10T燃煤蒸汽锅炉的维修与改造

【摘　要】本文针对10t蒸汽链条锅炉存在的问题，进行了节能改造，取得了显著的成效。

【关键词】热工测试；炉拱改造；炉体大修；合理配风；节能效益

1.锅炉的基本状况及热工测试数值

我单位有一台10T燃煤蒸汽链条锅炉（SHL10-1.3IIA），从1992年投入运行以来一直没有进行炉体整体大修，存在正压燃烧、炉墙裂纹、炉顶保温脱落、表面温度高，漏烟、漏灰，烟道隔墙脱落，煤层燃烧工况差、煤种适应性差等问题，根据节能监测中心对该炉采取正反平衡法进行五次测试，其数值分别为71.1%，69.2%，70.5%，71.4%，71.3%，平均值为70.7%，低于国家锅炉的发热鉴定标准：79.3%。在反平衡测分析中，不完全燃烧热损失为18.3%，化学燃烧热损失1.5%，物理燃烧热损失6.7%，散热损失1.95%，排烟热损失0.85%。根据这些分析结果，我们立足于锅炉实际情况，针对影响锅炉热效率的一些因素进行改造。

2.炉拱改造

2.1炉拱的实际工作机理

锅炉的前拱其作用在于蓄热保持高温，增强对刚进炉的新煤的辐射加热促使其及时着火燃烧；后拱其作用是改变自然层上升的烟气流动方向，使炉内可燃气体、悬浮的焦粒子与空气能够良好混合，同时，延长他们的行程，使之有充分的时间达到燃尽。炉拱实际工作机理是：以再辐射为主、镜反射为辅的方式，将燃料区火床面的辐射热和部分火焰的辐射热传到新的着火区，用于引燃，而且依靠燃烧区火床面辐射热也可促进燃烬。即煤引燃的主要热源来自于后拱将大量的高温烟气和炽热碳粒输送到燃料的燃烧区，提高那里的温度，强化那里的燃烧，使之发出更多的热量，并以此形成更高的温度，从而大大地增强了前拱的辐射引燃作用。

2.2改造前后炉拱结构

由炉拱的实际工作机理可知：前后拱的搭配是否合理，决定了烟气中可燃成分能否迅速燃烬，新煤能否顺利引燃。因此对该锅炉的前后拱结构进行了改造。改造后该形式的辐射对流拱具有如下优点：

(1)前拱覆盖率由改造前的28.6%增至33.3%，后拱覆盖率由53.85%增至57%，前后拱覆盖率达到90.3%。

(2)在炉前拱2500mm的标高处的翻火口，最大限度的呈弧状伸进炉内，尽可能地使炉膛空间变小，中间燃烧旺盛区的高温烟气及后拱对前拱的辐射亦加强，形成了一个高温高效燃烧区；前拱点火拱部位从原来的350mm高，压低至250mm，减少了热散失和进冷风的缺点，提前了着火线，同时避免了火焰燃至煤斗烧坏煤闸板的弊病。

(3)后拱加高拱的高度。后拱向前伸进500mm，高度≤1000mm，高温烟气不会被直接抽走，而是合理地导向前拱，前拱的弧面均匀地反射至炉排前部与中部，平衡了炉膛前后的空气过剩不均的问题，对可燃气体、碳粒和氧气的充分混合燃烧创造了十分有利的条件，使煤充分燃烧，同时降低了炉渣含碳量。

(4)在前拱上部设置凸型单曲拱具有二次风作用。高温烟气在火床面上形成烟气旋涡，延长烟气流程及煤粒的燃烧时间，气体和固体的不完全燃烧损失显著减少。

(5)依靠旋涡的分离作用，把未燃烬的炭粒甩回火床复燃，从而降低飞灰含碳量，飞灰量的减少又降低了对尾部受热面的磨损。

3.炉墙等方面的改造

3.1问题提出

改造前，锅炉存在炉膛工况差，温度升不上，低于700℃；排烟温度达189℃(有关标准为≤180℃)，排烟处空气过剩系数airy为3．21(有关标准≤2)。经分析可知其使燃烧恶化的重要原因之一是炉墙裂纹、炉顶保温脱落、表面温度高，炉子漏烟、漏灰，造成引风量增大，加大排烟损失，尤其不利于挥发物的燃烧，容易产生黑烟和加大除尘器负荷；导致炉膛内过剩系数大，破坏了炉膛的燃烧工况，不利于燃烧。施工中发现炉顶内积灰1米多高，增加了吊梁额外负载，钢梁锈蚀严重，存在严重设备故障隐患。针对这些问题，对炉顶、炉墙进行全面更新改造。

3.2原厂设计的中墙结构存在一定缺陷，耐久性能差，易倒塌、裂纹，采用传统方法维修效果很不理想，而且一般维修后耐久性能不佳，因其在炉膛内部，一旦维修，必须停炉，不仅影响生产，并且中墙出现问题之后炉膛内高温火焰不能有效通过上方着火区，减少高温烟、焰与对流管及锅筒的接触时间，使原煤不能充分燃烧，造成浪费。

根据这一情况，我们整体拆除该中墙，在后拱上方原中墙位置用细骨料配置的耐火混凝土浇筑一道250mm厚，500mm高的墙基，在墙基上砌筑中墙，顶部弧形区域直接用混凝土浇筑的异型砖填缝，完成后在其表面均匀挂上一层新型无机材料—高温耐火胶泥，该材料具有耐高温、耐烧蚀，传热及膨胀系数低等特性，对于降低中墙维修率，提高锅炉热效率起到的很大作用。

3.3炉顶改造

(1)炉顶也采用浇注的方法，用热轧钢筋组成框架，采用高铝钒土耐火浇注料浇注，再用膨胀可塑材料捣打，该材料在高温状态下产生微膨胀，有效地克服耐火层与金属构件、管道间产生的裂缝缺陷。

(2)水冷壁管从炉顶穿过的地方是密封的难点和要点，管与墙之间的膨胀可塑材料严格按规程要求厚度敷设，用人工夯打结实。

(3)保温层采用硅酸铝纤维毡和粘结剂重叠错缝粘贴200mm厚，上敷铁丝网，再用石棉绒制成的抹面料进行抹面，以提高其密封的质量和效果，杜绝三漏问题。

3.4炉墙改造

该炉为轻型快装锅炉，原设计上部炉墙仅有一层耐火砖，中间轻质保温层，外敷铁皮，在改造过程中针对其墙体均采用了Tz-3型耐火砖，用新型高温胶泥进行炉墙砌筑，充分利用该种耐火胶泥常温固化时以硅氧烷结合，高温时靠陶瓷烧后产生粘结力，粘结强度高、使用温度范围宽等特点；加固框架并用重质耐火混凝土材料代替之前轻质保温材料，之后在其外表附5mm后硅酸铝纤维毡，并将铁皮更换为瓦楞钢板，充分提高其密封性及框架强度。

3.5针对目前的运行方式，对司炉人员进行培训，针对目前煤种及改造情况，合理调整风仓，以保证引燃和烟气混合良好。链条锅炉的新煤从落煤斗落到炉排上，依次完成预热、着火、燃烧和燃烬各个阶段；而其煤层的变化里随着炉排的移动，而逐渐减薄；合理配风的正确方法是：

(1)第一风仓基本不送风，第二风仓少送风；因在此阶段，新煤在预热阶段煤层最厚，通风阻力最大，但所需空气量接近于零，可不供或供极少量的空气。

(2)主要送风在第三、第四风仓；在本阶段，煤开始着火燃烧后，进入氧化区，煤层开始减薄；当挥发物含量较多，易粘结煤着火后，还要产生膨胀，煤层微增厚，通风阻力因水分的蒸发而减小，此时，所需空气风压最高，风量最大；而第五、第六风仓送少量风只为燃烬用；本阶段，焦炭大部分燃烬后，煤层仅剩下灰渣，此时厚度最薄，通风阻力大减，为了维持少量焦炭继续燃烧和冷却炉排，所需空气量较少，故供入的空气也减少。这样配风主要是保证从后拱来的高温烟气能够深入前拱区，同时还能将大量炽热的碳粒向前吹送，并在前拱区产生强烈的卷吸回流作用，有利于提高燃煤预热段的温度，促进煤尽早着火燃烧；而且这样的配风方式为中部旺盛燃烧区提供了充足的空气，又能促进新燃料的着火和尾部残余焦碳的进一步燃烬，提高锅炉的热效率。

4.改造后的效益

4.1锅炉改造前后运行情况

(1)该炉改造完成并投入使用后，从根本上解决了正压燃烧。

(2)炉膛测温点的温度由原来700℃提高到900多℃；锅炉的蒸发量(出口压力0．8MPa)可由原来的7t/h左右，稳定在9t/h，最高可达11t/h。

(3)炉拱燃烧工况明显改善，前拱区形成明显的扰动，燃烧火焰由原暗红色变成发亮的金黄色，着火点前移约0.3m。

(4)炉的漏烟、漏灰问题得到解决。

4.2节能效果

改造后的锅炉在3个多月的冬季采暖运行中，比前一年同期节约210吨，按照原煤780元/吨的计划价，折合费用16.38万元。

5.结束语

据统计分析，我国现有共有人蒸汽燃煤锅炉存在着较大的节能潜力。监测锅炉实际运行效率，查明各项损失的分配、找出工业锅炉热效率偏低的症结所在，合理调整运行，针对性地进行节能技术改造，将会显著提高锅炉热效率，大量节约燃煤。这是提高企业经济效益重要措施之一，也是贯彻“精益生产”的具体体现。　[科]

【参考文献】

［１］黄桂宁等编著．司炉工技术回答[M]．北京：机械工业出版社,1998,12．

［２］林宗虎．工业锅炉原理[M]．北京：机械工业出版社，1994．

［３］简添福．链条炉排锅炉的节能改造[J]．锅炉压力容器安全技术,2002,2．

［４］李正生．工业锅炉热效率测试方法与实践[J]．有色冶金节能，2002,2．

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