蔗渣爐蔗渣壓筒對鍋爐運行的影響

陳渭靖

（廣西來賓東糖遷江有限公司，廣西來賓546103）

蔗渣爐蔗渣壓筒對鍋爐運行的影響

陳渭靖

（廣西來賓東糖遷江有限公司，廣西來賓546103）

針對制糖行業以甘蔗渣為燃料的蔗渣爐，冷風伴隨著甘蔗渣直接進入爐膛對鍋爐穩定運行有著重要的影響，其使得鍋爐排煙溫度高，不利于節能降耗還會對生產安全造成隱患。利用甘蔗渣壓筒方式堵住冷風口是目前防止冷風從落筒直接進入爐膛最為有效的方法，文章提出利用蔗渣落筒料位自控保證落筒內料位的高度，以達到防止冷風進入爐膛的目的。

蔗渣爐；排煙溫度；壓筒；料位自控

0 引言

甘蔗渣是甘蔗制糖工業主要附屬產品，是寶貴的再生能源，是一種潔凈能源，以綠色煤炭而著稱。其作為鍋爐燃料，具有節約能源、保護環境的社會效益，為緩解一次能源（煤炭）供應日趨緊張起重大作用。廣西來賓東糖遷江有限公司是一個日處理原料蔗15000噸，可年處理原料蔗約250萬噸，產機制糖約30萬噸，是我國目前最大制糖規模的甘蔗制糖企業之一。蔗渣爐排煙溫度高及甘蔗渣的不完全燃燒是鍋爐熱能損失的主要原因，降低鍋爐排煙溫度對提高蔗渣爐效能對節能降耗以及環保都有著重要意義。

1 蔗渣爐存在問題分析

1.1 蔗渣爐

圖1 蔗渣爐風向簡圖

蔗渣爐燃燒所需的氧量主要由熱風提供。蔗渣爐風向簡圖如圖1所示。鼓風機把常溫空氣（冷風）經下、上級空預器利用煙氣對流加熱，二次加熱至320℃左右（熱風），經爐排底風、二次風、三次風進入爐膛。爐排底風將散落在爐排上的大顆粒蔗渣再次吹起烘干并燃燒直至燃盡，使蔗渣更能充分燃燒。進入爐膛的蔗渣糠帶有42%左右的水份，蔗渣糠容易結團、下沉不利于燃燒，二次風主要作用是把經由蔗渣落筒、喂料器的蔗渣糠噴起，懸浮于爐膛中利于燃燒。三次風主要起調節風作用，使蔗渣糠與空氣混合更加均勻，更加有利于蔗渣糠的充分燃燒。引風是將爐膛內煙氣以及已燃燒的蔗渣灰吸出爐膛。蔗渣爐爐膛溫度約為700℃，排出的煙氣仍有較高的溫度，可利用對流換熱方式。

1.2 冷風進入爐膛對鍋爐燃燒的影響

影響鍋爐熱效率的主要因素是排煙損失和不完全燃燒損失。鍋爐的能量損失也主要有排煙熱損失和蔗渣糠不完全燃燒損失等幾個方面組成。排煙溫度是影響鍋爐排煙損失的主要因素。排煙損失對鍋爐熱效應最大，為5%～8%，占鍋爐熱損失的60%～70%。

一般情況下，排煙溫度每升高10℃，相應多耗15%左右標煤。

根據鍋爐實際運行記錄可知，冷風直接進入爐膛是造成排煙溫度高的一個重要因素。鍋爐運行爐膛壓力一般要求在0～50Pa之間，但因蔗渣的顆粒極不均勻，并且蔗渣纖維之間有很大的粘連性，使得蔗渣在通過噴渣風送入爐膛時并不能很均勻播灑在爐膛內，而是形成很多的大小不同的蔗渣團。當這些大小不同的蔗渣團進入爐膛后，容易產生爆燃。蔗渣團的爆燃會產生較高的壓力，使得爐膛壓力值產生較大的波動，因此在鍋爐實際運行中被迫采用了較高的負壓，一般控制在-100～50Pa之間。

當鍋爐在負壓狀態下運行時，就會有冷風漏進爐膛。從鍋爐實際運行工況可知，伴隨著蔗渣糠經由蔗渣落筒、喂料器一起進入爐膛的冷風是鍋爐漏風的主要方式。

甘蔗渣必須加熱到一定的溫度才能著火，著火溫度與其自身水分含量相關，水分越高，著火溫度隨之升高。進入爐膛的冷風帶走爐膛內大量熱能，降低了爐膛溫度，不利于甘蔗渣的水分蒸發，且甘蔗渣著火溫度的提高，不利于甘蔗渣的充分燃燒。更為主要的是，不受控的冷風直接進入爐膛打破了爐膛內配風，使鍋爐的燃燒中心發生變化，不利于充分燃燒及水冷壁管的換熱。同時因燃燒不穩定，有時爐膛壓力將達到100Pa的正壓燃燒，受蔗渣團燃燒特性的影響出現爆燃，大量未完全燃燒的蔗渣糠從蔗渣落筒噴出，有時還伴隨著火焰，生產安全隱患較大，噴出的蔗渣灰形成了嚴重的環境衛生問題。

圖2 蔗渣爐蔗渣壓筒自控圖

2 技改思路

經研究分析可知，一臺75t/h的蔗渣爐每小時需從1.25m/s運行的蔗渣帶取渣26t左右，要想防止冷風從蔗渣落筒直接進入爐膛的唯一可行性的措施就是在不影響蔗渣爐喂料的情況下，用甘蔗渣堵住落筒。但蔗渣落筒內的蔗渣必須維持在一個較穩定的高度，既要在保障鍋爐燃燒的喂料需求下堵住冷風進入爐膛，也不能因落筒滿筒堵塞運行的蔗渣帶，造成生產事故。

根據以上情況，需監測到落筒內甘蔗渣的高度才能有效實現甘蔗渣壓筒，防止冷風直接進入爐膛，蔗渣爐蔗渣壓筒自控圖如圖2所示。同時能實現甘蔗渣壓筒自動調節則更為有效，取渣執行器將根據蔗渣筒內蔗渣料位的高度自動調節取渣板的開度，壓筒料位控制框圖，如圖3所示。

圖3 壓筒料位控制框圖

3 自控前后對比情況

蔗渣爐壓筒料位監控和鍋爐喂料自動控制，DCS監控畫面圖如圖4所示。未實現自控前，給渣執行器只是按照開到某一開度，自控后給渣執行器根據落筒料位高度自動調節執行器開度。自動控制前后曲線對比圖，如圖5所示。

圖4 DCS監控畫面

4 使用效果

圖5 自動控制前后曲線對比圖

表1 5#蔗渣爐排煙溫度前后對比表（單位：℃）

表2 6#蔗渣爐排煙溫度前后對比表（單位：℃）

表3 7#蔗渣爐排煙溫度前后對比表（單位：℃）

查看歷史報表蔗渣爐自動壓筒喂料系統使用一個榨季，得3臺蔗渣爐排煙溫度對比表（見表1～表3）。

由表1～表3可知，排煙溫度在成功實現蔗渣壓筒防止冷風直接進入爐膛后，蔗渣爐的排煙溫度有了明顯的降低，約20℃。

表4 蔗渣爐能耗對比表

從蔗渣爐能耗對比表（見表4）可以看出，在這兩個榨季甘蔗榨量相近的情況下，蔗渣的燃燒量降低約6萬噸，蔗渣打包量增加約5萬噸，打包率提高約3.23%，標煤耗降低約0.47%。

查看歷史報表，對比壓筒前后引風機電流情況（見圖6～8）。

圖6 5#蔗渣爐系統使用前后同風門開度電流對比圖

圖7 6#蔗渣爐系統使用前后同風門開度電流對比圖

圖8 7#蔗渣爐系統使用前后同風門開度電流對比圖

從以上3臺鍋爐引風機電機電流可知，三臺風機總降電流16A，榨季按120天算，由公式402245kw·h。每度電按0.5元算，估計效益值20萬元。

計算核查：經查看報表動力間在供氣量與去年基本一致情況下（2011年2月28日統計），總電能由13261070 kw·h降至12753670 kw·h，共降電能507400 kw·h。

由每臺爐理論蔗渣量與電機轉速線形圖（見圖5）可知：壓筒前，800r/min下料量為8.5t/h，三臺爐11個落筒下料按80%效率算，共耗渣8.5×11×0.8=74.8 t/h。壓筒后，平均轉速為380r/min，下料量為5 t/h，共耗渣5×11=55 t/h，一天共節約蔗渣量為（74.8-55）× 24=475t。

5 結束語

利用蔗渣壓筒防止冷風直接進入爐膛的措施，有效地降低了蔗渣爐的排煙溫度，降低了標煤耗，提高了蔗渣的打包率，對甘蔗制糖行業節能降耗有積極的影響。同時，防止冷風直接進入爐膛也減少了引風機電機正常運行時的電流值，減少電機的電能損耗。

TS243

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2095-820X（2016）06-05

2016-10-04