分行(壟溝)型給布煤燃燒技術(shù)在鏈條鍋爐上的探索和創(chuàng)新.doc

分行(壟溝)型給布煤燃燒在鏈條鍋爐上的探索和創(chuàng)新摘要：鏈條鍋爐屬平面層燃方式，煤層 為單面引燃，燃燒過(guò)程煤間無(wú)擾動(dòng)，所以燃燒效率低下，對(duì)煤質(zhì)要求高。根據(jù)層燃屬擴(kuò)散燃燒區(qū)的理論，欲提 高煤炭的完全燃燒程度，就要加強(qiáng)燃煤與空氣的混合，提高氣體的擴(kuò)散速度。分行壟形煤層燃燒突破了鏈條爐燃煤表面必須是平的常規(guī)框框，實(shí)現(xiàn)多面引燃，層煤?jiǎn)栕詣?dòng)、有序撥火續(xù)煤。低氧和薄煤層燃燒，節(jié)煤、節(jié)電，提高鍋爐熱效率與出力達(dá)到環(huán)保的目的。只要閘門(mén)和分層布煤鍋爐可用的煤質(zhì)，改用分行壟形燃燒都可比原來(lái)節(jié)能 10以上。1、前言 鏈條工業(yè)鍋爐使用范圍很廣，其數(shù)量仍在逐年增加且從國(guó)外引進(jìn)，其容量還在不斷擴(kuò)大，年耗煤約5億t。同時(shí)還要耗費(fèi)相應(yīng)的電量。如能改變鏈條爐閘門(mén)或分層煤斗布煤越平越好的平面層燃傳統(tǒng)理論，探求分行煤斗布煤壟形燃燒機(jī)理并推廣即可輕而易舉地節(jié)能 10以上。這是9年來(lái)從1100t上千余臺(tái)壟形燃煤鍋爐百分之百的實(shí)踐總結(jié)。如能引起有關(guān)專(zhuān)家和學(xué)者的關(guān)注，在理論上給予說(shuō)明和提高，進(jìn)而發(fā)掘其潛在優(yōu)勢(shì)和技術(shù)參數(shù)的優(yōu)化，不但可進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益，還對(duì)改變層燃方式的傳統(tǒng)觀念、擴(kuò)大使用面發(fā)揮重要作用，社會(huì)效益顯著。欲改變鏈條鍋爐運(yùn)行效率、出力低；耗煤、耗電高；粉塵、煙氣排放多的局面，就必須對(duì)爐子的燃燒系統(tǒng)進(jìn)行拓寬煤種適應(yīng)性及提高燃燒效率的技術(shù)創(chuàng)新。對(duì)燃燒系統(tǒng)中的配風(fēng)和爐拱前人已有較多的探索，本文僅就煤層的形狀對(duì)燃燒的影響，據(jù)局部的實(shí)踐提出粗淺的看法，期求關(guān)注和指導(dǎo)，以達(dá)到不斷提高燃煤鍋爐技術(shù)進(jìn)步的目的。 2、鏈條爐概況 鏈條爐采用層狀燃燒方式，而層燃是一種最簡(jiǎn)單和最普通的碎煤燃燒法。優(yōu)點(diǎn)是燃料的點(diǎn)火熱源比較穩(wěn)定，故燃燒過(guò)程也比較穩(wěn)定。其缺陷是燃料層煤炭與煤炭之間是密集且平整的，在燃燒時(shí)受制于空間，缺少自由燃燒活動(dòng)的余地。而且由于整個(gè)燃料層堆積密度各處不同，通風(fēng)阻力大小不一，通風(fēng)受限而不均，所以燃燒效率低。有時(shí)不得不打開(kāi)爐門(mén)，施行人工撥火操作，但仍改變不了其基本燃燒特性。鏈條爐系單面引火，著火條件比手燒爐、往復(fù)爐和拋煤機(jī)爐都較差；又因國(guó)內(nèi)工業(yè)鍋爐燃用的基本上都是質(zhì)量不穩(wěn)定的原煤，粒度大小不一，碎末混于塊煤之間，經(jīng)閘門(mén)擠壓后布置在鏈排上，燃燒層上方的熱量難以傳向底層，干燥階段產(chǎn)生的水蒸氣又不易散逸，延緩了著火和燃燒過(guò)程；同時(shí)層間通風(fēng)阻力大小不一，小的地方易形成“火口”，破壞正常燃燒;粒度大小懸殊，還會(huì)引起在煤斗中的機(jī)械分離，塊大的跑邊，細(xì)粒碎末居中，導(dǎo)致?tīng)t排兩側(cè)和中間燃料層密度不勻，最終是兩邊風(fēng)阻小處竄風(fēng)早已燃盡，中間卻是“火龍”一條，“紅火”落入排渣口，固體不完全燃燒損失大增；粘結(jié)性強(qiáng)的煤在火床上受到高溫易在燃料表面板結(jié)(蓋被)，通風(fēng)嚴(yán)重受阻，須加強(qiáng)撥火操作，而使燃燒不夠穩(wěn)定。層狀燃燒方式本身存在著與促進(jìn)燃燒、強(qiáng)化燃燒相抵觸的缺陷。在平形層燃爐的火床上，燃料間沒(méi)有擾動(dòng)和松動(dòng)，燃燒產(chǎn)物如灰渣、煙氣(CO2、CO等)不能及時(shí)離開(kāi)燃料表面，并形成一層燃燒產(chǎn)物的保護(hù)層，阻擋周?chē)目諝馀c炭粒繼續(xù)接觸，限制其繼續(xù)燃燒，這對(duì)于完全燃燒是十分不利的。3、分層布煤的利弊為了克服閘門(mén)煤斗布煤鼓風(fēng)阻力大且不均，燃燒效率低的缺陷，中科院開(kāi)發(fā)了分層煤斗，將塊煤篩落在煤層下部，碎末布在煤層上面。火床是從上向下一層一層地燃燒，鼓風(fēng)是從下向上流動(dòng)。碎末煤堆積密度大，雜質(zhì)和水分相對(duì)塊煤較多，推遲著火其燃燒產(chǎn)物形成的保護(hù)層趨于連成片，易出現(xiàn)蓋被現(xiàn)象減緩和阻礙了燃燒。而塊煤又被埋在最底層，要等密集的碎末煤層燃燒后,塊煤才能開(kāi)始燃燒。減少了本應(yīng)設(shè)法增加的塊煤在爐內(nèi)的燃燒時(shí)間(燃盡時(shí)間與粒度的平方成正比)。故有些分層煤斗，在要求煤的粒度小于25arm的條件下，篩孔卻加大到50arm以上，甚至已不再使用分層篩，犧牲了漏煤少的優(yōu)點(diǎn)只能起到疏松煤的作用，以提高通風(fēng)效果，達(dá)到改善燃燒的目的。但同時(shí)也帶來(lái)了煤層不如原來(lái)用煤閘門(mén)時(shí)平整的效果。而且分層煤斗與閘門(mén)煤斗工作性質(zhì)不同，對(duì)斗子的剛性、結(jié)構(gòu)、尺寸、密封、給煤的可靠性和穩(wěn)定性等方面的要求都提高了。分層煤斗比閘門(mén)煤斗復(fù)雜了，可靠性相對(duì)降低了。 總之，分層煤斗已面世20年有余，改來(lái)改去，變來(lái)變?nèi)?，已有上百個(gè)專(zhuān)利，其原理一致，本質(zhì)沒(méi)變。再加上一些剽竊者的鉆營(yíng)，雖然有的已被拆下或換用分行煤斗，但說(shuō)明用戶(hù)廣泛。這與許多同志一直未能突破層燃的鏈條爐其煤層必須是平面的，不能出現(xiàn)壟溝的常規(guī)框框是分不開(kāi)的。4、分行(壟溝)型給布煤燃燒的創(chuàng)新 分行（壟溝）型煤斗是在綜合了分層煤斗及拋煤機(jī)鏈條爐和往復(fù)爐等的特點(diǎn)，揚(yáng)長(zhǎng)避短而創(chuàng)新的技術(shù)。拋煤機(jī)鏈條爐：雙面引燃著火條件好，煤層薄，燃燒猛烈，爐排面積熱負(fù)荷高，燃料適用范圍廣，負(fù)荷調(diào)節(jié)靈敏。但飛灰量較大，磨損較嚴(yán)重?zé)焿m排放濃度高，固體不完全燃燒熱損失過(guò)大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。要求有高大的開(kāi)式爐膛和布置二次風(fēng)。水平逆推式往復(fù)爐排鍋爐：撥火性能強(qiáng)、能燒次質(zhì)煙煤或結(jié)焦性較強(qiáng)的煙煤，并具有節(jié)能、消煙、投資省的特點(diǎn)。振動(dòng)爐排爐：燃燒時(shí)燃料有擾動(dòng)，煤種適應(yīng)性比鏈條爐好。但爐排易燒壞漏煤飛灰多有振動(dòng)。 “分行（壟溝）型給布煤裝置”專(zhuān)利技術(shù)的首創(chuàng)者劉淼華高工，在搞分層煤斗的同時(shí)取長(zhǎng)補(bǔ)短，受司爐工勾火提高燃煤效率的啟迪，另辟蹊徑，采用以毒攻毒的辦法，用均布的多條火龍去克服獨(dú)龍所造成的局部過(guò)熱的缺點(diǎn)，又利用其強(qiáng)化燃燒，溫度高的優(yōu)點(diǎn)，打破燃料層面要求平整的常規(guī)，將煤呈壟形地均布在鏈排上。改單面為多面燃燒，擴(kuò)大爐排燃燒面積30，火床有序擾動(dòng)，自動(dòng)撥火續(xù)煤，屬薄煤層燃燒猛烈，提高爐排面積熱負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)了低氧均勻較完全燃燒。達(dá)到了在市場(chǎng)供應(yīng)煤質(zhì)低下，而提高平形層燃鍋爐的出力、熱效率、節(jié)煤、節(jié)電和環(huán)保；減少排放和維修；技改投入回收奇快的目的。分行（壟溝）型煤斗將煤形成截面，約呈90。角的溝谷與壟峰形，勻布在鏈排上。在鏈排上先布一層粗粒煤以防漏煤。隨著鏈排向前移動(dòng)煤量增加，塊煤落到溝谷，碎煤落在壟峰，隨壟增高的過(guò)程形成約為45。的坡面后，落在坡面上的塊煤多半也要滾落至溝谷，產(chǎn)生二次分層。溝谷處煤層薄、塊多，鼓風(fēng)阻力小，供氧充分著火快，升溫快、火線整齊，火床上出現(xiàn)均布的條條火龍?jiān)隍v躍。很快，約在爐排25長(zhǎng)度處已連成一片高溫火海。鍋爐輻射受熱面的吸熱量與火焰溫度的4次方成正比，較大地提高了熱效率。塊末比：4：6，水分較少，分行（壟溝）型煤斗形成的煤壟形從均布的火龍燃燒成片的過(guò)程看，就是壟形煤為劇烈的燃燒創(chuàng)建自由活動(dòng)空間的結(jié)果。當(dāng)燃至爐排中前部時(shí)已呈現(xiàn)出減薄了的平面火床，達(dá)到了以不平求平的均勻燃燒和提高燃燒效率的目的。燃料燃燒完全程度的高低，是鍋爐熱效率和出力高低的前提和關(guān)鍵同時(shí)也直接影響著環(huán)保。從煤的燃燒區(qū)特征分析可見(jiàn)，在鏈條層燃爐的煤層中，煤炭的燃燒速度主要取決于氣體擴(kuò)散速度，屬擴(kuò)散燃燒區(qū)。為了提高完全燃燒程度，就要加強(qiáng)燃煤與空氣的混合，提高氣體的擴(kuò)散速度。壟形煤燃燒比閘門(mén)和分層布煤平形燃燒要強(qiáng)化許多。壟形煤先從溝谷處燃起，其體積在不斷縮小，再加上由壟形產(chǎn)生的紊流和旋流等風(fēng)及氣流(揮發(fā)分析出，水氣化體積擴(kuò)大1650倍)和劇烈燃燒運(yùn)動(dòng)力的作用下，壟峰塌陷了。同時(shí)壟峰處的煤粉部分進(jìn)入了沸騰和旋流燃燒狀態(tài)。當(dāng)火床燃燒到燃燒室的中部，其壟形已經(jīng)轉(zhuǎn)化為平面。由約90。的壟形，經(jīng)空氣與燃煤在燃燒過(guò)程中，自行擾動(dòng)、混合和擴(kuò)散等強(qiáng)化燃燒作用后，轉(zhuǎn)化為平形的激烈燃燒過(guò)程，就是突破平面層燃缺陷的過(guò)程，而且燃燒好，其灰渣層還會(huì)出現(xiàn)與原縱向壟形相垂直的橫向波紋。壟形燃料分層強(qiáng)化燃燒機(jī)理，不會(huì)因燃煤粒度組成不同而改變。即無(wú)論塊煤多還是碎末多都適用，只是應(yīng)調(diào)整不同的配風(fēng)和選好最小及平均煤層厚度。壟形與平形煤層燃燒相比，在同樣燃煤厚度條件下，壟形屬于薄煤層燃燒。因?yàn)榛饛臏瞎忍幦计穑贾翣t膛中前部呈平形燃燒時(shí)，火床已減薄約30。所以它具備低氧均燃，薄煤層燃燒猛烈的特點(diǎn)，使碳趨于完全燃燒，比不完全燃燒的發(fā)熱量增加4倍，必然提高鍋爐的出力、熱效率，節(jié)省煤炭和電力；溝谷與壟峰處的燃煤粒度、燃燒熱強(qiáng)度及熱應(yīng)力不同，燃煤間在產(chǎn)生不斷地相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以不會(huì)形成較大塊的結(jié)焦(蓋被)現(xiàn)象。再加上爐溫高，這就拓寬了對(duì)煤種的適應(yīng)性能。由于爐排受熱均勻和火床無(wú)需勾扒，所以除實(shí)現(xiàn)了均勻穩(wěn)定的燃燒外還減少了司爐及維修工作量和費(fèi)用。張家口煙廠20t鍋爐改用壟形燃煤后，鏈排等年修理費(fèi)用節(jié)省10萬(wàn)元之多；煤炭的完全燃燒程度提高了，鼓風(fēng)量減少了，過(guò)量空氣系數(shù)降低了，所以爐渣及其可燃物和煙氣排放量都降低了；分行（壟溝）型煤斗在結(jié)構(gòu)、密封、剛性、可靠性、布煤均勻性、對(duì)水分和大塊煤跑邊的適應(yīng)性上，都有獨(dú)到之處。所以干煤不會(huì)自溜、濕煤不會(huì)打滑、大塊亦可通過(guò)。只要一般用戶(hù)煤中水分控制在815；在煤倉(cāng)卸煤口下，增設(shè)料鐘或散煤格板并勤倒卸煤點(diǎn)；根據(jù)用戶(hù)要求及煤質(zhì)，選好溝谷、平均及壟峰等處的煤層厚度，便可在合理配風(fēng)的條件下，取得節(jié)煤 620，節(jié)電1030比較理想的燃燒效果。一臺(tái)80th的鏈條爐，改用分行壟形燃燒后，1天可節(jié)省煤、電費(fèi)用萬(wàn)余元，20多天便可回收技改投入。5、應(yīng)用實(shí)例 （1）天津金廈公司2006年在35th鏈條爐上選用分行布煤燃燒。用前每天耗煤150160t，用后耗煤120130t，不到一個(gè)月就把煤斗的技改費(fèi)用全部回收。同時(shí)每個(gè)月的節(jié)電量達(dá)1535。故天津市房管局供熱辦在此召開(kāi)了現(xiàn)場(chǎng)推廣會(huì)。（2）天津堿廠有12臺(tái)20th正轉(zhuǎn)鏈條爐。長(zhǎng)期達(dá)不到額定負(fù)荷運(yùn)行，灰渣可燃物高，煤種適應(yīng)單一。在7臺(tái)20th爐上采用了分層給煤。獲得較佳效果。去年在20th10號(hào)爐上采用了分行（壟溝）型給布煤裝置，投入運(yùn)行后取得顯著效果，比原已改造的分層給煤又有新的提高和突破。故又對(duì)原已用分層式給煤效果不好的4號(hào)、11號(hào)爐改用了分行（壟溝）型給布煤裝置。改后鍋爐長(zhǎng)期滿(mǎn)負(fù)荷經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，且具有超負(fù)荷能力；負(fù)荷調(diào)整靈活，反應(yīng)靈敏，司爐工人反映很好；爐排故障明顯減少，偶而掉爐片也不會(huì)產(chǎn)生大量漏煤造成故障，擋渣器工作條件得到根本改善，運(yùn)行可靠性顯著提高。 （3）天津卷煙廠有4臺(tái)10t鏈條爐，改為分行（壟溝）型給布煤裝置后，節(jié)煤節(jié)電環(huán)保效果明顯。鍋爐熱效率達(dá)768，比改前提高194；灰渣可燃物比改前下降78；空氣過(guò)剩系數(shù)下降14。張家口卷煙廠去參觀，發(fā)現(xiàn)此技術(shù)后，隨之在該廠的2臺(tái)20th和2臺(tái)10th爐上改用了分行（壟溝）型給布煤裝置，收到良好效果，司爐、維修和領(lǐng)導(dǎo)都滿(mǎn)意。隨后張家口藥廠2臺(tái)20th爐也改用了分行（壟溝）型給布煤燃燒技術(shù)。 （4）天津市武清區(qū)和平里供熱站，1臺(tái)20th快裝鏈條鍋爐，由原鍋爐廠供應(yīng)的分層給煤斗，在使用時(shí)不下煤。經(jīng)在煤斗上部開(kāi)兩個(gè)口，人工撥捅后方下煤。但布煤不均，燃燒不正常。勉強(qiáng)使用一個(gè)采暖期后，經(jīng)調(diào)研決定改用分行煤斗。從2006年使用至今，證明使用方便、布煤均勻、燃燒充分、火線齊、飛灰少、灰渣含碳量低、勞動(dòng)強(qiáng)度輕。得到干部和司爐工一致好評(píng)，節(jié)電明顯、節(jié)煤達(dá)15以上。河北區(qū)江都路供熱站外出參觀交流，在和平里發(fā)現(xiàn)分行布煤斗。為了解決類(lèi)似的問(wèn)題，當(dāng)年他們就將3臺(tái)15th，1臺(tái)20th鏈條爐使用的2臺(tái)雙輥、2臺(tái)單輥分層煤斗改用了分行（壟溝）型燃布煤技術(shù)。當(dāng)年就取得節(jié)煤29，節(jié)電107的效果。至今每年比改前