强化链条炉排锅炉燃烧无烟煤技术探讨

福建省特种设备检验研究院　林文强



强化链条炉排锅炉燃烧无烟煤技术探讨

福建省特种设备检验研究院林文强

该文针对低挥发份无烟煤的燃烧特性，探讨强化链条炉排锅炉燃烧无烟煤技术。实践表明，除了合理的燃烧室布置特别是合理的前后拱布置和选择适合的炉排型式与尺寸外，还必须采取一些特别的措施和办法，以缩小预热段并保持燃料层前沿稳定着火，使无烟煤燃烧各阶段向前移动并强化燃烧，提高燃烧效率，以使低挥发份无烟煤链条锅炉燃烧得更加稳定、更加经济、更加环保。

链条炉排锅炉 无烟煤 强化燃烧

无烟煤是挥发份最低的一个煤种，Vr＜10%，其中Ⅱ类无烟煤的Vr仅2%～5%，燃烧化学反应性能差，热传导能力低，着火温度高达 900℃以上，且煤末比例大，细屑多，所以着火非常困难，与燃用烟煤锅炉相比，燃烧低挥发份无烟煤时，要想保持低未燃碳水平极不容易。为了使链条炉能很好地适应低挥发份无烟煤的燃烧特性，其燃烧室结构、送风布置、炉排型式与尺寸、煤场管理和操作方法等还须与无烟煤燃烧特点相适应。

在预热段中，燃料需要吸热，但是燃料直接落在炉排面上，燃料层下没有炽热焦炭的加热。烧低挥发份无烟煤时布置了合适的炉拱，对着火提供了有利的条件，但生煤的加热和点燃只能从生煤的表面开始，然后通过热传导逐渐向下传播。而无烟煤导热性差，从上而下的传播速度低（约0.3m/h左右），仅及炉排速度的 1/10～1/20，所以预热段在炉排上占据了相当长的区段，而开始着火区域和活泼燃烧区域将会移到炉排末段去，有些无烟煤链条炉预热段在1.5m以上，而且着火前沿不够稳定，灰渣可燃物比较多。为了减少q4损失，通常把炉排加长，但对于一定型式的炉子加长炉排也受到一定的限制。为了使燃料层及时而提早引燃，除了合理的燃烧室布置特别是合理的前后拱布置和选择适合的炉排型式与尺寸外，还必须采取一些特别的措施和办法，以缩小预热段并保持燃料层前沿稳定着火，使无烟煤燃烧各阶段向前移动并强化燃烧，提高燃烧效率，以使低挥发份无烟煤链条锅炉燃烧得更加稳定、更加经济、更加环保。本文主要介绍强化链条炉排锅炉燃烧无烟煤的办法。

1　在炉排燃料层前沿设置高温烟气下抽装置

在炉排前沿距煤闸门500㎜左右处装一抽烟室（多风室布置的链条炉排第一风室亦可作为抽烟室，但要处理好风室间的密封），另布置一风机通过接入抽烟室的管道把炉膛内高温烟气抽出，在烟气未进入抽烟机前经过一惯性除尘器（或其他型式除尘器）装置，抽出的烟气可以放空，也可以并入一次风道，抽吸烟气量约为全负荷时烟气量的10%。采用这一措施后，使炉膛中1000℃左右的高温烟气透过刚刚进入炉内的生煤层进行热交换。实践表明，高温烟气通过生煤层后，烟温很快降低到50℃左右，这说明把绝大部分热量都传给了生煤，提高了生煤的温度，这就大大加速了燃料的烘干、析出挥发份，从而帮助燃料着火，即缩小了热力准备阶段，稳定了锅炉的燃烧过程。同时由于抽烟，高温烟气更加逼近火床头部，也有更多的炽热炭粒落在火床头部。这对帮助无烟煤着火更为有利，而且也可减少一部分飞灰损失。

2　采用较高的风量风压和强烈预热的空气

据国外一些资料介绍，在燃用细粒无烟煤时采用了较高的炉膛过量空气系数和较高的风压值，且随着细粒含量的提高，炉膛过量空气亦相应取得高些。国内用户改炉实践和我们对Ⅱ类无烟煤链条锅炉的运行实践也证实了这一点。我们在无烟煤链条炉运行时炉膛过量空气系数取1.6左右，鼓风机选用比烟煤炉高一档。

根据燃烧动力-扩散理论，火床燃烧处于扩散区，整个燃烧过程和速度取决于燃料和空气之间的扩散换质，因此增加送风量，提高风速，将使燃料有更大的机会遇到空气，也增大了燃料和空气的相对速度，就能强化燃烧，在链条炉排火床面上将有一些红炭粒上下跳动。因此链条炉排锅炉燃用细粒含量较高的低挥发份无烟煤，取较大的过量空气系数和较高的风压值很有必要。

要强化燃用细粒含量多的低挥发份无烟煤的燃烧过程，提高点火速度，有必要采用较高的风量风压和强烈预热的空气。低挥发无烟煤链条锅炉均有布置空气预热器，不少链条炉根据整体设计布置的具体情况不布置省煤器而只布置空气预热器，在燃用Ⅱ类无烟煤时都取得了较好的燃烧效果。由于热管和螺纹铸管都是强化的传热元件，而且还有耐低温腐蚀和防止堵灰的性能，从上个世纪80年代末开始，热管和螺纹铸管在燃用无烟煤工业锅炉尾部受热面上得到了越来越多的应用。

3　链条炉排上装设松煤装置

由于种种原因，目前绝大部分链条锅炉还在采用重力闸板式加煤斗，这种加煤斗存在一些缺陷。Ⅱ类无烟煤煤末比例大，在煤斗中受到挤压，经煤闸门进入炉膛后，煤层比较结实，煤层通风阻力增加而引起通风不均匀，这对燃烧极为不利。为改善上述状况，可在链条炉排面上的适当位置装设松煤装置，可收到一定的效果。

3.1前挂式松煤角铁

在距煤闸门 250～500㎜处的炉排上装设前挂式松煤角铁可达到疏松煤层、降低煤层通风阻力，有利于通风和改善无烟煤燃烧的目的。

松煤角铁的构造是将与炉排宽度方向一样长的角铁分成数段，在每段角铁的中心焊上一根圆钢做前挂杆，其杆端焊一挂环，将挂环挂在预先焊在炉前煤斗横梁内侧的挂钩上，角铁阻力使它自动地贴在炉排面上，起到松煤作用。这种前挂式松煤角铁的优点是：更换时不需停炉，司炉工还可以根据火床情况随意调整角铁数量和位置。

3.2焦炭燃烧区的松煤器

煤层进入焦炭燃烧区后，炭燃烧后外面包了一层焦壳，空气中的氧必须通过外包层的焦壳才能与碳接触，而且烧低熔点无烟煤时，会形成燃烧层表面的熔渣，因而氧与碳的接触更为困难，在此处（约炉排有效长度的3/5或2/3处）安装松煤器可对焦渣进行不停地翻搅疏松，增加了碳氧的接触时间，加快了燃烧速度，提高了炉温，弥补了炉排不能自行拔火的不足。但该处的松煤器结构要做一些特殊的考虑。

3.3松挡渣器

对于按燃用烟煤设计、已运行多年又需要改造成燃用无烟煤的链条炉，炉排都嫌太短，但加长炉排又是花费较大且比较困难的一件事，而且一些旧型炉的老鹰铁头部比较低，只起铲渣排渣作用，对于挡渣作用不大。在这种情况下，可在距老鹰铁前300㎜左右处装设松挡渣器，一方面可翻动渣层以利通风和燃烧，另一方面可延长灰渣在炉排面上的停留时间，以利燃烬。这种挡渣器的结构与焦炭燃烧区松煤器相类似。

3.4煤斗下新型松煤器

我们在使用各种松煤器的基础上进行了总结，并吸取了用户的实践经验，设计了一种新型松煤器，这种松煤器的元件是具有特殊形状的铸件，装设在煤斗下方、炉排面上，煤斗中比较严实的无烟煤经过此松煤器进入燃烧室后就变成比较疏松的煤层，减少了煤层通风的阻力，也取得了一定的效果。

4　分层给煤装置

为了克服传统链条炉重力闸门式加煤斗的一些缺陷，国内许多单位研究设计制造了多种类型、以解决煤层松散和降低通风阻力为目标的链条锅炉分层给煤装置，应用后取得了比较好的燃烧和节能效果。

分层燃烧技术已在福建和国内其他一些地区无烟煤链条锅炉上得到了应用，应用后对于改善火床通风条件，减少火口等现象的发生，提高了燃烧效率，在降低机械不完全燃烧损失等方面都取得了一定的效果。

5　炉排下进风中喷入蒸汽

低挥发份无烟煤碳化程度高，其热量 95%以上都是在火床上燃烧时发出来的，焦炭表面和火床温度高，特别是燃用灰熔点比较低的无烟煤时，不仅会产生炉排片过热，而且容易发生结渣，如结渣严重，燃烧工况将大大恶化，直接影响锅炉的正常运行。为了解决这个问题，可在燃烧激烈区（活泼燃烧区域）的炉排下进风中喷入蒸汽（或用加湿过的空气流），除了能约改善炉排的冷却以外，对产生松散的灰渣垫还有良好的影响，灰渣垫能保证炉条有一层热保护层，以免直接受到炽热焦炭的影响，又能保证燃料层有均匀的空气渗透性。

6　结束语

燃用很难着火、不易燃烬的低挥发份无烟煤，应根据各种链条锅炉的具体情况，采用一些强化无烟煤燃烧的办法，从而改善无烟煤的着火、燃烧和燃烬的状况。

［1］ 徐通模，金定安，温龙.锅炉燃烧设备［M］. 西安：西安交通大学出版社，1993.