摘 要：為了減少工業(yè)鍋爐帶來(lái)的能耗和污染，江蘇省四方鍋爐有限公司和西安交通大學(xué)在引進(jìn)層燃型角管熱水鍋爐技術(shù)的基礎(chǔ)上，共同研究開(kāi)發(fā)了新型的燃煤角管鍋爐。本文主要介紹了新型角管鍋爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并通過(guò)鍋爐的實(shí)際運(yùn)行，體現(xiàn)了新型角管鍋爐結(jié)構(gòu)合理，節(jié)能環(huán)保。

關(guān)鍵詞：角管鍋爐 研究 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 節(jié)能

中圖分類號(hào)：TN2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）02（c）-0096-01

國(guó)家質(zhì)檢總局也專門于2010年8月30日發(fā)布了《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》和《工業(yè)鍋爐能效測(cè)試與評(píng)價(jià)規(guī)則》安全技術(shù)規(guī)范，這些都表明了工業(yè)鍋爐節(jié)能減排工作的重要性。如何尋求一種好的爐型來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，也成為工業(yè)鍋爐行業(yè)亟待解決的一個(gè)難題。通過(guò)對(duì)多種爐型的研究分析及運(yùn)行情況的對(duì)比得知，角管鍋爐具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因此，對(duì)角管鍋爐進(jìn)行深入研究有著重要意義。

1 角管鍋爐的基本原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

角管鍋爐是在1944年由德國(guó)水動(dòng)力學(xué)專家Vorkauf發(fā)明的，這種鍋爐的最初設(shè)想是用于驅(qū)動(dòng)汽車，因此，為了解決不利的給水條件、空間狹小等問(wèn)題，Vorkauf利用不受熱的下降管和靈活的混合物管，設(shè)計(jì)了一種水循環(huán)非常好的鍋爐，由于這種鍋爐的下降管布置在角上，不僅作為水循環(huán)通道，而且還是作為鍋爐支撐框架的一部分，因此這種鍋爐被稱為角管式鍋爐。角管鍋爐結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)在于一個(gè)起雙重作用的管架系統(tǒng)，它把集箱、下降管等水循環(huán)系統(tǒng)和支撐框架集于一身。主要特點(diǎn)：（1）鍋爐采用自承式結(jié)構(gòu)，即鍋筒通過(guò)位于兩端下部的大直徑下降管在下部支撐，無(wú)單獨(dú)的構(gòu)架支撐或懸吊，也稱為無(wú)構(gòu)架鍋爐。（2）采用膜式水冷壁、爐膛為水冷壁整體焊為一個(gè)箱體，可減少漏風(fēng)，不用笨重的耐火和保溫磚墻。（3）下降管與下集箱連接的供水管，以及上集箱與鍋筒連接的汽水引出管，不采用很大的彎曲半徑，而用鍛制的小R彎頭與管子焊接而成，使鍋爐結(jié)構(gòu)緊湊，外形布置簡(jiǎn)單。

2 國(guó)內(nèi)角管鍋爐的發(fā)展現(xiàn)狀

角管鍋爐自從引進(jìn)中國(guó)，到目前為止，并沒(méi)有獲得預(yù)期的市場(chǎng)占有率，主要存在以下的原因。

（1）國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)具有煤種的局限性，國(guó)外對(duì)煤質(zhì)要求非常嚴(yán)格，都采用選煤作為鍋爐燃料，而中國(guó)的國(guó)情決定了工業(yè)鍋爐用煤沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因此引進(jìn)的先進(jìn)技術(shù)并未在中國(guó)推廣。

（2）強(qiáng)制的水循環(huán)結(jié)構(gòu)對(duì)于低負(fù)荷和停電保護(hù)不利。引進(jìn)的角管鍋爐水循環(huán)屬于強(qiáng)制循環(huán)，水冷壁受熱面一般情況下都設(shè)計(jì)了向下流動(dòng)的管屏，這樣在突然停電或低負(fù)荷時(shí)候容易出現(xiàn)水循環(huán)停滯或水倒流的狀況，威脅到鍋爐的安全運(yùn)行，不利于產(chǎn)品的推廣。

（3）小型的角管鍋爐在鋼耗上沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。很多工業(yè)鍋爐用戶在選購(gòu)鍋爐時(shí)不論性能如何，不論鍋爐整體造價(jià)怎樣，只是一味的比較出廠價(jià)格。而角管鍋爐相比傳統(tǒng)的DZL＼SZL＼SHL型鍋爐來(lái)說(shuō)，由于采用膜式壁結(jié)構(gòu)，40 t/h以下噸位鋼耗量比其它幾種爐型偏重，出廠價(jià)格沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。

3 新型角管鍋爐的研究開(kāi)發(fā)

我公司對(duì)多種爐型（如DZL水火管式＼SZL縱置水管式＼SHL橫置水管式＼DHL角管式等）進(jìn)行了詳細(xì)的比較，由于角管鍋爐有其特有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，因此將重點(diǎn)研究開(kāi)發(fā)此產(chǎn)品。在這種情況下，我公司和西安交通大學(xué)鍋爐研究所合作，聯(lián)合設(shè)計(jì)生產(chǎn)了新型的角管式鍋爐。我們開(kāi)發(fā)研究的新型角管式鍋爐產(chǎn)品在吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，以高效節(jié)能和減排環(huán)保為主導(dǎo)思想，并結(jié)合公司生產(chǎn)自動(dòng)化的特點(diǎn)，重點(diǎn)做了以下技術(shù)改造。

（1）適合多煤種燃燒的前后拱及二次風(fēng)設(shè)計(jì)。

國(guó)外的用戶燃料基本都是采用選煤，比較統(tǒng)一，而國(guó)內(nèi)的用戶所使用的煤種差別較大，因此引進(jìn)的角管鍋爐并不適合在中國(guó)使用推廣。為適應(yīng)我國(guó)鍋爐燃煤特性，我們重新對(duì)角管鍋爐的前后拱進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，并增加了二次風(fēng)調(diào)節(jié)燃燒，使得新型的角管鍋爐能夠同時(shí)燃用二類煙煤及介于二類和三類之間的煙煤。

（2）爐膛出口的飛灰內(nèi)循環(huán)流化復(fù)燃裝置。

在爐膛出口的凝渣管上設(shè)置了高溫分離裝置，捕捉并分離高溫?zé)煔庵?0%～60%的未燃盡的含碳飛灰粒子，依靠其自身重力作用重新沿后墻水冷壁附近的空間回流下行，再受上升氣流沖刷、夾帶再次上升、往復(fù)循環(huán)，延長(zhǎng)了在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間，利于含碳粒子的燃盡，大大降低了飛灰中的含碳量，可將機(jī)械不完全燃燒損失降低2%左右，提高了鍋爐的效率，降低煙塵的初次排放濃度。

（3）尾部旗式對(duì)流受熱面煙氣采用等流速設(shè)計(jì)。

引進(jìn)的角管鍋爐尾部旗式受熱面采用煙道流通截面不變的多級(jí)布置。此種結(jié)構(gòu)布置會(huì)形成隨著煙溫的降低，尾部受熱面煙氣速度會(huì)越來(lái)越低，形成積灰。研究分析，煙氣速度低于7 m/s時(shí)，比較容易積灰，而且傳熱系數(shù)會(huì)大大降低。另外，國(guó)內(nèi)用戶許多都采用含灰量較大的煤種，且不布置吹灰器或布置了吹灰器不經(jīng)常開(kāi)啟，往往一個(gè)采暖期結(jié)束后再清灰，若采用引進(jìn)的結(jié)構(gòu)，則積灰很嚴(yán)重。為解決此問(wèn)題，采用了變截面等煙氣流速的設(shè)計(jì)方法，保證煙氣流速始終>7 m/s，這樣既可以減輕積灰，也強(qiáng)化了對(duì)流受熱面的傳熱，且可以降低鋼耗。

（4）可靠的水循環(huán)機(jī)停電保護(hù)措施。

國(guó)外引進(jìn)的角管鍋爐水循環(huán)受到質(zhì)疑，為解決這個(gè)問(wèn)題，我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中采用“自然循環(huán)+強(qiáng)制循環(huán)”的水循環(huán)模式。在受熱比較強(qiáng)烈的爐膛部分，水循環(huán)采用自然循環(huán)，保證在低負(fù)荷及停電的情況下此部分水循環(huán)安全可靠。在受熱比較弱的尾部受熱面，水循環(huán)采用強(qiáng)制循環(huán)，為停電保護(hù)，在各個(gè)回路最高點(diǎn)都設(shè)置放氣閥。

（5）采用更利于實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)檢修的結(jié)構(gòu)。

引進(jìn)的角管鍋爐采用緊湊的旗式受熱面結(jié)構(gòu)是一大亮點(diǎn)，但制造起來(lái)比較困難，很難實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，而且若有一根蛇形管發(fā)生爆管等問(wèn)題，無(wú)法進(jìn)行檢修更換。我公司針對(duì)這種情況，改變了傳統(tǒng)的旗式受熱面形勢(shì)，不再把蛇形管直接焊接在旗桿上，而是采用小集箱的結(jié)構(gòu)，將對(duì)流受熱面引出尾部煙道，若發(fā)生爆管等事故時(shí)，可以將蛇形管抽出檢修更換。

（6）采用先進(jìn)的燃燒裝置鍋爐燃燒的好壞，燃燒設(shè)備也非常重要。新型的角管鍋爐采用最新設(shè)計(jì)的爐排送風(fēng)和配風(fēng)結(jié)構(gòu)，采用大風(fēng)倉(cāng)小風(fēng)斗的爐排結(jié)構(gòu)，使得爐排配風(fēng)均勻，明顯的提高燃燒的均勻性，極大地減少了爐渣含碳量。

4 結(jié)論

新型角管鍋爐的運(yùn)行實(shí)測(cè)效率可達(dá)83.1%，可見(jiàn)，通過(guò)我們的研究及技術(shù)改造，角管鍋爐無(wú)論是在鋼耗量上，還是運(yùn)行后節(jié)能環(huán)保方面，都取得了很好的成效。目前角管鍋爐也得到極大地推廣，我公司已推出75 t/h中溫中壓的發(fā)電角管鍋爐，92 MW的熱水采暖角管鍋爐也在制造。相信在我們不斷地技術(shù)創(chuàng)新下，新型的角管鍋爐一定會(huì)成為工業(yè)鍋爐行業(yè)的一個(gè)領(lǐng)頭軍。

參考文獻(xiàn)

[1]黃祥新，寬煤種高效消煙雙人字形節(jié)煤爐拱[J].工業(yè)鍋爐，1996，17（1）：2-4.

[2]趙志寬，賀東偉.鏈條爐燃燒合理配風(fēng)[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2004，86（2）：23-24.

[3]劉玉振.大風(fēng)倉(cāng)小風(fēng)斗橫梁式鏈條爐排[P].2009-05-06.

[4]徐建華，毛艷悅.角管式鍋爐特點(diǎn)和鍋爐運(yùn)行參數(shù)探討[J].能源研究與信息，2010，26（2）：106-109