正转链条炉排燃煤锅炉布煤新技术的研究与应用

赵书波

（山东东营胜利油田热电联供中心，山东省东营市，257200）

胜利油田热电联供中心胜南热力大队纯梁热力队于2005 年建造了一座燃煤锅炉房，现有2 台DZL29-1.25／130／70-AⅡ3型正转链条炉排燃煤热水锅炉，2台锅炉总负责的供暖面积为61.3万m2，自2006年开始运行后一直存在燃烧工况不理想、炉渣含碳量偏高和运行效率低等问题，另外经常发生 “跑火”现象，需要运行人员频繁进行拨火，给锅炉燃烧安全和平稳运行造成极大隐患。

2011年由热电联供中心引进的廊坊市汇能科瑞达节能设备有限公司生产的专利产品SLH-40型均匀混合分层燃烧技术装置，对原锅炉的布煤装置进行了技术改造。拆除锅炉原有的布煤装置，安装新的均匀混合分层燃烧技术装置，并且增加了锥形悬浮燃烧技术。

运行后解决了锅炉燃烧工况差的问题，达到了着火和燃烬同步，火床上无 “黑带”和“火口”，距老鹰铁落渣处1 m 左右无黑煤和红炭，全部燃烬为白色炉渣。炉渣含碳量和炉渣温度较以前出现了大幅度下降，炉渣含碳量由原来的19.34%下降为8.48%，炉渣温度下降了10℃，鼓引风量下降了30%，提高了锅炉运行效率，达到了节能减排的目的，实现了燃煤均匀混合、分层燃烧和锥形悬浮燃烧的有效结合。

1 正转链条炉排锅炉的燃烧工作原理

正转链条炉排锅炉的布煤是通过调整炉排的运动速度和煤闸板的开启高度来调节煤层的厚度及给煤量，以达到调节燃烧强度的目的。空气从炉排自下而上进入，通过调节各风门的开关度来实现分段送风。

正转链条炉排锅炉属平面层燃方式，煤层为单面引燃，燃烧过程中煤间无扰动，风与煤混合性差，所以燃烧效率低下，对煤质要求较高。根据层燃扩散燃烧区的理论，要提高煤炭的燃烧程度，就要加强燃煤与空气的混合度，提高气体的扩散速度，所以由布煤方式决定燃烧工况。

2 各种布煤技术的优缺点分析

2.1 传统锅炉布煤技术效果及优缺点分析

目前，国内工业和供热锅炉炉型以正转链条炉排锅炉为主，采用机械联合输送布煤的传统方式。传统锅炉布煤技术效果图见图1。

图1 传统锅炉布煤技术效果图

由图1所示，传统布煤技术是将闸门斗上的煤经过刮压把原煤布置在炉排上送入燃烧室，呈平面形且由上向下燃烧。该炉型在实际运行中存在的主要问题是：煤从带式输送机上落入到煤仓过程中，引起煤块与末煤自然分离，进入炉排后在炉排宽度方向上形成炉排两边及两个落煤口之间全部为块煤，通风阻力小而形成“火口”；两个落煤口的垂直下部分全部为末煤，通风阻力大而形成“黑带”的严重拉火现象，与正转链条锅炉沿炉排宽度等压送风及沿炉排长度分段送风基本特点不相适应。煤层通风不均、火床的燃烧不匀以及燃烧工况不佳导致出现了锅炉出力不足、不适应负荷变化、炉排漏煤量大、炉渣含碳量高及锅炉热效率低等一系列问题。

2.2 分层布煤技术及优缺点分析

分层布煤技术是将传统布煤装置的闸门斗改为辊筒带煤撒落，经过筛分后将块煤布在炉排的下方，而末煤则落在块煤上并使煤层松散有利于通风。分层布煤技术效果图见图2。

图2 分层布煤技术效果图

由图2可见，只要分层煤斗的布煤和筛分结构能够顺利均匀地下煤，总的来说比传统闸门斗布煤方式效果好，有一定的节煤节电效果，但也有两个影响完全燃烧的缺点。

（1）分层布煤时煤层表面不平整且炉子越大越严重，同时块煤的 “跑边”现象造成不均匀燃烧更加明显，加装摆管或配煤车后作用也不理想。

（2）当粉末煤在煤层表面上时，由于其水分和灰分等杂质相对块煤而言较多，再加上粉末煤堆积密度大，煤的导热性很差，造成了止火点太靠后、燃烧不完全和炉渣含碳量较高，更严重的是易出现火床表面板结 （俗称 “盖被”现象），对煤质的要求也高。

2.3 均匀混合分层技术效果及优缺点

均匀混合分层燃烧布煤技术是将锅炉混煤器与分层布煤器配套使用，二者相辅相成，是解决机械联合输送由于布煤方式形成煤块和末煤分离、煤层通风阻力不均及影响燃烧工况的有效途径。均匀混合分层技术效果图见图3。

由图3可见，锅炉混煤器的工作原理类似于建筑用砂浆搅拌机，在设备自配动力的带动下，将自上而下落入煤仓形成块和末分离的煤进行充分混合，即机械搅拌混合。根据耗煤量来调节转速，使块煤、末煤和干湿度混合均匀，然后进入分层布煤装置，将煤按颗粒大小加以分层，从而达到均匀分层的目的，为充分燃烧创造良好的条件。优点在于以下4点：

（1）炉排面上煤块和末煤干湿度均匀、煤层平整、通风均匀，减少炉排漏煤现象，末煤不易进入炉排缝隙中。

图3 均匀混合分层技术效果图

（2）着火和燃烬同步，火床上无 “黑带”和“火口”，距老鹰铁落渣处1m 左右无黑煤和红炭，全部燃烬为白色炉渣，有效降低炉渣含炭量。

（3）能够使挥发份和发热量低的劣质煤正常稳定燃烧，解决链条锅炉煤种适应性差和引燃困难等问题。

（4）均匀混合分层布煤技术受到燃煤粒度的限制，还是会出现火床表面板结，即“盖被”现象。

2.4 锥形悬浮燃烧布煤技术

在均匀混合分层燃烧布煤技术的基础上，在炉排上实现纵向和横向分垄布煤，就形成了锥形悬浮燃烧布煤技术，先烧的块煤延长在火床上的燃烧时间，同时沟谷处被点燃的块煤向周围扩展，垄的根基随着燃烧而松缩。垄峰处的粉煤被垄形所产生的涡流卷起，部分进行着沸腾燃烧，同时垄峰在激烈的化学反应及水分蒸发和挥发份析出等张力的作用下，向其可活动的空间沟谷处的火焰上塌落絮添。

（1）实现了同样燃煤量而始终进行薄煤层、低过氧系数均匀高效地燃烧。

（2）增加了火床前部分的燃烧面积约为35%，提高了辐射热的利用，并改变了单面着火及单面向下燃烧的不利状态，特别是在燃烧过程中，燃煤之间产生了较大的相对位移。破坏了板结 （即 “盖被”）的形成，增加了燃煤与风的混合，降低了过量空气系数，调解了炉排上部分氧化还原气体成份分布曲线。

（3）不仅克服了分层燃烧的缺陷，而且改变了链条炉百余年的平面层燃、单面着火、燃煤过程无扰动及易出现 “火龙”、 “黑带”、 “火口”和 “板结”等不良状态，还降低了对燃烧煤质的要求。

通过对以上4种布煤方式的优缺点分析，与正转链条炉排锅炉相适应的布煤方式只有第3和第4种方式相结合才是最佳方案。

3 实现均匀混合分层锥形悬浮燃烧技术改造

既然锅炉布煤方式可以纵向成垄，同样也可以实现横向成垄。经过分析找到了实现纵向和横向成垄的条件，但需要对锅炉进行以下的局部改造。

（1）引进锅炉均匀混合分层技术装置，实现了纵向分垄。

（2）创新改造炉排变频器，使炉排实现间断性运行，实现了横向分垄。

（3）均匀混合分层技术装置及垄式布煤方式的结合，实现了燃煤均匀混合、分层和局部锥形悬浮燃烧。

4 均匀混合分层锥形悬浮燃烧技术方案的实施效果

纯梁锅炉房在2011年对2＃锅炉进行均匀混合分层技术装置及垄式布煤锥形悬浮燃烧技术改造，经过1个供暖期的应用，对2011年-2012年采暖期进行统计，对1＃和2＃锅炉在相同的工况下进行对比。

通过试验及检测，改造后每台锅炉节约燃煤为802t／a。按800元／t计算，每年节约65.16万元，而投资花费为60万元，一个供暖期即可收回成本。

5 结论

通过实践与论证，均匀混合分层布煤技术装置与垄式布煤锥形悬浮燃烧技术的结合改善了正转链条炉排锅炉燃烧工况，取得了理想的效果，实现了即节能减排又降低了司炉工劳动强度的目的，值得在业界推广。

［1］ 吕建伟，陈海波.锅炉分层给煤装置技术改造总结［J］.能源工程，2008 （2）

［2］ 陈学俊，陈听宽.锅炉原理［M］.北京：机械工业出版社，1983

［3］ 霍凯新.改造炉前给煤方式，充分提高锅炉燃烧效率 ［J］.新疆有色金属，2009 （5）