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【专家解说】：SHL型锅炉两种改造方法的比较 ――浅谈福建东南电化股份有限公司两台锅炉的改造 叶振华 摘要:福建省东南电化股份有限公司的两台早期的SHL锅炉运行效率不高，因此公司对这两台锅炉进行了改造，不过分别采用了炉拱改造和分层燃烧煤斗的改造，并都取得了明显的效果，这里我就这两种改造进行了总结。 关键词:链条炉 炉拱 分层燃烧 效率 1、前言 福建省东南电化股份有限公司两台早期SHL20-1.6/350(6#、7#)锅炉由于运行效率不高，单吨蒸汽煤耗过高，煤渣含碳量较高(见表1、表2)，造成了锅炉的热效率较低。因此公司决定对这辆台锅炉进行改造，不过对于改造采取何种方法公司进行了考虑。公司结合生产安排的需要于2003年7月对6#炉进行了炉拱改造，并于2004年10月对7#炉进行了分层燃烧煤斗的改造。 表1、 6#改造前炉煤渣取样报告 试样来源 取样日期 报告日期 报告结果 收到基全水分 分析基水分 分析基灰分 干燥基灰分 分析基挥发分 分析基固定碳 6#炉煤渣 2003.6.23 2003.6.24 \ 1.83 60.13 \ 4.54 33.50 表2、 7#炉改造前煤渣取样报告 试样来源 取样日期 报告日期 报告结果 收到基全水分 分析基水分 分析基灰分 干燥基灰分 分析基挥发分 分析基固定碳 7#炉煤渣 2004.6.3 2004.6.4 \ 1.70 69.26 \ 4.86 24.18 2、6#、7#存在问题 2.1 改造前拱的形式 图1、6#、7#炉改造前炉拱形式 福建东南电化股份有限公司的6#、7#锅炉的前后拱如图1，这种拱形不易使高温火焰所携带的炙热碳粒撒落在新燃料上形成高温覆盖层的接触传热。也不易组织高温烟气对新燃料和着火区炉拱的冲刷，形成带冲击的对流传热，同时也不利于高温烟气输入着火区，提高了那里的温度，不能够有效的增强辐射引燃作用。由于这多方面的原因使得燃煤不能够尽快着火，这就使得燃煤不能够充分燃尽就被排出了炉外，造成煤渣含碳量较高。 2.2 煤斗的结构 东南电化股份有限公司6#、7#锅炉原先的加煤斗为煤闸门给煤装置如图2，其主要部件有加煤斗本体、煤闸门、煤闸门传动装置及冷却装置、月牙形挡煤板等。这种给煤装置存在的主要问题是:煤从煤斗向下压再通过煤闸门造成煤层颗粒排布密实，通风不畅，缺氧燃烧，使煤燃烧不充分。 图2、6#、7#炉加煤斗形式 3、存在的问题分析及解决办法 为了使链条炉能很好的适应煤的燃烧特性，具备煤在锅炉中有良好的燃烧条件(足够的空气量、高于煤着火点的炉膛温度、有足够的燃烧时间与空气的充分混合)，设计时链条炉的燃烧室结构、送风布置、煤层的成形以及煤场管理和操作方法等都必须与其燃烧特性相适应。 为此福建东南电化股份有限公司的技术人员结合以上存在的问题，认为有必要对锅炉的前后拱和锅炉的给煤装置以及其他相应的结构、辅机等进行一系列的改造，并对燃烧调节方式进行相应的改变，以改善锅炉的燃烧室结构、煤层成形、送风布置等等。然而如何进行改造呢? 3.1 燃烧室 链条炉燃烧室的布置首先应当是要保证燃煤的及时着火，还应保证有良好的燃烧工况，其关键在于改善火床的着火条件。改善着火条件的主要途径就是布置合适的拱型。炉拱的布置正确与否，对于燃煤稳定燃烧至关重要。 ⑴后拱 后拱设计布置在保证炉排后部能顺利排渣，拱下烟气能顺利流出，炉拱砌筑检修方便及便于布置的情况下要应压低拉长。 这样的后拱通过与前拱的适当配合能引导高温烟气，对着火区的流动产生如下三个效应: a、促使高温火焰所携带的炙热碳粒撒落在新燃料上形成高温覆盖层的接触传热。 b、组织高温烟气对新燃料和着火区炉拱的冲刷，形成带冲击的对流传热。 c、大量的高温烟气输入着火区，提高了那里的温度，从而有效的增强了辐射引燃作用。 ⑵前拱 前拱的主要作用是通过以再辐射为主、漫辐射为辅的方式，将高温火床面的辐射热和部分高温火焰的辐射热传递给新燃料，同时与后拱组成组合拱，使高温烟气所夹带的炙热碳粒分离出来，落在火床头部，增强引燃作用。因此前拱应是短而稍高。 3.2 分层燃烧的原理和对改善燃烧的作用 3.2.1 分层给煤装置的基本原理 分层给煤装置的基本原理是:在现有原煤条件下，通过转动的滚筒给煤器撒播在渐开线式筛分器上，由筛分器将原煤按大、中、小颗粒撒布在运行的炉排上，使进入炉膛的燃煤形成上小下大且均匀平整、松散透气的煤层，煤颗粒之间的间隙得以保留。改造前后的煤层形式见图3、图4。 图3、改造前炉排上的煤层形式 图4、改造后炉排上煤层形式 这种煤层对促进燃烧也有三个效应: a、减小了煤层通风阻力，增加了单位面积的通风量，供应燃料在燃烧中所需的充足空气， b、使煤层通风均匀，有效避免了炉排上出现火口和燃烧不均的现象， c、更易产生细小炙热碳粒，并由高温火焰携带这些炙热碳粒撒落在新燃料上，形成高温覆盖层接触传热，使燃煤着火点提前，氧化反应增强，燃烧速度加快，显著提高了火床热强度和煤层燃尽速度。 3.2.2 分层煤层的形成(见图5) 图5、分层煤层的形成 当煤从溜煤斗下落到分层给煤装置时由给煤滚筒3和煤量调节板2来控制煤量。煤颗粒通过给煤滚筒3滑落到筛分机构5，由于有一定的落差，细颗粒通过筛分机构直接落到炉排上，而大颗粒则顺着筛分条滑落到前端炉排。当锅炉在运行时，炉排由前向后运动，这时就使得后部下落的细煤颗粒落到了前部下落的粗煤上，形成了上小下大且均匀的煤层。这种煤层对改善燃烧起到了很好的促进作用。 基于对以上燃烧室炉拱形式和燃煤的在炉排上的煤层形式的分析结果，福建东南电化股份有限公司的技术人员根据生产调度的安排、改造时间的长短和改造资金的投入等多方面的因素，对这两种改造进行了充分的考虑决定对两台锅炉采用不同的改造方案。先于2003年7月中旬对6#炉进行炉拱的改造，并于2004年10月中旬对7#炉进行分层燃烧的改造。 4、 6#、7#炉的改造及改造效果 4.1 6#炉的炉拱改造 4.1.1 炉拱改造的内容 1、 拆除原挂砖式前拱，浇注钢筋耐火浇注料新前拱。新前拱抬高了拱的高度。同时将前水冷壁下联箱处的挂砖打掉，在集箱上焊上抓钉，浇注耐火浇注料使其下部离炉排高度由原来的360mm降到260mm，防止由于燃烧改善后的高温烟气烧坏前面的煤斗(见图6、图7)。 图6、改造前前水冷壁下联箱结构 图7、改造后前水冷壁下联箱结构 2、 拆除原挂砖式后拱，采用大型弧形拱砖(由厂家提供)，安装低矮长后拱。拱高由原来1500mm降至1250mm;后拱与前拱距离由原来1900mm缩至1670mm(见图8、图9)。 图8、改造前的炉拱形式 图9、改造后的炉拱形式 4.1.2 施工质量要求: 1、底模坚固,无变形现象,模板表面光滑,接口严密; 2、弧形拱砖之间应粘结严密，无杂物; 2、钢筋耐火浇注料捣固均匀密实，无蜂窝，麻面等缺陷; 3、自然风干，时间为10~18天。 4.1.3 改造效果 经改造，6#炉正式运行后锅炉的出力显著提高，煤种适应力提高，煤渣含碳量显著降低(见表3)。事实证明这样的拱形能够加强炉膛内的热辐射，提高了炉膛热强度，加快了煤的干燥、挥发、燃烧、燃尽过程，改善了燃烧状况。 表3、6#炉改造后煤渣取样报告 试样来源 取样日期 报告日期 报告结果 收到基全水分 分析基水分 分析基灰分 干燥基灰分 分析基挥发分 分析基固定碳 6#炉煤渣 2003.8.8 2003.8.13 \ 1.26 83.83 \ 2.80 12.11 4.2 7#炉的分层燃烧煤斗改造 4.2.1 分层燃烧煤斗改造的内容 1、拆除老式的煤闸门给煤装置，安装由定量给煤和筛分装置组成于一体的分层式给煤装置; 2、在锅炉前轴处安装一齿轮装置，用链条与给煤斗的滚筒相连接达到给煤量与炉排同步动作; 3、改造前水冷壁下联箱结构 由于给煤装置的改变，原先的炉拱形式已不能满足现在的燃烧需要。煤层结构的改变使得现在的燃烧状况得到了充分的改善，炉膛内的热辐射大大加强，燃煤得到了充分燃烧，原先前拱联箱的下部的高度由于过高，就极有可能烧坏煤斗。因而前水冷壁下联箱下部的挂砖必须打掉，在集箱上焊上抓钉浇注耐火浇注料使其下部离炉排高度由原来的360mm降到180mm(见图10、图11)。 图10、改造前前水冷壁下联箱结构 图11、改造后前水冷壁下联箱结构 4.2.2 燃烧调整注意事项 1、改造后的冷态试验 改造后应详细检查，先开启炉排电机，检查无异常后开启煤仓下闸板，同时调节给煤装置的煤量调节板。中速运行一段时间，观察设备运行情况和给煤情况，测量煤层厚度并记录。一切正常后停炉排电机准备点火。 2、点火及运行调整 锅炉改造后点火方式不变，但是运行调节应注意相应调整: ① 送风尽可能向前移，一般应按下列调整风门(风室布置见图12):1风室1/3，2风室1/2~2/3，3风室全开，4风室全开，5风室1/2，以后逐步减小直至关闭; ② 在能满足锅炉出力的情况下，尽可能使调节板压低，提高炉排速度，创造薄煤层燃烧条件; ③ 在锅炉负荷变动时，应首先调整炉排速度来增减给煤量，再根据燃烧情况调整送风，对风的调节应平稳，不应大幅度调整; ④ 在煤质稳定的情况下，不要经常改变煤层厚度，以免造成燃烧不稳定; ⑤ 每个班应至少振动一次筛子; ⑥ 压火时应先停风机，使炉排继续走进1~2米后停下炉排，防止着火点随时间推移向前燃烧而烧坏给煤装置。 图12、链条炉风室的布置 4.2.3 改造后效果 1、燃煤着火快，燃烧均匀，炉温提高，锅炉出力增大; 2、原煤燃烧充分，煤渣含碳量显著降低(见表4); 3、鼓、引风机电耗明显下降; 4、煤种适应性提高，可燃用挥发份较低的煤，同时炉排漏煤量减少; 5、进煤、出渣量减少并勿需拨火，辅机故障率降低，工人劳动强度减轻。 表4、7#炉改造后煤渣取样报告 试样来源 取样日期 报告日期 报告结果 收到基全水分 分析基水分 分析基灰分 干燥基灰分 分析基挥发分 分析基固定碳 7#炉煤渣 2004.10.22 2004.10.21 \ 4.36 87.93 \ 1.65 6.06 5、结束语 从改造后6#、7#炉的运行结果来看，这两台锅炉的改造是成功的。这两种改造(炉拱改造和分层燃烧煤斗改造)是链条炉改造资金投入较低、改造时间较短、效果也较好的改造方案。炉拱改造的改造时间一般为14~25天，而分层燃烧煤斗改造的改造时间一般为一周左右，改造所花费的时间较短，对生产的影响不大，但效益却是显著的。这里本人就福建东南电化股份有限公司这两台SHL锅炉的改造进行了总结，希望能对诸位同行起到一定的帮助。 参考文献: [1]《锅炉及锅炉房设备》第三版 奚士光 吴味隆 蒋君衍编著 中国建筑工业出版社1995年6月; [2]《锅炉运行》水利电力出版社 1995年; [3]《工业锅炉手册》哈尔滨工业大学 李之光 李柏樟主编 天津科学技术出版社 1990年; [4]《工业锅炉》期刊 1992年第1期; [5]《工业锅炉》期刊 1999年第1期; [4]《工业锅炉》期刊 1999年第4期。