分层给煤装置在链条燃煤锅炉中的应用研究

倪晔等

摘 要：文章结合工业链条燃煤锅炉的燃烧装置特点，从传统链条燃煤锅炉燃烧装置技术特征和实践经验出发，分析研究了该炉的燃烧特性及燃烧装置存在的问题，并针对性地提出选用分层分段变型的分层给煤技术，提高该炉的燃烧效率，达到节能降耗之目的。

关键词：链条锅炉、给煤装置、分层燃烧

中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）5-0174-02

我公司运行的链条燃煤锅炉均采用单棍筒分层给煤装置。使用多在10年以上，棍筒变形，腐蚀严重，导致漏煤现象严重，起不到较好分层布煤、均匀布煤的作用，致使运行人员在调整运行中难度很大，煤燃烧不充分，造成能源浪费。其中以3#锅炉最为突出，因此我们对锅炉分层给煤装置的应用进行了分析研究，并对3#锅炉给煤装置进行了更新改造。

1 分析分层给煤装置在锅炉燃烧装置中的作用

1.1 链条燃煤锅炉的燃烧过程

链条炉运行时，链轮经电动机带动并通过减速机变速后带动链轮进行转动，在链轮的带动下，链条炉排自前向后缓慢移动。煤斗中的煤通过给煤装置缓慢的下落到炉排上，随炉排一起前进。经煤闸门时，受煤闸门开度的限制，燃料被刮成一定的厚度，然后进入到炉膛。进入炉膛的煤受到辐射加热后，燃料开始着火燃烧，直至燃尽。在炉排尾部，燃料形成的灰渣被老鹰铁铲起，翻入灰坑。燃烧所需要的空气从炉排自下而上引入，穿过炉排的通风孔隙进入燃料层。煤的燃烧过程在煤闸门和老鹰铁之间完成，炉排有效长度就是指煤闸门到老鹰铁之间的距离。

链条炉排上煤燃烧过程的特点：首先是煤的预热干燥，析出挥发份，然后煤开始着火燃烧直至燃尽。所有的燃烧过程在时间和空间上都是连续进行的，但又是同时发生的，在负荷不变的情况下，其燃烧过程是不随时间改变的。

1.2 链条锅炉燃烧过程中存在的问题

①链条锅炉风室普遍存在横向配风不均匀，纵向配风不合理的问题。由于锅炉风室的横向配风不均匀，导致在风室强风区易出现“火口”，冷风直接进人炉膛，降低炉膛温度；而在弱风区由于煤层阻力过大，会形成一条未燃烧的“黑带”，化学和机械不完全燃烧导致锅炉热损失增加；纵向配风的不合理，使供风量不能随煤层燃烧所需空气量的变化而变化，引起锅炉过剩空气系数a过大，在锅炉运行中造成很大的能源浪费。

②新煤点燃迟缓，煤种适应性差，炉温低。如果煤的挥发份低、热值低时起火更为困难。

③燃煤靠自重从煤仓落下，再经煤闸板挤压进入炉膛后形成密实的煤层，通风不畅（传统单双辊分层虽然解决了通风不畅问题，但是大块煤在底部，受低温风影响，再加上有的煤挥发份偏低，仍然不好燃烧）。

④链条锅炉煤是层燃方式，炉排上的煤层燃烧是自上而下，煤层燃烧后表面的薄灰覆盖影响下部煤的继续燃烧。

⑤炉排宽度在设计时就已确定，用户想在原有基础上提高锅炉出力很困难，特别是锅炉使用多年之后，效率更低，往往达不到额定出力。

1.3 分层给煤装置的作用

通过分析可看出，分层给煤装置的作用主要就是把锅炉煤仓中的燃煤，连续、均匀、分层次的布在锅炉炉排上面，然后进入炉膛参与燃烧。

分层主要是为了煤在燃烧过程中有较好的通风作用，能够促进燃烧的稳定性；连续主要是考虑设备运行的稳定性，保证锅炉燃烧不间断；均匀是为了保证煤燃烧着火与灭火的一致性。

传统单辊分层给煤装置，由一个整体的煤渣调节板，调整统一的每层厚度，但这只是在理想状况下才能实现，实际运行时会存在很多问题。例如：风室布风不均匀，致使燃烧不稳定，出现燃烧中的“火口”或“黑带”，要么造成热损失加大，要么造成锅炉出力不够；传统分层给煤装置均采用燃煤平铺法，致使燃煤进入炉膛后接受辐射热的面积较小，不利于燃烧；传统分层均是粒度大的在下，向上依次减小，对煤种的适应性较小。

1.4 3#锅炉原给煤装置存在问题

3#锅炉原使用的分层给煤装置是老式单辊筒装置，因煤层的分布是大块煤居底部，小颗粒煤及末煤在上部，底部块煤在风室低温助燃风作用下，达不到燃烧温度，使炉排底部产生一层不燃烧或燃烧不完全的块煤层；加上原分层给煤装置使用多年，辊筒和其上均匀布置的辐条严重腐蚀，起不到拨煤、控制煤层的作用，致使煤层的厚度无法得到精确的控制，只能利用煤闸门和前拱的高度被动的进行经验控制，这样就使煤层厚度过大，而且经过煤闸门刮削后的煤层比较密实，导致煤层透气性差，通风阻力大，燃烧不充分。为加强燃烧，就须增大鼓引风量，使鼓、引风机电耗增加，炉排上风量略有不均匀便容易形成“火口”，一旦形成“火口”，横向通风则更不均匀，而且也会引起炉膛过量空气系数a增加，而炉排两侧块煤多，通风阻力小，易漏入冷空气使炉膛温度下降。这样会造成炉渣含碳量高，锅炉效率低，出力下降。特别是燃用挥发分少、末煤多的煤时，锅炉效率和出力远低于设计值。

对3#锅炉我们在一段时间内，对同一煤质燃烧后的炉渣含碳量情况进行了检测（数据见表1）。从检测的情况可以看出，炉渣含碳量均在21%以上，含碳量极高，煤的燃烧很不充分。

2 市场调研，合理选型

就3#锅炉给煤装置存在的问题，我们决定对其进行更新改造。为此我们进行了市场调研。

通过对国内市场调研了解到，为改善和提高链条锅炉燃烧状况，二十世纪八十年代，我国科技人员先后研发了不同形式的分层给煤技术，国家“节能技术大纲”也将该技术列为了锅炉技改的重要内容。单辊式、双辊式、三辊式分层给煤装置，如雨后春笋般层出不穷，样式繁多。在分层给煤技术的基础上，相继又推出了分层分行给煤装置。经多种渠道、多次现场调研及分析论证，最终确定“变层分段多形给煤装置”基本满足我公司锅炉运行工况，其特点如下。

2.1 在炉排上变换给煤层次

该设备具有变换多种给煤层次的能力。煤层可变换为：末煤——大块煤——颗粒煤——末煤的布煤层次，底层末煤入炉膛预燃区后迅速燃烧，提高了底部煤层温度，引燃块煤。被燃烧的块煤运行到主燃区后充分燃烧，彻底解决了底部块煤因受低温助燃风的影响，时有块煤不燃或出现黑煤层现象的技术难题，对质量差或挥发份低的煤更加有效；煤质好时也可调成大块煤——颗粒煤——末煤的布煤形式。增加了煤种的适应性，尤其是对灰分较高的燃煤，有了较好的解决办法。

2.2 在炉排上分段布置不同厚度的煤层

该设备采用多段控制给煤量闸板。根据炉排横向区段助燃风的状态，分段布置不同厚度煤层，即助燃风强的区段煤层则厚，助燃风弱的区段煤层则薄，均衡了布风。燃煤进入炉膛后，起燃点成直线燃烧，杜绝了燃煤起火点参差不齐的现象。做到了止燃点断火齐整，火床尾部无明火。同时关闭止火点后部风室，有效控制进入炉膛内的冷风量，提高了炉膛温度，确保煤层沿炉排横向燃烧时间的一致，达到最佳燃烧效果。

2.3 在炉排上布置多种煤形

该设备具有在炉排布置多种煤形功能，如分层、垫层、波峰波谷煤形等。根据锅炉燃烧状况及所燃煤种的差异，调整组合式筛分系统，可将多种不同煤形在炉排上进行最佳排列，使煤层充分燃烧。波峰波谷布煤方式的波浪状煤层展开表面积，相当增加了炉排宽度20～30%，加大了燃烧面。其波峰波谷的落差可根据燃烧状况调整，在炉排面上形成均匀有序的多道火口，满炉排面上都是火口燃烧，消除了改造前炉膛出现局部火口的现象。波谷处的充分燃烧将波峰下部的块煤引燃，火焰从底部煤层向上呈半沸腾燃烧状，类似往复锅炉煤层搅动燃烧。随着煤层顶部充分燃烧及链条的行走振动，波峰上部灰渣塌落至波谷，避免了灰渣覆盖在煤层上部的现象。它以自上而下结合自下而上的搅动式燃烧，完全改变了链条锅炉自上而下的单一燃烧方式。

2.4 节能技术的特点和优势

①“变层”解决了因煤质挥发份偏低时难燃烧问题。

②“分段”解决了炉膛内风压不均，起火、断火不齐问题。对大吨位锅炉的多段控制技术，优于大风室煤的燃烧。

③“多煤形”：通过手柄调节，几分钟内可以在炉排上布出多种煤型，适应多种煤质，增加炉排着火面积20～30%。

④“弹簧刮煤器”解决了湿煤粘结辊子的问题。

⑤对粘结性较大的煤，通过采用不同的筛分板，降低其粘结程度。

⑥人性化设计，方便操作、维修、吊运。

3 结 论

3#锅炉给煤装置改造完成投入运行后，使用效果良好，炉渣含碳量大幅下降，由改造前的22%降低到13.5%以下，数值见表2。

参考文献：

[1] 刘夫军，邵珠峰.分层给煤装置在链条锅炉改造中的应用[J].中小企业管理与科技（中旬刊）， 2014，（1）.