燃煤工业锅炉水冷连续式煤层搅动系统.pdf

一 红旗技术 第 4期 燃 煤 工 业 锅 炉 强 水 冷 连 续 式 煤 层 搅 动 系 统 S t r o n g W a t e r c o o l e d An d Co nt i n u o u s St i r r i n g S y s t e m Of Co a l I n d u s t r i a l B o i l e r 秦景 川康 品杰 -●_一 _--_一 ， r ‘ ／ [ 摘要] 根据通俗的烧火拔煤以增加燃烧效果神实践经验 ， 在燃煤工业锅妒妒膛 内设置 不停 转动 的拨 煤耙 ， 使链条 妒排上 的煤层在燃 烧 区后 部 处 q - G 、 翻卷 状 态 ， 大 大改善 煤层 的 燃烧状 况 ． 大 大降低 堞渣含碳 量 ， 明显提 高锅 炉 出力 ， 为企 业带来 巨大的 节能 经济 效益 。 关键 词煤层 燃烧强制冷却搅动 1概述 鹾链篱 锅垆 该项 目属动 力运 行 中的机 电 一 体化 技 术 改造 。改造对 象 为燃 煤 工业锅 炉 炉膛 内的燃 烧煤层 ， 在 链条 炉排上方设置不停 转动的搅 动 系统 以改 善燃烧 状 态。系统 由空心搅动 轴 、 活 接 头 、 密封件 、 轴承座 、 传 动链 、 减速机 、 调速 电 动机 、 控 制配 电柜 及水 泵 、 水 箱 、 管 道 等组 成 ， 并具有 冷 却水 监 控及 电子报 警功 能 。附有 中 空 水 冷拨煤 耙 的空 心搅 动轴置 于炉膛 内链条 炉排燃烧 区后 部 ， 使平稳 的i 1 9 将结 束燃 烧的煤 层 十 几厘米 乃至 二 十厘 米 厚 进 行 一次 或 两 次翻卷 ， 使 煤层 得到充分的燃烧 ， 这样 ， 煤渣 含 碳量降低 ， 并由于火焰的升腾而增加炉膛内温 度 ， 使锅炉 出力亦 得到 明显改 善。 据悉 ， 我国燃煤 工业锅炉达 4 0多万 台 ， 每 年 耗煤 占全 国煤 产 量的 三 分之一 强 ； 而且 ， 这 些 燃煤 工 业锅 炉普 遍效 率低 ， 出力不 足 难 以 达到设计值 ， 煤 渣台碳量 高 超过 国家 规定 的 标 准 ， 排 气台 碳烟尘多 造成 严重 的大气环 境 污染 ， 故节 能改 造潜 力很 大 。国家在 某些 城 市地 区推行锅 炉燃 油、 燃气 的政 策 ， 但是 ， 由于 油价高 居不下且愈 来愈高 ， 企 业无法承受经 济 压力 ， 故燃油锅 炉举步维艰 。锅炉燃 用天然气 掀 蓦 釉 线 锯 ／ ／ 虽 然是大方 向， 但 由于天然 气配套 设施跟不上 而无法实现 ， 或配套 设施 可达到但 要求每 台锅 炉一次性交纳 巨额天然气人 网费 ， 致使 企 业望 而却 步 。需要 指 出 ， 除过 以上 障 碍外 ， 如 果锅 炉燃 用天然气 ， 其能 源支 出也是燃煤 费用 的一 倍左右 ， 故 许多企 业都 采 取 了消 极态 度 ， 除非 国家强制推行 ， ～般都是 能拖 就拖 。 综上所述 ， 由于燃煤工业 锅炉仍 是我 国绝 大多数企业 目前 主要 的供 汽 、 供 热 动力 设 备 ． 故对 其进行技术 改造 ， 甚 有必要 ， 甚 为迫切 。 2设计思路 为 了提高燃煤工 业锅 炉的 效率 和 出力 ， 必 须 改进煤层 的燃烧 状态 。 目前 ， 我 国许多 地区 已推广了煤层分层燃烧 技术 即让 大煤块放置 下层 ， 中煤块放 置中层 ， 小煤块 放置上层 ， 增加 透气 透 风 以增强燃 烧 等 ， 但存 在着 技 术改造 费 用较 高 ． 效 果 大稳 定的 弊端 时间 稍 长分层 设 备磨 损 ， 使煤 块分 层 不理 想 。根据 普 通 的 烧煤 实践经验 ， 若让煤层 处于扰 动 、 翻卷状 态 、 使之烧得透 ， 火焰旺 ， 锅炉 出力及排烟将提高 一 个水平 ， 煤渣 中的含碳 量 自然 降低 。在锅 炉 运行 中， 操作工 作若用钢钎一类 拨 火工 具 多次 维普资讯 2 0 0 0年 1 2月 秦景川 康 品杰 燃煤 工业锅炉强 水冷连续式煤层搅 动 系统 3 5 通搅 煤层 。 就会 收到立 竿见影 的效果 ， 可惜 ， 这 种原始 的 、 笨 拙 的操 作 方式 只 能断续 进 行 ， 若 能代 之 以连续 的 、 平 均的 、 适度 的机械搅 动 避 免 出现火 口 ， 则最 理想不过 。 前几年 ． 东北 地区 已有企业 在进行这方 面 的尝试 ． 并取 得 ，初 步效皋。 需要说明 ， 在 f 多年前 ． 西航 集团 公 司 7 4车 问 也 曾进行 过 类 似 的试验 ， 但 由于缺 少冷 却 而失 败 。1 9 9 8年 前后 ． 我 们在 内蒙 古进 行 技术 服务 ， 发 现 当地 企业 磴 口市 远华公 司 天然碱 集团上市 公 司 在进 行这方 面的试 验 ， 以求节省煤炭 ， 降低 成本 。 提高 化工 产 品市 场 竞争 力。 可是 ， 该公 司机 电设计 力 量薄 弱 ， 虽 有想 法和 方 案 ， 但无 法实 现 ， 特别是 由于冷却 系统设计 及电机 控制 不合 理 ， 致 使失 败 。在 无奈 的情 况 下 ， 该 公 司 求助 于我公 司技 术服务人 员 ， 由我们 进行 了科 学而 系统 的冷却 设计及加 工指导 ， 进 行 r电气 设计 及型号选择 ， 并为之建立 了完整的控制 系 统 和报警装 置 ， 经 使用 ， 效 果很好 ． 锅 炉 出力 改 善 。 在原低水 平 出力 水平 上 可增 加 2 0 ％ ， 同时 节煤置亦 达 2 0 3 0 ％。 需 要说 明 ， 内蒙 古地 区煤 质较 差 ， 燃 烧后 呈 胶着 块状 ， 故搅 动后 效 果极明显。若其他地区煤质较好 ， 煤层叉薄， 则加装 此搅动 系统后效果 不会如此显著 。 3技术难点 凡链 条滚动平 炉排 的工业蒸忾 、 供 热燃煤 锅炉均 可附 加 此搅 动 系统 予 以改 造。技 术改 造 中有 以下技术难 点应 予注 意 ①此 系统装置 不能与 工 业锅 炉管 道 及设 备 发生 干 涉 ， 更不 能予 以改动 工 业锅炉 属 压 力容器 。 其上 的管道及设 备改 动要经锅 炉监 管 部门批准 。只能在炉膛内燃烧区后部两边的 耐 火壁 层 开 01 2 0 mm 孔 ， 不 能对 锅 炉本 悻 产 生 任何不 良影响 。 1 0 T、 2 0 T工业锅炉炉膛宽度较 窄 约 2 ． 4 ～3 ． 2 m 加 上耐 火层 壁 厚 及 连接 端 ． 搅 动 轴长 度仅 4 m 多 ， 若 锅炉 布 置 开 洞 旁 边无 障 碍阻挡 ， 则 搅 动轴 可顺 利放 人 。3 0 T 以上 大 锅炉及锅 炉布置 局促 ， 则 因搅 动轴 过 长或 障碍 阻挡 ． 需将搅动轴一 分为二 。 炉 内对接 。 ② 搅动轴 的剐度 挠度 应 特别 注意 ． 据 实 践 经验 ， 在 2 0 T 锅 炉 3 2 m 宽 的炉膛 内 ． 有 外 径 1 0 8 mm， 壁厚 8 1 0 ram 的锅 炉管 即可 ， 若在 3 0 lT 以上大锅 炉 内设 置搅 动轴 ， 为增 加 刚度 ， 宜用大直 径大 壁厚 的锅 炉 管作 搅 动 轴。但 由 于炉 内竖 向水冷壁这 束间距 的限制 ， 其 直径不 能 超 过 Dl l 4 mm。 ④受链条 炉排 两 倒防 焦 箱 下 集 水箱 的 影响 ， 搅 动轴 加拨煤耙 的直径较 大。拨煤耙 尖 端距链条 炉排的最近 距离设 计 为 1 0 mm， 考 虑 到炉排 的不 平 度及 运 动起 伏 ， 静 态 距 离 应 为 2 0 ～3 0 ram。 由于 炉膛 下方 有 强气 鼓 风 ， 故 此 薄煤层虽未搅 动 ， 亦 可充分燃烧 。 拨煤耙设计为 1 8 0 ‘ 对称排列 ， 这} ． 方 能 顺 利通过 竖排 水 冷壁 管 束 的狭 小问 隙而放 人 炉膛 。而且 ， 万 一发 生 电机 停 转 等放 薄 ， 只 要置拨 煤耙 为水平 于炉排状 态 。 则 轴之下边缘 距炉排 甚远 约 3 0 0 ram ． 故不 会 对 炉排 的运 转 形成阻挡 、 堵塞 ， 即不影 响锅 炉 的正常运行。 即使在 此故 障状 态 。 只要 强 制 冷却 水 不 断， 搅 动轴和拨煤 耙也 不会 坍 塌 ， 卡住 链 条 ， 影 响 正 常运 转。 ⑥强制冷 却是本 技 术 改 造关 键 之 一。 冷 却 水为经处理的软 化水 ， 以避免 因搅 动轴 温度 高而使其内部结垢。因搅动轴 和拨煤耙均是 台格的锅炉曾材料 ， 故冷却后 的软化水仍可回 收利用 。 不形 成 浪 费 。椐 推 算 ， 按 1 ． 5 k g ， c 1 压力， 1 {时 ， 管径的冷却水置为每小时 6 2 ～ ‘ 9 T。 ⑦搅动轴的旋转方 向可正可反， 设计为正 转若 干转 后再 反轴 一 、 二转 。这样 ， 遇 到煤 块 大 特 别有 煤 矸 石 时 ， 反转 以利 搅 动顺 利 进 行 ， 亦可弥补 因一个 方 向转动形 成煤 的沟槽 及 堆集 。一般 情况下 ， 其 正转方 向与链条炉排 运 维普资讯 红旗技术 第 4期 动方 向相 同 ， 以免挂 掀起 炉排链 片的可能 ③该 系统设 有冷 却 水断 水 警装 置及 电机 运转 信号装 置 ， 若 有异常 ， 可及时 给出信 号 ， 故 自动化程度较 高 ， 不会给锅炉 值班 人员带来很 大的额 外负 担。 ⑨炉膛 内不停搅动 可增大排 烟 中的灰 尘 ． 但减 少了烟尘含碳量 从环境保 护角度讲 ， 含 碳烟尘是 污染空 气 的大敌 ， 是形 成酸雨 的 主要 因素 ． 故综 台 考虑 ， 此 技术 改 造对 环 境保 护 是 有利 的。 图 l正 面 系统 示 意 图 4效 益 分 析 按 国家科技部下 发的资料 ， 工业锅炉节煤 能达 到 5 ％即应作为重 点项 目大力支 持 ， 投资 回收期要 求在 1 ～3年 。而本技 术 改造 项 目， 在 保证 节煤 5～1 0％约 同时 ， 投资 回收 期 为 3 - 4个月 ， 至 多半年 ， 其投 资效益 ， 远 远 高出 国 家科技部 的要求 。 以 2 0 T 锅炉 计 每 小 时 耗 煤达 3 T， 每 天 耗煤 达 7 0 T 按 2 4小 时不熄火运行 。若 按保 守估 计节煤 5 ％ ， 则每天节煤 3 T多 ， 每 吨煤 按 t 6 0元计 ， 则每天 节约 4 0 0 ～5 0 0元人 民 币， 每 月 节约 1 ． 2～1 ． 5万 元人 民币 ， 4 ～5个月 便 可 收回技改投 资。 煤渣 含碳 量未作 过严 格测算 ， 但据 实 际观 察 ， 以往企业周 围群 众常常捡锅炉排 出的大量 煤渣核作 家用燃 料 ， 或企业有关 部 门将 大量煤 渣整车卖 出 ， 经 此技 术 改造 后 ， 可 重 复燃 用 的 煤 渣核基本 消失 ， 使 周 围群 众 失望 ， 使 锅 炉 使 用企业惊喜 。 一 般说来 ， 正常使 用的锅炉 难 以达到 原设 计的 出力 值 特别 是使 用年 限较 长的 旧锅 炉 ， 经 此改 造 ， 可 使 锅 炉 的 实 际 出 力 提 高 l 0～ 2 0 ％， 接 近甚至达 到原 设计 值 ， 避 免 了大锅炉 当小锅 炉使用 的尴尬 状态 。特 别 对 用汽 量太 而生产 紧迫的企业 ， 这 种改造更 显得 有价 值。 诚然 ， 冷却水从 中空搅 动轴 通 过 ， 会带 走 相 当多的热量 ． 使炉膛 温度受到影 响 ， 但是 ， 被 加热的冷却水 并未 自白放掉 ， 而是 直接或 再处 理后重 新作为 锅 炉给水 ． 充 分利 用 j ， 热 能 ． 故 维普资讯 2 { 】 0 0年 1 2月 秦景J I l J 求品杰 燃煤工 业锅炉强水冷 连续式煤层搅 动 系统 3 7 锅炉的整体 热效率 并未受 到影响 需要 说明 ， 在 全部 系统 设备 中 ． 炉外 装置 可 期使用 ． 而 高温状 态下工作 的中空搅动轴 属易损件 ， 只能使 用 2 --3个 供 暖期 。而且 ， 在 停炉检修时 ， 应 仔 细检 查搅 动轴 的磨 损 情况 ． 如有异常 ， 应及时更换 。 图 2侧 面 安 装 位 置 示 意 图 吉俭 本 燃煤 工业 锅炉 强水 玲 连 续式 煤 搅 动 系统在 国内少见 ， 特 别是 科学 而台理 的冷却设 计具 有新颖 性 、 实 用 性 ． 填补 丁工业 锅 炉技 术 改 造 的空 白 ． 受 副 ，省 级 能 源 部 门和 锅 炉 管 理 部 门的重视 和青脒 ， 有待 于进 一步推广 据了解 ， 除 内蒙古 和新疆 外 ， 我 国东北 地 区的 煤碳 质量 并 不好 ． 尤 其是 我 国南 方 广 大地 区 。 仅煤质差 ， 而且煤产 地极少 ， 煤碳供 应不便 在这些 地区推广 此煤层搅 动系统 ， 效果 可能更 显著 ， 且节 煤的经济 意义更 大。 上接 第 1 3页 4 结论 b 完善的定位系统可以保证各部分零 a 将 一窦复杂 的模 具分解 成 四套 相对件相对位 置 的可靠 性 。 较简单 的模具 ． 可 以缩 短设 汁周 期 、 制造周 期 c 工 艺 筋 的 使 用 可 以减 少零 件 的 变 也可 以有效 利 用现 场设备 ， 满足生产 的要求 形 。 维普资讯