分層給煤裝置在鏈條燃煤鍋爐中的應(yīng)用研究

倪曄等

摘 要：文章結(jié)合工業(yè)鏈條燃煤鍋爐的燃燒裝置特點，從傳統(tǒng)鏈條燃煤鍋爐燃燒裝置技術(shù)特征和實踐經(jīng)驗出發(fā)，分析研究了該爐的燃燒特性及燃燒裝置存在的問題，并針對性地提出選用分層分段變型的分層給煤技術(shù)，提高該爐的燃燒效率，達(dá)到節(jié)能降耗之目的。

關(guān)鍵詞：鏈條鍋爐、給煤裝置、分層燃燒

中圖分類號：TK223 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）5-0174-02

我公司運行的鏈條燃煤鍋爐均采用單棍筒分層給煤裝置。使用多在10年以上，棍筒變形，腐蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致漏煤現(xiàn)象嚴(yán)重，起不到較好分層布煤、均勻布煤的作用，致使運行人員在調(diào)整運行中難度很大，煤燃燒不充分，造成能源浪費。其中以3#鍋爐最為突出，因此我們對鍋爐分層給煤裝置的應(yīng)用進(jìn)行了分析研究，并對3#鍋爐給煤裝置進(jìn)行了更新改造。

1 分析分層給煤裝置在鍋爐燃燒裝置中的作用

1.1 鏈條燃煤鍋爐的燃燒過程

鏈條爐運行時，鏈輪經(jīng)電動機(jī)帶動并通過減速機(jī)變速后帶動鏈輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動，在鏈輪的帶動下，鏈條爐排自前向后緩慢移動。煤斗中的煤通過給煤裝置緩慢的下落到爐排上，隨爐排一起前進(jìn)。經(jīng)煤閘門時，受煤閘門開度的限制，燃料被刮成一定的厚度，然后進(jìn)入到爐膛。進(jìn)入爐膛的煤受到輻射加熱后，燃料開始著火燃燒，直至燃盡。在爐排尾部，燃料形成的灰渣被老鷹鐵鏟起，翻入灰坑。燃燒所需要的空氣從爐排自下而上引入，穿過爐排的通風(fēng)孔隙進(jìn)入燃料層。煤的燃燒過程在煤閘門和老鷹鐵之間完成，爐排有效長度就是指煤閘門到老鷹鐵之間的距離。

鏈條爐排上煤燃燒過程的特點：首先是煤的預(yù)熱干燥，析出揮發(fā)份，然后煤開始著火燃燒直至燃盡。所有的燃燒過程在時間和空間上都是連續(xù)進(jìn)行的，但又是同時發(fā)生的，在負(fù)荷不變的情況下，其燃燒過程是不隨時間改變的。

1.2 鏈條鍋爐燃燒過程中存在的問題

①鏈條鍋爐風(fēng)室普遍存在橫向配風(fēng)不均勻，縱向配風(fēng)不合理的問題。由于鍋爐風(fēng)室的橫向配風(fēng)不均勻，導(dǎo)致在風(fēng)室強(qiáng)風(fēng)區(qū)易出現(xiàn)“火口”，冷風(fēng)直接進(jìn)人爐膛，降低爐膛溫度；而在弱風(fēng)區(qū)由于煤層阻力過大，會形成一條未燃燒的“黑帶”，化學(xué)和機(jī)械不完全燃燒導(dǎo)致鍋爐熱損失增加；縱向配風(fēng)的不合理，使供風(fēng)量不能隨煤層燃燒所需空氣量的變化而變化，引起鍋爐過剩空氣系數(shù)a過大，在鍋爐運行中造成很大的能源浪費。

②新煤點燃遲緩，煤種適應(yīng)性差，爐溫低。如果煤的揮發(fā)份低、熱值低時起火更為困難。

③燃煤靠自重從煤倉落下，再經(jīng)煤閘板擠壓進(jìn)入爐膛后形成密實的煤層，通風(fēng)不暢（傳統(tǒng)單雙輥分層雖然解決了通風(fēng)不暢問題，但是大塊煤在底部，受低溫風(fēng)影響，再加上有的煤揮發(fā)份偏低，仍然不好燃燒）。

④鏈條鍋爐煤是層燃方式，爐排上的煤層燃燒是自上而下，煤層燃燒后表面的薄灰覆蓋影響下部煤的繼續(xù)燃燒。

⑤爐排寬度在設(shè)計時就已確定，用戶想在原有基礎(chǔ)上提高鍋爐出力很困難，特別是鍋爐使用多年之后，效率更低，往往達(dá)不到額定出力。

1.3 分層給煤裝置的作用

通過分析可看出，分層給煤裝置的作用主要就是把鍋爐煤倉中的燃煤，連續(xù)、均勻、分層次的布在鍋爐爐排上面，然后進(jìn)入爐膛參與燃燒。

分層主要是為了煤在燃燒過程中有較好的通風(fēng)作用，能夠促進(jìn)燃燒的穩(wěn)定性；連續(xù)主要是考慮設(shè)備運行的穩(wěn)定性，保證鍋爐燃燒不間斷；均勻是為了保證煤燃燒著火與滅火的一致性。

傳統(tǒng)單輥分層給煤裝置，由一個整體的煤渣調(diào)節(jié)板，調(diào)整統(tǒng)一的每層厚度，但這只是在理想狀況下才能實現(xiàn)，實際運行時會存在很多問題。例如：風(fēng)室布風(fēng)不均勻，致使燃燒不穩(wěn)定，出現(xiàn)燃燒中的“火口”或“黑帶”，要么造成熱損失加大，要么造成鍋爐出力不夠；傳統(tǒng)分層給煤裝置均采用燃煤平鋪法，致使燃煤進(jìn)入爐膛后接受輻射熱的面積較小，不利于燃燒；傳統(tǒng)分層均是粒度大的在下，向上依次減小，對煤種的適應(yīng)性較小。

1.4 3#鍋爐原給煤裝置存在問題

3#鍋爐原使用的分層給煤裝置是老式單輥筒裝置，因煤層的分布是大塊煤居底部，小顆粒煤及末煤在上部，底部塊煤在風(fēng)室低溫助燃風(fēng)作用下，達(dá)不到燃燒溫度，使?fàn)t排底部產(chǎn)生一層不燃燒或燃燒不完全的塊煤層；加上原分層給煤裝置使用多年，輥筒和其上均勻布置的輻條嚴(yán)重腐蝕，起不到撥煤、控制煤層的作用，致使煤層的厚度無法得到精確的控制，只能利用煤閘門和前拱的高度被動的進(jìn)行經(jīng)驗控制，這樣就使煤層厚度過大，而且經(jīng)過煤閘門刮削后的煤層比較密實，導(dǎo)致煤層透氣性差，通風(fēng)阻力大，燃燒不充分。為加強(qiáng)燃燒，就須增大鼓引風(fēng)量，使鼓、引風(fēng)機(jī)電耗增加，爐排上風(fēng)量略有不均勻便容易形成“火口”，一旦形成“火口”，橫向通風(fēng)則更不均勻，而且也會引起爐膛過量空氣系數(shù)a增加，而爐排兩側(cè)塊煤多，通風(fēng)阻力小，易漏入冷空氣使?fàn)t膛溫度下降。這樣會造成爐渣含碳量高，鍋爐效率低，出力下降。特別是燃用揮發(fā)分少、末煤多的煤時，鍋爐效率和出力遠(yuǎn)低于設(shè)計值。

對3#鍋爐我們在一段時間內(nèi)，對同一煤質(zhì)燃燒后的爐渣含碳量情況進(jìn)行了檢測（數(shù)據(jù)見表1）。從檢測的情況可以看出，爐渣含碳量均在21%以上，含碳量極高，煤的燃燒很不充分。

2 市場調(diào)研，合理選型

就3#鍋爐給煤裝置存在的問題，我們決定對其進(jìn)行更新改造。為此我們進(jìn)行了市場調(diào)研。

通過對國內(nèi)市場調(diào)研了解到，為改善和提高鏈條鍋爐燃燒狀況，二十世紀(jì)八十年代，我國科技人員先后研發(fā)了不同形式的分層給煤技術(shù)，國家“節(jié)能技術(shù)大綱”也將該技術(shù)列為了鍋爐技改的重要內(nèi)容。單輥式、雙輥式、三輥式分層給煤裝置，如雨后春筍般層出不窮，樣式繁多。在分層給煤技術(shù)的基礎(chǔ)上，相繼又推出了分層分行給煤裝置。經(jīng)多種渠道、多次現(xiàn)場調(diào)研及分析論證，最終確定“變層分段多形給煤裝置”基本滿足我公司鍋爐運行工況，其特點如下。

2.1 在爐排上變換給煤層次

該設(shè)備具有變換多種給煤層次的能力。煤層可變換為：末煤——大塊煤——顆粒煤——末煤的布煤層次，底層末煤入爐膛預(yù)燃區(qū)后迅速燃燒，提高了底部煤層溫度，引燃塊煤。被燃燒的塊煤運行到主燃區(qū)后充分燃燒，徹底解決了底部塊煤因受低溫助燃風(fēng)的影響，時有塊煤不燃或出現(xiàn)黑煤層現(xiàn)象的技術(shù)難題，對質(zhì)量差或揮發(fā)份低的煤更加有效；煤質(zhì)好時也可調(diào)成大塊煤——顆粒煤——末煤的布煤形式。增加了煤種的適應(yīng)性，尤其是對灰分較高的燃煤，有了較好的解決辦法。

2.2 在爐排上分段布置不同厚度的煤層

該設(shè)備采用多段控制給煤量閘板。根據(jù)爐排橫向區(qū)段助燃風(fēng)的狀態(tài)，分段布置不同厚度煤層，即助燃風(fēng)強(qiáng)的區(qū)段煤層則厚，助燃風(fēng)弱的區(qū)段煤層則薄，均衡了布風(fēng)。燃煤進(jìn)入爐膛后，起燃點成直線燃燒，杜絕了燃煤起火點參差不齊的現(xiàn)象。做到了止燃點斷火齊整，火床尾部無明火。同時關(guān)閉止火點后部風(fēng)室，有效控制進(jìn)入爐膛內(nèi)的冷風(fēng)量，提高了爐膛溫度，確保煤層沿爐排橫向燃燒時間的一致，達(dá)到最佳燃燒效果。

2.3 在爐排上布置多種煤形

該設(shè)備具有在爐排布置多種煤形功能，如分層、墊層、波峰波谷煤形等。根據(jù)鍋爐燃燒狀況及所燃煤種的差異，調(diào)整組合式篩分系統(tǒng)，可將多種不同煤形在爐排上進(jìn)行最佳排列，使煤層充分燃燒。波峰波谷布煤方式的波浪狀煤層展開表面積，相當(dāng)增加了爐排寬度20～30%，加大了燃燒面。其波峰波谷的落差可根據(jù)燃燒狀況調(diào)整，在爐排面上形成均勻有序的多道火口，滿爐排面上都是火口燃燒，消除了改造前爐膛出現(xiàn)局部火口的現(xiàn)象。波谷處的充分燃燒將波峰下部的塊煤引燃，火焰從底部煤層向上呈半沸騰燃燒狀，類似往復(fù)鍋爐煤層攪動燃燒。隨著煤層頂部充分燃燒及鏈條的行走振動，波峰上部灰渣塌落至波谷，避免了灰渣覆蓋在煤層上部的現(xiàn)象。它以自上而下結(jié)合自下而上的攪動式燃燒，完全改變了鏈條鍋爐自上而下的單一燃燒方式。

2.4 節(jié)能技術(shù)的特點和優(yōu)勢

①“變層”解決了因煤質(zhì)揮發(fā)份偏低時難燃燒問題。

②“分段”解決了爐膛內(nèi)風(fēng)壓不均，起火、斷火不齊問題。對大噸位鍋爐的多段控制技術(shù)，優(yōu)于大風(fēng)室煤的燃燒。

③“多煤形”：通過手柄調(diào)節(jié)，幾分鐘內(nèi)可以在爐排上布出多種煤型，適應(yīng)多種煤質(zhì)，增加爐排著火面積20～30%。

④“彈簧刮煤器”解決了濕煤粘結(jié)輥子的問題。

⑤對粘結(jié)性較大的煤，通過采用不同的篩分板，降低其粘結(jié)程度。

⑥人性化設(shè)計，方便操作、維修、吊運。

3 結(jié) 論

3#鍋爐給煤裝置改造完成投入運行后，使用效果良好，爐渣含碳量大幅下降，由改造前的22%降低到13.5%以下，數(shù)值見表2。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉夫軍，邵珠峰.分層給煤裝置在鏈條鍋爐改造中的應(yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技（中旬刊）， 2014，（1）.