一、引言
新疆哈密石油基地所運行DZL型角管式熱水鍋爐是由丹麥沃倫(Volund)公司引進,由上海四方鍋爐廠試制的熱水鍋爐,本鍋爐為組裝式角管結構、燃煤鏈條爐排、層燃熱水鍋爐,強制循環。1#鍋爐房共有7臺14MW(20t/h)的單鍋筒縱置式鏈條鍋爐。于1994年11月份投產5臺,1996年12月份投產2臺,全部用于采暖和基地居民生活熱水供給。
二、DZL型角管式熱水鍋爐爐排的特點
(一)優點
1、鏈條爐排運行可靠,環保性能好,燃燒熱效率高,使用壽命長,鍋爐出力及效率均能達到設計要求;
2、燃燒設備采用鱗片式鏈條爐排結構,具有結構緊湊,爐排間隙小,漏煤很少;爐排面較薄,冷卻條件好;維修方便,能夠在不停爐的條件下更換爐排片等特點。
(二)缺點
1、鍋爐爐排有效面積為13.32m2(寬3.7m,長3.6m),爐排面積熱負荷為111.87
kW/m2,接近設計標準的上限,這就意味著煤及其燃燒產物在爐膛內的停留時間短,致使燃料未完全燃燒,飛灰多、爐渣含碳量高,致使鍋爐在實際運行過程中受熱面換熱能力下降,降低了鍋爐的熱效率。
2、由于爐排的有效長度短(僅為3.6m),燃煤燃燒穩定性差。隨近幾年不斷應用分層給煤裝置和犁式分煤器等新的燃燒技術,但爐渣可燃物含量仍居高不下。煤層底部的大粒徑煤在火床的有效燃燒區域內無法得到充分燃燒,增加了燃煤的固體不完全燃燒熱損失和飛灰熱損失,增加了鼓、引風機的耗電量,不利于節能環保。
2008年委托吐哈油田鍋爐壓力容器節能監測站對所用鍋爐進行了熱效率測試,結果顯示,爐渣含碳量:1#、2#鍋爐在12%以上、5#、6#鍋爐均在15%以上(超標);燃煤燃燒穩定性差,爐渣含碳量高。
三、原因分析
1、爐排結構設計分析:設計爐排燃燒有效長度短,造成熱負荷低,使燃燒不良。要想使煤(包括揮發分和焦炭成分)在爐膛中完全燃盡必須具備適當的爐排長度:鏈條爐排的長度,隨著鍋爐額定容量的大小不同,應選取為5~6m為宜。而此鍋爐爐排有效長度僅為3.6m,是造成煤的燃燒時間短、燃煤燃燒穩定性差而燃不盡的主要原因。
2、層燃爐燃燒特性分析:
分布圖中:
(Ⅰ)區域l表示新煤干燥和加熱區;
(Ⅱ)從MA斜面開始析出揮發分,到達一定溫度時揮發分著火燃燒;
(Ⅲ)從NB開始,煤層進入焦炭燃燒區。焦炭燃燒分為氧化區和還原區:由爐排下面進入煤層的空氣中的氧,在氧化區中很快耗于焦炭燃燒并放出大量熱量,因此氧化區的溫度是煤層中最高的;燃燒產物中的CO2上升進入還原區,與熾熱焦炭進行還原反應,生成的CO和剩余CO2一同逸出煤層進入爐膛;
(Ⅳ)鏈條爐排的最末端是煤的燃盡區和灰渣區。
煤的燃燒順序依次為:受熱干燥、揮發分析出并著火燃燒、焦炭燃燒和燃盡,最后形成灰渣;由于爐排速度過快,前部煤塊在爐中停留時間就縮短,造成燃燒不透而燃不盡,同時后部引燃區溫度降低,使著火點前移,從而使燃燒中心前移,灰渣中的可燃物就更多了,也是造成爐渣含碳量高的原因;從飛灰損失來看,爐排速度過快,有效燃燒面積減小,造成爐膛溫度降低,這些都會使飛灰熱損失增加。因此,爐排速度過快,
新疆哈密石油基地所運行DZL型角管式熱水鍋爐是由丹麥沃倫(Volund)公司引進,由上海四方鍋爐廠試制的熱水鍋爐,本鍋爐為組裝式角管結構、燃煤鏈條爐排、層燃熱水鍋爐,強制循環。1#鍋爐房共有7臺14MW(20t/h)的單鍋筒縱置式鏈條鍋爐。于1994年11月份投產5臺,1996年12月份投產2臺,全部用于采暖和基地居民生活熱水供給。
二、DZL型角管式熱水鍋爐爐排的特點
(一)優點
1、鏈條爐排運行可靠,環保性能好,燃燒熱效率高,使用壽命長,鍋爐出力及效率均能達到設計要求;
2、燃燒設備采用鱗片式鏈條爐排結構,具有結構緊湊,爐排間隙小,漏煤很少;爐排面較薄,冷卻條件好;維修方便,能夠在不停爐的條件下更換爐排片等特點。
(二)缺點
1、鍋爐爐排有效面積為13.32m2(寬3.7m,長3.6m),爐排面積熱負荷為111.87
kW/m2,接近設計標準的上限,這就意味著煤及其燃燒產物在爐膛內的停留時間短,致使燃料未完全燃燒,飛灰多、爐渣含碳量高,致使鍋爐在實際運行過程中受熱面換熱能力下降,降低了鍋爐的熱效率。
2、由于爐排的有效長度短(僅為3.6m),燃煤燃燒穩定性差。隨近幾年不斷應用分層給煤裝置和犁式分煤器等新的燃燒技術,但爐渣可燃物含量仍居高不下。煤層底部的大粒徑煤在火床的有效燃燒區域內無法得到充分燃燒,增加了燃煤的固體不完全燃燒熱損失和飛灰熱損失,增加了鼓、引風機的耗電量,不利于節能環保。
2008年委托吐哈油田鍋爐壓力容器節能監測站對所用鍋爐進行了熱效率測試,結果顯示,爐渣含碳量:1#、2#鍋爐在12%以上、5#、6#鍋爐均在15%以上(超標);燃煤燃燒穩定性差,爐渣含碳量高。
三、原因分析
1、爐排結構設計分析:設計爐排燃燒有效長度短,造成熱負荷低,使燃燒不良。要想使煤(包括揮發分和焦炭成分)在爐膛中完全燃盡必須具備適當的爐排長度:鏈條爐排的長度,隨著鍋爐額定容量的大小不同,應選取為5~6m為宜。而此鍋爐爐排有效長度僅為3.6m,是造成煤的燃燒時間短、燃煤燃燒穩定性差而燃不盡的主要原因。
2、層燃爐燃燒特性分析:
分布圖中:
(Ⅰ)區域l表示新煤干燥和加熱區;
(Ⅱ)從MA斜面開始析出揮發分,到達一定溫度時揮發分著火燃燒;
(Ⅲ)從NB開始,煤層進入焦炭燃燒區。焦炭燃燒分為氧化區和還原區:由爐排下面進入煤層的空氣中的氧,在氧化區中很快耗于焦炭燃燒并放出大量熱量,因此氧化區的溫度是煤層中最高的;燃燒產物中的CO2上升進入還原區,與熾熱焦炭進行還原反應,生成的CO和剩余CO2一同逸出煤層進入爐膛;
(Ⅳ)鏈條爐排的最末端是煤的燃盡區和灰渣區。
煤的燃燒順序依次為:受熱干燥、揮發分析出并著火燃燒、焦炭燃燒和燃盡,最后形成灰渣;由于爐排速度過快,前部煤塊在爐中停留時間就縮短,造成燃燒不透而燃不盡,同時后部引燃區溫度降低,使著火點前移,從而使燃燒中心前移,灰渣中的可燃物就更多了,也是造成爐渣含碳量高的原因;從飛灰損失來看,爐排速度過快,有效燃燒面積減小,造成爐膛溫度降低,這些都會使飛灰熱損失增加。因此,爐排速度過快,








