直流熱水鍋爐的設計變更

張春田

一、存在的問題及原因

1.近年來,角管式管架熱水鍋爐在鶴崗市多有使用。該爐型原設計前拱較低、后拱較短較高,后拱內敷設了兩個規(guī)格的后拱管。后拱管內的冷卻作用使得后拱溫度較低,起不到應有的高溫輻射作用,加上受高原氣候和煤質差、揮發(fā)分較低等因素影響,導致爐膛溫度低,從而造成鍋爐的脫火、著火困難,煤種適應性差、煤燃燒不完全等不良后果。

2.鏈條爐排的竄風、漏風一直制約著改型鍋爐的燃燒情況,原設計的鏈條爐排是由4個以上的風室組成,為了達到密封和風壓一致,把所有風室用隔板分別由縱向和橫向隔開,單側或雙側送風,每道隔板都采用了夾絲石棉板密封措施。由于長期處于高溫環(huán)境,夾絲石棉板內的鋼絲強度和剛性很快退化,使密封性變差,造成風室之間的竄風、漏風,降低了調風裝置的靈敏性。

3.燃燒室水冷壁爆管是困繞該型熱水鍋爐的一大難題,特別是一些地方燃用的煤種揮發(fā)分相對較高,有的甚至燃用III類煙煤。例如南崗煤礦使用的的一臺QXL2.8-0.7/95/70-AII型鍋爐,由于燃用的是本礦自采煤種(發(fā)熱值在25.08kJ以上),結果在不到一個采暖期的時間里就出現(xiàn)了前墻水冷壁管和后拱管爆管事故。經(jīng)分析,一是煤種不適應,二是存在熱偏差,鍋爐水分配不夠合理,水流速偏低,加上水管外壁受爐膛高溫火焰輻射,致使水中雜質在管壁上沉積結垢,水循環(huán)狀況差,最終發(fā)生超溫爆管。

4.排污時污垢和雜質不能有效排出,角管鍋爐下縱集箱一般都比較長,最短的也在4m以上,原設計排污管座只有1個,因此,離排污管座較遠的污垢和雜質根本無法有效排出;同時,由于集箱設計為水平的,集箱直徑與排污管座直徑相差很大,即使快速排污,帶走的也只是排污孔周圍少量的污垢,如排污時間太長,會造成熱量損失和補給水量增加。

二、改進措施

針對該型鍋爐在運行當中反映出來的問題,我們認真聽取用戶意見并進行了細致分析,去粗取精,確定了“改善燃燒、提高效率、降低煙塵”、“改善循環(huán)、提高流速、延長壽命”的鍋爐改造設計思路。

1.在改善燃燒、提高效率和降低煙塵問題上重點對爐和爐拱進行了改進。在爐拱的設計上采用了雙折線爐拱形式,前拱后沿高于后拱前沿,后拱前沿低于后拱中間,造成整個爐膛火焰在鼓、引風機作用下,形成強湍流動的高溫煙汽渦旋,使得爐膛內氣體混合均勻強烈,停留時間加長,火焰溫度高,充滿度好,強化了爐膛空間碳粒、飛灰的燃燒,有利于煤的著火及燃燼。

為了解決鏈條爐排的竄風、漏風問題,我們采用了W型風倉支架設計、全封閉式風倉、等壓導流風室、微調進風門和交錯密封定向推拉落灰裝置。其運行操作原理是:單側送風,鼓風通過微調進風門后進入全封閉風倉。為了達到寬度方向上的風壓一致和均衡燃燒,鼓風再進入等壓配風口,通過導流板將風壓強度調節(jié)一致送給爐排,而由爐排縫隙落下的煤灰粉末暫存于風室底部,通過交錯密封定向推拉落灰裝置定期排出,然后隨運行中的鏈條爐排帶進入前部落灰斗,基本上杜絕了竄風漏風問題。

2.在改善循環(huán)、提高速度和延長壽命問題上重點對鍋爐本體進行了改造。在本體結構設計上,去掉了后拱管,減少了爐膛燃燼室一次上升管(∮51X3mm)的根數(shù),增加了尾部蛇形管受熱面和循環(huán)回程。例如,QXL2.8-0.7/95/70型鍋爐的爐膛及燃燼室一次上升管根數(shù)由原來的221根減少到83根,比原設計減少了62%,水流速明顯提高,由原設計的0.078m/s提高到0.26m/s,保證了循環(huán)水對管壁的冷卻,有效地避免了爐膛高溫區(qū)上升管因熱流密度大而造成爆管事故發(fā)生。尾部蛇形管受熱面增加,有利于飛灰塵粒的沉降,除塵效果好。

將左、右下縱集箱的排污管由1根增加為2根,前、后各1根。根據(jù)不同規(guī)格鍋爐,設計長度不同的集垢裝置安裝在集箱內底部,增大集箱底部(污垢積存處)的水流強度,充分利用快速排污和強水流作用,定期將積存污垢隨水流排出。必須保證該裝置與集箱內壁的間隙,間隙過大對形成強水流的效果不利,間隙過小又不利于污垢的沉積,因此,將間隙控制在5~6mm為宜。

總之,針對角管鍋爐存在問題所進頂?shù)母倪M設計是適當?shù)奶岣呓橘|流速,新設計的“雙折線拱、快速均勻排污裝置和等壓風室”使該鍋爐燃燒穩(wěn)定、運行平穩(wěn)、升溫快、節(jié)省煤、超負荷能力強,停電自身保護效果好,運行安全,改進和優(yōu)化設計的鍋爐經(jīng)一個采暖期的試用,從未出現(xiàn)故障,用戶反映很好,1998年5月13日通過了省科學技術委員會組織的成果鑒定。經(jīng)環(huán)保、熱工測試和現(xiàn)場考察認為,該鍋爐出力達到了設計要求,并有10%的超負荷能力,熱效率比ZBJ98011-88《工業(yè)鍋爐通用技術條件》的規(guī)定標準高出2.6~3.95個百分點(指該系列五個規(guī)格),除塵效果較好。

(編輯/劉佳)