论文部分内容阅读
摘要：某制药公司一台SHL32-1.6-AII型抛煤机链条炉存在烟气黑度高、炉膛温度低、飞灰含碳量高、飞灰量偏多等问题，导致锅炉运行热效率低。在对锅炉进行能效测试分析的基础上，得出抛煤机链条炉炉膛水冷度过大、二次风配风不合理的结论，并给出了增设锅炉前后拱、调整二次风风压和角度、增设飞灰回收装置等节能改造措施。
关键词：抛煤机链条炉；炉拱；节能；二次风；
中图分类号：TK229.6文献标识码：B
前言
大多数抛煤机锅炉均为开式炉膛结构，炉膛水冷度大，导致炉膛温度偏低；且由于开式炉膛内流场缺乏扰动，细煤屑与空气混合情况差，多数煤屑未经充分燃烧而直接排出锅炉，因缺氧而产生的焦炭粒子导致锅炉冒黑烟，不完全燃烧热损失增大[1-2]。
某制药公司在用一台SHL32-1.6-AII型抛煤机链条炉，于2006年投入使用，炉膛温度750℃，林格曼黑度3级，过量空气系数为2.24，排烟温度180℃，炉渣含碳量为20%，飞灰含碳量23%，吨蒸汽煤耗239kg，锅炉运行热效率63%；二次风量48000标方/h，二次风压415Pa。燃用燃料煤氧弹热量20.7kJ/kg，挥发分39.3%，灰分16.7%，煤全水16.5%，煤粒径小于6mm、6-13mm、13-19mm的分布比例分别为3：3：4。以上数据表明锅炉热效率偏低，达不到相关标准[3]的要求。本文对该抛煤机链条炉存在的热效率低、排烟超标等问题进行了详细分析，并结合实际提出了改进措施。
1锅炉结构与运行分析
1.1燃料水分不合理
从燃料角度分析，所用煤种为II类烟煤，煤粒径均匀，分布相对合理。对抛煤机链条炉，不建议使用热值25000kJ/kg以上煤种，因过高热值会导致经济性下降。颗粒度小于3m的原煤比例不宜大于30%，颗粒太小易导致大量煤屑被引风机抽走，大幅度增加飞灰含碳量，导致烟尘浓度和黑度增加；颗粒度亦不宜过大，否则导致着火延迟，燃烧不完全，灰渣中可燃物含量同样会增加。燃煤存在的问题是煤种水分偏高，易引起给煤装置故障，还会影响锅炉热效率。煤中水分在炉内吸收热量形成蒸汽，随烟气经尾部换热面后排出锅炉，这部分热量通常无法回收，当煤中含硫偏高排烟温度低时易造成尾部换热面低温腐蚀，建议水分控制在10%-12%。
1.2炉膛结构不合理
炉膛为直筒式的开放式炉膛，没有前后拱，很难组织起合理的二次风，烟气在炉膛内得不到充分混合，炉膛内存在烟气流动死角，炉膛的烟气充满度不好，煤粒在炉膛内的停留时间短，炉膛出口的飞灰量和飞灰含碳量增加，使得炉内烟气温度很快降低。同时水冷度过大，炉膛温度偏低，煤粉进入炉膛后只有火床单面辐射，升温速度慢，达到着火温度的时间偏长，导致点火条件差。另外，抛煤机锅炉炉膛不高，烟气流程短，且抛煤口距炉膛出口烟囱较近，进一步缩短了烟气流程，使煤屑燃烧时间缩短，加剧了不完全燃烧现象。
1.3二次风配置不合理
二次风存在的问题包括两方面：一是二次风风压偏小，仅起到了补充氧气作用，对炉排上升烟气扰动不足，不能对炉膛烟气形成封锁；细煤屑在炉内停留时间短，来不及燃尽就进入炉膛低温区，且没有涡旋和湍动，细煤末无法分离到炉排上，导致细煤屑和炉排面上由于燃烧时分解的细碎焦炭粒随炉排上升烟气流带出炉膛。二是二次风角度设置不合理，后墙二次风位置偏低，且方向向上，无法与前墙二次风形成烟气封锁，且易形成上升气流裹挟煤屑。此外，过低的风压使该部分氧气无法有效参与燃烧，反而造成过量空气系数上升。
2节能改造措施
2.1增设前后拱
考虑到炉膛为开式直筒式结构，燃烧空间大，水冷度相对偏大，为提高炉膛温度，合理组织燃烧，应对锅炉增加前拱、后拱，将整个炉膛分为燃烬室和燃烧室上下两部分。前拱布置在抛煤机上方，向炉膛内伸出，具体布置于前墙二次风口高度处，覆盖率为55%；后拱比前拱低400mm，炉排覆盖率为30%，水冷壁下段交错排列耐火砖，防止煤块击伤，同时可提高炉膛温度。前后拱以人字拱原理布置成一定高度差，便于增长烟气流程并形成α型气流，见图1。
图1炉拱及二次风结构示意图
前拱既可以阻隔细煤屑从抛煤机抛出后直接抽入出口处，又能积蓄炉内辐射热，以再辐射和回射方式使炉温升高，有利于煤的燃烬。抛射风粉气流在进入出口烟窗之前，必须绕过前拱的前沿，这个部位接近火焰燃烧中心，有利于形成了迅速着火和充分燃烧的条件。此外，前拱的设置能将炉子前部的富氧气流引导至缺氧较重的中后部，使那里的挥发份析出时可遇足够空气燃烧而不析黑烟。
2.2二次风系统改造
二次风改造可在风量基本不变的前提下，提高风压至8000Pa左右，采取前后墙对冲布置。前二次风嘴从前拱拱尖底部向下倾斜，指向炉排后末端；此处亦是前后拱形成的喉口处，细煤屑浓度、烟气温度都比较高，有利于细煤屑的迅速着火和燃尽。后二次风嘴由后拱拱尖底部向下倾斜，指向炉排前末端处。适当调整前后二次风喷射角度，使其在炉拱下部形成回流区，炉膛内形成α型火焰，以强化主燃烧区的燃烧，同时延长烟气炉内运动的轨迹。
2.3增设飞灰回燃装置
为进一步降低化学不完全燃烧热损失，增设飞灰回燃装置，采用槽型分离器。在过热器斜烟道布置耐热钢槽型分离器，在其下方设置落灰斗。增加返料系统，使飞灰返料通畅，利用回灰引射器喷嘴内形成的负压引射集灰斗里的飞灰，将飞灰送人炉内再燃，可极大程度降低飞灰含碳量提高锅炉效率。
3结论
在能效测试的基础上对某制药公司一台在用SHL32-1.6-AII型抛煤机链条炉进行了节能分析，发现锅炉结构不合理、炉膛水冷度大、飞灰含碳量高、二次风不合理等问题是导致锅炉运行热效率低的主要原因，并给出了增设锅炉前后拱、调节二次风压和风向、增设飞灰回燃装置等改造措施。
参考文献：
[1]许建豪，张忠孝.抛煤机锅炉存在的问题及解决方法的研究[J].电站系统工程，2004，20（6）：25—27.
[2]李飞翔等.10t/h抛煤机链条炉的节能改造数值模拟分析[J].节能，2009（6）：25—29.
[3]JB/T10094-2002，工业锅炉通用技术条件[S].
关键词：抛煤机链条炉；炉拱；节能；二次风；
中图分类号：TK229.6文献标识码：B
前言
大多数抛煤机锅炉均为开式炉膛结构，炉膛水冷度大，导致炉膛温度偏低；且由于开式炉膛内流场缺乏扰动，细煤屑与空气混合情况差，多数煤屑未经充分燃烧而直接排出锅炉，因缺氧而产生的焦炭粒子导致锅炉冒黑烟，不完全燃烧热损失增大[1-2]。
某制药公司在用一台SHL32-1.6-AII型抛煤机链条炉，于2006年投入使用，炉膛温度750℃，林格曼黑度3级，过量空气系数为2.24，排烟温度180℃，炉渣含碳量为20%，飞灰含碳量23%，吨蒸汽煤耗239kg，锅炉运行热效率63%；二次风量48000标方/h，二次风压415Pa。燃用燃料煤氧弹热量20.7kJ/kg，挥发分39.3%，灰分16.7%，煤全水16.5%，煤粒径小于6mm、6-13mm、13-19mm的分布比例分别为3：3：4。以上数据表明锅炉热效率偏低，达不到相关标准[3]的要求。本文对该抛煤机链条炉存在的热效率低、排烟超标等问题进行了详细分析，并结合实际提出了改进措施。
1锅炉结构与运行分析
1.1燃料水分不合理
从燃料角度分析，所用煤种为II类烟煤，煤粒径均匀，分布相对合理。对抛煤机链条炉，不建议使用热值25000kJ/kg以上煤种，因过高热值会导致经济性下降。颗粒度小于3m的原煤比例不宜大于30%，颗粒太小易导致大量煤屑被引风机抽走，大幅度增加飞灰含碳量，导致烟尘浓度和黑度增加；颗粒度亦不宜过大，否则导致着火延迟，燃烧不完全，灰渣中可燃物含量同样会增加。燃煤存在的问题是煤种水分偏高，易引起给煤装置故障，还会影响锅炉热效率。煤中水分在炉内吸收热量形成蒸汽，随烟气经尾部换热面后排出锅炉，这部分热量通常无法回收，当煤中含硫偏高排烟温度低时易造成尾部换热面低温腐蚀，建议水分控制在10%-12%。
1.2炉膛结构不合理
炉膛为直筒式的开放式炉膛，没有前后拱，很难组织起合理的二次风，烟气在炉膛内得不到充分混合，炉膛内存在烟气流动死角，炉膛的烟气充满度不好，煤粒在炉膛内的停留时间短，炉膛出口的飞灰量和飞灰含碳量增加，使得炉内烟气温度很快降低。同时水冷度过大，炉膛温度偏低，煤粉进入炉膛后只有火床单面辐射，升温速度慢，达到着火温度的时间偏长，导致点火条件差。另外，抛煤机锅炉炉膛不高，烟气流程短，且抛煤口距炉膛出口烟囱较近，进一步缩短了烟气流程，使煤屑燃烧时间缩短，加剧了不完全燃烧现象。
1.3二次风配置不合理
二次风存在的问题包括两方面：一是二次风风压偏小，仅起到了补充氧气作用，对炉排上升烟气扰动不足，不能对炉膛烟气形成封锁；细煤屑在炉内停留时间短，来不及燃尽就进入炉膛低温区，且没有涡旋和湍动，细煤末无法分离到炉排上，导致细煤屑和炉排面上由于燃烧时分解的细碎焦炭粒随炉排上升烟气流带出炉膛。二是二次风角度设置不合理，后墙二次风位置偏低，且方向向上，无法与前墙二次风形成烟气封锁，且易形成上升气流裹挟煤屑。此外，过低的风压使该部分氧气无法有效参与燃烧，反而造成过量空气系数上升。
2节能改造措施
2.1增设前后拱
考虑到炉膛为开式直筒式结构，燃烧空间大，水冷度相对偏大，为提高炉膛温度，合理组织燃烧，应对锅炉增加前拱、后拱，将整个炉膛分为燃烬室和燃烧室上下两部分。前拱布置在抛煤机上方，向炉膛内伸出，具体布置于前墙二次风口高度处，覆盖率为55%；后拱比前拱低400mm，炉排覆盖率为30%，水冷壁下段交错排列耐火砖，防止煤块击伤，同时可提高炉膛温度。前后拱以人字拱原理布置成一定高度差，便于增长烟气流程并形成α型气流，见图1。
图1炉拱及二次风结构示意图
前拱既可以阻隔细煤屑从抛煤机抛出后直接抽入出口处，又能积蓄炉内辐射热，以再辐射和回射方式使炉温升高，有利于煤的燃烬。抛射风粉气流在进入出口烟窗之前，必须绕过前拱的前沿，这个部位接近火焰燃烧中心，有利于形成了迅速着火和充分燃烧的条件。此外，前拱的设置能将炉子前部的富氧气流引导至缺氧较重的中后部，使那里的挥发份析出时可遇足够空气燃烧而不析黑烟。
2.2二次风系统改造
二次风改造可在风量基本不变的前提下，提高风压至8000Pa左右，采取前后墙对冲布置。前二次风嘴从前拱拱尖底部向下倾斜，指向炉排后末端；此处亦是前后拱形成的喉口处，细煤屑浓度、烟气温度都比较高，有利于细煤屑的迅速着火和燃尽。后二次风嘴由后拱拱尖底部向下倾斜，指向炉排前末端处。适当调整前后二次风喷射角度，使其在炉拱下部形成回流区，炉膛内形成α型火焰，以强化主燃烧区的燃烧，同时延长烟气炉内运动的轨迹。
2.3增设飞灰回燃装置
为进一步降低化学不完全燃烧热损失，增设飞灰回燃装置，采用槽型分离器。在过热器斜烟道布置耐热钢槽型分离器，在其下方设置落灰斗。增加返料系统，使飞灰返料通畅，利用回灰引射器喷嘴内形成的负压引射集灰斗里的飞灰，将飞灰送人炉内再燃，可极大程度降低飞灰含碳量提高锅炉效率。
3结论
在能效测试的基础上对某制药公司一台在用SHL32-1.6-AII型抛煤机链条炉进行了节能分析，发现锅炉结构不合理、炉膛水冷度大、飞灰含碳量高、二次风不合理等问题是导致锅炉运行热效率低的主要原因，并给出了增设锅炉前后拱、调节二次风压和风向、增设飞灰回燃装置等改造措施。
参考文献：
[1]许建豪，张忠孝.抛煤机锅炉存在的问题及解决方法的研究[J].电站系统工程，2004，20（6）：25—27.
[2]李飞翔等.10t/h抛煤机链条炉的节能改造数值模拟分析[J].节能，2009（6）：25—29.
[3]JB/T10094-2002，工业锅炉通用技术条件[S].