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热烈恭贺山东信能喜获分行(垄沟)型给布煤节能装置升级版发明专利
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分行(垄沟)型给布煤燃烧在链条锅炉上的探索和创


文章来源:未知  点击次数:  更新时间:2018-01-17  

分行(垄沟)型给布煤燃烧在链条锅炉上的探索和创新

马   驰  吕佃勇(山东信能电气有限公司)

摘要:链条锅炉属平面层燃方式,煤层 为单面引燃,燃烧过程煤间无扰动,所以燃烧效率低下,对煤质要求高。根据层燃属扩散燃烧区的理论,欲提 高煤炭的完全燃烧程度,就要加强燃煤与空气的混合,提高气体的扩散速度。分行垄形煤层燃烧突破了链条炉燃煤表面必须是平的常规框框,实现多面引燃,层煤问自动、有序拨火续煤。低氧和薄煤层燃烧,节煤、节电,提高锅炉热效率与出力达到环保的目的。只要闸门和分层布煤锅炉可用的煤质,改用分行垄形燃烧都可比原来节能 10%以上。

1、前言

    链条工业锅炉使用范围很广,其数量仍在逐年增加且从国外引进,其容量还在不断扩大,年耗煤约5亿t。同时还要耗费相应的电量。如能改变链条炉闸门或分层煤斗布煤越平越好的平面层燃传统理论,探求分行煤斗布煤垄形燃烧机理并推广即可轻而易举地节能 10%以上。这是9年来从1~100t/上千余台垄形燃煤锅炉百分之百的实践总结。如能引起有关专家和学者的关注,在理论上给予说明和提高,进而发掘其潜在优势和技术参数的优化,不但可进一步提高经济效益,还对改变层燃方式的传统观念、扩大使用面发挥重要作用,社会效益显著。欲改变链条锅炉运行效率、出力低;耗煤、耗电高;粉尘、烟气排放多的局面,就必须对炉子的燃烧系统进行拓宽煤种适应性及提高燃烧效率的技术创新。对燃烧系统中的配风和炉拱前人已有较多的探索,本文仅就煤层的形状对燃烧的影响,据局部的实践提出粗浅的看法,期求关注和指导,以达到不断提高燃煤锅炉技术进步的目的。  

2、链条炉概况  

    链条炉采用层状燃烧方式,而层燃是一种最简单和最普通的碎煤燃烧法。优点是燃料的点火热源比较稳定,故燃烧过程也比较稳定。其缺陷是燃料层煤炭与煤炭之间是密集且平整的,在燃烧时受制于空间,缺少自由燃烧活动的余地。而且由于整个燃料层堆积密度各处不同,通风阻力大小不一,通风受限而不均,所以燃烧效率低。有时不得不打开炉门,施行人工拨火操作,但仍改变不了其基本燃烧特性。链条炉系单面引火,着火条件比手烧炉、往复炉和抛煤机炉都较差;又因国内工业锅炉燃用的基本上都是质量不稳定的原煤,粒度大小不一,碎末混于块煤之间,经闸门挤压后布置在链排上,燃烧层上方的热量难以传向底层,干燥阶段产生的水蒸气又不易散逸,延缓了着火和燃烧过程;同时层间通风阻力大小不一,小的地方易形成“火口”,破坏正常燃烧;粒度大小悬殊,还会引起在煤斗中的机械分离,块大的跑边,细粒碎末居中,导致炉排两侧和中间燃料层密度不匀,最终是两边风阻小处窜风早已燃尽,中间却是“火龙”一条,“红火”落入排渣口,固体不完全燃烧损失大增;粘结性强的煤在火床上受到高温易在燃料表面板结(盖被),通风严重受阻,须加强拨火操作,而使燃烧不够稳定。层状燃烧方式本身存在着与促进燃烧、强化燃烧相抵触的缺陷。在平形层燃炉的火床上,燃料间没有扰动和松动,燃烧产物如灰渣、烟气(CO2、CO等)不能及时离开燃料表面,并形成一层燃烧产物的保护层,阻挡周围的空气与炭粒继续接触,限制其继续燃烧,这对于完全燃烧是十分不利的。

3、分层布煤的利弊

为了克服闸门煤斗布煤鼓风阻力大且不均,燃烧效率低的缺陷,中科院开发了分层煤斗,将块煤筛落在煤层下部,碎末布在煤层上面。火床是从上向下一层一层地燃烧,鼓风是从下向上流动。碎末煤堆积密度大,杂质和水分相对块煤较多,推迟着火.其燃烧产物形成的保护层趋于连成片,易出现盖被现象.减缓和阻碍了燃烧。而块煤又被埋在最底层,要等密集的碎末煤层燃烧后,块煤才能开始燃烧。减少了本应设法增加的块煤在炉内的燃烧时间(燃尽时间与粒度的平方成正比)。故有些分层煤斗,在要求煤的粒度小于25arm的条件下,筛孔却加大到50arm以上,甚至已不再使用分层筛,牺牲了漏煤少的优点.只能起到疏松煤的作用,以提高通风效果,达到改善燃烧的目的。但同时也带来了煤层不如原来用煤闸门时平整的效果。而且分层煤斗与闸门煤斗工作性质不同,对斗子的刚性、结构、尺寸、密封、给煤的可靠性和稳定性等方面的要求都提高了。分层煤斗比闸门煤斗复杂了,可靠性相对降低了。

    总之,分层煤斗已面世20年有余,改来改去,变来变去,已有上百个专利,其原理一致,本质没变。再加上一些剽窃者的钻营,虽然有的已被拆下或换用分行煤斗,但说明用户广泛。这与许多同志一直未能突破层燃的链条炉其煤层必须是平面的,不能出现垄沟的常规框框是分不开的。

4、分行(垄沟)型给布煤燃烧的创新

    分行(垄沟)型煤斗是在综合了分层煤斗及抛煤机链条炉和往复炉等的特点,扬长避短而创新的技术。抛煤机链条炉:双面引燃着火条件好,煤层薄,燃烧猛烈,炉排面积热负荷高,燃料适用范围广,负荷调节灵敏。但飞灰量较大,磨损较严重.烟尘排放浓度高,固体不完全燃烧热损失过大,结构复杂。要求有高大的开式炉膛和布置二次风。水平逆推式往复炉排锅炉:拨火性能强、能烧次质烟煤或结焦性较强的烟煤,并具有节能、消烟、投资省的特点。振动炉排炉:燃烧时燃料有扰动,煤种适应性比链条炉好。但炉排易烧坏.漏煤飞灰多.有振动。    “分行(垄沟)型给布煤装置”专利技术的首创者刘淼华高工,在搞分层煤斗的同时取长补短,受司炉工勾火提高燃煤效率的启迪,另辟蹊径,采用以毒攻毒的办法,用均布的多条火龙去克服独龙所造成的局部过热的缺点,又利用其强化燃烧,温度高的优点,打破燃料层面要求平整的常规,将煤呈垄形地均布在链排上。改单面为多面燃烧,扩大炉排燃烧面积30%,火床有序扰动,自动拨火续煤,属薄煤层燃烧猛烈,提高炉排面积热负荷,实现了低氧均匀较完全燃烧。达到了在市场供应煤质低下,而提高平形层燃锅炉的出力、热效率、节煤、节电和环保;减少排放和维修;技改投入回收奇快的目的。分行(垄沟)型煤斗将煤形成截面,约呈90。角的沟谷与垄峰形,匀布在链排上。在链排上先布一层粗粒煤.以防漏煤。随着链排向前移动煤量增加,块煤落到沟谷,碎煤落在垄峰,随垄增高的过程形成约为45。的坡面后,落在坡面上的块煤多半也要滚落至沟谷,产生二次分层。沟谷处煤层薄、块多,鼓风阻力小,供氧充分着火快,升温快、火线整齐,火床上出现均布的条条火龙在腾跃。很快,约在炉排2/5长度处已连成一片高温火海。锅炉辐射受热面的吸热量与火焰温度的4次方成正比,较大地提高了热效率。块末比:4:6,水分较少,分行(垄沟)型煤斗形成的煤垄形从均布的火龙燃烧成片的过程看,就是垄形煤为剧烈的燃烧创建自由活动空间的结果。当燃至炉排中前部时已呈现出减薄了的平面火床,达到了以不平求平的均匀燃烧和提高燃烧效率的目的。燃料燃烧完全程度的高低,是锅炉热效率和出力高低的前提和关键同时也直接影响着环保。从煤的燃烧区特征分析可见,在链条层燃炉的煤层中,煤炭的燃烧速度主要取决于气体扩散速度,属扩散燃烧区。为了提高完全燃烧程度,就要加强燃煤与空气的混合,提高气体的扩散速度。垄形煤燃烧比闸门和分层布煤平形燃烧要强化许多。垄形煤先从沟谷处燃起,其体积在不断缩小,再加上由垄形产生的紊流和旋流等风及气流(挥发分析出,水气化体积扩大1650倍)和剧烈燃烧运动力的作用下,垄峰塌陷了。同时垄峰处的煤粉部分进入了沸腾和旋流燃烧状态。当火床燃烧到燃烧室的中部,其垄形已经转化为平面。由约90。的垄形,经空气与燃煤在燃烧过程中,自行扰动、混合和扩散等强化燃烧作用后,转化为平形的激烈燃烧过程,就是突破平面层燃缺陷的过程,而且燃烧好,其灰渣层还会出现与原纵向垄形相垂直的横向波纹。垄形燃料分层强化燃烧机理,不会因燃煤粒度组成不同而改变。即无论块煤多还是碎末多都适用,只是应调整不同的配风和选好最小及平均煤层厚度。垄形与平形煤层燃烧相比,在同样燃煤厚度条件下,垄形属于薄煤层燃烧。因为火从沟谷处燃起,燃至炉膛中前部呈平形燃烧时,火床已减薄约30%。所以它具备低氧均燃,薄煤层燃烧猛烈的特点,使碳趋于完全燃烧,比不完全燃烧的发热量增加4倍,必然提高锅炉的出力、热效率,节省煤炭和电力;沟谷与垄峰处的燃煤粒度、燃烧热强度及热应力不同,燃煤间在产生不断地相对运动,所以不会形成较大块的结焦(盖被)现象。再加上炉温高,这就拓宽了对煤种的适应性能。由于炉排受热均匀和火床无需勾扒,所以除实现了均匀稳定的燃烧外还减少了司炉及维修工作量和费用。张家口烟厂20t锅炉改用垄形燃煤后,链排等年修理费用节省10万元之多;煤炭的完全燃烧程度提高了,鼓风量减少了,过量空气系数降低了,所以炉渣及其可燃物和烟气排放量都降低了;分行(垄沟)型煤斗在结构、密封、刚性、可靠性、布煤均匀性、对水分和大块煤跑边的适应性上,都有独到之处。所以干煤不会自溜、湿煤不会打滑、大块亦可通过。只要一般用户煤中水分控制在8%~15%;在煤仓卸煤口下,增设料钟或散煤格板并勤倒卸煤点;根据用户要求及煤质,选好沟谷、平均及垄峰等处的煤层厚度,便可在合理配风的条件下,取得节煤 6%~20%,节电10%~30%比较理想的燃烧效果。一台80t/h的链条炉,改用分行垄形燃烧后,1天可节省煤、电费用万余元,20多天便可回收技改投入。

5、应用实例 

(1)天津金厦公司2006年在35t/h链条炉上选用分行布煤燃烧。用前每天耗煤150~160t,用后耗煤120~130t,不到一个月就把煤斗的技改费用全部回收。同时每个月的节电量达15%~35%。故天津市房管局供热办在此召开了现场推广会。

(2)天津碱厂有12台20t/h正转链条炉。长期达不到额定负荷运行,灰渣可燃物高,煤种适应单一。在7台20t/h炉上采用了分层给煤。获得较佳效果。去年在20t/h10号炉上采用了分行(垄沟)型给布煤装置,投入运行后取得显著效果,比原已改造的分层给煤又有新的提高和突破。故又对原已用分层式给煤效果不好的4号、11号炉改用了分行(垄沟)型给布煤装置。改后锅炉长期满负荷经济运行,且具有超负荷能力;负荷调整灵活,反应灵敏,司炉工人反映很好;炉排故障明显减少,偶而掉炉片也不会产生大量漏煤造成故障,挡渣器工作条件得到根本改善,运行可靠性显著提高。

    (3)天津卷烟厂有4台10t链条炉,改为分行(垄沟)型给布煤装置后,节煤节电环保效果明显。锅炉热效率达76.8%,比改前提高19.4%;灰渣可燃物比改前下降78%;空气过剩系数下降14%。张家口卷烟厂去参观,发现此技术后,随之在该厂的2台20t/h和2台10t/h炉上改用了分行(垄沟)型给布煤装置,收到良好效果,司炉、维修和领导都满意。随后张家口药厂2台20t/h炉也改用了分行(垄沟)型给布煤燃烧技术。

    (4)天津市武清区和平里供热站,1台20t/h快装链条锅炉,由原锅炉厂供应的分层给煤斗,在使用时不下煤。经在煤斗上部开两个口,人工拨捅后方下煤。但布煤不均,燃烧不正常。勉强使用一个采暖期后,经调研决定改用分行煤斗。从2006年使用至今,证明使用方便、布煤均匀、燃烧充分、火线齐、飞灰少、灰渣含碳量低、劳动强度轻。得到干部和司炉工一致好评,节电明显、节煤达15%以上。河北区江都路供热站外出参观交流,在和平里发现分行布煤斗。为了解决类似的问题,当年他们就将3台15t/h,1台20t/h链条炉使用的2台双辊、2台单辊分层煤斗改用了分行(垄沟)型燃布煤技术。当年就取得节煤29%,节电10.7%的效果。至今每年比改前使用分层平燃都节煤20%以上,节电10%左右。近年又上1台30t/h链条炉,指定要我们的分行(垄沟)型煤斗。

    (5)天津天成化工厂在能源统计会上得知分行节能煤斗技术后,先后在7台链条炉上改用了分行(垄沟)型燃烧技术,取得节煤、节电、好用的效果。同年华明化工厂得知后,当即将5台链条炉一次全部改用分行燃烧,结果立竿见影,得到师傅和厂长的好评。厂长主动提出要给我们召开现场推广会。

    总之,这是一项从实践中提炼出来的,在实践中提高、完善,已经成熟的自主创新的燃煤工业锅炉节能、环保专利技术。

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