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0、前言
    某公司于1991年安裝投運(yùn)的DZD20 -2.45/400AⅡ型鍋爐是屬于傳統(tǒng)的拋煤機(jī)鏈條鍋爐，當(dāng)時(shí)主要是想用作差壓發(fā)電。隨著公司生產(chǎn)的發(fā)展，該鍋爐現(xiàn)在主要為尿素生產(chǎn)供蒸汽。但在使用過程中，一直都存在著燃燒不完全、煙囪冒黑煙、粉塵排放量大的問題。這給周邊的環(huán)境帶來很大的危害，公司于2005年對(duì)該鍋爐進(jìn)行消煙除塵改造。現(xiàn)把改造的具體情況介紹如下。
1、存在問題的原因分析
    經(jīng)過考察分析認(rèn)為：黑煙是由于煙氣中帶有炭黑所致。炭黑是碳?xì)浠�合物不完全燃燒的新產(chǎn)物。碳?xì)浠�合物在爐內(nèi)高溫環(huán)境中未與氧氣接觸而發(fā)生燃燒反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生脫氫、裂化、疊合、環(huán)化等一系列復(fù)雜反應(yīng)過程而形成富碳物質(zhì)，成為炭黑。炭黑在爐內(nèi)形成時(shí)是可燃燒的，但當(dāng)未燃燒完畢便進(jìn)入低溫對(duì)流煙道時(shí)，由于火焰溫度迅速降低，火焰熄滅，燃燒終止，未燃盡的炭黑就被煙氣帶走，炭黑顆粒互相黏結(jié)而使粒徑增大，難以燃燒，便形成了黑煙。這主要是由以下幾方面的原因造成，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的木屑生物質(zhì)顆粒燃料。
    (1)鍋爐結(jié)構(gòu)的原因。該鍋爐屬于拋煤機(jī)鏈條鍋爐。拋煤機(jī)鏈條鍋爐既有細(xì)煤屑的懸浮燃燒，也有粗顆粒的火床薄煤層燃燒。細(xì)煤屑由于本身重量小，被上升氣流托住，在空間著火燃燒，但其燃盡所需的時(shí)間比煤粉長(zhǎng)得多。而拋煤機(jī)鏈條鍋爐極少能產(chǎn)生氣流紊流或機(jī)械混合攪動(dòng)，細(xì)煤屑與空氣的混合狀況很差，加之該型鍋爐爐膛出口煙窗太靠近拋煤機(jī)，大量細(xì)粉煤來不及燃燒便被帶入對(duì)流煙道，使煙囪冒黑煙、粉塵排放量大。
    (2)實(shí)際燃用煤種與設(shè)計(jì)煤種有較大的差異。目前用煤揮發(fā)分較高（分析基揮發(fā)分礦=22.38%、可燃基揮發(fā)分V=39.67%）、灰分大(Ar= 40. 90%)、熱值低(Qd=17 285 kj/kg)。揮發(fā)分高的煤易著火，同時(shí)揮發(fā)分燃燒也要耗大量氧氣，需要及時(shí)補(bǔ)充氧氣；灰分高的煤飛灰量大、飛灰含煤高、煤顆粒燃盡時(shí)間長(zhǎng)。如果煙氣與空氣混合不好，煙囪易冒黑煙。
    (3)未配置二次風(fēng)，爐膛內(nèi)煙風(fēng)混合差，無煙擾動(dòng)作用，細(xì)粉未能完全燃燒，飛灰量大、含煤量高。
    (4)爐排速度、風(fēng)室配風(fēng)及拋煤機(jī)運(yùn)行調(diào)整欠佳，煤顆粒度控制不好，致使著火時(shí)間過長(zhǎng)、薄層燃燒區(qū)相應(yīng)變短，未能充分發(fā)揮薄層燃燒優(yōu)勢(shì)，渣中含碳量高。
    燃燒不完全是鍋爐出力不足、效率較低的主要原因。炭黑是不完全燃燒的產(chǎn)物，不僅污染空氣，而且浪費(fèi)能源。炭黑比較輕（比空氣比重小），又具有憎水性，用除塵裝置去捕集炭黑，效果不佳，只有通過改進(jìn)燃燒來解決。因此應(yīng)采取的措施：①加強(qiáng)可燃物與空氣的混合；②保證足夠的燃燒時(shí)間。
2、鍋爐改造的具體方案
2.1  改變煙氣流程，延長(zhǎng)煤顆粒和炭黑燃盡時(shí)間
    由于公司現(xiàn)在的生產(chǎn)己不再需要過熱蒸汽，故拆除過熱器、過熱器后的對(duì)流管，在現(xiàn)有爐拱右上部、爐膛后部左后側(cè)開出煙窗，利用前墻水冷管構(gòu)筑前拱和前部煙道。燃燒煙氣從后拱右上部進(jìn)入高溫燃盡室、左側(cè)高溫燃盡室、前部過煙道、右側(cè)對(duì)流管束，再經(jīng)過省煤器、空氣預(yù)熱器后到除塵器。
    結(jié)合前部煙道改造，利用前墻水冷管構(gòu)筑前拱。遮煤前拱是近幾年拋煤機(jī)鏈條鍋爐節(jié)能技改最常用的措施。在拋煤機(jī)機(jī)口上方增加一折煙的遮煤前拱（其長(zhǎng)度和高度根據(jù)爐膛尺寸進(jìn)行熱力計(jì)算后確定，爐拱不能影響正常拋煤及二次風(fēng)工況，并保證有足夠的爐床火焰高度），煙氣在爐拱出口處拐彎時(shí)靠離心力作用而將煙氣中的煤粒分離出來，甩向后墻落回爐排著火區(qū)，有利于著火。
    折煙的遮煤前拱還有一個(gè)重要作用就是合理組織爐內(nèi)熱輻射和熱煙氣流動(dòng)，提高火床頭部著火區(qū)溫度，改善著火條件，并強(qiáng)化火床中部的薄煤層燃燒區(qū)，使燃燒更加旺盛，爐拱自身溫度提高使其保溫促燃作用得到更好發(fā)揮，從而獲得爐床前部迅速著火、爐后灰渣燃盡良好的穩(wěn)定燃燒工況，降低灰渣含煤量、提高鍋爐熱效率和出力。
2.2  改造二次風(fēng)系統(tǒng)和省煤器
    (1)無射流二次風(fēng)，致使煙風(fēng)混合差，細(xì)粉、揮發(fā)分及炭黑未完全燃燒，飛灰量大、含煤量高。前墻遮煤前拱根部位置向下傾斜15 0布置12根二次風(fēng)管，使噴出氣流蓋住揚(yáng)起的細(xì)煤屑，由于所用煤揮發(fā)分高，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充揮發(fā)分和炭黑燃燒所需的氧氣，同時(shí)加強(qiáng)爐內(nèi)擾動(dòng)和引射作用，強(qiáng)化懸浮段燃燒。二次風(fēng)管徑為∮57 mm x3 mm，出口處是80 mm×20 mm的矩形口，二次風(fēng)速維持在50~ 70 m/s。運(yùn)行時(shí)根據(jù)煤質(zhì)調(diào)整二次風(fēng)量（細(xì)粉多、揮發(fā)分大，則加大二次風(fēng)）。這種二次風(fēng)是由單獨(dú)布置的二次風(fēng)風(fēng)機(jī)供給。
    (2)結(jié)合公司實(shí)際生產(chǎn)的蒸汽用量，特邀請(qǐng)專家重新進(jìn)行熱力和煙氣阻力計(jì)算，對(duì)省煤器進(jìn)行改造，以彌補(bǔ)過熱器處減少的對(duì)流管的換熱面積。
2.3  結(jié)合燃用煤種調(diào)整爐排速度、配風(fēng)及拋煤機(jī)工況
    旨在縮短著火區(qū)、延長(zhǎng)薄層燃燒區(qū)長(zhǎng)度，以充分發(fā)揮薄層燃燒優(yōu)勢(shì)。
    (1)嚴(yán)格控制燃煤質(zhì)量。0～3 mm細(xì)煤屑低于20%，最大煤塊尺寸不超過25 mm;燃煤揮發(fā)分不低于20%，灰分不超過30%，這是同型鍋爐成功運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。
    (2)合理調(diào)整各風(fēng)室配風(fēng)。爐排上煤層沿爐排長(zhǎng)度的厚度和顆粒分布差別大，尤其是起始端著火條件差，因此應(yīng)采用分段送風(fēng)方式。爐排前段風(fēng)室應(yīng)少送風(fēng)，二風(fēng)室應(yīng)全開加大送風(fēng)以形成強(qiáng)燃區(qū)，對(duì)尾部應(yīng)減少送風(fēng)，避免空氣過量入爐而增大排煙熱損失。這既促進(jìn)了前段燃料的著火，又保證了尾部灰渣的進(jìn)一步燃盡，還滿足了中部旺盛燃燒區(qū)的空氣需要，減少了氣體和固體不完全燃燒的熱損失。
    根據(jù)現(xiàn)燃用煤種合理調(diào)整爐排速度和煤層厚度，降低渣中含煤量。現(xiàn)燃用煤種的灰分和揮發(fā)分高，加之遮煤前拱的存在較易著火，可適當(dāng)加快爐排速度、減薄煤層厚度，使?fàn)t排上煤與空氣充分接觸而燃盡。煤層厚度在20~25 mm，爐排末端的灰渣層厚度維持在120～150 mm。還應(yīng)加強(qiáng)用汽調(diào)度，避免鍋爐頻繁啟停。
3、改造的效果
    公司在認(rèn)真分析了上述改造方案的可行性后，于2005年5月底開始對(duì)該拋煤機(jī)鏈條鍋爐進(jìn)行改造，并于2005年6月初完工。在按相關(guān)程序規(guī)定，經(jīng)過點(diǎn)火運(yùn)行48 h后得出如下結(jié)論。
    (1)在沒有改變鍋筒工作壓力、蒸汽品質(zhì)的前提下，改造后的蒸發(fā)量完全符合公司生產(chǎn)要求( >16 t/h)。
    (2)爐膛燃燒效果明顯改善，實(shí)現(xiàn)飛灰含碳完全燃燒，再加上水膜除塵器的使用，消除了黑煙，林格曼黑度達(dá)到I級(jí)。從而實(shí)現(xiàn)了該爐煙氣的達(dá)標(biāo)排放，保護(hù)了自然環(huán)境。