淺談DZW型燃煤鍋爐煙道改造的分析與體會

邵成

摘 要：近幾年，營口港區(qū)多處鍋爐房的DZW型煙火管鍋爐在冬季運行中經(jīng)常出現(xiàn)爐膛結硫、燃煤結焦、鍋爐正壓燃燒以及鍋爐升溫慢等問題，從而導致鍋爐使用的熱效率嚴重下降。該文就這種類型鍋爐問題產(chǎn)生的原因和相應的改進策略進行探討。

關鍵詞：DZW型 鍋爐 煙道改造

中圖分類號：TK224.9 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（c）-0240-01

1 DZW型煙火管鍋爐常見問題和原因

DZW型煙火管鍋爐是生產(chǎn)中的主要設備，在其運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)以下幾個方面的問題。

（1）爐膛結硫、燃煤結焦。公司最新購置了新煙火管鍋爐，在新鍋爐投入運行三個月后，就發(fā)現(xiàn)爐膛內(nèi)壁有嚴重的結硫現(xiàn)象，嚴重影響了鍋爐的正常運行。爐膛結硫不僅使鍋爐熱效率降低，而且還有潛在的危險。燃煤在爐內(nèi)的結焦是中小型層燃工業(yè)鍋爐運行時經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象。燃煤結焦使燃料不能充分燃燒，有效放熱量減少，灰渣中未燃盡煤量增加，灰渣熱損失增加，大大降低了鍋爐熱效率。

（2）鍋爐正壓燃燒。鍋爐的正常燃燒工況，應始終保持爐膛呈微負壓狀態(tài)，這種狀態(tài)是節(jié)能、環(huán)保和安全的最佳結合點。爐膛的正壓燃燒狀態(tài)導致熱煙氣外逸，不僅污染鍋爐的使用環(huán)境，還會增加燃料消耗量和煙氣熱損失，降低了鍋爐熱效率。

（3）鍋爐升溫慢。鍋爐投入運行后，在操作正常、燃料燃燒工況正常的情況下，發(fā)現(xiàn)鍋爐升溫緩慢。在起爐2小時后鍋爐出水溫度勉強升至70℃左右，而在正常情況下起爐后1～ 1.5小時內(nèi)出水溫度就應達到80℃以上。

2 問題產(chǎn)生的原因和對策

（1）爐膛結硫、燃煤結焦

爐膛結硫、燃煤結焦是鍋爐使用過程中常見的兩種問題，通過對其形成過程的分析，我們得出形成這種現(xiàn)象的原因有兩個。一是硫分高、結焦性強的燃煤是出現(xiàn)結硫、結焦的主要原因。煤中含的黃鐵礦，即硫化鐵（FeS2）多時，灰渣易結焦。正常工況下爐膛溫度為1100～1300℃，而硫化鐵的熔點是1170℃，因此煤中硫分高易導致結硫、結焦。二是爐膛溫度過高是爐膛內(nèi)壁結硫的另一主要原因。經(jīng)過分析此型號鍋爐為提高煙氣熱能吸收率而增加了煙氣在爐內(nèi)的流程，增加了煙氣的流動阻力，致使高溫煙氣不能及時進入煙火管進行熱交換，使爐膛內(nèi)溫度嚴重高出正常值而出現(xiàn)鍋爐結硫、結焦的現(xiàn)象。同時在正常負荷運行中，爐膛的溫度應比燃煤中的灰分熔點低。為使結焦分散，在司爐操作中頻繁地打焦，使大量冷空氣從爐門進入爐膛，爐膛內(nèi)的溫度就會迅速下降，同時增加了過剩空氣量，惡化燃燒工況，降低燃燒效率。

考慮到受當?shù)孛悍N供應限制，很難改用弱結焦性燃煤，需加強燃煤的爐前處理（混煤、參水），但合理改造側煙道口徑，加大煙氣流量，適當?shù)目刂茰囟染稍谝欢ǔ潭壬辖档蜖t膛結硫、燃煤結焦的問題。

（2）鍋爐正壓燃燒

通過對鍋爐內(nèi)引風量的檢測，發(fā)現(xiàn)其值大小遠遠低于鼓風量，導致鍋爐在正壓條件下燃燒。這里說的風量含風壓和流量兩個指標，在溫度、阻力和結構形式相同的情況下流量是和風壓成正比的，引風風壓和鼓風風壓之差的大小由最易改造的煙道阻力H煙道大小來決定的。

H煙道=h″1+Hysl-Hyzs Pa

H煙道—煙道總阻力，Pa。

h″1—平衡通風時爐膛出口處必須保持的真空度；一般計算時取h″1=20Pa。

Hysl—煙道流動總阻力，同煙道結構和截面積有關。

Hyzs—煙囪的自生風，煙囪固定時取值應相同。

當煙道結構和煙囪結構為定值時，改變煙道截面積將直接影響爐膛內(nèi)的風壓變化。即由于側煙道口徑過小，使煙氣阻力增大，使引風風壓不足，引起排煙不暢，從而導致爐膛產(chǎn)生正壓。因此可嘗試改造側煙道口口徑，是解決爐內(nèi)正壓燃燒問題的最簡易辦法。

（3）鍋爐升溫慢

煙火管式熱水鍋爐的傳熱，主要是靠高溫煙氣在煙火管中的熱交換使爐水升溫。由放熱系數(shù)圖表可知：其傳熱系數(shù)的大小主要與煙氣流速有關。而煙道口徑的大小又直接影響了煙氣的流速。經(jīng)檢查分析并與其它類型鍋爐比較發(fā)現(xiàn)，該型號鍋爐側煙道口徑較小，使煙氣在爐內(nèi)流動速度很小，不能使高溫煙氣及時有效的在煙火管內(nèi)進行熱交換，同樣是造成鍋爐升溫緩慢的主要原因。

鑒于以上情況，我們嘗試對鍋爐側煙道口進行多次改造，并根據(jù)每次試驗情況，繪制了η（鍋爐熱效率）-S（側煙道口徑）曲線如圖1所示。

依據(jù)圖1可知：鍋爐效率η在煙道口徑S為450×300mm時最高，達到了73.8%。因此，我們最終將煙道口徑由原來的300×200mm改為450×300mm，使高溫煙氣在煙火管內(nèi)充分進行熱交換，提高了鍋爐的熱效率。

3 改造效果分析

按照上述方法對DZW型鍋爐進行了改造，通過對其改造后的對流換熱量和熱效率數(shù)值進行了驗算，發(fā)現(xiàn)其對流換熱量跟改造前增加了11.32KJ/kg，鍋爐熱效率改造后比改造前提高了3%，這說明改造方法是可行的。

目前公司已經(jīng)按照上述改造方案對公司內(nèi)同種類型的其他鍋爐進行了改造，鍋爐的燃燒工況都得到了明顯改善。首先爐膛掛硫現(xiàn)象基本消除，原來需要一個或者一個半月就需停爐清理爐膛，現(xiàn)在可在供暖期結束后，與鍋爐保養(yǎng)一并處理，其次灰渣含碳量明顯降低，正常起爐約1小時鍋爐出水溫度即可達到85℃，鍋爐壓力在1小時內(nèi)即可達到0.4MPa。最后徹底消除了鍋爐正壓燃燒現(xiàn)象，鍋爐房內(nèi)環(huán)境也得到明顯改善。

4 結語

DZW型煙火管鍋爐在其煙道口設計過程中沒有考慮到當?shù)孛悍N的特點，導致此類鍋爐在使用過程中出現(xiàn)升溫慢、爐膛結硫、燃煤結焦以及正壓燃燒等問題的。經(jīng)過近三年的改造試驗，上述問題已徹底解決，也未出現(xiàn)其他影響鍋爐運行的現(xiàn)象。在提高鍋爐效率、降低運行成本的同時，也降低了司爐工的工作強度、改善工作環(huán)境，是一次對推進節(jié)能減排工作有意義的嘗試，具有非常重要的意義。

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