1  前言

    鏈條爐排鍋爐在工業(yè)鍋爐中應(yīng)用廣泛，數(shù)量也較多，隨著鍋爐燃燒技術(shù)的發(fā)展，鏈條爐排鍋爐暴露出許多缺陷，如出力不足，煤種適應(yīng)性差，爐排檢修量大，燃燒效率偏低等。近年來(lái)，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，原有鏈條爐排鍋爐在出力方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了生產(chǎn)的要求。因此急需對(duì)鍋爐進(jìn)行增容改造。由于燃燒技術(shù)的限制，鏈條爐排鍋爐在原有燃燒方式的基礎(chǔ)上進(jìn)行增容改造有一定局限性，因此，利用循環(huán)流化床技術(shù)對(duì)鏈條爐排進(jìn)行增容改造，是當(dāng)前企業(yè)節(jié)能技術(shù)的重要舉措。

    近年來(lái)，為滿(mǎn)足用戶(hù)的要求我公司先后對(duì)30多臺(tái)10t／h—65t／h的鏈條爐排鍋爐進(jìn)行增容改造，都取得很好的效果。通過(guò)燃用劣質(zhì)煤、爐渣，節(jié)約了大量的優(yōu)質(zhì)煤，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

    本文在此簡(jiǎn)單介紹鏈條爐排鍋爐增容改造的思路和經(jīng)驗(yàn)。

    2  增容改造設(shè)計(jì)的總體原則

    2．1  增容改造后的鍋爐能安全穩(wěn)定運(yùn)行，鍋爐出力有較大的提高，一般提高30—50％，鍋爐其它參數(shù)不變。

    2．2  增容改造后鍋爐外形尺寸基本不變，且改造部份及改造投資盡可能少。

    2．3  改造設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)組織好爐內(nèi)燃燒，結(jié)合原有鍋爐的結(jié)構(gòu)特性，采用合理的分離方式，將飛灰粒子回收下來(lái)，送入爐內(nèi)再燃，達(dá)到提高鍋爐效率的目的。

    3  增容改造設(shè)計(jì)的具體措施

    3．1  拆除原鏈條爐排，合理布置流化床燃燒系統(tǒng)，組織好爐內(nèi)循環(huán)。

    如果燃燒系統(tǒng)采用普通干布風(fēng)板結(jié)構(gòu)，床內(nèi)排放冷渣的含碳量相對(duì)偏高，提高鍋爐效率有一定的局限性。而采用“回”型布風(fēng)板機(jī)構(gòu)，風(fēng)帽采用圓柱型和“7”字型兩種，圓柱型風(fēng)帽布置在爐底中央?yún)^(qū)，可使下落的煤粒或部分回料作上下運(yùn)行；  “7”字型風(fēng)帽布置在爐底四面傾斜壁面，使床內(nèi)顆粒作橫向運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到內(nèi)循環(huán)目的。

    這種燃燒技術(shù)能很好地利用規(guī)則不均衡配風(fēng)原理，通過(guò)對(duì)爐底中央?yún)^(qū)布風(fēng)板開(kāi)孔率和爐底四周傾斜布風(fēng)板開(kāi)孔率合理搭配，增加沸騰床內(nèi)物料的橫向混合，達(dá)到明顯的內(nèi)循環(huán)效果，降低流化床內(nèi)冷渣的含碳量，一般含炭量在l％左右。

    3．2  合理選擇布風(fēng)板面積和埋管受熱面積

    一般說(shuō)來(lái)，鏈條爐排鍋爐的爐排面積是同參數(shù)的流化床鍋爐的布風(fēng)板面積的3—4倍。這樣就為增容改造時(shí)合理選擇布風(fēng)板面積提供了方便，因此可根據(jù)燃料的特性及鍋爐容量，合理布置布風(fēng)系統(tǒng)及埋管受熱面積。例如10t／h鏈條爐排鍋爐改15t／h流化床鍋爐，布風(fēng)板面積布置4．1m2，埋管面積為14m2；20t／h鏈條爐排鍋爐改30t／h流化床鍋爐，布風(fēng)板面積布置8．2m2，埋管面積為38m2。經(jīng)運(yùn)行檢驗(yàn)都取得良好效果，得到用戶(hù)的好評(píng)。

    3．3  適當(dāng)擴(kuò)大爐膛面積，調(diào)整懸浮室的受熱面積

    我們?cè)跒橛脩?hù)實(shí)施增容改造時(shí)，針對(duì)鏈條爐排鍋爐都具有前拱的特點(diǎn)，將爐膛前柱向前移動(dòng)至適當(dāng)位置，前墻水冷壁作相應(yīng)的變化。一般要求懸浮室橫截面積大小適應(yīng)，使煙氣流速控制在1．5m／S以下為宜。這樣可延長(zhǎng)顆粒在爐內(nèi)停留時(shí)間，從而達(dá)到提高燃燒效率的目的。

    同時(shí)，控制好爐膛出口溫度也是鏈條爐排鍋爐增容改造成循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，懸浮室出口溫度應(yīng)維持在850℃以上，以提高整個(gè)懸浮段的溫度水千，使飛灰中的細(xì)碳粒得到充分的燃燒，降低固體不完全燃燒損失。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，相同參數(shù)的鏈條爐排鍋爐輻射受熱面積一般是流化床鍋爐輻射受熱面積的1．5—2倍，即使考慮增容因素，原有的爐膛受熱面積也是相對(duì)偏多，因此為保證改造后的鍋爐爐膛出口溫度，有必要對(duì)原有爐膛受熱面積作一些調(diào)整。

    3．4  過(guò)熱器受熱面積的調(diào)整

    對(duì)于增容幅度不大的鏈條爐排鍋爐的改造，由于改造后煙氣量增加了，同時(shí)煙氣中飛灰濃度大了，過(guò)熱器傳熱系數(shù)的提高大致可以彌補(bǔ)因負(fù)荷的增加而引起的過(guò)熱器面積的不足，所以過(guò)熱器可維持不變。

    對(duì)于增容幅度較大的鏈條爐排鍋爐的改造，為減少投資，一般要求保留原有過(guò)熱器蛇形管，適當(dāng)增加部分過(guò)熱器。當(dāng)然，過(guò)熱器受熱面積布置多少，應(yīng)以熱力計(jì)算：結(jié)果為準(zhǔn)。

    3．5  調(diào)整對(duì)流管束的煙氣通道，以減少對(duì)流管束的磨損

    對(duì)有對(duì)流管束的鏈條爐排鍋爐的改造，應(yīng)考慮增容引起煙氣量增大的影響。在實(shí)施鍋爐改造方案時(shí)，由于受結(jié)構(gòu)的限制，對(duì)流管束不可能有較大的變動(dòng)，主要是針對(duì)煙氣通道作一些必要調(diào)整，即增加煙氣通道的面積，降低煙氣流速，以減少對(duì)流管束的磨損，改造后對(duì)流管束處的煙氣流束一般應(yīng)維持在8m／s以下為宜。

    3．6  增設(shè)分離器及飛灰回送裝置

    為提高改造后的鍋爐的熱效率，達(dá)到節(jié)能增效之目的，增設(shè)煙氣分離器及飛灰回送裝置，也是鍋爐改造的主要內(nèi)容，收集飛灰用的分離器形式很多，主要有旋風(fēng)分離器，方形分離器，百葉窗式分離器，S形千面流分離器等，選用何種分離器取決于爐子的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)要求，一般旋風(fēng)分離器分離效率較高，但阻力壓降很高，所占空間大，所以改造時(shí)很少采用。其它幾種分離器盡管分離效率低些，但阻力小，所占空間較小，在鏈條爐改裝成循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計(jì)中，增設(shè)此類(lèi)分離器幾乎不影響原有受熱面積的布置，結(jié)構(gòu)比較緊湊，所以均可采用，當(dāng)然也可以在懸浮室出口設(shè)置U形分離燃燼段，使已逸出懸浮段的細(xì)粒子在U形段得到進(jìn)一步的燃燒，只不過(guò)鍋爐熱效率低些而已。如果用戶(hù)對(duì)鍋爐效率有較高的要求，可以采用U形分離和其它分離器組合的兩級(jí)分離，以進(jìn)一步減少細(xì)粒子的固體不完全燃燒損失。

    為了將分離器分離的飛灰送回爐內(nèi)繼續(xù)燃燒，就必須設(shè)計(jì)飛灰回送裝置，一般包括立管的設(shè)計(jì)和回送閥的設(shè)計(jì)，立管的高度直接影響飛灰的回送效果，它主要取決于灰的入口高度，  回送閥一般可選擇L閥，U閥，十字形閥，氣墊式回送閥，選擇何種回送方式取決于能否合理將飛灰送到爐內(nèi)繼續(xù)燃燒。

    3．7  尾部受熱面的調(diào)整

    一般來(lái)說(shuō)，鏈條爐改同容量流化床鍋爐，增加了埋管，除懸浮室面積偏多外，其余部分受熱面滿(mǎn)足要求，甚至有超負(fù)荷的可能，因此在改造設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)增容幅度的大小，通過(guò)熱力計(jì)算來(lái)確定增加相應(yīng)的省煤器面積。同時(shí)應(yīng)考慮因增容帶來(lái)煙氣量增加之影響，適當(dāng)增加尾部煙氣通道，使煙氣流速保持在較為合理的范圍，對(duì)鋼管省煤器來(lái)說(shuō)，煙氣流速控制在7—8m／s以?xún)?nèi)；對(duì)鑄鐵省煤器來(lái)說(shuō)，煙氣流速控制在u—12m／s以?xún)?nèi)為宜。

    由于鏈條爐排改流化床鍋爐后，一般不需要熱風(fēng)，加上原來(lái)的空氣預(yù)熱器都運(yùn)行了幾年，不可避免存在堵塞、腐蝕和磨損等現(xiàn)象，故可將原有空氣預(yù)熱器拆除，排煙溫度可通過(guò)增加省煤器面積來(lái)控制。

    對(duì)鍋爐容量較大(≥35t／h)、壓力較高(≥3．8MPa)的鏈條爐排鍋爐，考慮到壓力高時(shí)蒸發(fā)吸熱量相對(duì)較小，尾部受熱面可布置少些，同時(shí)給水溫度相對(duì)較高，所以不宜過(guò)多地增加省煤器的面積，需要保留空氣預(yù)熱器，采用肋片式內(nèi)螺紋鑄鐵管空氣預(yù)熱器比較經(jīng)濟(jì)，在相同的煙氣工況下，其傳熱系

數(shù)是普通鋼管式空氣預(yù)熱器的兩倍，使用壽命也較長(zhǎng)。

    3．8  鍋爐增容后對(duì)其附屬設(shè)備、系統(tǒng)的影響及采取措施

    3．8．1  鍋爐增容后，由于流化床鍋爐對(duì)鼓、引風(fēng)機(jī)壓頭要求較高，所以改造后，鍋爐的鼓、引風(fēng)機(jī)應(yīng)根據(jù)阻力計(jì)算結(jié)果重新選型。

    3．8．2  輸煤系統(tǒng)上應(yīng)增設(shè)適合流化床燃煤粒度0—8mm的振動(dòng)篩及相應(yīng)的破碎機(jī)。同時(shí)還需要增加爐前給煤機(jī)。

    3．8．3  鍋爐增容后煙氣量、煙氣濃度都增加了，原有除塵器顯然達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，應(yīng)同鍋爐同期改造。

    3．8．4  熱工、電氣等也應(yīng)根據(jù)需要作相應(yīng)的變動(dòng)。

    4  改造實(shí)例及經(jīng)濟(jì)效益分析

    4．1  改造實(shí)例

我司已改造成功30多臺(tái)鏈條爐排鍋爐，經(jīng)運(yùn)行檢驗(yàn)，改流化床鍋爐后，節(jié)能增效明顯，鍋爐熱效率較原鍋爐提高了8—10％；煤質(zhì)適應(yīng)性廣，通過(guò)摻燒鏈條爐渣，節(jié)約了大量?jī)?yōu)質(zhì)煤，下面是我司已改造的幾臺(tái)有代表性的鏈條爐在燃用煤種、鍋爐熱效率、鍋爐容量等方面的對(duì)比：

 注：青海海北電廠(chǎng)地處青海高原，海拔3200m，大氣壓為517mm汞柱

  4．2  經(jīng)濟(jì)效益分析

  以青海海北電廠(chǎng)45t／h拋煤機(jī)鏈條爐為例進(jìn)行分析

    4．2，l  鍋爐效率提高后的節(jié)煤潛力

    原拋煤機(jī)鏈條爐排出的爐渣，發(fā)熱量為2919kcal／㎏，含碳量尚有31．9％，根據(jù)同類(lèi)型鍋爐的運(yùn)行情況，其熱效率只有65％左右，改循環(huán)流化床鍋爐后，65t／h出力時(shí)的熱效率為78．5％，較原鍋爐熱效率提高了約8～10％。

  每年可節(jié)約原煤約8850噸(按6000小時(shí)計(jì))

    4．2．2  鍋爐摻燒鏈條爐爐渣后節(jié)能潛力現(xiàn)燃燒的煤是摻入l／3爐渣的沉煤(煤：渣—2：1)，煤的發(fā)熱值約為4000Kcal／Kg，65t／h出力時(shí)耗煤量為14．56t／h，其中1／3是爐渣，即每小時(shí)燃燒4．85t／h，每年燃用爐渣為2．9×104噸，相當(dāng)1．54×104原煤。

4，2，3  以上兩項(xiàng)總計(jì)，每年節(jié)能增效約300萬(wàn)元，即用2年時(shí)間就可回收單臺(tái)鍋爐改造費(fèi)用。 

文章作者：朱德輝  李奉  陳應(yīng)明(江西鍋爐廠(chǎng)  330001)