燃煤鍋爐改燃?xì)忮仩t的設(shè)備選型及工藝技術(shù)

吳麗梅

【摘? 要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)保觀念已經(jīng)日益普及，很多地方都陸續(xù)將燃煤供熱鍋爐改造成為燃?xì)忮仩t。我國(guó)的天然氣儲(chǔ)量會(huì)保持穩(wěn)步增長(zhǎng)的良好發(fā)展勢(shì)頭，這樣會(huì)給燃煤鍋爐改造為燃?xì)忮仩t提供保障。所以當(dāng)前鍋爐廠家最關(guān)心的問題是如何將燃煤鍋爐改造成燃?xì)忮仩t，并能有效控制成本，獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。本文對(duì)燃煤鍋爐的改造技術(shù)做相關(guān)探討。

【關(guān)鍵詞】燃煤鍋爐;燃?xì)忮仩t;設(shè)備選型;工藝技術(shù)

一、燃煤鍋爐改天燃?xì)忮仩t的必要性分析

1.燃?xì)忮仩t的優(yōu)勢(shì)要求

第一，燃?xì)庵械暮?、氮和灰的分量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于煤炭，并且，燃?xì)獾娜紵容^充分，燃燒過程中所排放的煙氣中粉塵含量較少，能夠達(dá)到我國(guó)對(duì)燃燒設(shè)備的要求標(biāo)準(zhǔn)，減少燃燒對(duì)環(huán)境的污染，具有較強(qiáng)的環(huán)保性能。第二，燃?xì)忮仩t的煙氣污染較小，且燃?xì)馊紵龑?duì)流管束的腐蝕程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于燃煤鍋爐，傳熱性能較強(qiáng)，具有較高的輻射力度，能夠有效提高熱效率。第三，燃?xì)忮仩t不需要除塵器、除渣機(jī)等附件設(shè)備，能夠節(jié)省資金和資源。第四，燃?xì)忮仩t一般使用管道來輸送燃?xì)?，不需要進(jìn)行空間儲(chǔ)藏，既能夠節(jié)省空間，又保證了衛(wèi)生條件，減小了鍋爐燃燒的勞動(dòng)力度。第五，燃?xì)忮仩t的運(yùn)行成本、供熱成本和調(diào)節(jié)成本較低，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。第六，燃?xì)忮仩t具有較強(qiáng)的供熱負(fù)荷適應(yīng)性，能夠根據(jù)鍋爐里所受到的負(fù)荷來調(diào)節(jié)火力大小。第七，燃?xì)忮仩t的維修保養(yǎng)比較簡(jiǎn)單，鍋爐、受熱管等設(shè)備使用壽命較長(zhǎng)。

2.燃煤鍋爐的劣勢(shì)改造要求

首先，燃煤鍋爐主要采用層燃的方式燃燒，需要在爐腔內(nèi)完成燃燒，再將熱度傳遞到暖氣管制中，熱量散失較多。其次，煤炭的主要成分包括水分、灰分、C、S、N等元素，而且這些元素在煤炭燃燒之后以復(fù)雜的化合物的方式呈現(xiàn)，生成二氧化碳、二氧化硫等有害氣體，這些有害氣體排入到空氣中會(huì)造成空氣污染，嚴(yán)重影響人類的身體健康。再次，燃煤鍋爐多采用負(fù)壓燃燒方式，燃燒過程是由引風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)共同完成，需要大量的空氣和氧氣，并且燃燒鍋爐煙道和墻之間存在著漏風(fēng)，導(dǎo)致過量空氣系數(shù)較高。最后，燃煤鍋爐受鼓風(fēng)量、燃煤鍋爐受鼓風(fēng)量、臺(tái)風(fēng)速度等因素的影響，難以實(shí)現(xiàn)鍋爐的自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)，人力勞動(dòng)，工作量較大。由此可見，燃煤鍋爐的劣勢(shì)，要求我們加快燃煤鍋爐改燃?xì)忮仩t的步伐。

二、燃?xì)馊紵鞯倪x擇

在燃煤鍋爐改造過程中，首先要選擇或設(shè)計(jì)合適的燃?xì)馊紵?。常見的燃?xì)馊紵靼凑湛諝夤┙o方式可以分為引射式燃燒器、鼓風(fēng)式燃燒器和自燃引風(fēng)式燃燒器三類。引射式燃燒所需的空氣由燃?xì)馍淞魑耄娘L(fēng)式燃燒器需鼓風(fēng)設(shè)備將空氣送入燃燒系統(tǒng)，自然引風(fēng)式燃燒器則依靠爐膛中的負(fù)壓將燃燒所需的空氣吸入燃燒系統(tǒng)。對(duì)于燃燒器的選擇應(yīng)對(duì)比三種燃燒器的特性結(jié)合鍋爐原有爐膛的特點(diǎn)進(jìn)行考慮。

1.燃?xì)馊紵鞯娜急M程度，也就是要求降低氣體不完全燃燒熱損失

燃燒的完全度主要與燃?xì)夂涂諝饣旌暇鶆虺潭燃翱諝馐欠癯渥阌嘘P(guān)。一般在空氣量充足、混合良好的情況下，使氣體不完全燃燒損失為零并不困難。當(dāng)燃用高熱值燃?xì)鈺r(shí)，氣體不完全燃燒損壞不應(yīng)超過0.5%;燃用低熱值氣體時(shí)，氣體不完全燃燒損壞不應(yīng)超過1.5%。在采用預(yù)混燃燒器時(shí)，容易使不完全燃燒損失控制得比擴(kuò)散燃燒時(shí)低一些。

2.降低煙氣中的過?？諝庀禂?shù)是降低排煙損失有效措施

排煙中的過?？諝饬颗c煙氣通道漏入的空氣量之和。對(duì)微正壓運(yùn)行的鍋爐，煙氣通道漏入的空氣為零，此時(shí)主要過?？諝饬咳Q于燃燒時(shí)的過?？諝饬?，實(shí)際上在任何情況下，降低燃燒時(shí)的過剩空氣量，對(duì)提高鍋爐的熱效率是有好處的。燃燒器能否保證在盡量低的過?？諝庀禂?shù)下運(yùn)行，是燃燒器燃燒性能的重要指標(biāo)之一。

3.燃燒器的火焰特性與爐內(nèi)換熱和鍋爐的其他特性密切相關(guān)

擴(kuò)散燃燒時(shí)，其半發(fā)光火焰比無(wú)焰燃燒時(shí)的火焰輻射能力強(qiáng)，對(duì)爐內(nèi)傳播有利。燃燒器噴口的氣流應(yīng)有較高的速度和較大射程，以使?fàn)t內(nèi)火焰充滿度較好。在利用耐火材料加強(qiáng)爐內(nèi)傳熱時(shí)，需要與輻射面相適應(yīng)的火焰形狀和火焰速度。

4.充分考慮燃燒速度

因?yàn)楦咚偃紵乾F(xiàn)代中小型鍋爐發(fā)展的的趨勢(shì)，它可以減少燃燒器和爐膛的尺寸，是鍋爐小型化的重要措施，也是燃燒器的重要特性指標(biāo)。

但是，實(shí)際生產(chǎn)中，由于中小型鍋爐常在負(fù)荷多變的情況下使用，因此，要求燃燒器有很寬的負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍。改造后的燃?xì)忮仩t在運(yùn)行時(shí)，應(yīng)使?fàn)t膛火焰充滿度比較好，不形成氣流死角，避免相鄰燃燒器的火焰相互干擾，同時(shí)未燃盡的燃?xì)?、空氣混合物不?yīng)接觸換熱面，以免形成氣體不完全燃燒。但高溫火焰要避免高速?zèng)_刷換熱面，以免換熱面熱強(qiáng)度過高使管壁過熱。因此，在選擇燃燒器時(shí)，還要根據(jù)不同的燃?xì)夂拓?fù)荷，近似估算燃燒火焰的長(zhǎng)度。

三、燃?xì)馊紵鲾?shù)量的確定

燃煤鍋爐改造時(shí)燃?xì)馊紵鞯臄?shù)量可由下式確定，

n=Qgl/Qrq

式中，n為燃?xì)馊紵鞯臄?shù)量;Qgl為鍋爐熱負(fù)荷容量，KW;Qrq為單個(gè)燃燒器熱負(fù)荷，KW。

實(shí)際改造中，為防止多個(gè)燃燒器同時(shí)運(yùn)行時(shí)某一個(gè)燃燒器因事故熄火引起爆炸或爆炸，燃?xì)馊紵鱾€(gè)數(shù)一般不超過4個(gè)。為解決鍋爐在低負(fù)荷時(shí)燃?xì)饬髁坎蛔愠霈F(xiàn)的熄火、回火問題，可通過在燃燒器內(nèi)部加裝油槍來適應(yīng)鍋爐低負(fù)荷時(shí)的變化，同時(shí)爐膛中應(yīng)配合安裝熄火防爆裝置。

四、燃燒器的布置

1.應(yīng)使火焰處于爐膛幾何中心區(qū)域，使火焰盡可能充滿爐膛，燃燒穩(wěn)定。

2.火焰居于爐膛的幾何中心區(qū)域，可使?fàn)t膛內(nèi)熱量得以均勻分配，不會(huì)形成局部受熱引起應(yīng)力增大，防止受熱不均，避免鍋爐出現(xiàn)受熱局部過熱現(xiàn)象。

3.臥式鍋爐的爐膛進(jìn)深較大，燃燒器布置在爐膛的前墻上，保證前煙箱不會(huì)過熱。目前，國(guó)內(nèi)中小型燃煤鍋爐按燃燒方式分為層燃燒與室燃燒兩種。層燃爐多數(shù)為鏈條爐，其特征是燃料在固定或緩慢運(yùn)動(dòng)著的爐膛實(shí)現(xiàn)燃燒。當(dāng)改造的鍋爐為鏈條爐時(shí)，其前后墻及爐拱的特殊形狀為安裝燃燒器帶來不便，故應(yīng)將燃?xì)馊紵靼惭b于鏈條爐的兩側(cè)。為使改造后爐內(nèi)的熱交換狀況與改造前相似，以減少鏈條爐內(nèi)換熱設(shè)備的變動(dòng)，應(yīng)將燃?xì)馊紵靼惭b于爐膛側(cè)墻中心下方。對(duì)于煤粉爐，為保持與改造前爐膛空氣動(dòng)力場(chǎng)特性相似且減少改造工程量，可利用其原有煤粉燃燒器噴口位置安裝新的燃燒器。

五、爐膛布置的匹配性

1.排煙量要與引風(fēng)機(jī)相匹配

燃煤鍋爐引風(fēng)機(jī)的排煙量是按照燃煤產(chǎn)生的煙氣配置的。改燒燃?xì)夂?，煙氣的密度及流量發(fā)生變化，應(yīng)重新校驗(yàn)引風(fēng)是否匹配，否則會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)火困難、尾氣溫度高等問題。

2.爐膛漏風(fēng)系統(tǒng)要與燃燒器空氣量相匹配

在煤改氣過程中，應(yīng)將漏風(fēng)系數(shù)在0.1以下。燃煤鍋爐的漏風(fēng)主要集中在前煤斗、排渣口、鼓風(fēng)機(jī)入口處。采用氣體燃料后，應(yīng)當(dāng)封閉，以減少排煙熱損失和電耗，否則容易造成漏風(fēng)。

3.爐膛尺寸要與燃燒器的布置匹配

爐膛布置要考慮單個(gè)燃燒器。根椐單個(gè)燃燒器的火焰長(zhǎng)度和直徑，確定燃燒器之間的距離，以保證火焰不沖刷爐墻、不相互干擾，并有利于受熱面匹配。

結(jié)語(yǔ)

改造后燃?xì)忮仩t的運(yùn)行費(fèi)用略高于燃煤鍋爐，但燃?xì)忮仩t大大改善工作環(huán)境，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高企業(yè)品位。隨著國(guó)家及地方環(huán)境保護(hù)政策、能源政策的發(fā)展趨勢(shì)，燃?xì)忮仩t的運(yùn)行費(fèi)用較燃煤鍋爐有很大的下降空間，是目前鍋爐建設(shè)及改造的主要方向。在改造過程中應(yīng)嚴(yán)格遵守國(guó)家有關(guān)規(guī)程、規(guī)范，在經(jīng)濟(jì)合理、鍋爐額定參數(shù)不變的前提下，達(dá)到節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境的要求。

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