燃煤鍋爐改造中的燃?xì)馊紵髟O(shè)計研究

李雪晨?┬た∩? 祁皓寬

摘 要：出于對環(huán)境保護(hù)因素的充分考慮，我國中小型燃煤鍋爐使用情況愈發(fā)受到限制約束，為有效改善這一現(xiàn)狀，可將燃煤鍋爐改造成燃?xì)馊紵?，使其開始以氣體燃料燃燒為主要形式，實現(xiàn)綠色環(huán)保最佳成效。本文主要對燃煤鍋爐改造中的燃?xì)馊紵髟O(shè)計展開深入化研究分析，在此僅供相關(guān)行業(yè)參考借鑒。

關(guān)鍵詞：燃煤鍋爐改造；燃?xì)馊紵?；設(shè)計分析

新時期發(fā)展背景下，社會對環(huán)境保護(hù)愈發(fā)重視，相應(yīng)提出的標(biāo)準(zhǔn)要求也就越來越嚴(yán)格，致使燃煤鍋爐使用逐漸受到局限，特別是一些中小型燃煤鍋爐，普遍具有脫硫和除塵性能較差缺陷，甚至還容易產(chǎn)生較嚴(yán)重污染，對我國環(huán)境發(fā)展有著極為不利影響。在此情況下，燃煤鍋爐改造成燃?xì)忮仩t就勢在必行，可將原來的固體燃料徹底轉(zhuǎn)變成氣體燃料，徹底解決環(huán)境污染隱患，為生態(tài)環(huán)境保護(hù)奉獻(xiàn)一份力量。

一、明確燃?xì)馊紵鞯念愋?/p>

根據(jù)空氣供給方式的不同可將燃?xì)馊紵鞣譃橐韵聨追N類型，分別是鼓風(fēng)式燃燒器、自然引風(fēng)燃燒器及引射燃燒器等。鼓風(fēng)式燃燒器主要是指利用鼓風(fēng)設(shè)備將空氣資源順利輸送到燃燒系統(tǒng)中，自然引風(fēng)燃燒器是指利用鍋爐內(nèi)部負(fù)壓將燃燒所需空氣資源引入到燃燒系統(tǒng)中，引射燃燒器則是指將利用燃?xì)馍淞鲗⑷紵杩諝馕肫渲?。[1]在上述提到的三種燃燒器類型中優(yōu)勢最為突出的便是鼓風(fēng)式燃燒器，普遍具有以下優(yōu)勢：第一，有效避免了燃燒器回火，能夠合理調(diào)整負(fù)荷范圍；第二，可適當(dāng)增加空氣和燃?xì)庵g的預(yù)熱溫度，大大提高鍋爐燃燒效率；第三，結(jié)構(gòu)設(shè)置簡單，生產(chǎn)制造極其簡便，投資成本相對較低；第四，因空氣與燃?xì)馊诤喜⒉辉谌紵鲀?nèi)部展開，所以可減少燃燒容器尺寸大小使其達(dá)到較高熱負(fù)荷；第五，讓燃燒高溫區(qū)域離開鍋爐表面，延長燃燒器實際使用壽命。而對于中型燃煤鍋爐來說，因其自身具備良好送風(fēng)性能，所以在將其改造成燃?xì)忮仩t時可有效利用原有鼓風(fēng)能力將空氣順利送入到鍋爐內(nèi)，所以鼓風(fēng)式燃燒器可以說是燃?xì)馊紵黝愋偷淖顑?yōu)選擇。除此之外，自然引風(fēng)燃燒器和引射燃燒器則具有改造成本較低且不需鼓風(fēng)設(shè)備等特點，但因燃燒所需空氣都是以自然引風(fēng)和引射方式輸入，因此一次空氣系數(shù)相對較小，燃燒溫度也普遍較低。[2]

二、燃?xì)馊紵魑恢玫拿鞔_

根據(jù)相關(guān)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段我國中小型鍋爐如果按照燃燒方式的不同進(jìn)行劃分，具體可分為層燃爐和室燃爐兩種，其中層燃爐大多均為鏈條爐結(jié)構(gòu)，燃料在固定或是緩慢移動的爐上進(jìn)行燃燒；而室燃爐則大多均為煤粉爐，借助爐墻或是煤粉燃燒器順利進(jìn)入到爐膛環(huán)境內(nèi)實現(xiàn)燃燒，當(dāng)前最常見的分別是對沖燃燒和切圓燃燒兩種方式。一旦燃煤鍋爐改造后為鏈條爐，那么前后爐墻在進(jìn)行燃?xì)馊紵靼惭b時將帶來極大不便之處，所以應(yīng)盡可能將燃?xì)馊紵靼惭b在鏈條爐側(cè)墻位置，并且為使改造后的鍋爐溫度與改造前相同，工作人員還需盡可能避免鏈條爐內(nèi)換熱設(shè)備出現(xiàn)較大變動情況，將燃?xì)馊紵靼惭b在鍋爐側(cè)墻結(jié)構(gòu)上。但在此期間還需注意一點就是燃?xì)馊紵靼惭b應(yīng)避免位置較低，防止火焰直接穿過鏈條爐造成毀壞影響，具體可用以下公式進(jìn)行表示：R=3.3RoWOWM，其中R表示的是射流寬度，Ro表示的是燃燒器噴口半徑大小，WO表示的是射流出口速度，WM表示的是射流截面軸向速度。由上述公式可以看出，往往射流寬度主要由射流出口速度和射流半徑與射流截面軸向速度之間的比值進(jìn)行決定。[3]

三、明確燃?xì)馊紵鱾€數(shù)

將燃煤鍋爐改造成燃?xì)馊紵骱罂倐€數(shù)需通過以下公式來明確：n=QglQrq，其中n主要表示的是燃?xì)馊紵鞯膶嶋H個數(shù)，Qgl代表的是鍋爐熱負(fù)荷容量大小，Qrq代表的是單個燃?xì)馊紵鳠嶝?fù)荷情況。在燃?xì)馊紵髟O(shè)計期間，往往單個燃燒器熱負(fù)荷的明確要充分考慮到鍋爐實際運行的負(fù)荷變化情況，如果鍋爐負(fù)荷處于相對穩(wěn)定狀態(tài)下那么單個燃燒器熱負(fù)荷數(shù)值將去最大值，燃?xì)馊紵鞯膫€數(shù)相對較小。但若是鍋爐負(fù)荷處于較不穩(wěn)定狀態(tài)且變化波動較大，則單個燃燒器熱負(fù)荷數(shù)值可選取最小值，而燃?xì)馊紵鱾€數(shù)則相對較大。將燃煤鍋爐改造成燃?xì)馊紵鲿r，為避免多個燃燒器同時運行期間某一燃燒器出現(xiàn)故障引發(fā)火災(zāi)及爆炸事故，通常需將燃?xì)馊紵鱾€數(shù)合理控制在3個范圍內(nèi)，這樣一來不但能有效解決因受鍋爐低負(fù)荷因素影響出現(xiàn)的回火、熄火等問題，還能通過燃燒器內(nèi)部油槍的安裝來更好適應(yīng)低負(fù)荷變化情況，再加上熄火防爆裝置的有效設(shè)置可充分保證燃?xì)馊紵魇褂冒踩浴?/p>

四、燃?xì)馊紵髟O(shè)計相關(guān)參數(shù)

與燃煤鍋爐改造有關(guān)的燃?xì)馊紵鲄?shù)主要包括以下幾點：燃?xì)饪諝獬隹诹魉?、燃燒器噴口尺寸大小、燃燒器入口燃?xì)鈮毫傲髁繑?shù)值等，其中燃燒器噴口尺寸大小和流量數(shù)值可通過鍋爐熱負(fù)荷和燃燒器個數(shù)情況準(zhǔn)確得出結(jié)果，以下就上文提到的鼓風(fēng)式燃燒器、自然引風(fēng)燃燒器及引射燃燒器參數(shù)展開詳細(xì)闡述，其中鼓風(fēng)式燃燒器入口燃燒壓力為56kPa，燃?xì)獬隹诹魉贋?090m/s1，空氣出口流速為5060m/s1，自然引風(fēng)燃燒器入口燃燒壓力為0.51.5kPa，燃?xì)獬隹诹魉贋?060m/s1，空氣出口流速為58m/s1，引射燃燒器入口燃燒壓力為12kPa，燃?xì)獬隹诹魉贋?070m/s1，空氣出口流速為1020m/s1。由此可以了解到，為確保燃煤鍋爐能夠順利改造成燃?xì)馊紵鳎嚓P(guān)設(shè)計人員在開展設(shè)計工作前需充分掌握相關(guān)參數(shù)，基于此提出合理化設(shè)計方案，促使燃?xì)馊紵髂軌蚍€(wěn)定運行。[4]

五、結(jié)語

總而言之，因燃煤鍋爐生產(chǎn)具備較多缺陷，如環(huán)境污染嚴(yán)重、生產(chǎn)效率較低等，所以需將其改造轉(zhuǎn)變成燃?xì)馊紵鳎谶M(jìn)行設(shè)計工作時需結(jié)合相關(guān)參數(shù)，充分考慮到所有可能發(fā)生影響因素，促使燃?xì)馊紵鞴ぷ餍始百|(zhì)量能夠大幅度提升，實現(xiàn)燃?xì)馊紵髟O(shè)計最佳成果。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙國強，彭文玲.燃煤鍋爐房改造為燃?xì)忮仩t房的工程設(shè)計[J].煤氣與熱力，2014（10）：3638.

[2]姬海民，李紅智，趙治平，等.新型低NOx燃?xì)馊紵鲾?shù)值模擬及改造[J].熱力發(fā)電，2015（12）：107112.

[3]齊金龍.燃煤鍋爐燃高焦?fàn)t煤氣的改造與應(yīng)用研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2015.

[4]劉波.煉化工業(yè)爐污染物減排燃燒技術(shù)研究[D].華東理工大學(xué)，2016.