張令 楊月明

摘 要：貧煤的揮發(fā)分低，著火難，在鏈條爐排上存在難以燃燒和燃盡的問題，而爐拱對鏈條爐排的燃燒影響很大，針對這個問題對爐拱做了進一步的改進，改善了貧煤燃耗和燃盡。

關(guān)鍵詞：貧煤；爐拱；工業(yè)鍋爐

前言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，社會的不斷進步，燃煤工業(yè)鍋爐仍將是我國工業(yè)鍋爐的主導(dǎo)產(chǎn)品，且以中大容量（單臺蒸發(fā)量≥10t/h）居多。國家對能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)的變化和節(jié)能環(huán)保要求日益嚴(yán)格，新能源開發(fā)應(yīng)用將進入高速發(fā)展時期。但是煤仍然占據(jù)著不可替代的主導(dǎo)地位，在我國的大部分地區(qū)都用著揮發(fā)分低的貧煤，它不易燃燒，燃不盡，爐渣中還夾雜著黑色的煤，造成了巨大的不完全燃燒損失，也給不少企業(yè)造成了不可預(yù)見的經(jīng)濟損失。

循環(huán)流化床以它在燃燒貧煤方面的優(yōu)勢，但面對貧煤著火難和燃盡難的問題。特別是在低負(fù)荷運行時，鏈條爐排特別是對劣質(zhì)煤、揮發(fā)分較低的貧煤，很難點燃和燃燒。這一大難題一直困擾我們。

1 貧煤的成分及特性

燃煤工業(yè)鍋爐還被大量使用，特別是一些中小企業(yè)運行情況差，燃燒熱效率低，而燃燒貧煤的鍋爐因沒按使用煤種設(shè)計，造成著火困難，存在巨大的不完全燃燒損失。山西地區(qū)產(chǎn)的煤主要為貧煤，由于其揮發(fā)分較低，不易著火，所以燃燒困難。為了能適應(yīng)煤種的要求，減少燃煤成本，許多企業(yè)都把好煤和壞煤摻著燒，把貧煤著火難和燃盡難的問題更加突顯出來。根據(jù)貧煤的特性不易著火，不易燃燒，嚴(yán)重的影響著鍋爐運行，并無形中損害著鍋爐的壽命，由于鏈條爐排和往復(fù)爐排存在差異，特別是在燃燒低灰分煤的時候由于往復(fù)煤排的燃燒是由煤排推動燃燒，所以相對還能改善一下燃燒工況。而煤在鏈條爐上是自上而下一層一層燃燒。所以劣質(zhì)煤、揮發(fā)分較低的貧煤，在鏈條爐排上無法燃燒及燃盡，為了設(shè)計適應(yīng)燃燒貧煤的爐拱，我們對當(dāng)?shù)氐湫兔悍N的數(shù)據(jù)及鍋爐參數(shù)進行綜合分析：

表1 貧煤的煤質(zhì)特性

貧煤的著火溫度高于其他煤種。所以僅靠煤在初期燃燒所產(chǎn)生的熱量來點燃，形成穩(wěn)定的燃燒較為困難。在爐拱的設(shè)計中如何來點燃新煤就成了鏈條爐。

從表1中還可注意到，貧煤的含碳量在80%以上，密度大、質(zhì)地緊密，顆粒中氣孔較少，通風(fēng)情況不良，這就意味在燃燒時空氣不易與煤的表面充分接觸燃燒。因此，貧煤燃盡需要的時間更長。

2 燃燒貧煤鏈條爐爐拱的設(shè)計

燃燒貧煤鏈條爐爐拱的設(shè)計主要需解決煤的引燃和燃盡，按傳統(tǒng)的爐拱設(shè)計理論認(rèn)為，鏈條爐等的預(yù)燃帶引燃主要靠前拱的反射作用形成α火焰，高溫火焰在前拱的導(dǎo)向下直接沖刷新煤層，在前拱形成強大的湍動大回流區(qū)將煙氣熱量輻射到拱面的熱反射聚焦到火床上，從而引燃新煤。α火焰可封鎖細小顆粒，增加煙氣回程，改善主燃區(qū)火焰充滿度。

另一方面由于前拱屬于漫反射，其本身反射的熱量有限，達不到貧煤著火的溫度，造成燃料的不完全燃燒損失，也影響到鍋爐的出力。為了能使燃燒貧煤的鏈條爐提前著火，首先要解決的是預(yù)燃帶的位置，風(fēng)煤比例，就是說，自后拱中燃燒生成的高溫?zé)煔夂蛶Щ鹦堑拿禾款w粒在引風(fēng)機的作用下沿著后拱向喉口方向運動，并在前拱下形成一個高溫的α湍動區(qū)，從而提升前拱的溫度，使預(yù)燃帶燃燒強化，釋出更多的熱量，并且形成較高溫的煙氣，通過煙氣的輻射和對流換熱，點燃爐排上的煤層。顯然，決定新煤引燃快慢的主要因素不是前拱區(qū)的溫度水平，而是前拱的形狀和長度。同時預(yù)燃帶的燃燒強化對引燃及以后的燃盡也有重要作用。必須在爐拱結(jié)構(gòu)設(shè)計時H值加大前拱及其合適的長度，并要配以低而長的后拱，后拱在老鷹鐵上方距離大概在500mm，為了使前拱區(qū)火焰充滿度好，增大拱區(qū)拱壁面積，這樣才能盡量多地把高溫?zé)煔怛?qū)趕到前拱區(qū)，并在前拱區(qū)下有足夠的空間產(chǎn)生渦旋氣流，使高溫?zé)煔庠谇肮皡^(qū)充滿并盡可能停留時間長些，以增強傳熱。同時，設(shè)計時注意確保燃燒區(qū)能強化燃燒，以使煙氣溫度保持在一個較高的水平上。貧煤爐拱如圖1所示。

圖1 燃燒貧煤的鏈條爐爐拱

該爐拱前拱比較高，后拱比較長，在后拱的拱頭處大約有600mm這都是為貧煤特殊設(shè)計。它使得前拱區(qū)的空氣動力狀態(tài)較好，高溫氣流流進容易，并形成回旋。在后拱設(shè)計的水平拱，此水平拱使高溫氣流在后拱出口區(qū)獲得一個較大水平初速度，使高溫?zé)煔獯蛟谇肮吧?，到達前拱預(yù)燃區(qū)域，由于前拱的傾斜度讓高溫?zé)煔飧淖兎较颍谇肮皡^(qū)形成渦旋，保持著火區(qū)有較高的溫度。在設(shè)計時應(yīng)注意使前拱出口端高于后拱出口端，并有合理的高度差，這就保證高溫?zé)煔饽艹浞诌M入前拱區(qū)，且保證足夠的通道，避免煙氣“悶塞”。在設(shè)計時控制喉口出口煙速在7～8m/s。

前拱長度L2=（2/3-4/5）L1為了使前拱導(dǎo)流大約有2/3的煙氣量形成α火焰，根據(jù)冷態(tài)試驗和理論計算可知β≥110°配風(fēng)也是個十分重要的問題，試驗中的配風(fēng)比例分別為10%、20%、35%、25%、10%主流區(qū)充滿度為（70%-75%），合理的配風(fēng)能改善燃燒工況，強化燃燒、減少排煙損失和化學(xué)不完全燃燒損失，形成回旋湍動的氣流，有利于煤的引燃，貧煤在鏈條爐上燃燒，從而消耗掉來自爐排后部的過?？諝?，并使前拱保持在一個較高溫度范圍內(nèi)，利于新煤的點燃；對后拱下燃燒中期的火床層加強送風(fēng)，使之形成一個強燃區(qū)，以便對前、后兩頭起引燃和促燃作用；對尾部燃盡區(qū)送風(fēng)量可大幅減少，以避免因過量空氣過多而降低爐溫和排煙損失。

3 結(jié)束語

爐排是工業(yè)鍋爐燃燒設(shè)備的關(guān)鍵部件，對于燃用貧煤和劣質(zhì)煤的鏈條爐排，爐拱對爐排的燃燒工況起著預(yù)燃和熱量的輻射等作用。爐拱的形狀及尺寸對鍋爐的燃燒效率和出力有非常重要的影響。

參考文獻

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[2]李之光，范柏樟.工業(yè)鍋爐手冊.天津科學(xué)技術(shù)出版社，1988.

[3]陳學(xué)俊，陳聽寬.鍋爐原理.（第二版）.機械工業(yè)出版社，1991.