85 t/h甘蔗渣锅炉燃烧室改造设计

钟杰

【摘 要】一台85 t/h中温中压甘蔗渣锅炉，运行时出现了蒸发量达不到额定蒸发量、燃料燃烧困难、炉排面堆渣严重、未燃尽的蔗渣跌落到炉底风室、燃烧室漏风严重、炉底风室风压偏低等问题。文章阐述了问题形成的原因，并提出了改造设计方案。

【关键词】甘蔗渣锅炉;燃烧室;改造设计

【中图分类号】TK223.21 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）02-0050-02

0 前言

广西某糖厂有一台85 t/h中温中压甘蔗渣锅炉，运行时出现如下问题：蒸发量达不到额定蒸发量，实际蒸发量为70～75 t/h，并且实际燃料消耗量比满负荷设计值大，燃料燃烧困难，炉排面堆渣严重，未燃尽的蔗渣跌落到炉底风室;燃烧室漏风严重，加大了引风机的负荷;炉底风室风压偏低等。本文分析了锅炉存在问题的原因，并给出了技术解决方案。

1 燃烧室改造前的基本特征

（1）燃烧室及炉膛改造前的主要参数见表1。

（2）燃烧室改造前的结构。燃烧室改造前的结构简图如图1所示。炉膛的燃烧室区域全敷设卫燃带至标高7 000 mm处，较高的热负荷有利于甘蔗渣的着火和燃烧。甘蔗渣喷渣器安装在燃烧室前墙标高4 050 mm处，共设置4个喷渣器。甘蔗渣由喷渣风气力喷播方式送入燃烧室中，喷渣器设置有可调节托板，使甘蔗渣送入燃烧室时，根据炉内的燃烧工况，调整燃料入炉时的抛物线，利用高度差使甘蔗渣在炉内飞行的一段路程中受到热烟气极为有效的加热，甘蔗渣中的水分基本被烤干，大部分甘蔗渣在烟气及空气的托浮下，在燃烧室及炉膛内悬浮燃烧。

炉排采用水冷炉梁支承的固定炉排片，往炉前向下倾斜5°安装，炉排片开孔率为15.0%。炉排面采用蒸汽吹渣方式出渣，并在炉前设置冲渣沟。在燃烧室两侧炉排底，共设置炉8条规格为500 mm×700 mm的一次风进风管;在燃烧室后部，标高1 700 mm处，设置后墙二次风进风管，水平送风;标高5 700 mm处，设置后墙三次风进风管，水平送风;在燃烧室前部，标高5 450 mm处，设置前墙三次风进风管，与水平线形成负20°夹角向燃烧室送风。

采用耐火砖砌墙方式把炉底风室分隔为左、右2个风室。

2 原因的查找与分析

经核算原锅炉厂的设计计算文件和图纸，根据类似的中温中压甘蔗渣锅炉对比，各部件的受热面积、烟气流速、介质流速等关键数据，均在合理范围内。各部件的受热面积不足影响蒸发量的原因予以排除。

经过对现场的观察，查阅锅炉运行记录，以及通过与锅炉运行人员了解、沟通得知，锅炉运行时，一次风、二次风、三次风及喷渣风的风量配比不合理，没有有效地形成燃烧室旋转风，不利于燃烧室内的甘蔗渣懸浮燃烧，所以大部分的甘蔗渣堆积在炉排面燃烧，甘蔗渣悬浮室燃的分量极少。同时，炉排有效面积为32 m2，设计偏大;炉排面积热负荷为2 795.7 kW/m2，设计偏低，导致燃烧室温度只有850 ℃左右，含水分大的甘蔗渣从喷渣器喷射至燃烧室时，没有得到有效的加热，形成甘蔗渣燃烧困难，未燃尽的甘蔗渣跌落到炉底风室，燃料消耗量大，燃烧效率低。

炉底设置8条规格为500 mm×700 mm的一次风进风管，进风管截面积偏大，导致风速低。同时，炉底风室仅分隔为左、右2个风室，风室风压偏低，也不能通过炉排面的燃烧工况进行有效的分段送风，没有有效地将炉排面的甘蔗渣吹起形成悬浮燃烧。由于炉排面经常处于堆渣的工况，所以操作人员频繁地进行蒸汽吹扫炉排面，导致锅炉运行时燃烧室温度长期处于850 ℃左右，这个温度不利于水分大的甘蔗渣烘干和着火燃烧。炉前水力出渣沟几乎处于常开状态，故燃烧室漏风严重，加大了引风机的负荷，导致锅炉运行整体电耗增大。

3 改造设计方案

（1）炉排由原来的倾斜炉排改为水平炉排，炉排面标高改为850 mm，调整炉排尺寸为5 000 mm（宽）×5 600 mm（深），炉排有效面积为28 m2，并更换全部炉排片，新炉排片开孔率为11.2%。这样增加了炉排面积热负荷，有利于水分大的蔗渣迅速烘干燃烧;调整炉排片开孔率，将炉排面的蔗渣吹离炉排面后燃烧（形成室燃），避免造成堆渣和未燃尽的蔗渣跌落炉底风室，有利于甘蔗渣燃烧。

（2）炉底一次风进风管由原来的500 mm×700 mm、左右条4条，改为530 mm×730 mm、左右条2条，减少进风管截面积，这种做法提高了风速，有利于甘蔗渣悬浮燃烧。

（3）利用耐火砖将炉底风室分隔为4个独立风室，分别由4条炉底一次风进风管单独控制进风量，有利于根据炉排面的燃烧工况进行有效的分段送风。

（4）取消炉前冲渣沟、炉排面蒸汽吹渣装置，采用人工出渣方式，减少燃烧室漏风;并提高和稳定燃烧室温度，有利于甘蔗渣着火燃烧。

（5）后墙二次风管标高改为1 000 mm;根据需要调整检查门、清灰门的位置和标高。

（6）燃烧室及炉膛改造后的主要参数见表2。

（7）燃烧室改造后的结构简图如图2所示。

（8）锅炉运行送风调整，以运行时总风量为基准，一次风占60%、二次风占15%、三次风占15%及喷渣风占10%的风量配比，这样能有效地形成燃烧室旋转风，有利于燃烧室内的甘蔗渣悬浮燃烧。

4 结语

我们对改造后的锅炉使用单位进行调查，锅炉改造试运行成功。高水分的甘蔗渣着火燃烧容易、炉排面无堆渣现象，燃烧室燃烧温度稳定、炉膛和出烟口无结焦、NOX化物排放浓度符合标准;负荷稳定、燃烧良好，各项参数均符合设计要求，表明本改造设计是成功的，用户十分满意，实现节能和环保的双重效益。

参 考 文 献

[1]冯俊凯，沈幼庭.锅炉原理及计算[M].第3版.北京：科学出版社，2003.

[2]《工业锅炉设计计算标准方法》编委会.工业锅炉设计计算标准方法[M].北京：中国标准出版社，2003.

[3]林宗虎，徐通模.实用锅炉手册[M].第2版.北京：化学工业出版社，2009.

[4]胡荫平.电站锅炉手册[M].北京：中国电力出版社，2005.