分層給煤裝置在鏈條燃煤鍋爐中的應用研究

倪曄等

摘 要：文章結合工業鏈條燃煤鍋爐的燃燒裝置特點，從傳統鏈條燃煤鍋爐燃燒裝置技術特征和實踐經驗出發，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，提高該爐的燃燒效率，達到節能降耗之目的。

關鍵詞：鏈條鍋爐、給煤裝置、分層燃燒

中圖分類號：TK223 文獻標識碼：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，腐蝕嚴重，導致漏煤現象嚴重，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用進行了分析研究，并對3#鍋爐給煤裝置進行了更新改造。

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，鏈輪經電動機帶動并通過減速機變速后帶動鏈輪進行轉動，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。經煤閘門時，受煤閘門開度的限制，燃料被刮成一定的厚度，然后進入到爐膛。進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，穿過爐排的通風孔隙進入燃料層。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：首先是煤的預熱干燥，析出揮發份，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進行的，但又是同時發生的，在負荷不變的情況下，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鏈條鍋爐風室普遍存在橫向配風不均勻，縱向配風不合理的問題。由于鍋爐風室的橫向配風不均勻，導致在風室強風區易出現“火口”，冷風直接進人爐膛，降低爐膛溫度；而在弱風區由于煤層阻力過大，會形成一條未燃燒的“黑帶”，化學和機械不完全燃燒導致鍋爐熱損失增加；縱向配風的不合理，使供風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，煤種適應性差，爐溫低。如果煤的揮發份低、熱值低時起火更為困難。

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

⑤爐排寬度在設計時就已確定，用戶想在原有基礎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、均勻、分層次的布在鍋爐爐排上面，然后進入爐膛參與燃燒。

分層主要是為了煤在燃燒過程中有較好的通風作用，能夠促進燃燒的穩定性；連續主要是考慮設備運行的穩定性，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。

傳統單輥分層給煤裝置，由一個整體的煤渣調節板，調整統一的每層厚度，但這只是在理想狀況下才能實現，實際運行時會存在很多問題。例如：風室布風不均勻，致使燃燒不穩定，出現燃燒中的“火口”或“黑帶”，要么造成熱損失加大，要么造成鍋爐出力不夠；傳統分層給煤裝置均采用燃煤平鋪法，致使燃煤進入爐膛后接受輻射熱的面積較小，不利于燃燒；傳統分層均是粒度大的在下，向上依次減小，對煤種的適應性較小。

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，底部塊煤在風室低溫助燃風作用下，達不到燃燒溫度，使爐排底部產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行經驗控制，這樣就使煤層厚度過大，而且經過煤閘門刮削后的煤層比較密實，導致煤層透氣性差，通風阻力大，燃燒不充分。為加強燃燒，就須增大鼓引風量，使鼓、引風機電耗增加，爐排上風量略有不均勻便容易形成“火口”，一旦形成“火口”，橫向通風則更不均勻，而且也會引起爐膛過量空氣系數a增加，而爐排兩側塊煤多，通風阻力小，易漏入冷空氣使爐膛溫度下降。這樣會造成爐渣含碳量高，鍋爐效率低，出力下降。特別是燃用揮發分少、末煤多的煤時，鍋爐效率和出力遠低于設計值。

對3#鍋爐我們在一段時間內，對同一煤質燃燒后的爐渣含碳量情況進行了檢測（數據見表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，我們決定對其進行更新改造。為此我們進行了市場調研。

通過對國內市場調研了解到，為改善和提高鏈條鍋爐燃燒狀況，二十世紀八十年代，我國科技人員先后研發了不同形式的分層給煤技術，國家“節能技術大綱”也將該技術列為了鍋爐技改的重要內容。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。在分層給煤技術的基礎上，相繼又推出了分層分行給煤裝置。經多種渠道、多次現場調研及分析論證，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，底層末煤入爐膛預燃區后迅速燃燒，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后充分燃燒，徹底解決了底部塊煤因受低溫助燃風的影響，時有塊煤不燃或出現黑煤層現象的技術難題，對質量差或揮發份低的煤更加有效；煤質好時也可調成大塊煤——顆粒煤——末煤的布煤形式。增加了煤種的適應性，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

該設備采用多段控制給煤量閘板。根據爐排橫向區段助燃風的狀態，分段布置不同厚度煤層，即助燃風強的區段煤層則厚，助燃風弱的區段煤層則薄，均衡了布風。燃煤進入爐膛后，起燃點成直線燃燒，杜絕了燃煤起火點參差不齊的現象。做到了止燃點斷火齊整，火床尾部無明火。同時關閉止火點后部風室，有效控制進入爐膛內的冷風量，提高了爐膛溫度，確保煤層沿爐排橫向燃燒時間的一致，達到最佳燃燒效果。

2.3 在爐排上布置多種煤形

該設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。根據鍋爐燃燒狀況及所燃煤種的差異，調整組合式篩分系統，可將多種不同煤形在爐排上進行最佳排列，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燃燒狀況調整，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局部火口的現象。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象。它以自上而下結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 節能技術的特點和優勢

①“變層”解決了因煤質揮發份偏低時難燃燒問題。

②“分段”解決了爐膛內風壓不均，起火、斷火不齊問題。對大噸位鍋爐的多段控制技術，優于大風室煤的燃燒。

③“多煤形”：通過手柄調節，幾分鐘內可以在爐排上布出多種煤型，適應多種煤質，增加爐排著火面積20～30%。

④“彈簧刮煤器”解決了濕煤粘結輥子的問題。

⑤對粘結性較大的煤，通過采用不同的篩分板，降低其粘結程度。

⑥人性化設計，方便操作、維修、吊運。

3 結 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，數值見表2。

參考文獻：

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