王 靜，張 維，王 雪

保定福焓熱能設(shè)備制造有限公司

層燃機(jī)械爐排鍋爐改造技術(shù)在節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用

王 靜，張 維，王 雪

保定福焓熱能設(shè)備制造有限公司

目前我國大部分煤炭工業(yè)企業(yè)都在使用層燃機(jī)械爐排鍋爐，但其燃煤效率整體低于國際水平，造成了大量不必要的環(huán)境污染，本文主要從現(xiàn)有設(shè)備的問題入手，簡要分析一下對層燃機(jī)械爐排鍋爐的改造技術(shù)，并探討了改造后的鍋爐技術(shù)在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用。

層燃機(jī)械爐排鍋爐；缺陷；改造；節(jié)能；應(yīng)用

我國是工業(yè)大國，截止到2014年，工業(yè)鍋爐數(shù)量已經(jīng)超過6300萬臺，像燃煤工業(yè)主要以層燃式機(jī)械爐排為主，占到了總數(shù)的92%以上。它們雖然運(yùn)行熱效率較高，但是其整體水平還低于國際水平15~20%左右，這樣的差距就造成了對煤炭資源使用成本的提高，相對而言也增加了更多廢渣與塵埃，既不利于節(jié)能也對環(huán)境危害巨大。如果對設(shè)備進(jìn)行改造，可以比實(shí)際用熱效率提高80%以上，并結(jié)合當(dāng)前的爐排、引風(fēng)機(jī)變頻技術(shù)降低功率30%左右，同時(shí)達(dá)到除塵的目的，這對于我國工業(yè)生產(chǎn)的節(jié)能減排國策來說是一大需要爭取實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

一、我國層燃機(jī)械爐排鍋爐的使用現(xiàn)狀

層燃機(jī)械爐排鍋爐雖然具有很悠久的歷史和很成熟的技術(shù)，但是由于它出現(xiàn)較早，在設(shè)計(jì)方面上沒有過多對環(huán)保的考慮，在工業(yè)過程中常常會排放大量的CO2和SO2污染物及煙塵，對環(huán)境造成極大污染。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年工業(yè)生產(chǎn)中的工業(yè)鍋爐都會排放煙塵約900萬噸，SO2約1100萬噸，CO2約15億噸，這些能源消耗和污染排放均位居我國工業(yè)行業(yè)第二，僅僅次于電站鍋爐。所以，應(yīng)該從目前機(jī)械爐排層燃鍋爐的技術(shù)及設(shè)備方面著眼，分析它們在生產(chǎn)運(yùn)行中可能存在的各種缺陷，從而實(shí)施改造技術(shù)。

二、層燃機(jī)械爐排鍋爐的設(shè)計(jì)缺陷分析

在燃燒以后，鍋爐所產(chǎn)生高溫?zé)煔庠儆汕昂蠊爸g的喉口將煙氣吸入爐膛上部的燃燼室，通過對流管束散熱將氣體排出爐體。在這個(gè)燃燒與煙氣處理過程中主要有以下幾個(gè)缺陷：

首先，由于層燃鍋爐所采用的是上點(diǎn)火、下吹風(fēng)的方式，也就是說，火焰會從上方逐漸向下引燃，這一過程中由于有爐膛內(nèi)的冷風(fēng)向上方吹，所以逆風(fēng)中的火焰很難向下燃燒，如果爐膛結(jié)構(gòu)不能解決這一問題，爐膛點(diǎn)火和燃燼這兩項(xiàng)重要環(huán)節(jié)都很難順利實(shí)施。

其次，爐膛本身燃燒溫度也較低，很不容易著火，這是由于爐膛結(jié)構(gòu)不合理而造成的，對一些燃點(diǎn)較高的無煙煤、劣質(zhì)煤來說，起火更難，這樣就需要在在爐膛中加入大量的煤炭才能使得爐膛正常被點(diǎn)燃。

第三，層燃鍋爐中缺少合理的煙氣、空氣混合機(jī)制，這就導(dǎo)致了過?？諝庀禂?shù)過高的現(xiàn)象發(fā)生，當(dāng)煤層進(jìn)入爐膛時(shí)由于通風(fēng)密封度和氣體均勻度等原因，經(jīng)常會出現(xiàn)火口透風(fēng)現(xiàn)象，致使煤層燃燒時(shí)沒有充分空氣供給，在缺氧的環(huán)境下可燃物體因?yàn)闆]有充分燃燒而產(chǎn)生有毒黑煙氣體。另一方面，由于過剩的排煙量也會導(dǎo)致空氣系數(shù)過高而帶走大量熱能，這也無形中增大了鍋爐的熱能損失[1]。

三、對層燃機(jī)械爐排鍋爐的改造及效果分析

（一）關(guān)于回燃拱的設(shè)計(jì)

為了改進(jìn)煤炭在爐膛的燃燒效果，應(yīng)該在爐膛前后拱的下方增設(shè)一段方向向后形成反燒格局的回燃拱設(shè)計(jì)。這一設(shè)計(jì)可以改變爐膛中煤炭的燃燒方式，比如說燃燒方向的改變，由原來的垂直單方向燃燒改變?yōu)殡p向縱向燃燒。它的優(yōu)點(diǎn)是可以迫使高溫下煙氣向后燃燒，從而增加煙氣在爐膛中流動的時(shí)間。

（二）回燃拱設(shè)計(jì)的應(yīng)用效果

讓燃燒煙氣在爐膛內(nèi)停留時(shí)間變長，其目的就是能夠盡可能的消除煙氣中所含有的不完全燃燒化學(xué)元素以及燃燒熱損失。它的原理是當(dāng)火焰在回燃拱中產(chǎn)生渦旋反復(fù)燃燒環(huán)境時(shí)，煙氣在爐膛中的流動程序就會大幅度增加。大面積進(jìn)入爐膛的空氣與可燃?xì)怏w充分混合，在爐膛中長距離燃燒，在提高爐膛溫度的同時(shí)，也能讓高溫?zé)煔庠诔浞秩紵筠D(zhuǎn)入后拱與回燃拱之間的煙道，最后進(jìn)入燃燼室。當(dāng)這些被完全燃燒的可燃?xì)怏w經(jīng)過燃燼室內(nèi)充分的對流管束傳熱冷卻處理后，其煙氣就會逐漸消失，基本上消除了由于化學(xué)不完全燃燒所造成的熱能損失[2]。

（三）關(guān)于廣口徑下降管的設(shè)計(jì)

廣口徑下降管就是在鍋爐爐膛兩側(cè)所設(shè)置的爐膛模式水冷壁、兩側(cè)集箱管和鍋筒之間所設(shè)置的新裝置。該裝置的主要目的就是讓燃燒煙氣進(jìn)入鍋爐中的對流受熱面口，并在對流管束中設(shè)計(jì)上下煙道，通過鍋爐后墻的高溫?zé)煹狼寤铱趤砬謇頍煔饣覊m，這樣做就大幅降低了煙氣在鍋爐中由于阻力過大，廢渣煙塵無法被清理，同時(shí)它對降低引風(fēng)機(jī)動力也有幫助。

（四）廣口徑下降管的應(yīng)用效果

廣口徑下降管的設(shè)計(jì)完全改變了高溫?zé)煔庠跔t膛、受熱面管束以及煙道中的走勢，流動方向也從橫向轉(zhuǎn)為自上而下，這讓鍋爐中的受熱面受熱趨勢更加合理。另一方面，高溫?zé)煔庖灿捎谠跔t膛中廣口徑下降管中高溫蒸發(fā)而降低了排煙溫度(最高降溫90℃以上)，這就大大提高了鍋爐中受熱面鋼材的壽命，確保鍋爐能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行。

四、具體應(yīng)用

通過上述兩種改造技術(shù)對一臺層燃機(jī)械爐排蒸汽鍋爐進(jìn)行改造，改造后參與熱工與環(huán)保兩項(xiàng)測試。

首先是熱工測試，經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)改造后的鍋爐在平均出力方面由原來的3500kg/h增長到4080kg/h；鍋爐效率方面也上漲了7.5%達(dá)到84.55%；在進(jìn)行了兩次爐渣可燃物含量檢查發(fā)現(xiàn)的它的燃燒含量為3.94%和4.5%，這較比之前下降了0.78%和1.2%。

在環(huán)保方面，未加除塵器的環(huán)境下，改造后鍋爐的排煙林格曼黑度已經(jīng)小于1級，而且煙塵的平均濃度也由原來的139.22mg/m3下降到99.35mg/m[3]。

總結(jié)

通過對層燃機(jī)械爐排鍋爐進(jìn)行改造后，成功的實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的顯著效果，這一改造技術(shù)目前已經(jīng)被應(yīng)用于多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，例如垃圾焚燒爐排鍋爐的改造，大大降低了垃圾中污染物和有毒元素對環(huán)境的污染?？偠灾烁脑旒夹g(shù)是有利于我國工業(yè)的發(fā)展大形勢的，真正實(shí)現(xiàn)了社會效益與經(jīng)濟(jì)效益的雙豐收。

[1]帥益武,段正利,魯慧文等.中小型機(jī)械爐排層燃鍋爐的優(yōu)化運(yùn)行[J].工業(yè)鍋爐,2007,(3):39-40.

[2]李勇奇.蘭石鍋爐系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與節(jié)能研究[D].西安:西安石油大學(xué)，2014.

[3]武小強(qiáng).層燃機(jī)械爐排鍋爐改造技術(shù)在節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用[J].科技致富向?qū)?2014,(18):84-86.

王靜（1986-），女，漢族，河北徐水人，本科學(xué)歷，助理工程師，主要從事鍋爐壓力容器的設(shè)計(jì)及開發(fā)工作。