一臺蔗渣鍋爐出力不足的原因分析及解決方案

黃其生

廣西農(nóng)墾集團某糖廠一臺SHS50-2.5/400-G型50 t/h蔗渣鍋爐，在運行中蒸發(fā)量達不到額定出力，實際蒸發(fā)量為30~43 t/h，并且在運行中爐膛水冷壁、過熱器結(jié)焦嚴重，影響了鍋爐的安全高效運行。因此急需對鍋爐進行技術(shù)改造，改造后鍋爐蒸發(fā)量達到額定出力50 t/h，并要求鍋爐配風(fēng)合理、高效，燃燒穩(wěn)定、完全，消除受熱面結(jié)焦嚴重情況。本文分析了鍋爐出力不足的原因以及給出了解決方案。

1 鍋爐改造前的基本特性

1.1 鍋爐改造前的鍋爐規(guī)范

鍋爐改造前的鍋爐規(guī)范見表1.

表1 鍋爐規(guī)范

1.2 燃料

設(shè)計燃料為甘蔗渣。其主要特性數(shù)據(jù)見表2.

表2 燃料的元素分析與發(fā)熱值

2 原因的查找與分析

經(jīng)過對現(xiàn)場的觀察，查看鍋爐運行記錄表，以及通過與鍋爐運行人員了解、溝通得知，原鍋爐的燃料為蔗渣，鍋爐運行正常，達到額定出力。這個榨季的蔗渣已經(jīng)經(jīng)過除髓，送到爐前喂料機的燃料是蔗髓。原來是鍋爐的燃料改變，鍋爐的運行方式、鍋爐的配風(fēng)沒有根據(jù)燃料的改變而改變，造成鍋爐受熱面結(jié)焦，出力不達標的情況（見圖1）。

圖1 受熱面結(jié)焦圖片

蔗渣是甘蔗制糖時壓榨后的渣滓，質(zhì)地粗硬，約占甘蔗的24%~27%，蔗渣由蔗髓（粉）和長纖維等成分組成[1]。在現(xiàn)代工業(yè)體系中，蔗渣經(jīng)過除髓機，把蔗髓和長纖維分離開來，長纖維作為造紙原料等具有更高經(jīng)濟附加值，蔗髓用來作為蒸汽鍋爐燃料，提供蒸汽為制糖工藝以及汽輪發(fā)電機服務(wù)。

由于蔗渣是一種輕的高水分纖維質(zhì)燃料，要保證蔗渣迅速良好地燃燒，必須盡快地驅(qū)散蔗渣中的水分及提供良好火源。但蔗渣的體積大，全部堆積在爐排上燃燒，會使燃燒不完全及易于結(jié)焦。

本爐采取氣力噴播+固定爐排的燃燒方式，原鍋爐設(shè)計燃料為蔗渣，蔗渣由爐前落渣管中落下，即被由噴渣風(fēng)口中吹出的空氣流送進燃燒室，這時一部分較大的蔗渣（長纖維）在爐內(nèi)飛行一段路程被干燥后，落在爐排燃燒層上便很快地燃燒。蔗渣中的蔗髓被吹進爐膛后，在煙氣的托浮下，在爐內(nèi)懸浮燃燒，燃燒中的細粒越多，懸浮燃燒部分便越多，這樣就大大減輕爐排上的負荷，而可以得到薄層燃燒，燃燒迅速而完全。爐排面上的灰墊在燃燒層下面被通入的空氣所冷卻，而保持疏松不致結(jié)焦。這種爐由于全部燃料都要穿過爐膛中熾熱的煙氣層，以及細燃料在爐內(nèi)懸浮燃燒，從而提供了一個比較良好的加熱場，足可保證蔗渣的燃燒。這燃燒方式使結(jié)構(gòu)大為簡化，爐內(nèi)可以布置一定程度的水冷壁，可避免爐內(nèi)結(jié)焦。凡此種種，使這種鍋爐在操作維護上均為簡易，加上這種爐升火快，負荷調(diào)節(jié)靈敏，很適用于糖廠生產(chǎn)需要。鍋爐燃燒方式為層燃+室燃。

但鍋爐實際運行時燃料為蔗髓，成粉狀，被吹進爐膛后在爐內(nèi)懸浮燃燒，鍋爐燃燒方式實際全為室燃，燃燒中心上移，這樣造成蔗髓燃燒時間不夠，燃燒不完全，爐膛溫度偏高。由于蔗髓灰分軟化溫度及熔點比較低，所以蔗髓灰分容易粘貼在爐膛及過熱器受熱面上，受熱面吸熱效率降低，鍋爐出力達不到額定要求。如此惡性循環(huán)，隨著鍋爐運行時間增加，出力越低。

原鍋爐配風(fēng)分為爐排底一次風(fēng)、噴渣口的噴播風(fēng)以及爐排面二次風(fēng)、爐膛后墻上二次風(fēng)。爐排面二次風(fēng)、爐膛后墻上二次風(fēng)共用一臺二次風(fēng)機，風(fēng)機風(fēng)量為9 445 m3/h.經(jīng)過對鍋爐重新進行的熱力計算，二次風(fēng)占總風(fēng)量比約為7.7%，二次風(fēng)風(fēng)速過低，無法達到穿透煙氣補氧助燃的目的。

3 解決方案

調(diào)整配風(fēng)，及時補氧助燃，做到精準配風(fēng)，并延緩蔗髓飛出爐膛，增加蔗髓燃燒時間，使燃料燃盡，提高鍋爐效率。

（1）噴渣風(fēng)。二次風(fēng)的控制是燃料完全燃燒的保證，提供鍋爐出力的關(guān)鍵因素，故設(shè)計時按爐排底風(fēng)占60%，噴渣風(fēng)占10%，二次風(fēng)占30%來設(shè)置，所以要增加二次風(fēng)量，使二次風(fēng)量達到31 000 m3/h，占總風(fēng)量比達到30%，加大風(fēng)速，達到及時補氧助燃，并利用后墻上二次風(fēng)形成一個旋轉(zhuǎn)氣流，增加蔗渣攪動，壓制蔗髓飛出燃燒室，延長燃燒時間[1-2]，如圖2所示。

圖2 改造后的鍋爐簡圖

（2）二次風(fēng)率增加，爐排底風(fēng)風(fēng)量自然降低，減少爐排面小孔風(fēng)速，減少燃燒室截面風(fēng)速，延遲蔗髓飛出燃燒室。

（3）尾部受熱面積不變，調(diào)整省煤器與空氣預(yù)熱器布置方式，使它們交叉布置，即下級省煤器與上級空氣預(yù)熱器位置對調(diào)，把空氣預(yù)熱器提到更高煙氣溫度區(qū)來，提高熱風(fēng)溫度，使熱風(fēng)溫度達到230℃，降低爐膛燃燒中心，燃燒更加完全，降低爐膛出口溫度，防止受熱面結(jié)，如圖2所示。

（4）運行過程中調(diào)整鼓、引風(fēng)機風(fēng)壓，使爐膛出口負壓為-20 Pa左右[2]，減少過量空氣系數(shù)，減少爐膛截面煙速，增加燃燒時間，提高鍋爐效率。

（5）由于現(xiàn)在燒的燃料是蔗髓，降低噴渣口的標高，使燃燒室充滿度更好，也可以增加燃料燃燒時間。

（6）加強對對流受熱面吹灰，提高受熱面吸熱效率，提高鍋爐效率。

4 結(jié)束語

鍋爐經(jīng)過改造，通過一個榨季的運行情況來看，改造完全達到預(yù)期目標，鍋爐達到了額定出力，消除了受熱面結(jié)焦嚴重的情況（見圖3），滿足了用戶生產(chǎn)用汽的要求，保證了鍋爐連續(xù)安全運行。鍋爐的燃料作為一個重要的因素，鍋爐設(shè)計方案以及運行方案都必須根據(jù)它來改變，根據(jù)燃料的特性，通過精準的配風(fēng)，選擇最合適的燃燒方案。

圖3 改造后受熱面圖片

[1]馮俊凱，沈幼庭.鍋爐原理及計算[M].北京：科學(xué)出版社，1995：3001-6018.

[2]林宗虎，徐通模.實用鍋爐手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社1999：4001-6000.