(guò)試驗(yàn)及檢測(cè)，改造后每臺(tái)鍋爐節(jié)約燃煤為802t／a。按800元／t計(jì)算，每年節(jié)約65.16萬(wàn)元，而投資花費(fèi)為60萬(wàn)元，一個(gè)供暖期即可收回成本。

5 結(jié)論

通過(guò)實(shí)踐與論證，均勻混合分層布煤技術(shù)裝置與壟式布煤錐形懸浮燃燒技術(shù)的結(jié)合改善了正轉(zhuǎn)鏈條爐排鍋爐燃燒工況，取得了理想的效果，實(shí)現(xiàn)了即節(jié)能減排又降低了司爐工勞動(dòng)強(qiáng)度的目的，值得在業(yè)界推廣。

［1］ 呂建偉，陳海波.鍋爐分層給煤裝置技術(shù)改造總結(jié)［J］.能源工程，2008 （2）

［2］ 陳學(xué)俊，陳聽寬.鍋爐原理［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1983

［3］ 霍凱新.改造爐前給煤方式，充分提高鍋爐燃燒效率 ［J］.新疆有色金屬，2009 （5）