米文霞杜志军谷进军
摘要：对公司的链条锅炉的炉拱结构进行了对流型改造，给煤装置由闸板式改为分层供煤，以及使用清灰剂和加强时司护工的管理，大大改善了锅炉的燃烧工况，提高了锅炉的热效率，减轻了烟尘污染，取得了很好的经济效益。
三鹿集团股份有限公司拥有工业锅炉10台，其中SHL6.5t锅炉6台，4t锅炉3台，是公司的主要动力设备，也是主要耗能设备和污染源。由于在锅炉使用中存在的运行煤种偏离设计煤种以及锅炉自身设计上的缺陷，须增加进风量和进煤量，才能保证生产的正常运转和锅炉出力，这造成了锅炉运行不够理想，主要表现为煤耗大、出力不足、须人工拨火、热效率偏低、排烟温度高以及冒黑烟等。为解决上述问题，决定对锅炉进行节能环保改造并加强技术管理。
一、锅炉前、后拱的改造
炉拱在工业锅炉中起着引燃和炉内空气工况的组织作用，通过前、后拱的合理配合，可以改变燃烧上升气流的方向，并且对炉内燃烧的气体有强烈的扰动作用，为燃料及时着火和燃尽创造条件。前后拱合理的配合可以增强锅炉对燃烧煤种的适应性、充分利用锅炉的受热面，减少烟尘排放、降低炉渣含碳量，所以在消除锅炉烟尘和不完全燃烧的改造措施中，优化炉拱的设计尤为关键。不论哪一种锅炉，均是按照既定使用煤种设计的，一般对煤种有着比较严格的要求，公司的工业锅炉适合于燃用挥发分较高的优质煤。由于在实际生产中供应部门供应的煤种不能保证是优质煤，并且常常是低挥发分煤甚至是劣质烟煤，燃煤的热值、挥发分的较大差异导致了锅炉的出力不足和热效率低、能耗大的现象，因此决定首先对炉拱进行改造。
锅炉原炉拱是传统的抛物线型前拱，短而高的后拱。在使用劣质煤种的情况下，作为引燃拱的前拱引燃作用不足、强化混合能力不够，着火明显推迟，高温区后移，炉膛温度低，不利于煤的引燃和燃尽；作为对流拱的后拱强化引燃、输送高温烟气至前拱区的能力较弱，使着火区更加后移，进一步降低了炉膛温度。为此采用了对流型拱型，将前拱的抛物线型改为上倾段与直段结合的组合拱，保证其热辐射和引燃作用，并保证前拱引燃着火点位置和煤的顺利引燃。对后拱进行加长并适当降低，增加了后拱的倾角，使后拱与水平面成200左右夹角，将原只有上倾段的后拱改成上倾段与水平段组合成的后拱，以保证后拱的间接引燃和强化混合作用，使其促温和促燃作用充分体现。改造后的前后拱的覆盖率增大，增加了炉排前区、中区的辐射热量，增加了可燃气体的挥发量，后拱的位置下降，加大倾角使锅炉后部的高温烟气向前反射的能力和扰动能力增强，使飞灰的较大颗粒落下重燃烧，减少了飞灰，使燃烧更加充分，降低了烟尘的排放量，提高了热效率。
二、给煤装置的改造
原锅炉的给煤装置为闸板式装置，燃煤经煤闸板挤压后在炉排上形成的煤层非常密实，大小颗粒分布不均。大粒径煤块比较集中的地方容易因窜风形成较大“火口”或“火龙”，其他地方通风相对较少，形成通风困难，导致煤层燃烧不够均匀，易产生“跑红火”，造成大的颗粒不能完全燃烧，炉渣的含碳量较高，锅炉的热效率较低。
消除“火口”、降低大颗粒不完全燃烧率的有效方法是改用分层给煤装置。根据现在使用的煤种，为确保锅炉出力，加快炉排进度调整了驱动链轮的齿数，加快了传动速度，保证了煤层厚度的调节范围。由于我国各地煤矿煤炭的煤种、质量差别较大，改进后的分层给煤装置（图1)可以根据煤种、煤质、颗粒度和煤的挥发分高低来调节煤层厚度和炉排的速度，扩大了锅炉对煤的适应性。
图1分层给煤装置示意图
改进后的分层给煤装置可对燃煤按颗粒度进行分选，使燃煤在炉排上形成下大上小的分层式松散排列，这样大颗粒在下层，中颗粒在中间，小颗粒和煤粉在表面，使通风阻力大大降低。煤粒之间间隙增加了单位通风面积，使煤层通风均匀，火床平整。煤层表面的煤粉在鼓风机的气流作用下呈半悬浮状态燃烧，加大了空气与煤的接触面积，大大提高了燃烧速度和火床的热强度，非常有利于煤的充分燃烧。同时采用分层给煤装置减少了炉排的漏煤量，减少了锅炉飞灰，提高了炉膛的温度。
三、在燃煤中添加锅炉清灰剂
未使用清灰剂以前锅炉炉膛内结焦速度比较快，大大降低锅炉热效率，影响了锅炉出力，并且结焦的清理难度大，时间长。结焦容易腐蚀锅炉管壁，降低锅炉的使用寿命，如果管壁集灰严重可造成局部温度升高，导致爆管等危险事故。
清灰剂的主要成分为硝酸钠、硝酸钾和催化剂，主要作用是除渣、除灰、催化、防腐。当使用清灰剂时，进入炉膛的清灰剂在高温下发生升华分解，和锅炉受热面上的结焦、结渣接触并渗透到受热表面，发生微爆反应分解高温结渣，使其分解、脱落，并能起到助燃作用，减少和防止烟垢的生成。这样就可以保持锅炉受热面的清洁，改善热传递的效果，同时减少锅炉受热面的腐蚀程度，延长锅炉寿命，保证锅炉的安全、经济运行。加入清灰剂后，发现结焦、结灰速度明显减慢减少，结焦由使用清灰剂前的黑色变为褐色，由致密变为疏松，呈蜂窝状，并且易于清理。
四、提高司炉工的技术水平和责任心
司炉工的技术水平和责任心直接影响到锅炉的能耗和污染状况。高水平的司炉工在锅炉运转中可使锅炉经济运行，减少能耗，降低烟尘和黑烟的排放量。在工作中加大对司炉工的技术培训和制度管理是十分重要的。因此公司完善了各种规章制度，健全了管理机构，实行定时、定点检查检修制度，“以产定耗，节能有奖，超耗惩罚”制度，提高司炉工的责任心和节能减耗意识。公司在加大对司炉工全面技能的培训力度基础上，还在以下几个技术环节加强了对他们的指导。
1．控制燃煤的水分、粒径
在分层燃烧过程中，燃煤的水分大小对锅炉燃烧效果有重要影响。燃煤中的水分要严格控制，水分过高，使煤在炉内的干燥时间加长，炉温降低，同时燃煤勃度增大，容易糊堵筛孔，不利于分层；水分过低，虽然有利于燃煤分层，但是容易造成煤屑被一次风吹走，或从炉排下漏，造成漏煤损失。适当的水分能使粉煤和块煤粘结起来，减少炉排的漏煤和锅炉飞灰，同时燃煤中的水分析出时可以使粘结性强的煤粒间空隙增大，减小通风阻力。因此，司炉工要能够掌握根据煤的颗粒度控制燃煤水分的技术。根据实践经验和有关资料，燃煤中的水分含量一般应控制在8％-10%，具体由司炉工的实际经验来测定，通常用手谋一把煤，松开手后煤不散开，用手一碰即散开就为合适的含水量。含水量的高低可依煤粒度的大小而定，煤粉颗粒度大的水分可小些，反之水分可大些。煤颗粒最大尺寸不宜超过40mm，否则可能造成大煤块的不完全燃烧或卡死传动装置，此时就必须对煤块进行破碎。
2．进风量和进煤量的调节
风量大小的调节是衡量司炉工技术水平的重要标志之一。在分层燃烧过程中，由于煤层下部煤粒之间间隙较大，通风性能较好，鼓风机的风量可适当减小，为保证燃烧状况的良好，必须对燃烧进行合理配风，在沿炉排横向均匀送风，沿炉排纵向分段配风，根据不同的燃烧阶段配送不同的风量。调节的方法是：锅炉在正常燃烧状态下，先减少鼓风机风量，排烟温度随即上升，当该温度上升到接近设计值时，即为合适的鼓风量；然后再根据炉膛负压，调节引风机风量，使其相互匹配，做到“三看一控制”，即看炉膛火焰的颜色、烟色、排渣色，控制炉膛负压。
节煤是分层燃烧技术最大的特点。在锅炉的实际运行中，如果负荷变化不大，进煤量可适当减少。调节进煤量的方法有两种，一是调节炉排速度，二是调节煤层厚度。降低炉排速度的方法对量的控制不准确，又会影响锅炉的运行状况及炉渣含碳量，因此一般不采用这种方法。较多采用减少煤层厚度的方法，司炉工根据燃煤的煤种、煤质、挥发分、发热量、颗粒度来调节煤层的厚度。根据实际的经验，应用分层燃烧技术可节煤10％左右，因此在燃用现有煤种的情况下，煤层厚度减少lcm仍可保证锅炉出力。
3．锅炉的异态过程的操作
锅炉的异态过程主要是指点火升炉、炉拱起拱、压火停炉过程等。司炉工在这些非正常状态的操作对节煤有很大影响，在操作中要求司炉工按公司设计的节能法操作，大大节约了锅炉在非正常状态的用煤量。例如，采用节能操作法在点火升炉过程中可比习惯性操作节煤0.3-0.4t，正确的做法是在炉前的炉排面靠近煤闸区放置引燃物，炉排后2/3排面铺炉渣以防漏煤和冷风的进入，之后点燃引燃物，一个风门稍开，关闭其他风门，待火势加大后方可打开煤闸门，燃后炉排低速运行。在引燃煤层过程中间，侧面抛煤机顺次打开，然后启动引风。司炉工要将点燃过程中的未燃尽的煤送进炉排上的燃尽区使之完全燃烧，以免炉排将其送至渣坑造成浪费。再如，停炉过程的节能操作可节煤1t左右，其操作方法是在停止给煤后，炉排即刻停止运转，但是此时不可关停鼓风机和引风机，使继续工作7、8min左右，方可关停，以便使炉排上未燃尽的煤充分燃烧，高温炉渣余热充分释放，待炉渣不再发红后再启动炉排将炉渣排出。
对锅炉的改造完成后，配合一系列的技术管理措施的实行，一年多的运行实践表明，锅炉的燃烧工况发生了很大改善。改造后，火床平整均匀，火焰炽热充满炉膛，结焦、结灰现象减少，漏煤、排烟、冒黑烟不完全燃烧现象大大减少。经数据检测对比，炉渣含碳量由30％下降为16.29%，炉膛温度提高了100℃，过剩空气系数由2.6降为2.28，热效率由55%提高至78%，锅炉出力由改造前的4－4.5t/h提高到5一6.5t/h，排烟灰浓度由230mg/m3降低到130mg/m3，节能减污效果十分显著，取得了很好的经济效益和社会效益。
参考文献
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