爐底布風(fēng)技術(shù)在鏈條層燃爐上的應(yīng)用

(云南省節(jié)能監(jiān)察中心，昆明 650041)

0 引 言

燃燒問題是影響燃煤工業(yè)鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個主要問題，改善燃燒狀況、提高燃燒效率有多種途徑，如實(shí)施分層給煤裝置技術(shù)改造、改進(jìn)爐拱結(jié)構(gòu)、合理調(diào)配燃料、提高運(yùn)行和管理水平等等，均可取得相應(yīng)的效果。然而，一個嚴(yán)重影響燃燒設(shè)備經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行的問題，一直以來卻被大家忽視，這就是燃燒設(shè)備送風(fēng)、配風(fēng)系統(tǒng)。鏈條層燃爐的傳統(tǒng)配風(fēng)方式普遍采用爐側(cè)進(jìn)風(fēng)，無論是單側(cè)進(jìn)風(fēng)還是雙側(cè)進(jìn)風(fēng)，都存在著進(jìn)風(fēng)端風(fēng)壓低、末端風(fēng)壓高的現(xiàn)象，由此導(dǎo)致火床沿爐排橫向燃燒強(qiáng)度不均勻，風(fēng)壓高的地方燃燒較強(qiáng)烈，出現(xiàn)“火龍”現(xiàn)象，風(fēng)壓低的地方往往燃料還沒來得及燃盡便連同灰渣被帶走，嚴(yán)重影響了鍋爐的燃燒效率。

1 某煙葉復(fù)烤企業(yè)10 t/h鍋爐燃燒狀況

該企業(yè)現(xiàn)有2臺10 t/h鏈條層燃鍋爐，型號：SHL10-1.25-AⅡ，四方鍋爐廠生產(chǎn)，一備一用。在鍋爐運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，兩臺鍋爐均存在著火不均勻，燃燒不充分的現(xiàn)象。從鍋爐后觀察門往爐膛看，火床上有時是一處或幾處風(fēng)量大、火苗高、燃燒較強(qiáng)烈；一些地方卻又發(fā)黑，沒有著火燃燒；燃燒層高低不平、燃燒不穩(wěn)定。總體上看，整個火床呈現(xiàn)進(jìn)風(fēng)側(cè)燃燒遲滯，燃燒不強(qiáng)烈，到老鷹鐵處還有大量煤炭沒有燃完，而另一側(cè)則是燃燒較充分，甚至是過早燃盡，形成一側(cè)燃燒快一側(cè)燃燒慢，一側(cè)燃燒充分一側(cè)燃燒不盡的現(xiàn)象。這一現(xiàn)象不是該企業(yè)特有的，在單側(cè)送風(fēng)的10 t/h層燃爐中，普遍存在這一問題。通常把這種燃燒現(xiàn)象叫做陰陽燃燒，把具有這種現(xiàn)象的鍋爐叫做“陰陽爐”。“陰陽爐”的不利影響主要有：①燃燒不均勻，需要司爐工經(jīng)常撥火，加大司爐工勞動強(qiáng)度，影響鍋爐房環(huán)境衛(wèi)生；②進(jìn)風(fēng)側(cè)燃燒不完全，導(dǎo)致爐渣含碳量較高；③遠(yuǎn)離進(jìn)風(fēng)側(cè)燃燒過度，空氣吹通煤灰渣層，大量空氣涌入爐膛，致使?fàn)t膛溫度降低，過量空氣系數(shù)增大，加大排煙熱損失。因此，研究改進(jìn)鏈條層燃工業(yè)鍋爐的送內(nèi)、配風(fēng)系統(tǒng)，對消除“陰陽爐”，提高鍋爐的熱效率十分必要。

2 陰陽燃燒現(xiàn)象分析

工業(yè)鍋爐單側(cè)分室送風(fēng)雖然解決了爐排運(yùn)動方向(爐排縱向)的配風(fēng)問題，卻沒能有效解決與爐排運(yùn)動相垂直的方向(爐排橫向)均勻送風(fēng)的問題，陰陽燃燒現(xiàn)象暴露了單側(cè)分室送風(fēng)的這一固有弱點(diǎn)，即進(jìn)風(fēng)側(cè)風(fēng)量小，另一側(cè)風(fēng)量大，沿爐排橫向風(fēng)量由小變大的缺點(diǎn)。為了進(jìn)一步了解產(chǎn)生這一現(xiàn)象的根本原因，下面以10 t/h鏈條層燃鍋爐為例，對單側(cè)分室送風(fēng)進(jìn)行分析研究。

根據(jù)單側(cè)送風(fēng)的風(fēng)室結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)爐排及煤層的通風(fēng)阻力系數(shù)處處分布相等，則對于給定的任一風(fēng)室，煤層單位面積上的通風(fēng)量可表示為：

Q=A·v

(1)

式中，Q為煤層單位面積通風(fēng)量，m3/s；A為煤層單位面積有效通風(fēng)面積，m2；v不風(fēng)速，m/s。

風(fēng)速v可用下式表示：

v=(2ΔP/ρ)1/2

(2)

式中,v為風(fēng)速，m/s；P為風(fēng)室與爐膛之間的壓差，Pa；ΔP=P1-P2；P1為風(fēng)室風(fēng)壓(靜壓)，Pa，P2為爐膛氣壓(靜壓)，Pa；ρ為空氣密度，kg/m3。

由式(1)、(2)可得：

Q=A(2(P1-P2)/ρ)1/2

(3)

若爐排上煤層分布是均勻的，爐排大小及其間隙完全相同，在這樣一種狀態(tài)條件下，煤層單位面積有效通風(fēng)面積A可作為常數(shù)；在送風(fēng)溫度變化不大的情況下，可把空氣密度視為常數(shù)，因此，則式③可簡化為：

Q=k(P1-P2)1/2

(4)

式中，k為常數(shù)，m3/s·Pa，k=A(2/ρ)1/2。

由式(4)可知，影響通風(fēng)量Q的因素有風(fēng)室風(fēng)壓P1(靜壓)和爐膛氣壓P2(靜壓)，我們研究重點(diǎn)是通風(fēng)量Q的位置分布情況，即Q在不同的爐排位置的相對大小，而不是Q的絕對大小，在此條件下，因?yàn)闋t堂內(nèi)部同一水平面上的壓力是相等的，即在同一時刻P2對不同位置的Q的影響是相同的，可把P2作為一個常數(shù)，因此，通風(fēng)量Q僅只與風(fēng)室風(fēng)壓P1有關(guān)，顯然Q與P1成正比例關(guān)系。

根據(jù)上面的分析可得出如下結(jié)論：鏈條爐爐排面上任一位置的通風(fēng)量取決于該位置相對應(yīng)的風(fēng)室風(fēng)壓，而且通風(fēng)量隨風(fēng)室風(fēng)壓的升高而增大，隨風(fēng)室風(fēng)壓的降低而減小。

3 爐底布風(fēng)技術(shù)

根據(jù)上面的分析結(jié)論，在研究爐排橫向送風(fēng)是否均勻時，我們只需研究風(fēng)室風(fēng)壓的分布情況即可。在工程實(shí)踐中，研究風(fēng)室風(fēng)壓沿爐排橫向的分布情況，可用冷態(tài)無燃料通風(fēng)時爐排面上的風(fēng)壓來代替，因?yàn)槔鋺B(tài)無燃料爐排面風(fēng)壓可準(zhǔn)確測定，而且非常直觀地反映出整個爐排通風(fēng)情況。

該煙葉復(fù)烤企業(yè)10 t/h鍋爐在進(jìn)行爐底布風(fēng)改造前，以第五風(fēng)室為代表進(jìn)行冷態(tài)爐排面風(fēng)壓實(shí)驗(yàn)(其它風(fēng)室情況類似)，通過實(shí)驗(yàn)可看出，風(fēng)室橫向風(fēng)壓分布極不均勻，從進(jìn)風(fēng)側(cè)開始風(fēng)壓逐漸變大，左右相差相當(dāng)大，在進(jìn)風(fēng)側(cè)甚至出現(xiàn)負(fù)壓，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果詳見附表1及圖1(注：風(fēng)壓測點(diǎn)從進(jìn)風(fēng)口開始設(shè)置，測點(diǎn)1靠近進(jìn)風(fēng)口，測點(diǎn)12遠(yuǎn)離進(jìn)風(fēng)口)。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明前面對陰陽燃燒的分析結(jié)論是正確的，那么，如何解決送風(fēng)不均勻，鍋爐陰陽燃燒的問題呢？

表1 某煙葉復(fù)烤企業(yè)100 t/h鍋爐冷態(tài)爐排面風(fēng)壓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

圖1 未裝均風(fēng)板五風(fēng)室爐排面風(fēng)壓曲線圖

通過鍋爐爐底布風(fēng)技術(shù)改造可從根本上解決這個問題，爐底布風(fēng)技術(shù)的核心是風(fēng)室分段節(jié)流，通過節(jié)流改變風(fēng)壓分布，最簡單而又行之有效的做法是在風(fēng)室內(nèi)加裝節(jié)流均風(fēng)板，通過節(jié)流均風(fēng)板的作用，可使風(fēng)室風(fēng)壓變成相對均勻的波浪形。10 t/h鍋爐的爐排一般由6組組成，每組370 mm，爐排面凈寬(不計邊夾板)2 220 mm，根據(jù)鏈條層燃爐的爐排結(jié)構(gòu)，一般情況下是在每兩組爐排之間鏈條導(dǎo)軌所在位置處的風(fēng)室內(nèi)裝節(jié)流均風(fēng)板，均風(fēng)板開孔面積視實(shí)際情況經(jīng)計算而定，每個風(fēng)室裝5塊均風(fēng)板。

4 應(yīng)用情況

圖2 加均風(fēng)板后一風(fēng)室爐排面風(fēng)壓曲線圖

該煙葉復(fù)烤企業(yè)10 t/h鍋爐爐底布風(fēng)改造工程主體部分是在一至四風(fēng)室內(nèi)裝節(jié)流均風(fēng)板，每個風(fēng)室裝5塊，節(jié)流均風(fēng)板的通流孔面積按進(jìn)風(fēng)順序由大到小，節(jié)流均風(fēng)板的外形大小取決于風(fēng)室的結(jié)構(gòu)，因?yàn)榈谖屣L(fēng)室通常處于關(guān)閉狀態(tài)，故不必裝節(jié)流均風(fēng)板。

該改造工程完成后，對一至四風(fēng)室進(jìn)行了冷態(tài)爐排面風(fēng)壓實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見附表1，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2-5所示。通過實(shí)驗(yàn)可看出，爐排橫向風(fēng)壓分布較為平衡均勻，原來那種風(fēng)壓左低右高的情況不復(fù)存在，分室送風(fēng)沿爐排橫向分布不均的問題得到根本解決。

圖3 加均風(fēng)板后二風(fēng)室爐排面風(fēng)壓曲線圖

圖4 加均風(fēng)板后三風(fēng)室爐排面風(fēng)壓曲線圖

圖5 加均風(fēng)板后四風(fēng)室爐排面風(fēng)壓曲線圖

5 結(jié)束語

該鍋爐重新投運(yùn)后，原來陰陽燃燒的問題得到根本解決。改造后鍋爐燃燒均勻，著火線及燃盡線都比較平直整齊，司爐工不需再撥火，鍋爐房環(huán)境衛(wèi)生大為改善；煤炭燃燒較完全，爐渣含碳量明顯降低；鍋爐排煙熱損失減小，鍋爐熱效率提高2%～3%。因此，這一技改是成功的，爐底布風(fēng)技術(shù)對改進(jìn)鍋爐燃燒，提高鍋爐熱效率效果明顯。目前國內(nèi)鏈條層燃爐仍然量大面廣，爐底布風(fēng)技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用價值，該煙葉復(fù)烤企業(yè)10 t/h鍋爐爐底布風(fēng)改造工程的成功實(shí)踐，必將為該技術(shù)推廣應(yīng)用產(chǎn)生積極的作用。