一臺蔗渣鍋爐出力不足的原因分析及解決方案

黃其生

廣西農墾集團某糖廠一臺SHS50-2.5/400-G型50 t/h蔗渣鍋爐，在運行中蒸發量達不到額定出力，實際蒸發量為30~43 t/h，并且在運行中爐膛水冷壁、過熱器結焦嚴重，影響了鍋爐的安全高效運行。因此急需對鍋爐進行技術改造，改造后鍋爐蒸發量達到額定出力50 t/h，并要求鍋爐配風合理、高效，燃燒穩定、完全，消除受熱面結焦嚴重情況。本文分析了鍋爐出力不足的原因以及給出了解決方案。

1 鍋爐改造前的基本特性

1.1 鍋爐改造前的鍋爐規范

鍋爐改造前的鍋爐規范見表1.

表1 鍋爐規范

1.2 燃料

設計燃料為甘蔗渣。其主要特性數據見表2.

表2 燃料的元素分析與發熱值

2 原因的查找與分析

經過對現場的觀察，查看鍋爐運行記錄表，以及通過與鍋爐運行人員了解、溝通得知，原鍋爐的燃料為蔗渣，鍋爐運行正常，達到額定出力。這個榨季的蔗渣已經經過除髓，送到爐前喂料機的燃料是蔗髓。原來是鍋爐的燃料改變，鍋爐的運行方式、鍋爐的配風沒有根據燃料的改變而改變，造成鍋爐受熱面結焦，出力不達標的情況（見圖1）。

圖1 受熱面結焦圖片

蔗渣是甘蔗制糖時壓榨后的渣滓，質地粗硬，約占甘蔗的24%~27%，蔗渣由蔗髓（粉）和長纖維等成分組成[1]。在現代工業體系中，蔗渣經過除髓機，把蔗髓和長纖維分離開來，長纖維作為造紙原料等具有更高經濟附加值，蔗髓用來作為蒸汽鍋爐燃料，提供蒸汽為制糖工藝以及汽輪發電機服務。

由于蔗渣是一種輕的高水分纖維質燃料，要保證蔗渣迅速良好地燃燒，必須盡快地驅散蔗渣中的水分及提供良好火源。但蔗渣的體積大，全部堆積在爐排上燃燒，會使燃燒不完全及易于結焦。

本爐采取氣力噴播+固定爐排的燃燒方式，原鍋爐設計燃料為蔗渣，蔗渣由爐前落渣管中落下，即被由噴渣風口中吹出的空氣流送進燃燒室，這時一部分較大的蔗渣（長纖維）在爐內飛行一段路程被干燥后，落在爐排燃燒層上便很快地燃燒。蔗渣中的蔗髓被吹進爐膛后，在煙氣的托浮下，在爐內懸浮燃燒，燃燒中的細粒越多，懸浮燃燒部分便越多，這樣就大大減輕爐排上的負荷，而可以得到薄層燃燒，燃燒迅速而完全。爐排面上的灰墊在燃燒層下面被通入的空氣所冷卻，而保持疏松不致結焦。這種爐由于全部燃料都要穿過爐膛中熾熱的煙氣層，以及細燃料在爐內懸浮燃燒，從而提供了一個比較良好的加熱場，足可保證蔗渣的燃燒。這燃燒方式使結構大為簡化，爐內可以布置一定程度的水冷壁，可避免爐內結焦。凡此種種，使這種鍋爐在操作維護上均為簡易，加上這種爐升火快，負荷調節靈敏，很適用于糖廠生產需要。鍋爐燃燒方式為層燃+室燃。

但鍋爐實際運行時燃料為蔗髓，成粉狀，被吹進爐膛后在爐內懸浮燃燒，鍋爐燃燒方式實際全為室燃，燃燒中心上移，這樣造成蔗髓燃燒時間不夠，燃燒不完全，爐膛溫度偏高。由于蔗髓灰分軟化溫度及熔點比較低，所以蔗髓灰分容易粘貼在爐膛及過熱器受熱面上，受熱面吸熱效率降低，鍋爐出力達不到額定要求。如此惡性循環，隨著鍋爐運行時間增加，出力越低。

原鍋爐配風分為爐排底一次風、噴渣口的噴播風以及爐排面二次風、爐膛后墻上二次風。爐排面二次風、爐膛后墻上二次風共用一臺二次風機，風機風量為9 445 m3/h.經過對鍋爐重新進行的熱力計算，二次風占總風量比約為7.7%，二次風風速過低，無法達到穿透煙氣補氧助燃的目的。

3 解決方案

調整配風，及時補氧助燃，做到精準配風，并延緩蔗髓飛出爐膛，增加蔗髓燃燒時間，使燃料燃盡，提高鍋爐效率。

（1）噴渣風。二次風的控制是燃料完全燃燒的保證，提供鍋爐出力的關鍵因素，故設計時按爐排底風占60%，噴渣風占10%，二次風占30%來設置，所以要增加二次風量，使二次風量達到31 000 m3/h，占總風量比達到30%，加大風速，達到及時補氧助燃，并利用后墻上二次風形成一個旋轉氣流，增加蔗渣攪動，壓制蔗髓飛出燃燒室，延長燃燒時間[1-2]，如圖2所示。

圖2 改造后的鍋爐簡圖

（2）二次風率增加，爐排底風風量自然降低，減少爐排面小孔風速，減少燃燒室截面風速，延遲蔗髓飛出燃燒室。

（3）尾部受熱面積不變，調整省煤器與空氣預熱器布置方式，使它們交叉布置，即下級省煤器與上級空氣預熱器位置對調，把空氣預熱器提到更高煙氣溫度區來，提高熱風溫度，使熱風溫度達到230℃，降低爐膛燃燒中心，燃燒更加完全，降低爐膛出口溫度，防止受熱面結，如圖2所示。

（4）運行過程中調整鼓、引風機風壓，使爐膛出口負壓為-20 Pa左右[2]，減少過量空氣系數，減少爐膛截面煙速，增加燃燒時間，提高鍋爐效率。

（5）由于現在燒的燃料是蔗髓，降低噴渣口的標高，使燃燒室充滿度更好，也可以增加燃料燃燒時間。

（6）加強對對流受熱面吹灰，提高受熱面吸熱效率，提高鍋爐效率。

4 結束語

鍋爐經過改造，通過一個榨季的運行情況來看，改造完全達到預期目標，鍋爐達到了額定出力，消除了受熱面結焦嚴重的情況（見圖3），滿足了用戶生產用汽的要求，保證了鍋爐連續安全運行。鍋爐的燃料作為一個重要的因素，鍋爐設計方案以及運行方案都必須根據它來改變，根據燃料的特性，通過精準的配風，選擇最合適的燃燒方案。

圖3 改造后受熱面圖片

[1]馮俊凱，沈幼庭.鍋爐原理及計算[M].北京：科學出版社，1995：3001-6018.

[2]林宗虎，徐通模.實用鍋爐手冊[M].北京：化學工業出版社1999：4001-6000.