直流熱水鍋爐的設計變更

張春田

一、存在的問題及原因

1.近年來,角管式管架熱水鍋爐在鶴崗市多有使用。該爐型原設計前拱較低、后拱較短較高,后拱內敷設了兩個規格的后拱管。后拱管內的冷卻作用使得后拱溫度較低,起不到應有的高溫輻射作用,加上受高原氣候和煤質差、揮發分較低等因素影響,導致爐膛溫度低,從而造成鍋爐的脫火、著火困難,煤種適應性差、煤燃燒不完全等不良后果。

2.鏈條爐排的竄風、漏風一直制約著改型鍋爐的燃燒情況,原設計的鏈條爐排是由4個以上的風室組成,為了達到密封和風壓一致,把所有風室用隔板分別由縱向和橫向隔開,單側或雙側送風,每道隔板都采用了夾絲石棉板密封措施。由于長期處于高溫環境,夾絲石棉板內的鋼絲強度和剛性很快退化,使密封性變差,造成風室之間的竄風、漏風,降低了調風裝置的靈敏性。

3.燃燒室水冷壁爆管是困繞該型熱水鍋爐的一大難題,特別是一些地方燃用的煤種揮發分相對較高,有的甚至燃用III類煙煤。例如南崗煤礦使用的的一臺QXL2.8-0.7/95/70-AII型鍋爐,由于燃用的是本礦自采煤種(發熱值在25.08kJ以上),結果在不到一個采暖期的時間里就出現了前墻水冷壁管和后拱管爆管事故。經分析,一是煤種不適應,二是存在熱偏差,鍋爐水分配不夠合理,水流速偏低,加上水管外壁受爐膛高溫火焰輻射,致使水中雜質在管壁上沉積結垢,水循環狀況差,最終發生超溫爆管。

4.排污時污垢和雜質不能有效排出,角管鍋爐下縱集箱一般都比較長,最短的也在4m以上,原設計排污管座只有1個,因此,離排污管座較遠的污垢和雜質根本無法有效排出;同時,由于集箱設計為水平的,集箱直徑與排污管座直徑相差很大,即使快速排污,帶走的也只是排污孔周圍少量的污垢,如排污時間太長,會造成熱量損失和補給水量增加。

二、改進措施

針對該型鍋爐在運行當中反映出來的問題,我們認真聽取用戶意見并進行了細致分析,去粗取精,確定了“改善燃燒、提高效率、降低煙塵”、“改善循環、提高流速、延長壽命”的鍋爐改造設計思路。

1.在改善燃燒、提高效率和降低煙塵問題上重點對爐和爐拱進行了改進。在爐拱的設計上采用了雙折線爐拱形式,前拱后沿高于后拱前沿,后拱前沿低于后拱中間,造成整個爐膛火焰在鼓、引風機作用下,形成強湍流動的高溫煙汽渦旋,使得爐膛內氣體混合均勻強烈,停留時間加長,火焰溫度高,充滿度好,強化了爐膛空間碳粒、飛灰的燃燒,有利于煤的著火及燃燼。

為了解決鏈條爐排的竄風、漏風問題,我們采用了W型風倉支架設計、全封閉式風倉、等壓導流風室、微調進風門和交錯密封定向推拉落灰裝置。其運行操作原理是:單側送風,鼓風通過微調進風門后進入全封閉風倉。為了達到寬度方向上的風壓一致和均衡燃燒,鼓風再進入等壓配風口,通過導流板將風壓強度調節一致送給爐排,而由爐排縫隙落下的煤灰粉末暫存于風室底部,通過交錯密封定向推拉落灰裝置定期排出,然后隨運行中的鏈條爐排帶進入前部落灰斗,基本上杜絕了竄風漏風問題。

2.在改善循環、提高速度和延長壽命問題上重點對鍋爐本體進行了改造。在本體結構設計上,去掉了后拱管,減少了爐膛燃燼室一次上升管(∮51X3mm)的根數,增加了尾部蛇形管受熱面和循環回程。例如,QXL2.8-0.7/95/70型鍋爐的爐膛及燃燼室一次上升管根數由原來的221根減少到83根,比原設計減少了62%,水流速明顯提高,由原設計的0.078m/s提高到0.26m/s,保證了循環水對管壁的冷卻,有效地避免了爐膛高溫區上升管因熱流密度大而造成爆管事故發生。尾部蛇形管受熱面增加,有利于飛灰塵粒的沉降,除塵效果好。

將左、右下縱集箱的排污管由1根增加為2根,前、后各1根。根據不同規格鍋爐,設計長度不同的集垢裝置安裝在集箱內底部,增大集箱底部(污垢積存處)的水流強度,充分利用快速排污和強水流作用,定期將積存污垢隨水流排出。必須保證該裝置與集箱內壁的間隙,間隙過大對形成強水流的效果不利,間隙過小又不利于污垢的沉積,因此,將間隙控制在5~6mm為宜。

總之,針對角管鍋爐存在問題所進頂的改進設計是適當的提高介質流速,新設計的“雙折線拱、快速均勻排污裝置和等壓風室”使該鍋爐燃燒穩定、運行平穩、升溫快、節省煤、超負荷能力強,停電自身保護效果好,運行安全,改進和優化設計的鍋爐經一個采暖期的試用,從未出現故障,用戶反映很好,1998年5月13日通過了省科學技術委員會組織的成果鑒定。經環保、熱工測試和現場考察認為,該鍋爐出力達到了設計要求,并有10%的超負荷能力,熱效率比ZBJ98011-88《工業鍋爐通用技術條件》的規定標準高出2.6~3.95個百分點(指該系列五個規格),除塵效果較好。

(編輯/劉佳)