鍋爐分層給煤系統(tǒng)

術(shù)業(yè)專攻業(yè)精于勤鍋爐燃燒效率的高低是影響正轉(zhuǎn)鏈條工業(yè)鍋爐熱效率較低的主要原因之一。而每一臺(tái)鍋爐的給煤裝置（煤倉(cāng)）又起著關(guān)鍵作用。為引起各行業(yè)用戶的能耗關(guān)注，降低生產(chǎn)成本，讓我們一起從微觀角度分析探求，其燃燒效率不理想狀態(tài)所存在的原因。一、新思路---從分層給煤裝置發(fā)展時(shí)間及歷程看：上世紀(jì)九十年代初期，國(guó)內(nèi)初始發(fā)明了以單輥筒傳動(dòng)撥煤、以鋼條組成篩分器為設(shè)計(jì)思路的分層給煤裝置（我公司劉淼華高工既是其中之一）。后期也涌現(xiàn)了數(shù)十個(gè)類似的專利技術(shù)。此種技術(shù)把混煤篩分后并依次按照大塊居下、小塊居中、碎末煤居上的順序排列，撒落布置在爐排上。與百余年來(lái)傳統(tǒng)閘門板式的給煤方式相比，由于之前的煤層壓得實(shí)、密度大、透氣性差等因素，分層給煤的疏松度發(fā)生了變化，由于混煤是撒落而下，加之塊煤在下，故透氣性較好、風(fēng)阻較小，燃燒效率得以強(qiáng)化，灰渣含碳量降低。但是分層燃燒技術(shù)始終有一個(gè)讓用戶及專家頭痛的問(wèn)題，就是側(cè)密封漏風(fēng)依舊嚴(yán)重，局部板結(jié)（蓋被）現(xiàn)象依舊突出，終導(dǎo)致?tīng)t膛溫度偏低，后拱烤（燒）渣作用降低，灰渣含碳量較高。司爐工不得已仍然時(shí)常延用鉤子扒火，破壞火床煤層板結(jié)（蓋被）的形成，促其燃煤盡量燃盡燒透，以降低能耗成本。（見(jiàn)圖1）分層給煤示意圖（1）上述結(jié)果的形成，其根本原因就是分層給煤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的缺陷性。首先，此時(shí)的分層給煤裝置設(shè)計(jì)以單輥筒小直徑為主，加之煤倉(cāng)的溜煤板傾斜角度過(guò)大，出現(xiàn)折角，輥筒撥煤傳動(dòng)過(guò)程中，混煤與輥筒表面所接觸的面積過(guò)小，產(chǎn)生的摩擦力降低，極易引起濕煤打滑，干煤自流，撥煤同步而不等量。其次，分煤器的設(shè)計(jì)應(yīng)用，目前為止，多數(shù)的分層給煤裝置中，分煤器的制作繼續(xù)延用了粗細(xì)不等、長(zhǎng)短不一的鋼條進(jìn)行煤粒的篩分。然用后不久，在落煤沖擊、高溫炙烤、生銹氧化等作用下鋼條變形、脫落，并伴隨部分細(xì)煤及雜質(zhì)經(jīng)常掛篩粘連。故最終由于給煤系統(tǒng)給煤同步而不等量，分篩（煤）后的煤粒篩分不均勻，此種的給、布煤結(jié)果使火床煤層厚薄不一，爐膛中的燃燒雜亂無(wú)章，燃燒熱效率、鍋爐出力明顯下降。（見(jiàn)圖片）二、過(guò)渡性技術(shù)---從分層分行（變層分段）給煤裝置的創(chuàng)新及概念炒作看：先探討其中的分層部分。分層分行給煤技術(shù)的出現(xiàn)在1996年，是我公司高工劉淼華國(guó)內(nèi)首次在分層給煤的基礎(chǔ)上，完善部分結(jié)構(gòu)的大膽嘗試。其設(shè)計(jì)思路源于火床板結(jié)（蓋被）后，司爐工用以鉤子扒火出溝，破壞其板結(jié)（蓋被）形成的條件，如此才能使火苗拔出燃起，使之煤層盡量燃盡燒透。故在此啟發(fā)下，人為布煤出溝的想法逐步實(shí)踐進(jìn)而變成現(xiàn)實(shí)，并與同年獲得發(fā)明專利。首先是輥筒的設(shè)計(jì)：分層給煤裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也發(fā)生了變化，起初的思路就是如果單輥筒給煤同步而不等量，那么由單輥筒變?yōu)殡p輥筒設(shè)計(jì)，另加輸煤輥，令其接力賽形式傳動(dòng)，彌補(bǔ)其前者之不足。需要說(shuō)明的是，當(dāng)時(shí)的工業(yè)鍋爐噸位及火床的燃火面積都比較小，實(shí)踐證明，安裝使用后的起初階段，雙輥式與單輥式分層給煤在同步等量方面有所改善。但是隨著時(shí)間的推移，雙輥式給煤也顯現(xiàn)出了它的缺陷性。由于受限于煤倉(cāng)空間的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，每個(gè)輥筒直徑約為290mm左右（目前推廣使用的雙輥筒還是如此），與上述單輥筒給煤一樣，混煤與輥筒表面的摩擦系數(shù)較小，依舊濕煤打滑，干煤自流。更為致命的是由于撥煤輥與輸煤輥之間的間隙距離，較難科學(xué)定論，間隙大時(shí)較干細(xì)煤自流，間隙小時(shí)濕煤易堆積在雙輥筒間上45°角處，撥煤輥如同泥中車輪空轉(zhuǎn)打滑，長(zhǎng)久而致輥筒表面出現(xiàn)細(xì)煤、雜質(zhì)粘輥現(xiàn)象，并如雪球近似，越粘越多，越滾越大，終致卡輥短軸的結(jié)果，多數(shù)用戶棄輸煤輥而只留下直徑更小的撥煤輥運(yùn)行（鍋爐越大，越明顯）。其次是分煤器的設(shè)計(jì)：之所以起用分層分行這個(gè)名稱，其本質(zhì)并沒(méi)有變化，仍是分層。那么分行本是初步嘗試，因此時(shí)的設(shè)計(jì)思想國(guó)內(nèi)外無(wú)借鑒參考性，且受鍋爐結(jié)構(gòu)、風(fēng)室配風(fēng)、煤種選型、煤層厚度、分壟后的漏風(fēng)系數(shù)等諸多因素的考慮，只能逐步實(shí)踐，漸進(jìn)完善。由于之前的分煤器為粗細(xì)長(zhǎng)短不一的鋼條焊接而成，為了人為的出現(xiàn)壟形。劉淼華高工，探索利用角鋼加鋼條，先分層后分壟的設(shè)計(jì)思路。形象描述就是由于鋼條的原因中大塊煤在下不變，末煤在上后由于角鋼的作用微微起壟。同時(shí)，為了解決側(cè)密封漏風(fēng)及風(fēng)室配風(fēng)等量等壓?jiǎn)栴}，把給煤限量閘板，設(shè)計(jì)成多段可調(diào)式。累積數(shù)年的上百次試驗(yàn)，實(shí)踐證明此種布煤方式，較好的降低了板結(jié)（蓋被）形成的幾率。但是總結(jié)利弊后，我們深刻認(rèn)識(shí)到，分層分行燃燒技術(shù)離真正理想狀態(tài)的高效均勻燃燒，差距甚大。因?yàn)榉置浩飨到y(tǒng)中，角鋼的傾斜度以及寬窄度小，角鋼一般間焊接2-5根數(shù)量的鋼條，較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，鋼條因受高溫變形、落煤沖擊變形、生銹氧化及粉煤粘連等因素的影響，煤層布置厚薄不一且難以起壟。故目前為止，不管國(guó)內(nèi)類似的給煤裝置宣傳如何到位，理論如何成立，極少有用戶真正滿意的產(chǎn)品。分層分行示意圖（2）以上是分層分行給煤技術(shù)的簡(jiǎn)述，該技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)明，在上世紀(jì)初期只能與前者相比，有所改善并轉(zhuǎn)讓了國(guó)內(nèi)數(shù)家企業(yè)。后又有數(shù)十個(gè)關(guān)于此技術(shù)的模仿及推廣。但其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的缺陷性，導(dǎo)致的結(jié)果也是顯而易見(jiàn)的，使得多數(shù)用戶印象深刻，給煤不均，布煤不勻，終至火床燃燒難盡人意?？傊瑹o(wú)論是分層給煤還是分層分行給煤技術(shù)，從煤層排列順序上看都是末煤居上，這也成為燃燒過(guò)程中，使得燃盡的煤灰沉淀附著于下層的塊煤之上，進(jìn)一步“隔絕”降低了燃煤的導(dǎo)熱性，從而成為影響燃燒熱效率較低的另外一個(gè)內(nèi)在因素。三、革命性創(chuàng)新技術(shù)---從垂直分行（壟溝）型給布煤均燃節(jié)能裝置的合理性看：垂直分行（壟溝）型給布煤均燃節(jié)能裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。以單輥筒大直徑為主題思路，增大煤與輥筒表面的摩擦面積，有效提高了相間的阻力系數(shù)，確保了干煤不自流，濕煤不打滑且永不粘輥的問(wèn)題。落煤經(jīng)分煤器（獨(dú)有專利技術(shù)）呈垂直（壟溝）狀均布在鏈排上，實(shí)現(xiàn)了無(wú)需混煤器等輔助設(shè)備便可達(dá)到給煤等量，布煤均勻的最佳要求；內(nèi)襯鋼構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性持久不會(huì)變形，確保了原狀態(tài)使用壽命達(dá)15年以上，有力保證了給煤、布煤的一致性；煤層限量裝置為多段可調(diào)層加式（獨(dú)有專利技術(shù)），徹底避免了側(cè)密封漏風(fēng)的嚴(yán)重問(wèn)題。垂直分行（壟溝）型給布煤燃燒技術(shù)的原理分行（壟溝）型給布煤示意圖（3）如圖（3）所示，在鏈排上先布一層粗粒塊煤，以防漏煤。隨著鏈排向前移動(dòng)煤量增加，塊煤落到溝谷，末煤落在壟峰，隨壟增高的過(guò)程形成約為45°的坡面后，落在坡面上的塊煤多半也要滾落至溝谷，產(chǎn)生二次分層。1.1由于溝谷處煤層薄，且大部分以塊煤為主，故透氣性好，鼓風(fēng)阻力小，供氧充分著火快，升溫快、火線整齊，故煤火首先從縱向均布的每條溝谷處塊煤集中的地方燃起，增加了風(fēng)與燃煤的混合效率，使得空氣過(guò)量系數(shù)處于最佳狀態(tài)。1.2由于塊煤的燃燒時(shí)間要長(zhǎng)于末（細(xì)）煤，先燒塊煤使得燃燒時(shí)間得以延長(zhǎng)，減少了“夾生炭”的產(chǎn)生。1.3由于改單面為多面燃燒，擴(kuò)大爐排燃燒面積30％，火床有序擾動(dòng)，自動(dòng)撥火續(xù)煤，屬薄煤層燃燒猛烈，提高爐排面積熱負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)了低氧均勻較完全燃燒。1.4由于煤層隨爐排緩慢前行，壟峰處的粉煤被溝谷處所產(chǎn)生的渦流卷起，部分進(jìn)行著沸騰燃燒，延長(zhǎng)了懸浮顆粒煤及可燃?xì)怏w的燃燒時(shí)間，降低了飛灰及高溫?zé)煔獾呐欧拧?.5由于壟峰上末煤的水分含量遠(yuǎn)高于溝谷處的塊煤，高溫作用下，塊煤先從溝谷處燃起，其體積在不斷縮小，再加上(揮發(fā)分析出，水氣化體積擴(kuò)大1650倍)劇烈燃燒運(yùn)動(dòng)力的作用下，壟峰上的末煤逐步塌陷的同時(shí)，熱漲體積膨脹后滑落至溝谷處，進(jìn)入了沸騰和旋流燃燒狀態(tài)，在動(dòng)態(tài)燃燒作用下，徹底破壞了板結(jié)（蓋被）形成的條件，進(jìn)一步降低了灰渣含碳量。1.6當(dāng)火床燃燒到燃燒室的中部（還原區(qū)），其壟形已經(jīng)轉(zhuǎn)化為平面，由約90°的壟形，經(jīng)空氣與燃煤在燃燒過(guò)程中，自行擾動(dòng)、混合及擴(kuò)散等強(qiáng)化燃燒作用后，轉(zhuǎn)化為平形的激烈燃燒過(guò)程，就是突破平面層燃缺陷的過(guò)程，避免了送風(fēng)過(guò)度導(dǎo)致的溫度下降。1.7由于火從溝谷處燃起，燃至爐膛中前部呈平形燃燒時(shí)，火床已減薄約30％。所以它具備低氧均燃，薄煤層燃燒猛烈的特點(diǎn)，使碳趨于完全燃燒，比不完全燃燒的發(fā)熱量增加4倍，必然提高鍋爐的出力、熱效率，節(jié)省煤炭和電力；2.垂直分行（壟溝）型給布煤均燃節(jié)能裝置功能描述：2.1該專利技術(shù)結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)特殊的分行裝置，由于二次分離作用溝谷中塊煤較多，壟峰末煤較多，改善了通風(fēng)，利于降低鼓風(fēng)風(fēng)壓，利于引燃。2.2該專利技術(shù)是一種用于鏈條鍋爐理想的給煤裝置，是對(duì)層燃鍋爐的一次革命，是具有結(jié)構(gòu)先進(jìn)、性能優(yōu)越、對(duì)煤種適應(yīng)性廣的第三代