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来源：职称驿站所属分类：材料科学论文 发布时间：2011-09-29浏览：89次
【摘要】本文针对20t蒸汽链条锅炉存在的问题，进行了节能改造，取得了显著的成效。
【关键词】热工测试；炉拱改造；炉体大修；合理配风；节能效益
1锅炉改造前后热工测试主要基本情况
该20t蒸汽链条炉，从1985年投运以来一直没有进行炉体整体大修；在2001年12月份大修前，经节能监测中心测试，锅炉热效率只有46％，并且2台设备均存在炉墙裂纹、炉顶保温脱落、表面温度高，漏烟、漏灰，烟道隔墙脱落，煤层燃烧工况差、煤种适应性差等问题，经过认真研究后，对其中的一台锅炉进行节能改造，取得了显著成效。锅炉改造前后节能监测中心测试报告中的主要测算结果如表所示。
测算结果表明：
(1)锅炉热效率(以正平衡为准)从46．65％上升到72．24％，达到国际≥72％的要求；蒸汽用煤单耗从0．2678t／t(当锅炉蒸发量在lOt时，煤单位耗为0．23t／t)大幅下降到0．177t／t，节煤率提高近5O％；
(2)各种热损失有较大幅度减少；
(3)排烟过剩空气系数和炉渣含碳量的指标也有较大改进，但没有达到国标。
2炉拱方面的改造
2.1锅炉基本要求
该型号链条炉设计用燃煤要求为：基低位发热量QYw=5190kcal／kg，挥发份VY=35％，灰份A=27．1％，灰熔点>1250℃，硫S=0．45％。因此，需要使用优质煤方能确保炉子正常燃烧。自2001年下半年以来，受国家关闭小煤窑的影响，优质煤采购困难，煤的到货质量也一直欠佳，加上对流管上结焦负重大，影响了传热；锅炉出力不足额定负荷70％，常常有“拉红火”现象，老鹰铁也容易烧毁，严重影响锅炉安全、经济和连续运行。通过对锅炉结构分析，要改善该炉型煤种适应性差问题，顺利着火和稳定燃烧，首先要改造好锅炉的前、后拱，以改善煤的引燃和提高燃烧区的燃烧强度。
2．2炉拱的实际工作机理
锅炉的前拱其作用在于蓄热保持高温，增强对刚进炉的新煤的辐射加热促使其及时着火燃烧；后拱其作用是改变自然层上升的烟气流动方向，使炉内可燃气体、悬浮的焦粒子与空气能够良好混合，同时，延长他们的行程，使之有充分的时间达到燃尽。炉拱实际工作机理是：以再辐射为主、镜反射为辅的方式，将燃料区火床面的辐射热和部分火焰的辐射热传到新的着火区，用于引燃，而且依靠燃烧区火床面辐射热也可促进燃烬。即煤引燃的主要热源来自于后拱将大量的高温烟气和炽热碳粒输送到燃料的燃烧区，提高那里的温度，强化那里的燃烧，使之发出更多的热量，并以此形成更高的温度，从而大大地增强了前拱的辐射引燃作用。
2．3改造前后炉拱结构
由炉拱的实际工作机理可知：前后拱的搭配是否合理，决定了烟气中可燃成分能否迅速燃烬，新煤能否顺利引燃。因此对该锅炉的前后拱结构进行了改造。改造后该形式的辐射对流拱具有如下优点：
(1)前拱覆盖率由改造前的28.6%增至33.3%，后拱覆盖率由53.85%增至57%，前后拱覆盖率达到90.3%；
(2)在炉前拱3800mm的标高处的翻火口，最大限度的呈弧状伸进炉内，尽可能地使炉膛空间变小，中间燃烧旺盛区的高温烟气及后拱对前拱的辐射亦加强，形成了一个高温高效燃烧区；前拱点火拱部位从原来的350mm高，压低至250mm，减少了热散失和进冷风的缺点，提前了着火线，同时避免了火焰燃至煤斗烧坏煤闸板的弊病；
(3)后拱加高拱的高度。后拱向前伸进500mm，高度≤1200mm，高温烟气不会被直接抽走，而是合理地导向前拱，前拱的弧面均匀地反射至炉排前部与中部，平衡了炉膛前后的空气过剩不均的问题，对可燃气体、碳粒和氧气的充分混合燃烧创造了十分有利的条件，使煤充分燃烧，同时降低了炉渣含碳量；
(4)在前拱上部设置凸型单曲拱具有二次风作用。高温烟气在火床面上形成烟气旋涡，延长烟气流程及煤粒的燃烧时间，气体和固体的不完全燃烧损失显著减少；
(5)依靠旋涡的分离作用，把未燃烬的炭粒甩回火床复燃，从而降低飞灰含碳量，飞灰量的减少又降低了对尾部受热面的磨损。
3炉墙等方面的改造
3．1问题提出
改造前，锅炉存在炉膛工况差，温度升不上，低于700℃；排烟温度达189℃(有关标准为≤180℃)，排烟处空气过剩系数airy为3．21(有关标准≤2)。经分析可知其使燃烧恶化的重要原因之一是炉墙裂纹、炉顶保温脱落、表面温度高，炉子漏烟、漏灰，造成引风量增大，加大排烟损失，尤其不利于挥发物的燃烧，容易产生黑烟和加大除尘器负荷；导致炉膛内过剩系数大，破坏了炉膛的燃烧工况，不利于燃烧。施工中发现炉顶内积灰1米多高，增加了吊梁额外负载，钢梁锈蚀严重，存在严重设备故障隐患。针对这些问题，对炉顶、炉墙进行全面更新改造。
3．2炉顶改造
(1)炉顶也采用浇注的方法，用热轧钢筋组成框架，采用高铝钒土耐火浇注料浇注，再用膨胀可塑材料捣打，该材料在高温状态下产生微膨胀，有效地克服耐火层与金属构件、管道间产生的裂缝缺陷。
(2)水冷壁管从炉顶穿过的地方是密封的难点和要点，管与墙之间的膨胀可塑材料严格按规程要求厚度敷设，用人工夯打结实；
(3)保温层采用硅酸铝纤维毡和粘结剂重叠错缝粘贴200mm厚，然后拉上铁丝网，再用石棉绒制成的抹面料进行抹面，以提高其密封的质量和效果，杜绝三漏问题。
3．3炉墙改造
炉内墙均采用了T一1型耐火砖，用新型高温胶泥进行炉墙砌筑，此种胶泥常温固化时以硅氧烷结合，高温时靠陶瓷烧后产生粘结力，粘结强度高、使用温度范围宽等特点；中间隔热保温层采用为硅酸铝纤维棉，外表用红砖配以水泥沙浆进行砌筑，提高其密封的质量和效果，降低了能源损失。
3．4合理配风进一步燃烬残余焦碳，该改造后的锅炉测算表中结果：过剩空气系数(2．47)，炉渣含碳量(14．25％)根据相关标准均没有达标。经分析研究，其中主要原因之一是，煤质不稳定；而至关重要的因素是锅炉运行过程中没有执行科学配风方法。分析研究表明：劣质煤(相对锅炉煤质标准)在链条炉上燃烧，必须有良好的炉拱结构，以保证引燃和烟气混合良好；此外还必须有合理的配风才能取得较好的使用效果。链条锅炉的新煤从落煤斗落到炉排上，依次完成预热、着火、燃烧和燃烬各个阶段；而其煤层的变化里随着炉排的移动，而逐渐减薄；合理配风的正确方法是：
(1)第一风仓基本不送风，第二风仓少送风；因在此阶段，新煤在预热阶段煤层最厚，通风阻力最大，但所需空气量接近于零，可不供或供极少量的空气；
(2)主要送风在第三、第四风仓；在本阶段，煤开始着火燃烧后，进入氧化区，煤层开始减薄；当挥发物含量较多，易粘结煤着火后，还要产生膨胀，煤层微增厚，通风阻力因水分的蒸发而减小，此时，所需空气风压最高，风量最大；而第五、第六风仓送少量风只为燃烬用；本阶段，焦炭大部分燃烬后，煤层仅剩下灰渣，此时厚度最薄，通风阻力大减，为了维持少量焦炭继续燃烧和冷却炉排，所需空气量较少，故供入的空气也减少。这样配风主要是保证从后拱来的高温烟气能够深入前拱区，同时还能将大量炽热的碳粒向前吹送，并在前拱区产生强烈的卷吸回流作用，有利于提高燃煤预热段的温度，促进煤尽早着火燃烧；而且这样的配风方式为中部旺盛燃烧区提供了充足的空气，又能促进新燃料的着火和尾部残余焦碳的进一步燃烬，使q3、q4降低，提高锅炉的热效率。
4改造后的效益
4．1锅炉改造前后运行情况
(1)在改造施工过程中发现处理二项重大的事故隐患，即：更换了锈蚀严重的4根横向钢梁(共有8根钢梁)；增补已脱落的水冷壁管吊钩18根。
(2)炉膛测温点的温度由原来700℃提高到900多℃；锅炉的蒸发量(出口压力0．35MPa)可由原来的12t/h左右，稳定在18t/h，最高可达23t/h；
(3)炉拱燃烧工况明显改善，前拱区形成明显的扰动，燃烧火焰由原暗红色变成发亮的金黄色，着火点前移约lm；
(4)炉的漏烟、漏灰问题基本得到解决。
4．2节能效果
改造后的锅炉在近3个月的运行中，每吨蒸汽的煤单耗由0．225t／t(改造前的上年度同期煤单耗)下降至0．195t／t(改造后的煤单耗)，实际节煤率达15.38%；煤价按230元/t，日产汽量408t，年平均运行按150天计算，每年可节约燃煤费用约42．22万元。改造前，由于单位锅炉的出力满足不了负荷需求，2台设备必须同时启用，1台锅炉的电力消耗费用约30多万元，该改造项目的投资金额54万元，锅炉运行不到150天收回改造的投资费用，效果十分明显。
5结束语
据统计，全国平均工业锅炉热效率仅为55％左右，与国标72％相比差距甚大，存在着较大的节能潜力。监测锅炉实际运行效率，查明各项损失的分配、找出工业锅炉热效率偏低的症结所在，合理调整运行，针对性地进行节能技术改造，将会显著提高锅炉热效率，大量节约燃煤。这是提高企业经济效益重要措施之一，也是贯彻“节能法”的具体体现。
【参考文献】
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《链条锅炉的节能改造》
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文章名称： 链条锅炉的节能改造
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