一台蔗渣锅炉出力不足的原因分析及解决方案

2018-01-15黄其生

装备制造技术 2017年11期

黄其生

广西农垦集团某糖厂一台SHS50-2.5/400-G型50 t/h蔗渣锅炉，在运行中蒸发量达不到额定出力，实际蒸发量为30~43 t/h，并且在运行中炉膛水冷壁、过热器结焦严重，影响了锅炉的安全高效运行。因此急需对锅炉进行技术改造，改造后锅炉蒸发量达到额定出力50 t/h，并要求锅炉配风合理、高效，燃烧稳定、完全，消除受热面结焦严重情况。本文分析了锅炉出力不足的原因以及给出了解决方案。

1 锅炉改造前的基本特性

1.1 锅炉改造前的锅炉规范

锅炉改造前的锅炉规范见表1.

表1 锅炉规范

1.2 燃料

设计燃料为甘蔗渣。其主要特性数据见表2.

表2 燃料的元素分析与发热值

2 原因的查找与分析

经过对现场的观察，查看锅炉运行记录表，以及通过与锅炉运行人员了解、沟通得知，原锅炉的燃料为蔗渣，锅炉运行正常，达到额定出力。这个榨季的蔗渣已经经过除髓，送到炉前喂料机的燃料是蔗髓。原来是锅炉的燃料改变，锅炉的运行方式、锅炉的配风没有根据燃料的改变而改变，造成锅炉受热面结焦，出力不达标的情况（见图1）。

图1 受热面结焦图片

蔗渣是甘蔗制糖时压榨后的渣滓，质地粗硬，约占甘蔗的24%~27%，蔗渣由蔗髓（粉）和长纤维等成分组成[1]。在现代工业体系中，蔗渣经过除髓机，把蔗髓和长纤维分离开来，长纤维作为造纸原料等具有更高经济附加值，蔗髓用来作为蒸汽锅炉燃料，提供蒸汽为制糖工艺以及汽轮发电机服务。

由于蔗渣是一种轻的高水分纤维质燃料，要保证蔗渣迅速良好地燃烧，必须尽快地驱散蔗渣中的水分及提供良好火源。但蔗渣的体积大，全部堆积在炉排上燃烧，会使燃烧不完全及易于结焦。

本炉采取气力喷播+固定炉排的燃烧方式，原锅炉设计燃料为蔗渣，蔗渣由炉前落渣管中落下，即被由喷渣风口中吹出的空气流送进燃烧室，这时一部分较大的蔗渣（长纤维）在炉内飞行一段路程被干燥后，落在炉排燃烧层上便很快地燃烧。蔗渣中的蔗髓被吹进炉膛后，在烟气的托浮下，在炉内悬浮燃烧，燃烧中的细粒越多，悬浮燃烧部分便越多，这样就大大减轻炉排上的负荷，而可以得到薄层燃烧，燃烧迅速而完全。炉排面上的灰垫在燃烧层下面被通入的空气所冷却，而保持疏松不致结焦。这种炉由于全部燃料都要穿过炉膛中炽热的烟气层，以及细燃料在炉内悬浮燃烧，从而提供了一个比较良好的加热场，足可保证蔗渣的燃烧。这燃烧方式使结构大为简化，炉内可以布置一定程度的水冷壁，可避免炉内结焦。凡此种种，使这种锅炉在操作维护上均为简易，加上这种炉升火快，负荷调节灵敏，很适用于糖厂生产需要。锅炉燃烧方式为层燃+室燃。

但锅炉实际运行时燃料为蔗髓，成粉状，被吹进炉膛后在炉内悬浮燃烧，锅炉燃烧方式实际全为室燃，燃烧中心上移，这样造成蔗髓燃烧时间不够，燃烧不完全，炉膛温度偏高。由于蔗髓灰分软化温度及熔点比较低，所以蔗髓灰分容易粘贴在炉膛及过热器受热面上，受热面吸热效率降低，锅炉出力达不到额定要求。如此恶性循环，随着锅炉运行时间增加，出力越低。

原锅炉配风分为炉排底一次风、喷渣口的喷播风以及炉排面二次风、炉膛后墙上二次风。炉排面二次风、炉膛后墙上二次风共用一台二次风机，风机风量为9 445 m3/h.经过对锅炉重新进行的热力计算，二次风占总风量比约为7.7%，二次风风速过低，无法达到穿透烟气补氧助燃的目的。

3 解决方案

调整配风，及时补氧助燃，做到精准配风，并延缓蔗髓飞出炉膛，增加蔗髓燃烧时间，使燃料燃尽，提高锅炉效率。

（1）喷渣风。二次风的控制是燃料完全燃烧的保证，提供锅炉出力的关键因素，故设计时按炉排底风占60%，喷渣风占10%，二次风占30%来设置，所以要增加二次风量，使二次风量达到31 000 m3/h，占总风量比达到30%，加大风速，达到及时补氧助燃，并利用后墙上二次风形成一个旋转气流，增加蔗渣搅动，压制蔗髓飞出燃烧室，延长燃烧时间[1-2]，如图2所示。

图2 改造后的锅炉简图

（2）二次风率增加，炉排底风风量自然降低，减少炉排面小孔风速，减少燃烧室截面风速，延迟蔗髓飞出燃烧室。

（3）尾部受热面积不变，调整省煤器与空气预热器布置方式，使它们交叉布置，即下级省煤器与上级空气预热器位置对调，把空气预热器提到更高烟气温度区来，提高热风温度，使热风温度达到230℃，降低炉膛燃烧中心，燃烧更加完全，降低炉膛出口温度，防止受热面结，如图2所示。

（4）运行过程中调整鼓、引风机风压，使炉膛出口负压为-20 Pa左右[2]，减少过量空气系数，减少炉膛截面烟速，增加燃烧时间，提高锅炉效率。

（5）由于现在烧的燃料是蔗髓，降低喷渣口的标高，使燃烧室充满度更好，也可以增加燃料燃烧时间。

（6）加强对对流受热面吹灰，提高受热面吸热效率，提高锅炉效率。

4 结束语

锅炉经过改造，通过一个榨季的运行情况来看，改造完全达到预期目标，锅炉达到了额定出力，消除了受热面结焦严重的情况（见图3），满足了用户生产用汽的要求，保证了锅炉连续安全运行。锅炉的燃料作为一个重要的因素，锅炉设计方案以及运行方案都必须根据它来改变，根据燃料的特性，通过精准的配风，选择最合适的燃烧方案。