摘 要：對公司的鏈條鍋爐的爐拱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對流型改造，給煤裝置由閘板式改為分層供煤，以及使用清灰劑和加強時司護(hù)工的管理，大大改善了鍋爐的燃燒工況，提高了鍋爐的熱效率，減輕了煙塵污染，取得了很好的經(jīng)濟效益。 
        三鹿集團股份有限公司擁有工業(yè)鍋爐10臺，其中SHL6.5t鍋爐6臺，4t鍋爐3臺，是公司的主要動力設(shè)備，也是主要耗能設(shè)備和污染源。由于在鍋爐使用中存在的運行煤種偏離設(shè)計煤種以及鍋爐自身設(shè)計上的缺陷，須增加進(jìn)風(fēng)量和進(jìn)煤量，才能保證生產(chǎn)的正常運轉(zhuǎn)和鍋爐出力，這造成了鍋爐運行不夠理想，主要表現(xiàn)為煤耗大、出力不足、須人工撥火、熱效率偏低、排煙溫度高以及冒黑煙等。為解決上述問題，決定對鍋爐進(jìn)行節(jié)能環(huán)保改造并加強技術(shù)管理。 
        一、鍋爐前、后拱的改造 
        爐拱在工業(yè)鍋爐中起著引燃和爐內(nèi)空氣工況的組織作用，通過前、后拱的合理配合，可以改變?nèi)紵仙龤饬鞯姆较颍⑶覍t內(nèi)燃燒的氣體有強烈的擾動作用，為燃料及時著火和燃盡創(chuàng)造條件。[1]前后拱合理的配合可以增強鍋爐對燃燒煤種的適應(yīng)性、充分利用鍋爐的受熱面，減少煙塵排放、降低爐渣含碳量，所以在消除鍋爐煙塵和不完全燃燒的改造措施中，優(yōu)化爐拱的設(shè)計尤為關(guān)鍵。[2] 不論哪一種鍋爐，均是按照既定使用煤種設(shè)計的，一般對煤種有著比較嚴(yán)格的要求，公司的工業(yè)鍋爐適合于燃用揮發(fā)分較高的優(yōu)質(zhì)煤。由于在實際生產(chǎn)中供應(yīng)部門供應(yīng)的煤種不能保證是優(yōu)質(zhì)煤，并且常常是低揮發(fā)分煤甚至是劣質(zhì)煙煤，燃煤的熱值、揮發(fā)分的較大差異導(dǎo)致了鍋爐的出力不足和熱效率低、能耗大的現(xiàn)象，因此決定首先對爐拱進(jìn)行改造。 
        鍋爐原爐拱是傳統(tǒng)的拋物線型前拱，短而高的后拱。在使用劣質(zhì)煤種的情況下，作為引燃拱的前拱引燃作用不足、強化混合能力不夠，著火明顯推遲，高溫區(qū)后移，爐膛溫度低，不利于煤的引燃和燃盡；作為對流拱的后拱強化引燃、輸送高溫?zé)煔庵燎肮皡^(qū)的能力較弱，使著火區(qū)更加后移，進(jìn)一步降低了爐膛溫度。為此采用了對流型拱型，將前拱的拋物線型改為上傾段與直段結(jié)合的組合拱，保證其熱輻射和引燃作用，并保證前拱引燃著火點位置和煤的順利引燃。對后拱進(jìn)行加長并適當(dāng)降低，增加了后拱的傾角，使后拱與水平面成200左右夾角，將原只有上傾段的后拱改成上傾段與水平段組合成的后拱，以保證后拱的間接引燃和強化混合作用，使其促溫和促燃作用充分體現(xiàn)。改造后的前后拱的覆蓋率增大，增加了爐排前區(qū)、中區(qū)的輻射熱量，增加了可燃?xì)怏w的揮發(fā)量，后拱的位置下降，加大傾角使鍋爐后部的高溫?zé)煔庀蚯胺瓷涞哪芰蛿_動能力增強，使飛灰的較大顆粒落下重燃燒，減少了飛灰，使燃燒更加充分，降低了煙塵的排放量，提高了熱效率。 
        二、給煤裝置的改造 
        原鍋爐的給煤裝置為閘板式裝置，燃煤經(jīng)煤閘板擠壓后在爐排上形成的煤層非常密實，大小顆粒分布不均。大粒徑煤塊比較集中的地方容易因竄風(fēng)形成較大“火口”或“火龍”，其他地方通風(fēng)相對較少，形成通風(fēng)困難，導(dǎo)致煤層燃燒不夠均勻，易產(chǎn)生“跑紅火”，造成大的顆粒不能完全燃燒，爐渣的含碳量較高，鍋爐的熱效率較低。 
        消除“火口”、降低大顆粒不完全燃燒率的有效方法是改用分層給煤裝置。根據(jù)現(xiàn)在使用的煤種，為確保鍋爐出力，加快爐排進(jìn)度調(diào)整了驅(qū)動鏈輪的齒數(shù)，加快了傳動速度，保證了煤層厚度的調(diào)節(jié)范圍。由于我國各地煤礦煤炭的煤種、質(zhì)量差別較大，改進(jìn)后的分層給煤裝置（圖1)可以根據(jù)煤種、煤質(zhì)、顆粒度和煤的揮發(fā)分高低來調(diào)節(jié)煤層厚度和爐排的速度，擴大了鍋爐對煤的適應(yīng)性。

圖1 分層給煤裝置示意圖

        改進(jìn)后的分層給煤裝置可對燃煤按顆粒度進(jìn)行分選，使燃煤在爐排上形成下大上小的分層式松散排列，這樣大顆粒在下層，中顆粒在中間，小顆粒和煤粉在表面，使通風(fēng)阻力大大降低。煤粒之間間隙增加了單位通風(fēng)面積，使煤層通風(fēng)均勻，火床平整。煤層表面的煤粉在鼓風(fēng)機的氣流作用下呈半懸浮狀態(tài)燃燒，加大了空氣與煤的接觸面積，大大提高了燃燒速度和火床的熱強度，非常有利于煤的充分燃燒。同時采用分層給煤裝置減少了爐排的漏煤量，減少了鍋爐飛灰，提高了爐膛的溫度。 
        三、在燃煤中添加鍋爐清灰劑 
        未使用清灰劑以前鍋爐爐膛內(nèi)結(jié)焦速度比較快，大大降低鍋爐熱效率，影響了鍋爐出力，并且結(jié)焦的清理難度大，時間長。結(jié)焦容易腐蝕鍋爐管壁，降低鍋爐的使用壽命，如果管壁集灰嚴(yán)重可造成局部溫度升高，導(dǎo)致爆管等危險事故。 
        清灰劑的主要成分為硝酸鈉、硝酸鉀和催化劑，主要作用是除渣、除灰、催化、防腐。[3]當(dāng)使用清灰劑時，進(jìn)入爐膛的清灰劑在高溫下發(fā)生升華分解，和鍋爐受熱面上的結(jié)焦、結(jié)渣接觸并滲透到受熱表面，發(fā)生微爆反應(yīng)分解高溫結(jié)渣，使其分解、脫落，并能起到助燃作用，減少和防止煙垢的生成。[4]這樣就可以保持鍋爐受熱面的清潔，改善熱傳遞的效果，同時減少鍋爐受熱面的腐蝕程度，延長鍋爐壽命，保證鍋爐的安全、經(jīng)濟運行。加入清灰劑后，發(fā)現(xiàn)結(jié)焦、結(jié)灰速度明顯減慢減少，結(jié)焦由使用清灰劑前的黑色變?yōu)楹稚芍旅茏優(yōu)槭杷?，呈蜂窩狀，并且易于清理。 
        四、提高司爐工的技術(shù)水平和責(zé)任心 
        司爐工的技術(shù)水平和責(zé)任心直接影響到鍋爐的能耗和污染狀況。高水平的司爐工在鍋爐運轉(zhuǎn)中可使鍋爐經(jīng)濟運行，減少能耗，降低煙塵和黑煙的排放量。在工作中加大對司爐工的技術(shù)培訓(xùn)和制度管理是十分重要的。因此公司完善了各種規(guī)章制度，健全了管理機構(gòu)，實行定時、定點檢查檢修制度，“以產(chǎn)定耗，節(jié)能有獎，超耗懲罰”制度，提高司爐工的責(zé)任心和節(jié)能減耗意識。公司在加大對司爐工全面技能的培訓(xùn)力度基礎(chǔ)上，還在以下幾個技術(shù)環(huán)節(jié)加強了對他們的指導(dǎo)。 
        1．控制燃煤的水分、粒徑 
        在分層燃燒過程中，燃煤的水分大小對鍋爐燃燒效果有重要影響。燃煤中的水分要嚴(yán)格控制，水分過高，使煤在爐內(nèi)的干燥時間加長，爐溫降低，同時燃煤勃度增大，容易糊堵篩孔，不利于分層；水分過低，雖然有利于燃煤分層，但是容易造成煤屑被一次風(fēng)吹走，或從爐排下漏，造成漏煤損失。適當(dāng)?shù)乃帜苁狗勖汉蛪K煤粘結(jié)起來，減少爐排的漏煤和鍋爐飛灰，同時燃煤中的水分析出時可以使粘結(jié)性強的煤粒間空隙增大，減小通風(fēng)阻力。因此，司爐工要能夠掌握根據(jù)煤的顆粒度控制燃煤水分的技術(shù)。根據(jù)實踐經(jīng)驗和有關(guān)資料，燃煤中的水分含量一般應(yīng)控制在8％-10%，具體由司爐工的實際經(jīng)驗來測定，通常用手謀一把煤，松開手后煤不散開，用手一碰即散開就為合適的含水量。含水量的高低可依煤粒度的大小而定，煤粉顆粒度大的水分可小些，反之水分可大些。煤顆粒最大尺寸不宜超過40mm，否則可能造成大煤塊的不完全燃燒或卡死傳動裝置，此時就必須對煤塊進(jìn)行破碎。 
        2．進(jìn)風(fēng)量和進(jìn)煤量的調(diào)節(jié) 
        風(fēng)量大小的調(diào)節(jié)是衡量司爐工技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。在分層燃燒過程中，由于煤層下部煤粒之間間隙較大，通風(fēng)性能較好，鼓風(fēng)機的風(fēng)量可適當(dāng)減小，為保證燃燒狀況的良好，必須對燃燒進(jìn)行合理配風(fēng)，在沿爐排橫向均勻送風(fēng)，沿爐排縱向分段配風(fēng)，根據(jù)不同的燃燒階段配送不同的風(fēng)量。調(diào)節(jié)的方法是：鍋爐在正常燃燒狀態(tài)下，先減少鼓風(fēng)機風(fēng)量，排煙溫度隨即上升，當(dāng)該溫度上升到接近設(shè)計值時，即為合適的鼓風(fēng)量；然后再根據(jù)爐膛負(fù)壓，調(diào)節(jié)引風(fēng)機風(fēng)量，使其相互匹配，做到“三看一控制”，即看爐膛火焰的顏色、煙色、排渣色，控制爐膛負(fù)壓。 
        節(jié)煤是分層燃燒技術(shù)最大的特點。在鍋爐的實際運行中，如果負(fù)荷變化不大，進(jìn)煤量可適當(dāng)減少。調(diào)節(jié)進(jìn)煤量的方法有兩種，一是調(diào)節(jié)爐排速度，二是調(diào)節(jié)煤層厚度。降低爐排速度的方法對量的控制不準(zhǔn)確，又會影響鍋爐的運行狀況及爐渣含碳量，因此一般不采用這種方法。較多采用減少煤層厚度的方法，司爐工根據(jù)燃煤的煤種、煤質(zhì)、揮發(fā)分、發(fā)熱量、顆粒度來調(diào)節(jié)煤層的厚度。根據(jù)實際的經(jīng)驗，應(yīng)用分層燃燒技術(shù)可節(jié)煤10％左右，因此在燃用現(xiàn)有煤種的情況下，煤層厚度減少lcm仍可保證鍋爐出力。 
        3．鍋爐的異態(tài)過程的操作 
        鍋爐的異態(tài)過程主要是指點火升爐、爐拱起拱、壓火停爐過程等。司爐工在這些非正常狀態(tài)的操作對節(jié)煤有很大影響，在操作中要求司爐工按公司設(shè)計的節(jié)能法操作，大大節(jié)約了鍋爐在非正常狀態(tài)的用煤量。例如，采用節(jié)能操作法在點火升爐過程中可比習(xí)慣性操作節(jié)煤0.3-0.4t，正確的做法是在爐前的爐排面靠近煤閘區(qū)放置引燃物，爐排后2/3排面鋪爐渣以防漏煤和冷風(fēng)的進(jìn)入，之后點燃引燃物，一個風(fēng)門稍開，關(guān)閉其他風(fēng)門，待火勢加大后方可打開煤閘門，燃后爐排低速運行。在引燃煤層過程中間，側(cè)面拋煤機順次打開，然后啟動引風(fēng)。司爐工要將點燃過程中的未燃盡的煤送進(jìn)爐排上的燃盡區(qū)使之完全燃燒，以免爐排將其送至渣坑造成浪費。再如，停爐過程的節(jié)能操作可節(jié)煤1t左右，其操作方法是在停止給煤后，爐排即刻停止運轉(zhuǎn)，但是此時不可關(guān)停鼓風(fēng)機和引風(fēng)機，使繼續(xù)工作7、8min左右，方可關(guān)停，以便使?fàn)t排上未燃盡的煤充分燃燒，高溫爐渣余熱充分釋放，待爐渣不再發(fā)紅后再啟動爐排將爐渣排出。 
        對鍋爐的改造完成后，配合一系列的技術(shù)管理措施的實行，一年多的運行實踐表明，鍋爐的燃燒工況發(fā)生了很大改善。改造后，火床平整均勻，火焰熾熱充滿爐膛，結(jié)焦、結(jié)灰現(xiàn)象減少，’漏煤、排煙、冒黑煙不完全燃燒現(xiàn)象大大減少。經(jīng)數(shù)據(jù)檢測對比，爐渣含碳量由30％下降為16.29%，爐膛溫度提高了100℃ ,過?？諝庀禂?shù)由2.6降為2.28，熱效率由55%提高至78%，鍋爐出力由改造前的4－4.5t/h提高到5一6.5t/h，排煙灰濃度由230mg/m3降低到130mg/m3 ,節(jié)能減污效果十分顯著，取得了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。