85 t/h甘蔗渣鍋爐燃燒室改造設計

鐘杰

【摘 要】一臺85 t/h中溫中壓甘蔗渣鍋爐，運行時出現(xiàn)了蒸發(fā)量達不到額定蒸發(fā)量、燃料燃燒困難、爐排面堆渣嚴重、未燃盡的蔗渣跌落到爐底風室、燃燒室漏風嚴重、爐底風室風壓偏低等問題。文章闡述了問題形成的原因，并提出了改造設計方案。

【關鍵詞】甘蔗渣鍋爐;燃燒室;改造設計

【中圖分類號】TK223.21 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）02-0050-02

0 前言

廣西某糖廠有一臺85 t/h中溫中壓甘蔗渣鍋爐，運行時出現(xiàn)如下問題：蒸發(fā)量達不到額定蒸發(fā)量，實際蒸發(fā)量為70～75 t/h，并且實際燃料消耗量比滿負荷設計值大，燃料燃燒困難，爐排面堆渣嚴重，未燃盡的蔗渣跌落到爐底風室;燃燒室漏風嚴重，加大了引風機的負荷;爐底風室風壓偏低等。本文分析了鍋爐存在問題的原因，并給出了技術解決方案。

1 燃燒室改造前的基本特征

（1）燃燒室及爐膛改造前的主要參數(shù)見表1。

（2）燃燒室改造前的結構。燃燒室改造前的結構簡圖如圖1所示。爐膛的燃燒室區(qū)域全敷設衛(wèi)燃帶至標高7 000 mm處，較高的熱負荷有利于甘蔗渣的著火和燃燒。甘蔗渣噴渣器安裝在燃燒室前墻標高4 050 mm處，共設置4個噴渣器。甘蔗渣由噴渣風氣力噴播方式送入燃燒室中，噴渣器設置有可調節(jié)托板，使甘蔗渣送入燃燒室時，根據(jù)爐內的燃燒工況，調整燃料入爐時的拋物線，利用高度差使甘蔗渣在爐內飛行的一段路程中受到熱煙氣極為有效的加熱，甘蔗渣中的水分基本被烤干，大部分甘蔗渣在煙氣及空氣的托浮下，在燃燒室及爐膛內懸浮燃燒。

爐排采用水冷爐梁支承的固定爐排片，往爐前向下傾斜5°安裝，爐排片開孔率為15.0%。爐排面采用蒸汽吹渣方式出渣，并在爐前設置沖渣溝。在燃燒室兩側爐排底，共設置爐8條規(guī)格為500 mm×700 mm的一次風進風管;在燃燒室后部，標高1 700 mm處，設置后墻二次風進風管，水平送風;標高5 700 mm處，設置后墻三次風進風管，水平送風;在燃燒室前部，標高5 450 mm處，設置前墻三次風進風管，與水平線形成負20°夾角向燃燒室送風。

采用耐火磚砌墻方式把爐底風室分隔為左、右2個風室。

2 原因的查找與分析

經核算原鍋爐廠的設計計算文件和圖紙，根據(jù)類似的中溫中壓甘蔗渣鍋爐對比，各部件的受熱面積、煙氣流速、介質流速等關鍵數(shù)據(jù)，均在合理范圍內。各部件的受熱面積不足影響蒸發(fā)量的原因予以排除。

經過對現(xiàn)場的觀察，查閱鍋爐運行記錄，以及通過與鍋爐運行人員了解、溝通得知，鍋爐運行時，一次風、二次風、三次風及噴渣風的風量配比不合理，沒有有效地形成燃燒室旋轉風，不利于燃燒室內的甘蔗渣懸浮燃燒，所以大部分的甘蔗渣堆積在爐排面燃燒，甘蔗渣懸浮室燃的分量極少。同時，爐排有效面積為32 m2，設計偏大;爐排面積熱負荷為2 795.7 kW/m2，設計偏低，導致燃燒室溫度只有850 ℃左右，含水分大的甘蔗渣從噴渣器噴射至燃燒室時，沒有得到有效的加熱，形成甘蔗渣燃燒困難，未燃盡的甘蔗渣跌落到爐底風室，燃料消耗量大，燃燒效率低。

爐底設置8條規(guī)格為500 mm×700 mm的一次風進風管，進風管截面積偏大，導致風速低。同時，爐底風室僅分隔為左、右2個風室，風室風壓偏低，也不能通過爐排面的燃燒工況進行有效的分段送風，沒有有效地將爐排面的甘蔗渣吹起形成懸浮燃燒。由于爐排面經常處于堆渣的工況，所以操作人員頻繁地進行蒸汽吹掃爐排面，導致鍋爐運行時燃燒室溫度長期處于850 ℃左右，這個溫度不利于水分大的甘蔗渣烘干和著火燃燒。爐前水力出渣溝幾乎處于常開狀態(tài)，故燃燒室漏風嚴重，加大了引風機的負荷，導致鍋爐運行整體電耗增大。

3 改造設計方案

（1）爐排由原來的傾斜爐排改為水平爐排，爐排面標高改為850 mm，調整爐排尺寸為5 000 mm（寬）×5 600 mm（深），爐排有效面積為28 m2，并更換全部爐排片，新爐排片開孔率為11.2%。這樣增加了爐排面積熱負荷，有利于水分大的蔗渣迅速烘干燃燒;調整爐排片開孔率，將爐排面的蔗渣吹離爐排面后燃燒（形成室燃），避免造成堆渣和未燃盡的蔗渣跌落爐底風室，有利于甘蔗渣燃燒。

（2）爐底一次風進風管由原來的500 mm×700 mm、左右條4條，改為530 mm×730 mm、左右條2條，減少進風管截面積，這種做法提高了風速，有利于甘蔗渣懸浮燃燒。

（3）利用耐火磚將爐底風室分隔為4個獨立風室，分別由4條爐底一次風進風管單獨控制進風量，有利于根據(jù)爐排面的燃燒工況進行有效的分段送風。

（4）取消爐前沖渣溝、爐排面蒸汽吹渣裝置，采用人工出渣方式，減少燃燒室漏風;并提高和穩(wěn)定燃燒室溫度，有利于甘蔗渣著火燃燒。

（5）后墻二次風管標高改為1 000 mm;根據(jù)需要調整檢查門、清灰門的位置和標高。

（6）燃燒室及爐膛改造后的主要參數(shù)見表2。

（7）燃燒室改造后的結構簡圖如圖2所示。

（8）鍋爐運行送風調整，以運行時總風量為基準，一次風占60%、二次風占15%、三次風占15%及噴渣風占10%的風量配比，這樣能有效地形成燃燒室旋轉風，有利于燃燒室內的甘蔗渣懸浮燃燒。

4 結語

我們對改造后的鍋爐使用單位進行調查，鍋爐改造試運行成功。高水分的甘蔗渣著火燃燒容易、爐排面無堆渣現(xiàn)象，燃燒室燃燒溫度穩(wěn)定、爐膛和出煙口無結焦、NOX化物排放濃度符合標準;負荷穩(wěn)定、燃燒良好，各項參數(shù)均符合設計要求，表明本改造設計是成功的，用戶十分滿意，實現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保的雙重效益。

參 考 文 獻

[1]馮俊凱，沈幼庭.鍋爐原理及計算[M].第3版.北京：科學出版社，2003.

[2]《工業(yè)鍋爐設計計算標準方法》編委會.工業(yè)鍋爐設計計算標準方法[M].北京：中國標準出版社，2003.

[3]林宗虎，徐通模.實用鍋爐手冊[M].第2版.北京：化學工業(yè)出版社，2009.

[4]胡蔭平.電站鍋爐手冊[M].北京：中國電力出版社，2005.