10T燃煤蒸汽鍋爐的維修與改造

【摘 要】本文針對10t蒸汽鏈條鍋爐存在的問題，進行了節能改造，取得了顯著的成效。

【關鍵詞】熱工測試；爐拱改造；爐體大修；合理配風；節能效益

1.鍋爐的基本狀況及熱工測試數值

我單位有一臺10T燃煤蒸汽鏈條鍋爐（SHL10-1.3IIA），從1992年投入運行以來一直沒有進行爐體整體大修，存在正壓燃燒、爐墻裂紋、爐頂保溫脫落、表面溫度高，漏煙、漏灰，煙道隔墻脫落，煤層燃燒工況差、煤種適應性差等問題，根據節能監測中心對該爐采取正反平衡法進行五次測試，其數值分別為71.1%，69.2%，70.5%，71.4%，71.3%，平均值為70.7%，低于國家鍋爐的發熱鑒定標準：79.3%。在反平衡測分析中，不完全燃燒熱損失為18.3%，化學燃燒熱損失1.5%，物理燃燒熱損失6.7%，散熱損失1.95%，排煙熱損失0.85%。根據這些分析結果，我們立足于鍋爐實際情況，針對影響鍋爐熱效率的一些因素進行改造。

2.爐拱改造

2.1爐拱的實際工作機理

鍋爐的前拱其作用在于蓄熱保持高溫，增強對剛進爐的新煤的輻射加熱促使其及時著火燃燒；后拱其作用是改變自然層上升的煙氣流動方向，使爐內可燃氣體、懸浮的焦粒子與空氣能夠良好混合，同時，延長他們的行程，使之有充分的時間達到燃盡。爐拱實際工作機理是：以再輻射為主、鏡反射為輔的方式，將燃料區火床面的輻射熱和部分火焰的輻射熱傳到新的著火區，用于引燃，而且依靠燃燒區火床面輻射熱也可促進燃燼。即煤引燃的主要熱源來自于后拱將大量的高溫煙氣和熾熱碳粒輸送到燃料的燃燒區，提高那里的溫度，強化那里的燃燒，使之發出更多的熱量，并以此形成更高的溫度，從而大大地增強了前拱的輻射引燃作用。

2.2改造前后爐拱結構

由爐拱的實際工作機理可知：前后拱的搭配是否合理，決定了煙氣中可燃成分能否迅速燃燼，新煤能否順利引燃。因此對該鍋爐的前后拱結構進行了改造。改造后該形式的輻射對流拱具有如下優點：

(1)前拱覆蓋率由改造前的28.6%增至33.3%，后拱覆蓋率由53.85%增至57%，前后拱覆蓋率達到90.3%。

(2)在爐前拱2500mm的標高處的翻火口，最大限度的呈弧狀伸進爐內，盡可能地使爐膛空間變小，中間燃燒旺盛區的高溫煙氣及后拱對前拱的輻射亦加強，形成了一個高溫高效燃燒區；前拱點火拱部位從原來的350mm高，壓低至250mm，減少了熱散失和進冷風的缺點，提前了著火線，同時避免了火焰燃至煤斗燒壞煤閘板的弊病。

(3)后拱加高拱的高度。后拱向前伸進500mm，高度≤1000mm，高溫煙氣不會被直接抽走，而是合理地導向前拱，前拱的弧面均勻地反射至爐排前部與中部，平衡了爐膛前后的空氣過剩不均的問題，對可燃氣體、碳粒和氧氣的充分混合燃燒創造了十分有利的條件，使煤充分燃燒，同時降低了爐渣含碳量。

(4)在前拱上部設置凸型單曲拱具有二次風作用。高溫煙氣在火床面上形成煙氣旋渦，延長煙氣流程及煤粒的燃燒時間，氣體和固體的不完全燃燒損失顯著減少。

(5)依靠旋渦的分離作用，把未燃燼的炭粒甩回火床復燃，從而降低飛灰含碳量，飛灰量的減少又降低了對尾部受熱面的磨損。

3.爐墻等方面的改造

3.1問題提出

改造前，鍋爐存在爐膛工況差，溫度升不上，低于700℃；排煙溫度達189℃(有關標準為≤180℃)，排煙處空氣過剩系數airy為3．21(有關標準≤2)。經分析可知其使燃燒惡化的重要原因之一是爐墻裂紋、爐頂保溫脫落、表面溫度高，爐子漏煙、漏灰，造成引風量增大，加大排煙損失，尤其不利于揮發物的燃燒，容易產生黑煙和加大除塵器負荷；導致爐膛內過剩系數大，破壞了爐膛的燃燒工況，不利于燃燒。施工中發現爐頂內積灰1米多高，增加了吊梁額外負載，鋼梁銹蝕嚴重，存在嚴重設備故障隱患。針對這些問題，對爐頂、爐墻進行全面更新改造。

3.2原廠設計的中墻結構存在一定缺陷，耐久性能差，易倒塌、裂紋，采用傳統方法維修效果很不理想，而且一般維修后耐久性能不佳，因其在爐膛內部，一旦維修，必須停爐，不僅影響生產，并且中墻出現問題之后爐膛內高溫火焰不能有效通過上方著火區，減少高溫煙、焰與對流管及鍋筒的接觸時間，使原煤不能充分燃燒，造成浪費。

根據這一情況，我們整體拆除該中墻，在后拱上方原中墻位置用細骨料配置的耐火混凝土澆筑一道250mm厚，500mm高的墻基，在墻基上砌筑中墻，頂部弧形區域直接用混凝土澆筑的異型磚填縫，完成后在其表面均勻掛上一層新型無機材料—高溫耐火膠泥，該材料具有耐高溫、耐燒蝕，傳熱及膨脹系數低等特性，對于降低中墻維修率，提高鍋爐熱效率起到的很大作用。

3.3爐頂改造

(1)爐頂也采用澆注的方法，用熱軋鋼筋組成框架，采用高鋁釩土耐火澆注料澆注，再用膨脹可塑材料搗打，該材料在高溫狀態下產生微膨脹，有效地克服耐火層與金屬構件、管道間產生的裂縫缺陷。

(2)水冷壁管從爐頂穿過的地方是密封的難點和要點，管與墻之間的膨脹可塑材料嚴格按規程要求厚度敷設，用人工夯打結實。

(3)保溫層采用硅酸鋁纖維氈和粘結劑重疊錯縫粘貼200mm厚，上敷鐵絲網，再用石棉絨制成的抹面料進行抹面，以提高其密封的質量和效果，杜絕三漏問題。

3.4爐墻改造

該爐為輕型快裝鍋爐，原設計上部爐墻僅有一層耐火磚，中間輕質保溫層，外敷鐵皮，在改造過程中針對其墻體均采用了Tz-3型耐火磚，用新型高溫膠泥進行爐墻砌筑，充分利用該種耐火膠泥常溫固化時以硅氧烷結合，高溫時靠陶瓷燒后產生粘結力，粘結強度高、使用溫度范圍寬等特點；加固框架并用重質耐火混凝土材料代替之前輕質保溫材料，之后在其外表附5mm后硅酸鋁纖維氈，并將鐵皮更換為瓦楞鋼板，充分提高其密封性及框架強度。

3.5針對目前的運行方式，對司爐人員進行培訓，針對目前煤種及改造情況，合理調整風倉，以保證引燃和煙氣混合良好。鏈條鍋爐的新煤從落煤斗落到爐排上，依次完成預熱、著火、燃燒和燃燼各個階段；而其煤層的變化里隨著爐排的移動，而逐漸減??；合理配風的正確方法是：

(1)第一風倉基本不送風，第二風倉少送風；因在此階段，新煤在預熱階段煤層最厚，通風阻力最大，但所需空氣量接近于零，可不供或供極少量的空氣。

(2)主要送風在第三、第四風倉；在本階段，煤開始著火燃燒后，進入氧化區，煤層開始減?。划敁]發物含量較多，易粘結煤著火后，還要產生膨脹，煤層微增厚，通風阻力因水分的蒸發而減小，此時，所需空氣風壓最高，風量最大；而第五、第六風倉送少量風只為燃燼用；本階段，焦炭大部分燃燼后，煤層僅剩下灰渣，此時厚度最薄，通風阻力大減，為了維持少量焦炭繼續燃燒和冷卻爐排，所需空氣量較少，故供入的空氣也減少。這樣配風主要是保證從后拱來的高溫煙氣能夠深入前拱區，同時還能將大量熾熱的碳粒向前吹送，并在前拱區產生強烈的卷吸回流作用，有利于提高燃煤預熱段的溫度，促進煤盡早著火燃燒；而且這樣的配風方式為中部旺盛燃燒區提供了充足的空氣，又能促進新燃料的著火和尾部殘余焦碳的進一步燃燼，提高鍋爐的熱效率。

4.改造后的效益

4.1鍋爐改造前后運行情況

(1)該爐改造完成并投入使用后，從根本上解決了正壓燃燒。

(2)爐膛測溫點的溫度由原來700℃提高到900多℃；鍋爐的蒸發量(出口壓力0．8MPa)可由原來的7t/h左右，穩定在9t/h，最高可達11t/h。

(3)爐拱燃燒工況明顯改善，前拱區形成明顯的擾動，燃燒火焰由原暗紅色變成發亮的金黃色，著火點前移約0.3m。

(4)爐的漏煙、漏灰問題得到解決。

4.2節能效果

改造后的鍋爐在3個多月的冬季采暖運行中，比前一年同期節約210噸，按照原煤780元/噸的計劃價，折合費用16.38萬元。

5.結束語

據統計分析，我國現有共有人蒸汽燃煤鍋爐存在著較大的節能潛力。監測鍋爐實際運行效率，查明各項損失的分配、找出工業鍋爐熱效率偏低的癥結所在，合理調整運行，針對性地進行節能技術改造，將會顯著提高鍋爐熱效率，大量節約燃煤。這是提高企業經濟效益重要措施之一，也是貫徹“精益生產”的具體體現。 [科]

【參考文獻】

［１］黃桂寧等編著．司爐工技術回答[M]．北京：機械工業出版社，1998，12．

［２］林宗虎．工業鍋爐原理[M]．北京：機械工業出版社，1994．

［３］簡添福．鏈條爐排鍋爐的節能改造[J]．鍋爐壓力容器安全技術，2002，2．

［４］李正生．工業鍋爐熱效率測試方法與實踐[J]．有色冶金節能，2002，2．