炉底布风技术在链条层燃炉上的应用

(云南省节能监察中心，昆明 650041)

0 引 言

燃烧问题是影响燃煤工业锅炉经济运行的一个主要问题，改善燃烧状况、提高燃烧效率有多种途径，如实施分层给煤装置技术改造、改进炉拱结构、合理调配燃料、提高运行和管理水平等等，均可取得相应的效果。然而，一个严重影响燃烧设备经济、安全运行的问题，一直以来却被大家忽视，这就是燃烧设备送风、配风系统。链条层燃炉的传统配风方式普遍采用炉侧进风，无论是单侧进风还是双侧进风，都存在着进风端风压低、末端风压高的现象，由此导致火床沿炉排横向燃烧强度不均匀，风压高的地方燃烧较强烈，出现“火龙”现象，风压低的地方往往燃料还没来得及燃尽便连同灰渣被带走，严重影响了锅炉的燃烧效率。

1 某烟叶复烤企业10 t/h锅炉燃烧状况

该企业现有2台10 t/h链条层燃锅炉，型号：SHL10-1.25-AⅡ，四方锅炉厂生产，一备一用。在锅炉运行中发现，两台锅炉均存在着火不均匀，燃烧不充分的现象。从锅炉后观察门往炉膛看，火床上有时是一处或几处风量大、火苗高、燃烧较强烈；一些地方却又发黑，没有着火燃烧；燃烧层高低不平、燃烧不稳定。总体上看，整个火床呈现进风侧燃烧迟滞，燃烧不强烈，到老鹰铁处还有大量煤炭没有燃完，而另一侧则是燃烧较充分，甚至是过早燃尽，形成一侧燃烧快一侧燃烧慢，一侧燃烧充分一侧燃烧不尽的现象。这一现象不是该企业特有的，在单侧送风的10 t/h层燃炉中，普遍存在这一问题。通常把这种燃烧现象叫做阴阳燃烧，把具有这种现象的锅炉叫做“阴阳炉”。“阴阳炉”的不利影响主要有：①燃烧不均匀，需要司炉工经常拨火，加大司炉工劳动强度，影响锅炉房环境卫生；②进风侧燃烧不完全，导致炉渣含碳量较高；③远离进风侧燃烧过度，空气吹通煤灰渣层，大量空气涌入炉膛，致使炉膛温度降低，过量空气系数增大，加大排烟热损失。因此，研究改进链条层燃工业锅炉的送内、配风系统，对消除“阴阳炉”，提高锅炉的热效率十分必要。

2 阴阳燃烧现象分析

工业锅炉单侧分室送风虽然解决了炉排运动方向(炉排纵向)的配风问题，却没能有效解决与炉排运动相垂直的方向(炉排横向)均匀送风的问题，阴阳燃烧现象暴露了单侧分室送风的这一固有弱点，即进风侧风量小，另一侧风量大，沿炉排横向风量由小变大的缺点。为了进一步了解产生这一现象的根本原因，下面以10 t/h链条层燃锅炉为例，对单侧分室送风进行分析研究。

根据单侧送风的风室结构特点，设炉排及煤层的通风阻力系数处处分布相等，则对于给定的任一风室，煤层单位面积上的通风量可表示为：

Q=A·v

(1)

式中，Q为煤层单位面积通风量，m3/s；A为煤层单位面积有效通风面积，m2；v不风速，m/s。

风速v可用下式表示：

v=(2ΔP/ρ)1/2

(2)

式中,v为风速，m/s；P为风室与炉膛之间的压差，Pa；ΔP=P1-P2；P1为风室风压(静压)，Pa，P2为炉膛气压(静压)，Pa；ρ为空气密度，kg/m3。

由式(1)、(2)可得：

Q=A(2(P1-P2)/ρ)1/2

(3)

若炉排上煤层分布是均匀的，炉排大小及其间隙完全相同，在这样一种状态条件下，煤层单位面积有效通风面积A可作为常数；在送风温度变化不大的情况下，可把空气密度视为常数，因此，则式③可简化为：

Q=k(P1-P2)1/2

(4)

式中，k为常数，m3/s·Pa，k=A(2/ρ)1/2。

由式(4)可知，影响通风量Q的因素有风室风压P1(静压)和炉膛气压P2(静压)，我们研究重点是通风量Q的位置分布情况，即Q在不同的炉排位置的相对大小，而不是Q的绝对大小，在此条件下，因为炉堂内部同一水平面上的压力是相等的，即在同一时刻P2对不同位置的Q的影响是相同的，可把P2作为一个常数，因此，通风量Q仅只与风室风压P1有关，显然Q与P1成正比例关系。

根据上面的分析可得出如下结论：链条炉炉排面上任一位置的通风量取决于该位置相对应的风室风压，而且通风量随风室风压的升高而增大，随风室风压的降低而减小。

3 炉底布风技术

根据上面的分析结论，在研究炉排横向送风是否均匀时，我们只需研究风室风压的分布情况即可。在工程实践中，研究风室风压沿炉排横向的分布情况，可用冷态无燃料通风时炉排面上的风压来代替，因为冷态无燃料炉排面风压可准确测定，而且非常直观地反映出整个炉排通风情况。

该烟叶复烤企业10 t/h锅炉在进行炉底布风改造前，以第五风室为代表进行冷态炉排面风压实验(其它风室情况类似)，通过实验可看出，风室横向风压分布极不均匀，从进风侧开始风压逐渐变大，左右相差相当大，在进风侧甚至出现负压，实验数据及结果详见附表1及图1(注：风压测点从进风口开始设置，测点1靠近进风口，测点12远离进风口)。这一实验结果证明前面对阴阳燃烧的分析结论是正确的，那么，如何解决送风不均匀，锅炉阴阳燃烧的问题呢？

表1 某烟叶复烤企业100 t/h锅炉冷态炉排面风压实验数据表

图1 未装均风板五风室炉排面风压曲线图

通过锅炉炉底布风技术改造可从根本上解决这个问题，炉底布风技术的核心是风室分段节流，通过节流改变风压分布，最简单而又行之有效的做法是在风室内加装节流均风板，通过节流均风板的作用，可使风室风压变成相对均匀的波浪形。10 t/h锅炉的炉排一般由6组组成，每组370 mm，炉排面净宽(不计边夹板)2 220 mm，根据链条层燃炉的炉排结构，一般情况下是在每两组炉排之间链条导轨所在位置处的风室内装节流均风板，均风板开孔面积视实际情况经计算而定，每个风室装5块均风板。

4 应用情况

图2 加均风板后一风室炉排面风压曲线图

该烟叶复烤企业10 t/h锅炉炉底布风改造工程主体部分是在一至四风室内装节流均风板，每个风室装5块，节流均风板的通流孔面积按进风顺序由大到小，节流均风板的外形大小取决于风室的结构，因为第五风室通常处于关闭状态，故不必装节流均风板。

该改造工程完成后，对一至四风室进行了冷态炉排面风压实验，实验数据见附表1，实验结果如图2-5所示。通过实验可看出，炉排横向风压分布较为平衡均匀，原来那种风压左低右高的情况不复存在，分室送风沿炉排横向分布不均的问题得到根本解决。

图3 加均风板后二风室炉排面风压曲线图

图4 加均风板后三风室炉排面风压曲线图

图5 加均风板后四风室炉排面风压曲线图

5 结束语

该锅炉重新投运后，原来阴阳燃烧的问题得到根本解决。改造后锅炉燃烧均匀，着火线及燃尽线都比较平直整齐，司炉工不需再拨火，锅炉房环境卫生大为改善；煤炭燃烧较完全，炉渣含碳量明显降低；锅炉排烟热损失减小，锅炉热效率提高2%～3%。因此，这一技改是成功的，炉底布风技术对改进锅炉燃烧，提高锅炉热效率效果明显。目前国内链条层燃炉仍然量大面广，炉底布风技术具有广泛的应用价值，该烟叶复烤企业10 t/h锅炉炉底布风改造工程的成功实践，必将为该技术推广应用产生积极的作用。