鏈條鍋爐的節(jié)能提效研究

任慶國

（四川東方鍋爐工業(yè)鍋爐集團有限公司，自貢 643000）

鏈條鍋爐的節(jié)能提效研究

任慶國

（四川東方鍋爐工業(yè)鍋爐集團有限公司，自貢 643000）

鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的高耗能設(shè)備，同時也是節(jié)能潛力巨大的設(shè)備。本文主要探討如何合理對層燃鍋爐進行優(yōu)化設(shè)計，以減少燃煤耗量，提高鍋爐熱效率。

鏈條鍋爐燃燒熱效率控制系統(tǒng)

引言

工業(yè)鍋爐是重要的動力設(shè)備，大量用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，其中鏈條層燃鍋爐占有相當大的比例。據(jù)統(tǒng)計，2015年我國工業(yè)鍋爐耗煤量為6.4億噸。如果能對現(xiàn)存鏈條鍋爐進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，那么預計我國每年將減少煤耗3000萬噸。可見，這對我國的節(jié)能減排事業(yè)具有重要意義。

1　基本結(jié)構(gòu)及原理

鏈條燃煤鍋爐主要是由給煤系統(tǒng)、鏈條爐排、鍋爐本體、省煤器、空氣預熱器等主要部分組成。它的工作原理是指燃燒過程中煤炭的熱量經(jīng)轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生一定的蒸汽或者變成熱水，但并不是所有的熱量全部都被有效轉(zhuǎn)化，而是其中有一部分會無工消耗。一般來說，越大的鍋爐燃燒效率越高。但對于工業(yè)鍋爐來說，鍋爐的蒸發(fā)量大小是根據(jù)蒸汽的需求大小和投資大小來決定的，不是一味求大。

燃料在爐膛內(nèi)沒有完全燃燒即被排出，所產(chǎn)生的熱損失稱為機械不完全燃燒熱損失。它是鍋爐熱損失中的一個主要項目，通常僅次于排煙熱損失。它包括以下三部分：即灰渣中未燃盡的碳、隨排煙散失未燃盡的碳、煙道中沉降灰中未燃盡的碳。影響不完全燃燒損失的因素很多，如燃料性質(zhì)、燃燒方式、過量空氣系數(shù)、燃燒設(shè)備及爐膛結(jié)構(gòu)、爐內(nèi)氣固混合情況等。本文主要探討從優(yōu)化爐拱結(jié)構(gòu)、二次風裝置布置、自動化控制三方面，來減少機械不完全燃燒熱損失和氣體不完全燃燒損失，提高熱效率。

2　爐膛的優(yōu)化步驟及原則

燃燒的本質(zhì)是燃料中的碳和氧接觸發(fā)生氧化反應，以及揮發(fā)份析出并發(fā)生化學反應。爐拱的作用是加強爐內(nèi)氣體的混合，合理組織爐內(nèi)氣體的傳熱和燃燒。前者可以減少熱損失，提高鍋爐熱效率；后者可以幫助燃料及時而穩(wěn)定地著火并減少爐渣的含碳量。爐子前、后拱布置合理，就可以保證最佳的工況運行。對煙煤來說，火焰的輻射能力很強，可采用開式爐墻，借火焰的輻射來點燃煤層并保證其較好的燃盡。對于無煙米煤及貧煤，由于火焰的輻射較弱，必須有較大的前拱及較長的后拱，借爐拱的輻射及反射保證煤層著火及較好的燃燒。容量很小的鏈條爐，火焰輻射也很弱，也需要有較大的前后拱，有時甚至再加一中拱。根據(jù)煤質(zhì)的不同，具體的優(yōu)化尺寸見表1（表中，L為爐排的有效長度）。

表1　鏈條爐爐拱尺寸

3　合理布置二次風裝置

二次風是相對于一次風來說的。它是指在燃燒層上方借助噴嘴以高速碰如爐膛的強烈氣流。二次可以加強爐內(nèi)流動，增強氣體混合，利于加熱新煤，促使焦炭進一步燃盡，減少爐膛死角的渦流區(qū)，防止結(jié)渣和積灰。所以，二次風的作用不在于補充空氣。因此，二次風可用空氣，也可用高溫煙氣或蒸汽作為工質(zhì)。二次風的布置分為單面布置和雙面布置。

單面布置，二次風只布置在前墻和后墻，適用于爐膛較小的低噸位鍋爐；對于含揮發(fā)份高的煙煤，火床前部的可燃氣體多一些，二次風布置在前墻更好；對于低揮發(fā)份的無煙煤，二次風布置在后墻，這時高速的二次風氣流可以將爐排后部的高溫煙氣引向頭部，有力與新煤著火。

雙面布置，前、后墻同時布置二次風噴口，適用于容量較大的鍋爐。二次風布置在前、后墻組成的喉口處，前后噴嘴在高度上應錯開布置，形成強有力的旋轉(zhuǎn)氣流，以加強爐內(nèi)氣流擾動。

4　優(yōu)化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)自動控制

隨著技術(shù)的不斷進步，現(xiàn)在已能實現(xiàn)對各項燃燒指標的遠程監(jiān)控。這里，所謂的燃燒指標是指鍋爐的熱效率、排煙的溫度、排渣含碳量和排煙處過量空氣系數(shù)等技術(shù)指標。根據(jù)各項指標，實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)與控制，且在自動控制過程中實現(xiàn)自動保護功能，以避免發(fā)生設(shè)備事故，保證人身安全。

自動調(diào)節(jié)的目的是使一些能夠反映鍋爐工作狀況的參數(shù)維持在規(guī)定的數(shù)值內(nèi)或按一定的要求變化。當需要控制的參數(shù)偏離給定值時，使它重新回到給定值的叫調(diào)節(jié)。鍋爐自動調(diào)節(jié)主要有給水自動調(diào)節(jié)、燃燒自動調(diào)節(jié)等。

計算機控制是一種多功能控制，主要控制項目有送風及引風啟停，水處理設(shè)備運行，制粉系統(tǒng)啟停，爐排運轉(zhuǎn)速率。它不僅具備自動檢測、自動調(diào)節(jié)、程序控制、自動保護等功能，還能突出計算功能。在事故處理方面，它可以對事故原因進行分析，提出故障部位和處理意見。

5　前景展望

雖然近年來隨著環(huán)保壓力越來越大，在各大中城市燃氣鍋爐逐漸取代燃煤鍋爐，但在我國經(jīng)濟發(fā)展能源利用率低和消費結(jié)構(gòu)不合理的情況下，這一過程是一個長期過程。因此，大力提高燃煤鍋爐節(jié)能技術(shù)很有必要。資料顯示，目前我國所使用的工業(yè)燃煤鍋爐數(shù)量快達到50余萬臺。在一定意義上來說，在我國加強燃煤鍋爐降耗提效具有重要的現(xiàn)實意義。

［1］車德福，劉艷華.煙氣熱能梯度利用［M］.北京：化工工業(yè)出版社，2006.

［2］馮俊凱，沈幼庭，楊瑞昌.鍋爐原理及就計算［M］.北京：科學出版社，2003.

［3］章衛(wèi)國，楊向忠.模糊控制理論與應用［M］.西安：西北工業(yè)大學出版社，1999.

Discussion on Energy Saving and Efficiency Improvement of Chain Boiler

REN Qingguo
（Sichuan Oriental boiler industrial boiler group Co.，Ltd.，Zigong 643000）

The boiler is an essential high energy consuming equipment in the industrial production，and it is also a great energy saving equipment.This paper mainly discusses how to optimize the design of the layer burning boiler，in order to reduce the coal consumption and improve the thermal efficiency of the boiler.

chain boiler，combustion，thermal efficiency，control system