1、言
煤粉燃燒鍋爐是鍋爐向大型化發(fā)展，運(yùn)行最可靠、燃燒效率最高的爐型。然而，固態(tài)排渣煤粉鍋爐的結(jié)渣和劣質(zhì)燃料的著火燃燒則是煤粉鍋爐不可避免的弱點(diǎn)，尤其是在遇到著火有困難而又容易結(jié)渣的煤時(shí)，問題就更加突出。另外，固態(tài)排渣煤粉鍋爐的灰渣不具活性，只能做廢棄物處理，不僅污染環(huán)境，處理時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一定費(fèi)用，如外運(yùn)費(fèi)用。
液態(tài)排渣煤粉鍋爐是為適應(yīng)難著火且又易結(jié)渣煤的燃燒而發(fā)展起來的一種爐型，不僅如此，液態(tài)排渣煤粉鍋爐的液態(tài)灰渣還可以綜合利用。因?yàn)橐簯B(tài)排渣煤粉鍋爐的渣為液態(tài)，經(jīng)急冷裂化后的灰渣與一般煤粉鍋爐冷灰斗排出的灰渣不一樣，可以制磚、做水泥配料，或經(jīng)濟(jì)價(jià)值更高的耐磨磚石。盡管如此，液態(tài)排渣煤粉鍋爐卻存在容量上的限制，因?yàn)槭軣嶝?fù)荷和燃燒空間的限制，液態(tài)排渣煤粉鍋爐的最低容量一般在220t/h以上，哈爾濱鍋爐廠也只開發(fā)過410t/h的液態(tài)排渣煤粉鍋爐，中、小容量的液態(tài)排渣煤粉鍋爐一直未研發(fā)成功。
隨著煤碳資源的越來越緊張，許多中小企業(yè)對(duì)煤的選擇余地越來越小，難燃易結(jié)渣的燃料有時(shí)成為他們唯一的選擇，同時(shí)液態(tài)灰渣的綜合利用性能又被他們所看好。盡管旋風(fēng)爐也可以實(shí)現(xiàn)液態(tài)排渣，但旋風(fēng)爐前置室的設(shè)置大大提高了鍋爐造價(jià)。因此，35t/h液態(tài)排渣煤粉鍋爐就成為許多中、小企業(yè)發(fā)電鍋爐的首選。鑒于市場(chǎng)的需求，結(jié)合我公司的工藝設(shè)備，我公司開發(fā)了小容量的35 r/h液態(tài)排渣煤粉鍋爐。
2 35t/h液態(tài)排渣煤粉鍋爐設(shè)計(jì)的主導(dǎo)思想和要點(diǎn)
2.1鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)及燃用煤質(zhì)分析
鍋爐技術(shù)參數(shù)如表1所示。
設(shè)計(jì)燃料為上社貧煤（摻燒10%石灰石），Qdw= 24410/21971kj/kg，燃料消耗量B=4849. 2kg/h，煤質(zhì)分析如表2所示。
2.2設(shè)計(jì)的主導(dǎo)思想和要點(diǎn)
在保證燃盡的同時(shí)，盡可能提高容積熱負(fù)荷，使灰渣融化，順利流渣并克服煤粉鍋爐低負(fù)荷無法穩(wěn)燃的弱點(diǎn)。在保證順利流渣的前提下，使鍋爐高效、安全、可靠，并有較強(qiáng)的煤種適應(yīng)能力。具體措施如下：
①確定合理的截面和容積熱負(fù)荷，保證正常燃燒和流渣；
②使用濃淡煤粉燃燒器，保證低負(fù)荷穩(wěn)燃；
③足夠的衛(wèi)燃帶和“半開式爐膛”結(jié)構(gòu)，保證燃燒區(qū)域溫度； ④采用螺旋管式空氣預(yù)熱器，增加傳熱效果，保證熱風(fēng)溫度；
⑤布置足夠的受熱面，保證設(shè)計(jì)出力并具有至少10%的超負(fù)荷能力。
2.3技術(shù)方案
(1)為保證在小容量煤粉鍋爐上實(shí)現(xiàn)液態(tài)排渣，首先用分叉管結(jié)構(gòu)形成“半開式”爐膛，在爐膛下部形成主燃室和熔渣池，并將主燃室和熔渣池所有受熱面敷上耐火材料。在保證煤粉能夠燃盡的前提下，讓主燃室容積熱負(fù)荷達(dá)到一定水平，保證燃燒強(qiáng)度，使碳及時(shí)著火，充分燃燒，并及時(shí)熔渣。
(2)為保證順利流渣，在渣井上設(shè)抽風(fēng)裝置，通過調(diào)節(jié)抽風(fēng)量和二次風(fēng)量，使火焰下移，提高熔渣池溫度水平，保證順利流渣。
(3)為克服煤粉鍋爐低負(fù)荷無法穩(wěn)燃的弱點(diǎn)，采用濃淡煤粉燃燒器，一方面保證低負(fù)荷時(shí)及時(shí)著火，同時(shí)也降低氮氧化物排放量。
(4)為保證燃燒和流渣，在燃燒器的一、二次風(fēng)噴口上采用不同的下傾角，使火焰下移，延長(zhǎng)停留時(shí)間，保證燃盡，提高渣池溫度。
(5)為保證煤粉氣流及時(shí)著火，使用螺旋管式空氣預(yù)熱器，使熱風(fēng)溫度達(dá)到390℃。3 35t/h液態(tài)排渣煤粉鍋爐整體概述
該產(chǎn)品為n型布置、單鍋筒自然循環(huán)、中溫中壓蒸汽鍋爐。鍋爐采用前吊、后支的固定方式，平衡通風(fēng)，爐室為全膜式壁結(jié)構(gòu)，“半開式”爐膛，采用濃淡煤粉燃燒器進(jìn)行四角切圓燃燒，實(shí)現(xiàn)液態(tài)排渣。
圖1為鍋爐簡(jiǎn)圖。
爐膛截面尺寸：4100×4100mm鍋爐寬度：5430mm
鍋爐最大寬度：9730mm 鍋爐深度：9610mm
鍋爐最大深度：15300mm 鍋筒標(biāo)高：23952mm
鍋爐頂棚最好點(diǎn)標(biāo)高：28200mm 鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高：7000
3.1爐膛和水冷系統(tǒng)
爐膛斷面為4100×4100mm的正方形，膜式水冷壁，爐膛下部由前后水冷壁通過分叉管構(gòu)成燃燒室和熔渣爐底。為改善爐內(nèi)高溫?zé)煔獾某錆M度，后墻水冷壁在爐膛出口處構(gòu)成折焰角，折焰角處水冷壁采用分叉管結(jié)構(gòu)。后墻水冷壁上部形成凝渣管束，然后構(gòu)成水平爐頂，另一部分進(jìn)入鼻區(qū)集箱，形成后水冷壁懸吊管。前后水冷壁“束腰”段，為了保證整體剛性，也采用交替式分叉管結(jié)構(gòu)。
3.2燃燒系統(tǒng)
制粉系統(tǒng)為鋼球磨煤機(jī)中間儲(chǔ)倉式，熱風(fēng)干燥，乏氣再循環(huán)，熱風(fēng)送粉。燃燒器為濃淡煤粉燃燒器，配備百葉窗濃縮器，正四角布置，切圓燃燒。燃燒系統(tǒng)布置如圖2，燃燒器設(shè)計(jì)參數(shù)如表3。
濃淡煤粉燃燒器具有提高燃料適應(yīng)性、改善低負(fù)荷性能、減少NO。排放量等一系列優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)燃燒器設(shè)有一點(diǎn)火油槍，采用壓力機(jī)械霧化噴嘴，布置于下二次風(fēng)道中。點(diǎn)火用油為204輕柴油，單只油槍最大耗油量為200kg/h，四只油槍全部投入可以保證鍋爐25%額定負(fù)荷。燃燒室內(nèi)四壁由以磷酸鋁為粘和劑打制的碳化硅衛(wèi)燃帶，熔渣爐底由磷酸鹽耐火混凝土搗制：以提高燃燒室溫度，保證正常流渣。鍋爐捕渣率50%，燃燒灰熔點(diǎn)較高煤種時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)正常流渣，可在燃料中添加一定比例石灰石，降低灰熔點(diǎn)，除了降低灰熔點(diǎn)，在燃料中添加一定比例石灰石或者磷礦石，還可附燒水泥或者熔融磷肥。
3.3空氣預(yù)熱器
鍋爐尾部豎井中布置兩級(jí)空氣預(yù)熱器，空氣預(yù)熱器采用∮48 x2mm螺旋管，以提高傳熱系數(shù)，提高熱風(fēng)溫度，同時(shí)便于減輕堵灰。下級(jí)空氣預(yù)熱器采用分體式，單獨(dú)組箱，便于檢修更換。管箱在煙氣人口處設(shè)有防磨套管，避免因入口效應(yīng)造成磨損。空氣側(cè)采用密封裝置以防止空氣短路，使預(yù)熱器利用系數(shù)有所提高。
3.4鍋爐密封
鍋爐密封分為三種型式：爐膛為膜式壁敷管爐墻，爐膛出口至尾部采用耐火磚、保溫磚、紅磚三層重型墻結(jié)構(gòu)，厚度逐漸變薄；下級(jí)省煤器區(qū)域爐墻因煙溫較低只用紅磚砌制。敷管爐墻載荷通過水冷壁吊于爐頂，所有重型爐墻均直接作用于鋼架上，水平爐頂采用耐火混凝土、保溫混凝土澆筑，通過吊鉤吊于頂梁上。
3.5除渣裝置
爐底流渣口下懸吊-∮1250mm的渣井，固定于爐底，渣井內(nèi)外套間通水冷卻。渣井前側(cè)設(shè)有檢查門，可以觀察流渣情況，停爐時(shí)，通過該門可以從流渣口進(jìn)入燃燒室進(jìn)行檢修。渣井后側(cè)設(shè)有抽風(fēng)裝置，接至鍋爐后出口煙道中，裝有調(diào)節(jié)閥門。運(yùn)行中，通過加大渣井抽風(fēng)量和減小燃燒器下二次風(fēng)量，可以提高熔渣池溫度，便于流渣。因鍋爐容量只有35 t/h，流渣量較少，可以通過該方式實(shí)現(xiàn)定期排渣。
4、施效果
該鍋爐2004年7月制造完畢，2005年1月在河北寧紡集團(tuán)有限責(zé)任公司投入運(yùn)行，至今運(yùn)行正常，流渣順暢，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)想。該鍋爐特點(diǎn)如下：
①鍋爐流渣順暢，且渣井上抽風(fēng)裝置的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了定時(shí)排渣；
②鍋爐負(fù)荷調(diào)節(jié)方便，負(fù)荷在35%~llO%鍋爐均可以穩(wěn)定運(yùn)行；
③鍋爐設(shè)計(jì)效率88. 93%，實(shí)測(cè)效率達(dá)到91. 18%，節(jié)能降耗效果十分顯著；
鍋爐不僅適應(yīng)普通燃料，特別適應(yīng)難燃且易結(jié)渣煤的燃燒，通過調(diào)整石灰石的配比，煤種適應(yīng)性強(qiáng)；
⑤鍋爐可以安全穩(wěn)定地運(yùn)行，且不存在磨損問題，節(jié)約維修費(fèi)用；
⑥捕渣率達(dá)到50%，不低于為熔渣而專門設(shè)置前置室的旋風(fēng)爐的捕渣率；
⑦35Uh液態(tài)排渣煤粉鍋爐上實(shí)現(xiàn)液態(tài)排渣，其液態(tài)渣經(jīng)水淬裂化后既可做新型建筑材料又可做水泥配料，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)。
5、結(jié)論
盡管燃燒溫度較高，液態(tài)排渣煤粉鍋爐煙氣中氮氧化物的排放量比其它爐型稍高，但可以通過向爐內(nèi)噴尿素降低氮氧化物排放。因此，35 t/h液態(tài)排渣煤粉鍋爐將以熱效率高，能適應(yīng)難燃且易結(jié)渣的煤，特別是灰渣綜合利用性能好，可實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，成為許多中、小企業(yè)發(fā)電鍋爐的首選。同時(shí)，35t/h液態(tài)排渣煤粉鍋爐的成功為醫(yī)療垃圾的高溫處理提供了一條有效途徑。
