福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院　林文強(qiáng)

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強(qiáng)化鏈條爐排鍋爐燃燒無(wú)煙煤技術(shù)探討

福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院林文強(qiáng)

該文針對(duì)低揮發(fā)份無(wú)煙煤的燃燒特性，探討強(qiáng)化鏈條爐排鍋爐燃燒無(wú)煙煤技術(shù)。實(shí)踐表明，除了合理的燃燒室布置特別是合理的前后拱布置和選擇適合的爐排型式與尺寸外，還必須采取一些特別的措施和辦法，以縮小預(yù)熱段并保持燃料層前沿穩(wěn)定著火，使無(wú)煙煤燃燒各階段向前移動(dòng)并強(qiáng)化燃燒，提高燃燒效率，以使低揮發(fā)份無(wú)煙煤鏈條鍋爐燃燒得更加穩(wěn)定、更加經(jīng)濟(jì)、更加環(huán)保。

鏈條爐排鍋爐 無(wú)煙煤 強(qiáng)化燃燒

無(wú)煙煤是揮發(fā)份最低的一個(gè)煤種，Vr＜10%，其中Ⅱ類(lèi)無(wú)煙煤的Vr僅2%～5%，燃燒化學(xué)反應(yīng)性能差，熱傳導(dǎo)能力低，著火溫度高達(dá) 900℃以上，且煤末比例大，細(xì)屑多，所以著火非常困難，與燃用煙煤鍋爐相比，燃燒低揮發(fā)份無(wú)煙煤時(shí)，要想保持低未燃碳水平極不容易。為了使鏈條爐能很好地適應(yīng)低揮發(fā)份無(wú)煙煤的燃燒特性，其燃燒室結(jié)構(gòu)、送風(fēng)布置、爐排型式與尺寸、煤場(chǎng)管理和操作方法等還須與無(wú)煙煤燃燒特點(diǎn)相適應(yīng)。

在預(yù)熱段中，燃料需要吸熱，但是燃料直接落在爐排面上，燃料層下沒(méi)有熾熱焦炭的加熱。燒低揮發(fā)份無(wú)煙煤時(shí)布置了合適的爐拱，對(duì)著火提供了有利的條件，但生煤的加熱和點(diǎn)燃只能從生煤的表面開(kāi)始，然后通過(guò)熱傳導(dǎo)逐漸向下傳播。而無(wú)煙煤導(dǎo)熱性差，從上而下的傳播速度低（約0.3m/h左右），僅及爐排速度的 1/10～1/20，所以預(yù)熱段在爐排上占據(jù)了相當(dāng)長(zhǎng)的區(qū)段，而開(kāi)始著火區(qū)域和活潑燃燒區(qū)域?qū)?huì)移到爐排末段去，有些無(wú)煙煤鏈條爐預(yù)熱段在1.5m以上，而且著火前沿不夠穩(wěn)定，灰渣可燃物比較多。為了減少q4損失，通常把爐排加長(zhǎng)，但對(duì)于一定型式的爐子加長(zhǎng)爐排也受到一定的限制。為了使燃料層及時(shí)而提早引燃，除了合理的燃燒室布置特別是合理的前后拱布置和選擇適合的爐排型式與尺寸外，還必須采取一些特別的措施和辦法，以縮小預(yù)熱段并保持燃料層前沿穩(wěn)定著火，使無(wú)煙煤燃燒各階段向前移動(dòng)并強(qiáng)化燃燒，提高燃燒效率，以使低揮發(fā)份無(wú)煙煤鏈條鍋爐燃燒得更加穩(wěn)定、更加經(jīng)濟(jì)、更加環(huán)保。本文主要介紹強(qiáng)化鏈條爐排鍋爐燃燒無(wú)煙煤的辦法。

1　在爐排燃料層前沿設(shè)置高溫?zé)煔庀鲁檠b置

在爐排前沿距煤閘門(mén)500㎜左右處裝一抽煙室（多風(fēng)室布置的鏈條爐排第一風(fēng)室亦可作為抽煙室，但要處理好風(fēng)室間的密封），另布置一風(fēng)機(jī)通過(guò)接入抽煙室的管道把爐膛內(nèi)高溫?zé)煔獬槌?，在煙氣未進(jìn)入抽煙機(jī)前經(jīng)過(guò)一慣性除塵器（或其他型式除塵器）裝置，抽出的煙氣可以放空，也可以并入一次風(fēng)道，抽吸煙氣量約為全負(fù)荷時(shí)煙氣量的10%。采用這一措施后，使?fàn)t膛中1000℃左右的高溫?zé)煔馔高^(guò)剛剛進(jìn)入爐內(nèi)的生煤層進(jìn)行熱交換。實(shí)踐表明，高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)生煤層后，煙溫很快降低到50℃左右，這說(shuō)明把絕大部分熱量都傳給了生煤，提高了生煤的溫度，這就大大加速了燃料的烘干、析出揮發(fā)份，從而幫助燃料著火，即縮小了熱力準(zhǔn)備階段，穩(wěn)定了鍋爐的燃燒過(guò)程。同時(shí)由于抽煙，高溫?zé)煔飧颖平鸫差^部，也有更多的熾熱炭粒落在火床頭部。這對(duì)幫助無(wú)煙煤著火更為有利，而且也可減少一部分飛灰損失。

2　采用較高的風(fēng)量風(fēng)壓和強(qiáng)烈預(yù)熱的空氣

據(jù)國(guó)外一些資料介紹，在燃用細(xì)粒無(wú)煙煤時(shí)采用了較高的爐膛過(guò)量空氣系數(shù)和較高的風(fēng)壓值，且隨著細(xì)粒含量的提高，爐膛過(guò)量空氣亦相應(yīng)取得高些。國(guó)內(nèi)用戶(hù)改爐實(shí)踐和我們對(duì)Ⅱ類(lèi)無(wú)煙煤鏈條鍋爐的運(yùn)行實(shí)踐也證實(shí)了這一點(diǎn)。我們?cè)跓o(wú)煙煤鏈條爐運(yùn)行時(shí)爐膛過(guò)量空氣系數(shù)取1.6左右，鼓風(fēng)機(jī)選用比煙煤爐高一檔。

根據(jù)燃燒動(dòng)力-擴(kuò)散理論，火床燃燒處于擴(kuò)散區(qū)，整個(gè)燃燒過(guò)程和速度取決于燃料和空氣之間的擴(kuò)散換質(zhì)，因此增加送風(fēng)量，提高風(fēng)速，將使燃料有更大的機(jī)會(huì)遇到空氣，也增大了燃料和空氣的相對(duì)速度，就能強(qiáng)化燃燒，在鏈條爐排火床面上將有一些紅炭粒上下跳動(dòng)。因此鏈條爐排鍋爐燃用細(xì)粒含量較高的低揮發(fā)份無(wú)煙煤，取較大的過(guò)量空氣系數(shù)和較高的風(fēng)壓值很有必要。

要強(qiáng)化燃用細(xì)粒含量多的低揮發(fā)份無(wú)煙煤的燃燒過(guò)程，提高點(diǎn)火速度，有必要采用較高的風(fēng)量風(fēng)壓和強(qiáng)烈預(yù)熱的空氣。低揮發(fā)無(wú)煙煤鏈條鍋爐均有布置空氣預(yù)熱器，不少鏈條爐根據(jù)整體設(shè)計(jì)布置的具體情況不布置省煤器而只布置空氣預(yù)熱器，在燃用Ⅱ類(lèi)無(wú)煙煤時(shí)都取得了較好的燃燒效果。由于熱管和螺紋鑄管都是強(qiáng)化的傳熱元件，而且還有耐低溫腐蝕和防止堵灰的性能，從上個(gè)世紀(jì)80年代末開(kāi)始，熱管和螺紋鑄管在燃用無(wú)煙煤工業(yè)鍋爐尾部受熱面上得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。

3　鏈條爐排上裝設(shè)松煤裝置

由于種種原因，目前絕大部分鏈條鍋爐還在采用重力閘板式加煤斗，這種加煤斗存在一些缺陷。Ⅱ類(lèi)無(wú)煙煤煤末比例大，在煤斗中受到擠壓，經(jīng)煤閘門(mén)進(jìn)入爐膛后，煤層比較結(jié)實(shí)，煤層通風(fēng)阻力增加而引起通風(fēng)不均勻，這對(duì)燃燒極為不利。為改善上述狀況，可在鏈條爐排面上的適當(dāng)位置裝設(shè)松煤裝置，可收到一定的效果。

3.1前掛式松煤角鐵

在距煤閘門(mén) 250～500㎜處的爐排上裝設(shè)前掛式松煤角鐵可達(dá)到疏松煤層、降低煤層通風(fēng)阻力，有利于通風(fēng)和改善無(wú)煙煤燃燒的目的。

松煤角鐵的構(gòu)造是將與爐排寬度方向一樣長(zhǎng)的角鐵分成數(shù)段，在每段角鐵的中心焊上一根圓鋼做前掛桿，其桿端焊一掛環(huán)，將掛環(huán)掛在預(yù)先焊在爐前煤斗橫梁內(nèi)側(cè)的掛鉤上，角鐵阻力使它自動(dòng)地貼在爐排面上，起到松煤作用。這種前掛式松煤角鐵的優(yōu)點(diǎn)是：更換時(shí)不需停爐，司爐工還可以根據(jù)火床情況隨意調(diào)整角鐵數(shù)量和位置。

3.2焦炭燃燒區(qū)的松煤器

煤層進(jìn)入焦炭燃燒區(qū)后，炭燃燒后外面包了一層焦殼，空氣中的氧必須通過(guò)外包層的焦殼才能與碳接觸，而且燒低熔點(diǎn)無(wú)煙煤時(shí)，會(huì)形成燃燒層表面的熔渣，因而氧與碳的接觸更為困難，在此處（約爐排有效長(zhǎng)度的3/5或2/3處）安裝松煤器可對(duì)焦渣進(jìn)行不停地翻攪疏松，增加了碳氧的接觸時(shí)間，加快了燃燒速度，提高了爐溫，彌補(bǔ)了爐排不能自行拔火的不足。但該處的松煤器結(jié)構(gòu)要做一些特殊的考慮。

3.3松擋渣器

對(duì)于按燃用煙煤設(shè)計(jì)、已運(yùn)行多年又需要改造成燃用無(wú)煙煤的鏈條爐，爐排都嫌太短，但加長(zhǎng)爐排又是花費(fèi)較大且比較困難的一件事，而且一些舊型爐的老鷹鐵頭部比較低，只起鏟渣排渣作用，對(duì)于擋渣作用不大。在這種情況下，可在距老鷹鐵前300㎜左右處裝設(shè)松擋渣器，一方面可翻動(dòng)渣層以利通風(fēng)和燃燒，另一方面可延長(zhǎng)灰渣在爐排面上的停留時(shí)間，以利燃燼。這種擋渣器的結(jié)構(gòu)與焦炭燃燒區(qū)松煤器相類(lèi)似。

3.4煤斗下新型松煤器

我們?cè)谑褂酶鞣N松煤器的基礎(chǔ)上進(jìn)行了總結(jié)，并吸取了用戶(hù)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了一種新型松煤器，這種松煤器的元件是具有特殊形狀的鑄件，裝設(shè)在煤斗下方、爐排面上，煤斗中比較嚴(yán)實(shí)的無(wú)煙煤經(jīng)過(guò)此松煤器進(jìn)入燃燒室后就變成比較疏松的煤層，減少了煤層通風(fēng)的阻力，也取得了一定的效果。

4　分層給煤裝置

為了克服傳統(tǒng)鏈條爐重力閘門(mén)式加煤斗的一些缺陷，國(guó)內(nèi)許多單位研究設(shè)計(jì)制造了多種類(lèi)型、以解決煤層松散和降低通風(fēng)阻力為目標(biāo)的鏈條鍋爐分層給煤裝置，應(yīng)用后取得了比較好的燃燒和節(jié)能效果。

分層燃燒技術(shù)已在福建和國(guó)內(nèi)其他一些地區(qū)無(wú)煙煤鏈條鍋爐上得到了應(yīng)用，應(yīng)用后對(duì)于改善火床通風(fēng)條件，減少火口等現(xiàn)象的發(fā)生，提高了燃燒效率，在降低機(jī)械不完全燃燒損失等方面都取得了一定的效果。

5　爐排下進(jìn)風(fēng)中噴入蒸汽

低揮發(fā)份無(wú)煙煤碳化程度高，其熱量 95%以上都是在火床上燃燒時(shí)發(fā)出來(lái)的，焦炭表面和火床溫度高，特別是燃用灰熔點(diǎn)比較低的無(wú)煙煤時(shí)，不僅會(huì)產(chǎn)生爐排片過(guò)熱，而且容易發(fā)生結(jié)渣，如結(jié)渣嚴(yán)重，燃燒工況將大大惡化，直接影響鍋爐的正常運(yùn)行。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可在燃燒激烈區(qū)（活潑燃燒區(qū)域）的爐排下進(jìn)風(fēng)中噴入蒸汽（或用加濕過(guò)的空氣流），除了能約改善爐排的冷卻以外，對(duì)產(chǎn)生松散的灰渣墊還有良好的影響，灰渣墊能保證爐條有一層熱保護(hù)層，以免直接受到熾熱焦炭的影響，又能保證燃料層有均勻的空氣滲透性。

6　結(jié)束語(yǔ)

燃用很難著火、不易燃燼的低揮發(fā)份無(wú)煙煤，應(yīng)根據(jù)各種鏈條鍋爐的具體情況，采用一些強(qiáng)化無(wú)煙煤燃燒的辦法，從而改善無(wú)煙煤的著火、燃燒和燃燼的狀況。

［1］ 徐通模，金定安，溫龍.鍋爐燃燒設(shè)備［M］. 西安：西安交通大學(xué)出版社，1993.