锅炉分层给煤系统

术业专攻业精于勤锅炉燃烧效率的高低是影响正转链条工业锅炉热效率较低的主要原因之一。而每一台锅炉的给煤装置（煤仓）又起着关键作用。为引起各行业用户的能耗关注，降低生产成本，让我们一起从微观角度分析探求，其燃烧效率不理想状态所存在的原因。一、新思路---从分层给煤装置发展时间及历程看：上世纪九十年代初期，国内初始发明了以单辊筒传动拨煤、以钢条组成筛分器为设计思路的分层给煤装置（我公司刘淼华高工既是其中之一）。后期也涌现了数十个类似的专利技术。此种技术把混煤筛分后并依次按照大块居下、小块居中、碎末煤居上的顺序排列，撒落布置在炉排上。与百余年来传统闸门板式的给煤方式相比，由于之前的煤层压得实、密度大、透气性差等因素，分层给煤的疏松度发生了变化，由于混煤是撒落而下，加之块煤在下，故透气性较好、风阻较小，燃烧效率得以强化，灰渣含碳量降低。但是分层燃烧技术始终有一个让用户及专家头痛的问题，就是侧密封漏风依旧严重，局部板结（盖被）现象依旧突出，终导致炉膛温度偏低，后拱烤（烧）渣作用降低，灰渣含碳量较高。司炉工不得已仍然时常延用钩子扒火，破坏火床煤层板结（盖被）的形成，促其燃煤尽量燃尽烧透，以降低能耗成本。（见图1）分层给煤示意图（1）上述结果的形成，其根本原因就是分层给煤结构设计存在的缺陷性。首先，此时的分层给煤装置设计以单辊筒小直径为主，加之煤仓的溜煤板倾斜角度过大，出现折角，辊筒拨煤传动过程中，混煤与辊筒表面所接触的面积过小，产生的摩擦力降低，极易引起湿煤打滑，干煤自流，拨煤同步而不等量。其次，分煤器的设计应用，目前为止，多数的分层给煤装置中，分煤器的制作继续延用了粗细不等、长短不一的钢条进行煤粒的筛分。然用后不久，在落煤冲击、高温炙烤、生锈氧化等作用下钢条变形、脱落，并伴随部分细煤及杂质经常挂筛粘连。故最终由于给煤系统给煤同步而不等量，分筛（煤）后的煤粒筛分不均匀，此种的给、布煤结果使火床煤层厚薄不一，炉膛中的燃烧杂乱无章，燃烧热效率、锅炉出力明显下降。（见图片）二、过渡性技术---从分层分行（变层分段）给煤装置的创新及概念炒作看：先探讨其中的分层部分。分层分行给煤技术的出现在1996年，是我公司高工刘淼华国内首次在分层给煤的基础上，完善部分结构的大胆尝试。其设计思路源于火床板结（盖被）后，司炉工用以钩子扒火出沟，破坏其板结（盖被）形成的条件，如此才能使火苗拔出燃起，使之煤层尽量燃尽烧透。故在此启发下，人为布煤出沟的想法逐步实践进而变成现实，并与同年获得发明专利。首先是辊筒的设计：分层给煤装置的结构设计也发生了变化，起初的思路就是如果单辊筒给煤同步而不等量，那么由单辊筒变为双辊筒设计，另加输煤辊，令其接力赛形式传动，弥补其前者之不足。需要说明的是，当时的工业锅炉吨位及火床的燃火面积都比较小，实践证明，安装使用后的起初阶段，双辊式与单辊式分层给煤在同步等量方面有所改善。但是随着时间的推移，双辊式给煤也显现出了它的缺陷性。由于受限于煤仓空间的结构设计，每个辊筒直径约为290mm左右（目前推广使用的双辊筒还是如此），与上述单辊筒给煤一样，混煤与辊筒表面的摩擦系数较小，依旧湿煤打滑，干煤自流。更为致命的是由于拨煤辊与输煤辊之间的间隙距离，较难科学定论，间隙大时较干细煤自流，间隙小时湿煤易堆积在双辊筒间上45°角处，拨煤辊如同泥中车轮空转打滑，长久而致辊筒表面出现细煤、杂质粘辊现象，并如雪球近似，越粘越多，越滚越大，终致卡辊短轴的结果，多数用户弃输煤辊而只留下直径更小的拨煤辊运行（锅炉越大，越明显）。其次是分煤器的设计：之所以起用分层分行这个名称，其本质并没有变化，仍是分层。那么分行本是初步尝试，因此时的设计思想国内外无借鉴参考性，且受锅炉结构、风室配风、煤种选型、煤层厚度、分垄后的漏风系数等诸多因素的考虑，只能逐步实践，渐进完善。由于之前的分煤器为粗细长短不一的钢条焊接而成，为了人为的出现垄形。刘淼华高工，探索利用角钢加钢条，先分层后分垄的设计思路。形象描述就是由于钢条的原因中大块煤在下不变，末煤在上后由于角钢的作用微微起垄。同时，为了解决侧密封漏风及风室配风等量等压问题，把给煤限量闸板，设计成多段可调式。累积数年的上百次试验，实践证明此种布煤方式，较好的降低了板结（盖被）形成的几率。但是总结利弊后，我们深刻认识到，分层分行燃烧技术离真正理想状态的高效均匀燃烧，差距甚大。因为分煤器系统中，角钢的倾斜度以及宽窄度小，角钢一般间焊接2-5根数量的钢条，较长时间运行后，钢条因受高温变形、落煤冲击变形、生锈氧化及粉煤粘连等因素的影响，煤层布置厚薄不一且难以起垄。故目前为止，不管国内类似的给煤装置宣传如何到位，理论如何成立，极少有用户真正满意的产品。分层分行示意图（2）以上是分层分行给煤技术的简述，该技术的创新与发明，在上世纪初期只能与前者相比，有所改善并转让了国内数家企业。后又有数十个关于此技术的模仿及推广。但其结构设计的缺陷性，导致的结果也是显而易见的，使得多数用户印象深刻，给煤不均，布煤不匀，终至火床燃烧难尽人意。总之，无论是分层给煤还是分层分行给煤技术，从煤层排列顺序上看都是末煤居上，这也成为燃烧过程中，使得燃尽的煤灰沉淀附着于下层的块煤之上，进一步“隔绝”降低了燃煤的导热性，从而成为影响燃烧热效率较低的另外一个内在因素。三、革命性创新技术---从垂直分行（垄沟）型给布煤均燃节能装置的合理性看：垂直分行（垄沟）型给布煤均燃节能装置的结构设计。以单辊筒大直径为主题思路，增大煤与辊筒表面的摩擦面积，有效提高了相间的阻力系数，确保了干煤不自流，湿煤不打滑且永不粘辊的问题。落煤经分煤器（独有专利技术）呈垂直（垄沟）状均布在链排上，实现了无需混煤器等辅助设备便可达到给煤等量，布煤均匀的最佳要求；内衬钢构设计的合理性持久不会变形，确保了原状态使用寿命达15年以上，有力保证了给煤、布煤的一致性；煤层限量装置为多段可调层加式（独有专利技术），彻底避免了侧密封漏风的严重问题。垂直分行（垄沟）型给布煤燃烧技术的原理分行（垄沟）型给布煤示意图（3）如图（3）所示，在链排上先布一层粗粒块煤，以防漏煤。随着链排向前移动煤量增加，块煤落到沟谷，末煤落在垄峰，随垄增高的过程形成约为45°的坡面后，落在坡面上的块煤多半也要滚落至沟谷，产生二次分层。1.1由于沟谷处煤层薄，且大部分以块煤为主，故透气性好，鼓风阻力小，供氧充分着火快，升温快、火线整齐，故煤火首先从纵向均布的每条沟谷处块煤集中的地方燃起，增加了风与燃煤的混合效率，使得空气过量系数处于最佳状态。1.2由于块煤的燃烧时间要长于末（细）煤，先烧块煤使得燃烧时间得以延长，减少了“夹生炭”的产生。1.3由于改单面为多面燃烧，扩大炉排燃烧面积30％，火床有序扰动，自动拨火续煤，属薄煤层燃烧猛烈，提高炉排面积热负荷，实现了低氧均匀较完全燃烧。1.4由于煤层随炉排缓慢前行，垄峰处的粉煤被沟谷处所产生的涡流卷起，部分进行着沸腾燃烧，延长了悬浮颗粒煤及可燃气体的燃烧时间，降低了飞灰及高温烟气的排放。1.5由于垄峰上末煤的水分含量远高于沟谷处的块煤，高温作用下，块煤先从沟谷处燃起，其体积在不断缩小，再加上(挥发分析出，水气化体积扩大1650倍)剧烈燃烧运动力的作用下，垄峰上的末煤逐步塌陷的同时，热涨体积膨胀后滑落至沟谷处，进入了沸腾和旋流燃烧状态，在动态燃烧作用下，彻底破坏了板结（盖被）形成的条件，进一步降低了灰渣含碳量。1.6当火床燃烧到燃烧室的中部（还原区），其垄形已经转化为平面，由约90°的垄形，经空气与燃煤在燃烧过程中，自行扰动、混合及扩散等强化燃烧作用后，转化为平形的激烈燃烧过程，就是突破平面层燃缺陷的过程，避免了送风过度导致的温度下降。1.7由于火从沟谷处燃起，燃至炉膛中前部呈平形燃烧时，火床已减薄约30％。所以它具备低氧均燃，薄煤层燃烧猛烈的特点，使碳趋于完全燃烧，比不完全燃烧的发热量增加4倍，必然提高锅炉的出力、热效率，节省煤炭和电力；2.垂直分行（垄沟）型给布煤均燃节能装置功能描述：2.1该专利技术结构经过特殊的分行装置，由于二次分离作用沟谷中块煤较多，垄峰末煤较多，改善了通风，利于降低鼓风风压，利于引燃。2.2该专利技术是一种用于链条锅炉理想的给煤装置，是对层燃锅炉的一次革命，是具有结构先进、性能优越、对煤种适应性广的第三代