黃祥凱

（福建省鍋爐壓力容器檢驗研究院 福建福州 350003）

1 概述

本鍋爐是根據(jù)樹皮及廢木料等燃料進行設(shè)計的雙鍋筒縱置式鏈條爐排水管鍋爐。根據(jù)燃料含水分高、燃盡時間長、揮發(fā)分高、灰分高的特點，對鍋爐進行專門的結(jié)構(gòu)設(shè)計［1］。它具有結(jié)構(gòu)簡單合理、運行安全可靠、出力足、漏風(fēng)量小，水容積大、熱效率和燃燒效率高、環(huán)保效果好、運行簡便、可維修性能好等特點。鍋爐兩側(cè)全部采用膜式壁結(jié)構(gòu)，避免因爐墻損壞而導(dǎo)致漏煙、漏風(fēng)等情況，使鍋爐的燃燒狀況、運行狀況更好。鍋爐前半部分在中間設(shè)置一堵隔墻，將爐膛分隔為左爐膛和右爐膛。在爐膛后面再設(shè)計一個燃盡室，爐膛頂部為右爐膛的出口。燃料在右爐膛中燃燒，在右爐膛的出口處布置二次風(fēng)，強化空氣與煙氣的混合，煙氣在右側(cè)膜式壁及中間隔墻的導(dǎo)流下形成旋流進入到左爐膛；在左爐膛及中間隔墻的作用下，煙氣再次形成旋流，在雙旋流的共同作用下，增加了煙氣的擾動，強化了燃燒。煙氣從左爐膛轉(zhuǎn)彎進入到燃盡室再次形成旋流，使揮發(fā)分在高溫燃盡室燃盡，提高了燃燒效率［2］。鍋爐前采用能單獨控制的液壓推動進料裝置，根據(jù)鍋爐的負荷大小單獨調(diào)節(jié)進料量。

2 設(shè)計參數(shù)及依據(jù)

2.1 鍋爐設(shè)計參數(shù)

（1）額定蒸發(fā)量：D=10 t/h；

（2）額定蒸汽壓力：Pe=1.6 MPa；

（3）額定蒸汽溫度：te=204.7 ℃；

（4）鍋爐設(shè)計熱效率：η=85.7%；

（5）鍋爐安全穩(wěn)定運行工況范圍：95%～105%；

（6）給水溫度：tgs=104 ℃；

（7）排煙溫度：tpy=145 ℃；

（8）排煙處過量空氣系數(shù)：α=1.65；

（9）鍋爐排污率：ρ=5%；

（10）受熱面積：鍋爐本體：236.9 m2；省煤器：60.5 m2；空氣預(yù)熱器：199 m2；

（11）鍋爐本體金屬消耗量約：m=13.8 t；

（12）總耗電量：E=125.2 kW；

（13）設(shè)計燃料：樹皮。

Cy=26.22%；Hy=3.01%；Oy=26.78%；Ny=0.22%；Sy=0%；Ay=3.77%；Wy=40%；Vr=78.13%；Qnet.v.ar=8 813.2 kJ/kg；燃料消耗量約為m=3 070 kg/h。

（14）給水要求：濁度≤5.0 NTU；硬度≤0.030 mmol/L；pH值（25 ℃）：7.0～9.0；油≤2.0 mg/L；溶解氧≤0.10 mg/L；全鐵≤0.30 mg/L；電導(dǎo)率（25 ℃）≤5.5×102μS/cm。

（15）鍋水水質(zhì)要求：酚酞堿度：4.0～16.0 mmol/L；全堿度：6.0～24.0 mmol/L；pH 值（25 ℃）：10.0～12.0；溶解固形物≤3.5×10-3mg/L；磷酸根：10.0～30.0 mg/L；亞硫酸根：10.0～30.0 mg/L；相對堿度≤0.2 mmol/L。

（16）燃料要求：本鍋爐是根據(jù)樹皮及廢木料等燃料進行設(shè)計的雙鍋筒縱置式鏈條爐排水管鍋爐，適應(yīng)燃料為樹皮和廢木料等類似燃料，粉料量不要超過總?cè)剂狭康?0%～55%。

2.2 鍋爐設(shè)計執(zhí)行的相關(guān)標準

（1）《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》；

（2）《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》；

（3）JB/T 10094—2002《工業(yè)鍋爐通用技術(shù)條件》；

（4）GB/T 9222—2008《水管鍋爐受壓元件強度計算》；

（5）《鍋爐機組熱力就算標準方法》；

（6）《工業(yè)鍋爐技術(shù)手冊》層狀燃燒及沸騰燃燒工業(yè)鍋爐熱力計算標準方法；

（7）TSG G002—2010《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》。

3 鍋爐結(jié)構(gòu)

3.1 鍋爐本體

上鍋筒內(nèi)徑為900 mm，壁厚為20 mm，筒體全長10 975 mm，筒身由Q245R鋼板卷焊而成；下鍋筒內(nèi)徑為900 mm，壁厚為16 mm，筒體全長4 896 mm，筒身由Q245R鋼板卷焊而成，封頭均為Q245R鋼板沖壓而成。上鍋筒內(nèi)部裝置由汽水分離器、水位穩(wěn)定板、排污裝置、加藥裝置等組成。為防止低溫的給水管和溫度較高的鍋筒筒壁直接接觸，在給水管和鍋筒筒壁的連接處裝有套管接頭，給水進入鍋筒后，沿鍋筒縱向分布均勻。鍋筒內(nèi)正常水位在鍋筒中心線上70 mm處，最高安全水位及最低安全水位距正常水位上下50 mm。鍋筒裝有電極式水位監(jiān)測及雙面平板玻璃水位表，水位表連接法蘭下部裝設(shè)水位穩(wěn)定板，防止水位波動對讀數(shù)的影響，下鍋筒及兩側(cè)下集箱均設(shè)有定期排污管，排污率推薦值為5%。

鍋爐本體兩側(cè)各有97根φ60×4的水冷壁管，4根φ159×6的下降管與鍋筒及兩側(cè)下集箱組成自然循環(huán)回路，其下降管與上升管的截面積比為0.329，故水循環(huán)可靠。鍋爐對流管束采用630根φ51×3的鋼管。

3.2 燃燒設(shè)備

本鍋爐的燃燒設(shè)備由進料裝置、鏈條爐排、送風(fēng)裝置組成。鏈條爐排采用鏈帶式大塊爐排片，制造、安裝方便；通風(fēng)條件較好，其通風(fēng)截面比為6%，燃料漏量較小，約為1%～2%，金屬耗量也較少，約為500～600 kg/m2，本鍋爐的爐排面積約為8.8 m2，爐排面積熱負荷約為744 kW/m2。

送風(fēng)裝置由鼓風(fēng)機通過風(fēng)道將冷空氣送入空預(yù)器，熱空氣由風(fēng)管從鍋爐右側(cè)進入鍋爐底座，軸向分布五個風(fēng)室，可通過調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)風(fēng)量的大小，以滿足燃燒過程中不同階段對風(fēng)量的要求。

3.3 爐膛

鍋爐前半部分在中間設(shè)置一堵隔墻，將爐膛分隔為左爐膛和右爐膛，在爐膛后面再設(shè)計一燃盡室，爐膛頂部為右爐膛的出口。燃料在右爐膛中燃燒，在右爐膛的出口處布置二次風(fēng)，強化空氣與煙氣的混合，煙氣在右側(cè)膜式壁及中間隔墻的導(dǎo)流下形成旋流進入到左爐膛。在左爐膛及中間隔墻的作用下，煙氣再次形成旋流。在雙旋流的共同作用下，增加了煙氣的擾動，強化了燃燒。煙氣從左爐膛轉(zhuǎn)彎進入到燃盡室再次形成旋流，使揮發(fā)分在高溫燃盡室燃盡，提高了燃燒效率。

3.4 省煤器

本鍋爐采用整體螺旋翅片管省煤器，省煤器由90根1500 mm整體螺旋翅片管按橫向15排、縱向6排順列構(gòu)成。出廠前進行相應(yīng)的水壓試驗，確保工質(zhì)不泄漏。省煤器上部煙道設(shè)有檢查孔，方便檢修與清灰。省煤器受熱面積約為60.5 m2，煙氣流通截面積約為0.641 2 m2，煙氣平均流速為10.7 m/s，煙氣進口溫度約為309℃，煙氣出口溫度約為217℃。

3.5 空氣預(yù)熱器

空氣預(yù)熱器采用熱管式空氣預(yù)熱器，效率高、阻力?。?］。煙氣進口溫度約為217℃，煙氣出口溫度約為145℃。

3.6 門孔布置

鍋爐右爐膛設(shè)有3個400 mm×300 mm的鑄鐵爐門，可檢查爐膛的燃燒情況，也可進行撥火，在燃盡室的左側(cè)設(shè)有一個400 mm×300 mm的鑄鐵爐門，可觀察揮發(fā)分額燃盡情況。鍋爐對流區(qū)兩側(cè)各設(shè)置4個爐門，便于在不停爐的情況下清掃對流管束間的積灰，清掃下來的積灰可通過清灰門清除。此外，爐膛及省煤器上部煙道各裝設(shè)2個測量套管，便于測溫、測壓。

3.7 閥門儀表

本鍋爐按《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的要求，在鍋爐本體上按有安全閥、壓力表及水位計等安全附件；省煤器上接壓力表及溫度計；給水管路設(shè)有流量計；爐膛及省煤器出口煙道配置有熱電偶測溫。此外通過電控柜觀測、調(diào)控爐排的速度。

3.8 各配套輔機詳細參數(shù)

（1）鼓風(fēng)機：1臺，依據(jù)煙風(fēng)阻力計算選取。型號：GG10-15，左 90°；風(fēng)量：17 400～20 800 m3/h；風(fēng)壓：2 891～2 734 Pa；電機型號：Y180L-4B3；轉(zhuǎn)速：n=1 450 r/min；功率：N=22 kW；調(diào)節(jié)方式：手動調(diào)節(jié)。

（2）引風(fēng)機：1臺，依據(jù)煙風(fēng)阻力計算選取。型號：GY10-18，右 135°；風(fēng)量：34 000～36 500 m3/h；風(fēng)壓：4 410～4 312 Pa；電機型號：Y280S-4B3；轉(zhuǎn)速：n=1 450 r/min；功率：N=75 kW；調(diào)節(jié)方式：手動調(diào)節(jié)。

（3）二次風(fēng)機：1臺，依據(jù)二次風(fēng)阻力計算選取。型號：9-19 №5A，左 90°；風(fēng)量：1 932～2 844 m3/h；風(fēng)壓：5 768～5 517 Pa； 電機型號：Y132S2-2； 轉(zhuǎn)速：n=2 900 r/min； 功率：N=7.5 kW；調(diào)節(jié)方式：手動調(diào)節(jié)。

（4）給水泵：2臺（1備1用），依據(jù)鍋爐熱力計算選取。型號：DG12-25×9； 流量：12.5 m3/h； 揚程：225 m； 電機型號：Y160ML-2；轉(zhuǎn)速：n=2 950 r/min；功率：N=18.5 kW。

（5）調(diào)速箱：1 臺。 型號：GL-20P；電機型號：YCT160-4A；功率：N=2.2 kW。

4 維護和保養(yǎng)

（1）鍋爐的維護和保養(yǎng)要求。①不允許爐膛噴煙正壓燃燒，否則容易燒壞煤閘門，且有灼傷人的危險，也影響鍋爐房的整潔。每班應(yīng)檢查壓力表、安全閥、水位計和管路閥門等，并進行清潔清掃工作；②每班必須進行給水和鍋水的水質(zhì)分析和監(jiān)督，不允許將未經(jīng)水處理或水處理不良的水加入鍋爐，如用全自動水處理設(shè)備，應(yīng)定期加鹽再生；③爐排鏈輪軸的油杯中，每班應(yīng)旋緊一次，對軸承加黃油；每15天潤滑后軸承一次。④每班應(yīng)檢查爐排調(diào)速裝置、引風(fēng)機軸承箱內(nèi)的潤滑油，應(yīng)保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，如缺油應(yīng)及時添加；⑤鍋爐底部地面應(yīng)干燥，不得積水，以防潮濕腐蝕底座。

（2）鍋爐運行2～3個星期，應(yīng)進行一次檢查：①使?fàn)t排空載運行，在爐門處逐排檢查是否有爐排片斷裂、變形等情況，如有應(yīng)進行更換；②壓力表、安全閥、水位計和管路閥門等如有滲漏應(yīng)予修復(fù)。

（3）鍋爐每運行3～6個月，應(yīng)停爐進行全面檢查維修，除做（2）的各項工作外，尚須進行下列工作：①打開空氣預(yù)熱器，消除管處結(jié)灰。②清除鍋筒內(nèi)部、水冷壁管及集箱內(nèi)的水垢和泥渣，并用清水清洗；③清除鍋筒、水冷壁管外的煙垢、煤灰；④將鍋爐內(nèi)外進行檢查，檢查受壓部件的焊縫、鋼板等有無缺陷和腐蝕。如有嚴重缺陷應(yīng)及早修理，若缺陷并不嚴重，亦可留待下次停爐時修理。如發(fā)現(xiàn)可疑之處，但并不影響安全生產(chǎn)時應(yīng)作出記錄，以便日后參考；⑤檢查完畢后，可在著水面涂鍋爐漆，以防腐蝕；⑥檢查引風(fēng)機的軸承是否正常，葉輪和外殼的磨損程度，使用單位應(yīng)配備葉輪等備件；⑦必要時將爐墻及保溫層等卸下，以便徹底檢查。如發(fā)現(xiàn)有嚴重損壞部分，必須修好后方可繼續(xù)使用，同時將檢查結(jié)果及修理情況，填入鍋爐安全技術(shù)登記簿。

（4）鍋爐爐墻金屬件及鍋爐底座（包括爐排底板下平面和鼓風(fēng)管）每年至少要油漆一次。

（5）鍋爐運行一年以上應(yīng)做下列檢查維修工作：①輔機的軸承箱等應(yīng)拆開清洗并更換潤滑油及損壞部件；②拆開鏈條爐排，檢查長銷、爐排片、爐排框架、密封塊、底板上的摩擦條等處的磨損情況，嚴重者應(yīng)加以更換。

（6）鍋爐較長時間不用，應(yīng)采用特殊的保養(yǎng)方法。如停用期在一個月以上，應(yīng)采用干法保養(yǎng)；停用期在一個月以下，可采用濕法保養(yǎng)。氣候寒冷的地方，不可采用濕法保養(yǎng)，以免鍋水凍結(jié)損壞鍋爐。

干法保養(yǎng)：鍋爐停爐后放去鍋水，將內(nèi)部污垢徹底清除，沖洗干凈，在爐膛內(nèi)微火烘干 （不得用大火），然后將10～30 mm塊狀的生石灰分盤裝好，放置在鍋筒內(nèi)，不要讓生石灰與金屬接觸，生石灰的用量，以鍋筒容積每立方米8 kg計算。然后關(guān)閉所有的人孔、手孔和閥門，每3個月檢查一次，如生石灰碎成粉狀，須及時更換。鍋爐重新運行時應(yīng)將生石灰和盤取出。

濕法保養(yǎng)：鍋爐停爐后放去鍋水，將內(nèi)部污垢徹底清除，沖洗干凈，重新注入已處理的水至全滿，將鍋水加熱到100℃，讓水中的氣體排出爐外，然后關(guān)閉所有閥門。氣候寒冷的地方，不可采用濕法保養(yǎng)，以免鍋水凍結(jié)損壞鍋爐。

5 水質(zhì)管理

為了延長鍋爐使用壽命，節(jié)約燃料，保證蒸汽的品質(zhì)，防止由于水垢水渣腐蝕而引起鍋爐部件損壞和發(fā)生事故，使用單位應(yīng)按照GB/T 1576—2008《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》的規(guī)定，根據(jù)本地區(qū)水質(zhì)情況和生產(chǎn)要求，選定水處理設(shè)備，沒有采取可靠水處理措施的鍋爐不得投入運行。

6 受壓元件的檢驗和水壓試驗

（1）根據(jù)《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的要求，鍋爐如有下列情況之一時，應(yīng)對各受壓元件進行內(nèi)外檢查和水壓試驗：①新裝、改裝和移裝后；②停止運行一年以上，需要恢復(fù)運行時；③受壓元件經(jīng)重大修理或改造后；④根據(jù)鍋爐運行情況，對設(shè)備狀態(tài)有懷疑必須進行檢驗時。

（2）檢驗前應(yīng)使鍋爐完全停爐、徹底清除內(nèi)部水垢、外部煙灰垢，必要時須拆除爐墻和保溫材料，檢查重點：①鍋筒的焊縫、管孔等是否正常，有無滲漏情況；②鍋爐鋼板內(nèi)外有無腐蝕起槽變形等現(xiàn)象；③省煤器、空氣預(yù)熱器管和彎頭的腐蝕情況；④水冷壁管有無彎曲變形腐蝕脹大情況；⑤給水管、排污管和鍋筒連接處有無缺陷。

（3）如腐蝕嚴重，做水壓試驗前還應(yīng)做強度計算。

（4）水壓試驗步驟：①水壓試驗時，進水溫度應(yīng)保持在20～70℃左右，溫度過低易使鍋爐外壁凝有露水，與發(fā)生滲水等不嚴密情況會混淆不清，增加檢查困難，溫度過高則易引起不均勻的脹縮，且外表溫度太高能使水滴蒸發(fā)，滲漏處不易發(fā)現(xiàn)；②水上滿后，逐漸升高壓力到0.39 MPa時，即進行一次嚴密性檢查，必要時可緊一次法蘭，人孔蓋和手孔蓋的螺栓；③水壓試驗時，水壓應(yīng)緩慢地升降，當(dāng)水壓上升到工作壓力時，應(yīng)停升壓，檢查有無漏水或異?，F(xiàn)象，然后再升壓到試驗壓力，保持20 min，若壓力沒有下降，即降至工作壓力進行檢查；④發(fā)現(xiàn)任何滲漏情況都應(yīng)做上記錄，以便卸壓后進行處理。

水壓試驗符合下列情況，即認為合格：①受壓元件金屬和焊縫上沒有任何水珠和水霧；②水壓試驗后用肉眼觀察沒有發(fā)現(xiàn)殘余變形。

（5）安全措施及注意事項：①嚴格禁止壓力超過0.39 MPa時，緊固法蘭螺栓；②在水壓試驗時，應(yīng)有特別標志，避免眾多噪雜的情況下發(fā)生危險；③有壓力時，不得站在焊口法蘭及閥門正前面。