燃煤鍋爐應用節能型均勻混煤機節能效果分析

王健（中國石油天然氣集團公司節能技術監測評價中心）

燃煤鍋爐應用節能型均勻混煤機節能效果分析

王健（中國石油天然氣集團公司節能技術監測評價中心）

在北方冬季供暖期間，多數供暖企業都是以燃煤鍋爐作為主要的供暖熱源。現有的燃煤鍋爐給煤裝置都采用機械聯合輸送上煤的方式，導致煤從煤倉落入爐排面上，產生分布不均、燃燒不充分的現象，造成大量的能源浪費，污染了周邊的環境。某物業公司燃煤鍋爐房根據實際情況，通過使用節能型均勻混煤機，成功解決了上述問題，鍋爐效率提高了4.70%，爐渣含碳量降低了8.14%，1年可節約燃煤約31 t，對其他供暖企業具有指導意義。

燃煤鍋爐；混煤機；節能；鍋爐效率；爐渣含碳量

某物業公司燃煤鍋爐房在冬季采暖期間，需要儲存大量煤用以供暖。而煤在存放過程中，其水分會隨著空氣的潮濕而增加，進而黏度增大，這樣煤在從皮帶落入煤倉的過程中，在邊角、底板、平緩的部位造成堆積，最后堆積成“山”字型。再有部分凍煤進入溜煤槽后因溫度升高而融化，遇冷后黏結成更大的凍塊，甚至黏附在倉壁上造成堆堵，最后也堆積成“山”字型。煤倉中的“問題”煤，由于重力作用落入爐排面上，使煤在爐排面上自然形成塊、沫分布不均。通過實踐觀察，爐排后局部形成塊煤，由于通風阻力小而形成“火口”；爐排局部形成沫煤，由于通風阻力大而形成“黑帶”。

1 鍋爐傳統給煤方式及解決辦法

1.1 傳統給煤方式

根據燃燒學[1]基本原理，正轉鏈條爐排鍋爐的送風設計為分段等壓送風，即沿爐排寬度方向上每個風室設計為等壓風室，這正是正轉鏈條爐排鍋爐送風設計的基本特點。燃煤鍋爐通過鏈條給煤方式造成煤層分布不均，致使煤層通風阻力不暢并與等壓送風特點不相適應，是導致燃燒工況惡化的根本原因。而在鍋爐運行當中也經常遇到溜煤槽溜煤不暢、局部甚至全部棚煤[2]的現象，究其原因主要有以下2種：

1）煤中含水比例過大或水分分布不均勻，致使煤的黏度增加，因而在溜煤的過程中邊角、底板等平緩的部位造成棚堵。

2）凍煤進入溜煤槽后因溫度升高而融化，再遇冷后黏結成更大的凍塊（返凍梨現象），甚至黏附在倉壁上造成棚堵，此現象在寒冷地區尤為明顯。

1.2 解決辦法

對于這些問題，以往的解決辦法是：

1）在煤倉形成堆積的部位手動敲擊，這樣不但增加了勞動強度，而且產生的效果很小。

2）對于解決因凍煤造成的堆堵現象，給煤倉中增加一層保溫材料或改善鍋爐房整體保溫效果，但收效甚微，在惡劣天氣狀態下，堆堵現象依然嚴重，而且問題得不到充分解決。

2 鍋爐節能型均勻混煤機簡介

2.1 工作原理

在進入“分層給煤裝置”前，先將溜煤槽（煤倉）中塊、沫分離的煤及水分在“均勻給煤裝置”中充分攪拌均勻，燃煤通過“分層煤裝置”進入鍋爐后，能夠在爐排上更均勻、平順地鋪攤，更大程度改善燃燒條件。

2.2 技術特點

1）通過鍋爐均勻混煤機[3]的攪拌，使煤倉中的塊煤和沫煤充分分離、均勻混合，徹底消除堆積現象。

2）能破碎凍結煤，使加水的干濕煤混合均勻。

3）自動化功能強，設置完成后，可獨立工作，減少了工人的勞動強度。

4）采用變頻控制“均勻給煤裝置[4]”轉速，冬季滿負荷運行時，變頻器設置34～40 Hz，不需要大量的電能。

2.3 結構特點

1）混煤機是安裝在分層煤斗與煤倉之間的1個獨立箱體（圖1），箱體內設置2根轉向一致，但螺旋葉片相對反向的絞龍（圖2）。2根絞龍的一端各伸出箱體外一段軸頭，通過獨立的驅動裝置使兩根軸頭共同等速旋轉，將煤倉里的燃煤沿水平方向相互錯動，以起到燃煤在落到“分層給煤裝置”之前便已被均勻排列的作用。

2）混煤機上的雙絞龍[5]，其自備動力系統配變頻調速器控制，便于低速啟動，防止過載而扭斷軸頭。

3）根據鍋爐噸位，將混煤機按單套和雙套動力系統分別設計，一般大于60 t/h的鍋爐，按雙套動力設計，以防止絞龍過長阻力過大而被扭斷。

4）絞龍的動力端配有牙嵌式離合機構[6]，用以過載時保護。

圖1 混煤機的外型

圖2 混煤機的雙絞龍

3 應用效果分析

中國石油天然氣集團公司節能技術監測評價中心，在該物業公司燃煤鍋爐房3#鍋爐上做應用節能型均勻混煤機前后對比測試實驗，該實驗是在工況運行相近的情況下進行的。在應用節能型鍋爐混煤機前，鍋爐的運行熱負荷率為52.91%，空氣過剩系數為1.83，排煙溫度為85.50℃，爐渣含碳量為18.86%，鍋爐熱效率為80.31%。在安裝節能鍋爐混煤機后，鍋爐的熱負荷率為53.23%，空氣過剩系數為1.81，排煙溫度為86.80℃，爐渣含碳量為10.72%，鍋爐熱效率為85.01%（表1）。

表1 改造前后測試統計

由表1可知，該鍋爐熱效率提高了4.70%，爐渣含碳量降低了8.14%，節煤163 kg/h。采暖季按6個月計算，每天運行24 h，1年可節約燃煤約31 t。

4 結論

根據測試對比實驗得出的結論，該物業公司燃煤鍋爐房使用節能型均勻混煤機后，獲得了較好的節能設備現場應用效果。

1）徹底消除了因送煤過程中由于重力作用造成的塊、沫分離不均勻現象。

2）改善了爐排面上塊、沫煤的混合均勻，還能使煤的干濕度混合均勻、煤層平整，燃燒效果得到了很大改善。

3）著火同步，燃燒同步，火床上無“黑帶”和“火口”，燃燒更加充分，燃燒速度加快，燃燒效率明顯提高。

4）增大了鍋爐出力，提高了鍋爐熱效率。

5）減少操作人員的工作強度，改善運行環境，爐膛受熱元件整體受熱均勻，減少了維修工作量。

6）由于鍋爐燃燒快而充分，降低了煙塵排放濃度，改善除塵效果，減少了出渣量，環保效應顯著。

通過安裝節能型均勻混煤機，該物業公司有效地解決了大型鍋爐存在的諸多燃煤問題，提高了鍋爐出力和熱效率，節約了大量能源，減少了環境污染，降低了工人的勞動強度和維護成本，取得了一定的經濟效益，對其他供暖企業具有指導意義。

[1]丘紀華，陳剛.煤燃燒理論與技術[M].武漢：華中理工大學出版社，2000：2.

[2]楊吉友.鍋爐原煤斗蓬煤和落煤管堵塞原因及改造措施[J]．安徽電力，2013（2）：21-23.

[3]陳思昂，王歆鑫.鍋爐混煤器的節能機理與應用[J].節能，2014，33（4）：61-62.

[4]李世偉.煤倉自動均勻給煤裝置的技術改造[R].全國設備維修與改造學術會議，2002．

[5]樊仕方，王冬瑞，陳先.提高雙進雙出磨煤機絞龍體穩定性的方法分析與應用[J].科技創新與應用，2016（32）：41-42.

[6]高波，朱先民，姜丁，等.一種可動態接合的牙嵌式離合器牙形設計方法[J].機械設計，2001，18（9）：32-33．

2017-08-23

（編輯 張興平）

中石油集團公司煉化節能技術交流會在北京順利召開

本刊訊 為了促進煉化企業了解和交流國內外先進節能理念與節能技術應用，推動企業節能工作的開展，集團公司質量安全環保部于2017年9月12—13日在北京組織召開了集團公司煉化節能技術交流會。質量安全環保部副總經理黃飛、副總工程師王學文、中石油規劃總院副總工程師段偉以及各煉化企業節能主管領導和相關人員60余人參加了會議。

此次交流會歷時1天半，交流內容圍繞煉化企業能源管理解決方案和國內外案例以及中國石油煉化先進節能技術應用案例展開，包含國外技術公司5個主題匯報及煉化企業6項先進節能技術。首先，橫河電動機公司、艾斯本公司和施耐德公司在會上分別做了關于工廠能源節能解決方案、能源優化、能源管理以及國內外案例的報告。隨后，大連石化、大慶石化、廣西石化、遼陽石化和錦西石化對6項先進的節能技術的技術原理、在本企業的應用情況、應用效果及存在問題做了詳細介紹。通過此次交流、學習其他企業的先進技術和經驗，為煉化企業進一步做好能源管理與優化、能源管控、先進節能技術的推廣應用提供借鑒。

最后，黃飛副總經理對技術公司及地區公司匯報的內容給予了肯定。他指出，今后要多創造企業之間交流、學習的機會，整體提升集團公司節能工作的水平；要將管理體系與節能技術相結合；積極開展能源管控工作，并將能量優化工作常態化。本次交流會涉及3家國外技術公司和24家煉化企業，參加人員多，協調難度大，規劃總院作為會議的承辦單位，精心組織策劃，為與會代表提供了優質的服務，得到了與會代表的好評。

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.10.009

王健，2013年畢業于東北石油大學（油氣儲運工程專業），主要從事節能技術監測評價工作，E-mail：170296290@qq.com，地址：黑龍江省大慶市讓胡路區西賓路552號大慶油田技術監督中心節能技術監測評價中心，163453。