淺談DZW型燃煤鍋爐煙道改造的分析與體會

邵成

摘 要：近幾年，營口港區多處鍋爐房的DZW型煙火管鍋爐在冬季運行中經常出現爐膛結硫、燃煤結焦、鍋爐正壓燃燒以及鍋爐升溫慢等問題，從而導致鍋爐使用的熱效率嚴重下降。該文就這種類型鍋爐問題產生的原因和相應的改進策略進行探討。

關鍵詞：DZW型 鍋爐 煙道改造

中圖分類號：TK224.9 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（c）-0240-01

1 DZW型煙火管鍋爐常見問題和原因

DZW型煙火管鍋爐是生產中的主要設備，在其運行過程中經常出現以下幾個方面的問題。

（1）爐膛結硫、燃煤結焦。公司最新購置了新煙火管鍋爐，在新鍋爐投入運行三個月后，就發現爐膛內壁有嚴重的結硫現象，嚴重影響了鍋爐的正常運行。爐膛結硫不僅使鍋爐熱效率降低，而且還有潛在的危險。燃煤在爐內的結焦是中小型層燃工業鍋爐運行時經常發生的現象。燃煤結焦使燃料不能充分燃燒，有效放熱量減少，灰渣中未燃盡煤量增加，灰渣熱損失增加，大大降低了鍋爐熱效率。

（2）鍋爐正壓燃燒。鍋爐的正常燃燒工況，應始終保持爐膛呈微負壓狀態，這種狀態是節能、環保和安全的最佳結合點。爐膛的正壓燃燒狀態導致熱煙氣外逸，不僅污染鍋爐的使用環境，還會增加燃料消耗量和煙氣熱損失，降低了鍋爐熱效率。

（3）鍋爐升溫慢。鍋爐投入運行后，在操作正常、燃料燃燒工況正常的情況下，發現鍋爐升溫緩慢。在起爐2小時后鍋爐出水溫度勉強升至70℃左右，而在正常情況下起爐后1～ 1.5小時內出水溫度就應達到80℃以上。

2 問題產生的原因和對策

（1）爐膛結硫、燃煤結焦

爐膛結硫、燃煤結焦是鍋爐使用過程中常見的兩種問題，通過對其形成過程的分析，我們得出形成這種現象的原因有兩個。一是硫分高、結焦性強的燃煤是出現結硫、結焦的主要原因。煤中含的黃鐵礦，即硫化鐵（FeS2）多時，灰渣易結焦。正常工況下爐膛溫度為1100～1300℃，而硫化鐵的熔點是1170℃，因此煤中硫分高易導致結硫、結焦。二是爐膛溫度過高是爐膛內壁結硫的另一主要原因。經過分析此型號鍋爐為提高煙氣熱能吸收率而增加了煙氣在爐內的流程，增加了煙氣的流動阻力，致使高溫煙氣不能及時進入煙火管進行熱交換，使爐膛內溫度嚴重高出正常值而出現鍋爐結硫、結焦的現象。同時在正常負荷運行中，爐膛的溫度應比燃煤中的灰分熔點低。為使結焦分散，在司爐操作中頻繁地打焦，使大量冷空氣從爐門進入爐膛，爐膛內的溫度就會迅速下降，同時增加了過剩空氣量，惡化燃燒工況，降低燃燒效率。

考慮到受當地煤種供應限制，很難改用弱結焦性燃煤，需加強燃煤的爐前處理（混煤、參水），但合理改造側煙道口徑，加大煙氣流量，適當的控制溫度均可在一定程度上降低爐膛結硫、燃煤結焦的問題。

（2）鍋爐正壓燃燒

通過對鍋爐內引風量的檢測，發現其值大小遠遠低于鼓風量，導致鍋爐在正壓條件下燃燒。這里說的風量含風壓和流量兩個指標，在溫度、阻力和結構形式相同的情況下流量是和風壓成正比的，引風風壓和鼓風風壓之差的大小由最易改造的煙道阻力H煙道大小來決定的。

H煙道=h″1+Hysl-Hyzs Pa

H煙道—煙道總阻力，Pa。

h″1—平衡通風時爐膛出口處必須保持的真空度；一般計算時取h″1=20Pa。

Hysl—煙道流動總阻力，同煙道結構和截面積有關。

Hyzs—煙囪的自生風，煙囪固定時取值應相同。

當煙道結構和煙囪結構為定值時，改變煙道截面積將直接影響爐膛內的風壓變化。即由于側煙道口徑過小，使煙氣阻力增大，使引風風壓不足，引起排煙不暢，從而導致爐膛產生正壓。因此可嘗試改造側煙道口口徑，是解決爐內正壓燃燒問題的最簡易辦法。

（3）鍋爐升溫慢

煙火管式熱水鍋爐的傳熱，主要是靠高溫煙氣在煙火管中的熱交換使爐水升溫。由放熱系數圖表可知：其傳熱系數的大小主要與煙氣流速有關。而煙道口徑的大小又直接影響了煙氣的流速。經檢查分析并與其它類型鍋爐比較發現，該型號鍋爐側煙道口徑較小，使煙氣在爐內流動速度很小，不能使高溫煙氣及時有效的在煙火管內進行熱交換，同樣是造成鍋爐升溫緩慢的主要原因。

鑒于以上情況，我們嘗試對鍋爐側煙道口進行多次改造，并根據每次試驗情況，繪制了η（鍋爐熱效率）-S（側煙道口徑）曲線如圖1所示。

依據圖1可知：鍋爐效率η在煙道口徑S為450×300mm時最高，達到了73.8%。因此，我們最終將煙道口徑由原來的300×200mm改為450×300mm，使高溫煙氣在煙火管內充分進行熱交換，提高了鍋爐的熱效率。

3 改造效果分析

按照上述方法對DZW型鍋爐進行了改造，通過對其改造后的對流換熱量和熱效率數值進行了驗算，發現其對流換熱量跟改造前增加了11.32KJ/kg，鍋爐熱效率改造后比改造前提高了3%，這說明改造方法是可行的。

目前公司已經按照上述改造方案對公司內同種類型的其他鍋爐進行了改造，鍋爐的燃燒工況都得到了明顯改善。首先爐膛掛硫現象基本消除，原來需要一個或者一個半月就需停爐清理爐膛，現在可在供暖期結束后，與鍋爐保養一并處理，其次灰渣含碳量明顯降低，正常起爐約1小時鍋爐出水溫度即可達到85℃，鍋爐壓力在1小時內即可達到0.4MPa。最后徹底消除了鍋爐正壓燃燒現象，鍋爐房內環境也得到明顯改善。

4 結語

DZW型煙火管鍋爐在其煙道口設計過程中沒有考慮到當地煤種的特點，導致此類鍋爐在使用過程中出現升溫慢、爐膛結硫、燃煤結焦以及正壓燃燒等問題的。經過近三年的改造試驗，上述問題已徹底解決，也未出現其他影響鍋爐運行的現象。在提高鍋爐效率、降低運行成本的同時，也降低了司爐工的工作強度、改善工作環境，是一次對推進節能減排工作有意義的嘗試，具有非常重要的意義。

參考文獻

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