燃煤粉有机热载体锅炉设计问题研究

周加慧

摘 要：随着我国科学技术的不断发展，燃煤粉有机热载体锅炉与以前的有机热载体锅炉相比，取得了明显的进步，具有燃料利用率高、热效率高、节约能源、降低消耗等优点。因此，本文针对燃煤粉有机热载体锅炉的设计进行分析研究，并对相关的设计问题提出解决措施，仅供参考。

关键词：燃煤粉有机热载体锅炉;设计问题;研究

目前，我国大多数的工业锅炉都是燃煤炉，存在着热效率低、能源消耗大、污染严重等普遍问题，而有机热载体锅炉自然也存在着这些问题。现在的燃煤有机热载体锅炉一般使用的燃烧设备是链条炉排，由于它的燃料一般都是采用原煤，因此具有煤质、粒度容易产生变化，炉排漏煤量比较大，不完全燃烧热损失率比较高等缺点，同时再加上自动化、机械化以及管理水平比较低等因素，从而导致了有机热载体锅炉工作效率比较低，实际运行效率比设计效率降低了10%左右。

1.燃煤粉有机热载体锅炉的系统简介

燃煤粉有机热载体锅炉的系统主要包括有供料器、煤粉塔、锅炉本体、燃烧器、热力系统、布袋燃煤粉有机热载体锅炉的系统除尘器、自动控制以及辅助系统等如图1所示，其中的燃烧器还带有冷却室。燃煤粉有机热载体锅炉的工作步骤一般是先把煤固体做粉碎处理，加工成煤粉，并把煤粉倒进煤粉塔中，但是在这过程中，值得特别注意的是其燃料的低位热量值不小于18.8kj/Kg，然后利用气力将煤粉注入煤粉储罐内，煤粉储罐内的煤粉按照一定的计量由风粉混合管道以及供料器输送进煤粉燃烧器内，由于燃烧器和锅炉炉膛组成一个燃烧系统，通过燃烧产生的烟气和对流换热进入布袋除尘器，经过布袋除尘器的除尘后，形成一种比较洁净的烟气经过引风机排入空气中，而那些飞灰比较密集的烟气就由布袋进行集中处理，从而保证生态环境的质量。

图1燃煤粉有机热载体锅炉的系统结构

2.燃煤粉有机热载体锅炉的结构和运行特点

2.1结构特点

锅炉受热面主要是采用烟气三回程结构的方法进行布置，辐射受热面则采用的是方盘管结构进行布置，对流受热面的部分是采用的横置式蛇形管结构进行布置。锅炉的顶部设置的是煤粉燃烧器，燃烧器中的煤粉通过冷却室进入炉膛。由于冷却室内有低温导热油并且空间比较小，使煤粉和空气混合在一起后不能充分燃烧，因此导致冷却室的温度比较低，从而避免了煤粉结焦的问题产生。煤粉进入炉膛的辐射区域后，由于该辐射区域采用的是比较大的正方形截面以及炉膛比较高的结构，因此是煤粉气流在炉膛内的时间超过了四十秒，而该时间远远超过了煤粉燃烧的时间。另外，由于锅炉炉膛辐射区采用的是正方形大截面的结构，因此受热面积比较宽大，同时再加上炉膛的出口处采用的结构是交错排列的三层冷渣管束，通过一定的科学计算得出炉膛出口处的温度在840℃左右，因此为对流区的灰粒不结焦提供一个重要的保障条件。

2.2运行特点

从目前来看，燃煤粉有机热载体锅炉的运行特点主要表现在以下几个方面：

（1）节约资源、减少电耗。在燃煤粉有机热载体锅炉运行过程中，煤粉的燃烧率极大，不完全燃烧的损失率非常小，并且链条炉排的漏煤现象很少出现或者是根本就不存在，从总体上来说燃煤粉有机热载体锅炉与传统的相比，更能节约没资源。同时，燃煤粉有机热载体锅炉中没有设置上煤机、皮带输送机、鼓风机、炉排减速机，这样不仅减少了占地面积，而且还降低了用电量。燃煤粉有机热载体锅炉由于是在密闭的空间内对燃烧器的鼓风机进行配风的，因此它的漏风量比链条炉排中的要少许多，并且燃煤粉有机热载体锅炉的排烟热损失也比链条炉降低了很多。除此之外，燃煤粉有机热载体锅炉的燃烧方法与燃油燃气锅炉比较相近，启动速度很快，几乎可以在10s左右就能快速的进入工作状态。燃煤粉有机热载体锅炉的通用也很方便快捷，且炉膛内的蓄热量极少，辅机在锅炉熄火后的短时间内就能把有机热载体的温度及时降到符合要求的范围内，从而降低了电耗。

（2）环境污染小。燃煤粉有机热载体锅炉的燃烧器主要采用的是冷却、旋流浓淡燃烧技术，并且燃烧器中的冷却室能够吸收一定的热量，因此降低了煤粉燃烧的温度。燃烧器喷出的煤粉分布有一定的规律：在煤粉气流的中心区域，由于煤粉浓度比较低，燃料少，火焰温度低，从而降低了NOX的生成;在煤粉气流周围由于煤粉浓度高，空气量少，形成了一种还原性气氛，也减少了NOX的生成，从而对环境产生的影响比较小。

（3）操作便捷简单。燃煤粉有机热载体锅炉的配备是智能监控系统，而且集成化程度比较高，在运行过程中，将自动控制与故障报警、调节、连续自动采集参数以及安全联锁保护有效的结合在一起，因此工作人员操作起来，比较便捷简单。

3.燃煤粉有机热载体锅炉的设计

本文将燃煤粉有机热载体锅炉与链条炉的设计参数以及性能作比较。

设计燃料元素的数值以及参数值

（1）设计燃料元素的数值

Har=3.5%，Car=65，Nar=1.3%，Oar=3.1%，Aar=20%，Sar=0.4%，War=5.5%，Vdf=21.5%，Qnet ar=2500KJ/kg

（2）燃煤粉有机热载体锅炉与链条炉的额定参数值一样，具体数字如下：

额定供油压力：1.0MPa，额定回油温度：290℃，额定供油温度：320℃，额定热功率：1400x104kcal/h。

利用计算公式得出煤粉炉与链条炉热平衡及煤耗量的数值，通过分析笔者发展链条炉中的不完全燃烧损失占有很大的比例，这主要是因为造成不完全燃烧损失的因素有很多，例如煤的粒度、质量、均匀度以及湿度、炉排上的煤层厚度、配风情况等，想把这些因素调整到合适的位置是一件非常困难的工作。但是在燃煤粉有机热载体锅炉中，不完善燃烧的损失率比链条炉的低10%左右，甚至还可能更多，这主要是因为燃煤粉有机热载体锅炉采用的是密闭方式运行、过量空气系数以及燃烧自动控制，在最大的程度上降低了热损失率，使得燃煤粉有机热载体锅炉的运行效率比链条炉高出许多。

（3）燃煤粉有机热载体锅炉与链条烤炉的经济性比较

燃煤粉有机热载体锅炉由于结构比较复杂，设备的自动化和集成化程度比较高，因此燃煤粉有机热载体锅炉的设备投资要比链条炉的高许多，但是在成本这一块，燃煤粉有机热载体锅炉却比链条炉的低，如果从总成本和生态环保的角度进行全面考虑，选择燃煤粉有机热载体锅炉是一个最优选择，从对热平衡及煤耗量的计算结果来看，燃煤粉有机热载体锅炉比链条炉节约了16%左右的煤耗量。同时，在实际运行中，燃煤粉有机热载体锅炉的煤耗节约量还要比链条炉的更大一些。在运行过程中，燃煤粉有机热载体锅炉一般不会处于额定负荷状态，在额定热负荷达到80%左右的选型是最合适的。

参考文献：

[1]张文玉，李文超，赵静等.燃煤粉有机热载体锅炉的开发设计[J].工业锅炉，2011，（1）：22-24.

[2]严祯荣，罗晓明，时贵玉等.燃煤粉工业锅炉的发展前景及节能减排技术创新[J].节能技术，2010，28（1）：65-69，71.

[3]周晓雷，罗志国，韩立浩等.COREX熔化气化炉填充床内未燃煤粉行为的实验研究[J].工业加热，2011，40（2）：55-56，60.

[4]朱世贤，魏清勇，潘久君等.浅谈高效节能燃煤粉热风炉技术在粮食干燥设备上的应用[J].现代化农业，2012，（2）：48-49.

[5]马彦峰.有机热载体锅炉供热系统设计的探讨[J].广东化工，2011，38（7）：229-230，264.

[6]程晓辉，侯士杰，许加兴等.有机热载体锅炉系统整体热力计算及程序实现[J].工业锅炉，2010，（6）：9-12，17.