民用供热锅炉的工艺与节能设计
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作者: 杨立新
[摘要] 供暖中燃烧调节和节能不仅关系到居民生活水平的改善，同时也是能源节约以及环境保护的重要组成部分，本文就燃煤链条锅炉和循环流化床锅炉为例，讨论下民用供热锅炉的燃烧调节控制和节能。
[关键词] 节能燃烧调节 链条炉燃烧控制
目前在城市现代化建设过程中，对于城市的集中供暖是其中的一个重要的标志，同时供暖中燃烧调节和节能不仅关系到居民生活水平的改善，同时也是能源节约以及环境保护的重要组成部分。
一、燃煤链条供暖锅炉的燃烧调节和节能
1．链条炉的燃烧调节系统
对链条炉的燃烧进行调节，实际上就是要在保证锅炉燃烧可以充分提供蒸汽负荷以及供暖需求的同时，保证链条炉的安全运行以及燃烧的经济性。在具体的燃烧调节过程中，主要是实现对燃烧的控制，而在燃烧控制中又包括炉排转速控制、炉膛负压控制和送风控制。
在对燃烧系统的调节过程中，首先必须要保证锅炉主汽压力的稳定性维持，在实现对燃料方面缺陷的克服同时，保证出力和负荷之间的协调；其次是要保证锅炉内空气量与燃料量之间的协调，从而提高锅炉燃烧的经济性；第三是需要保证送风量和引风量的协调性，维持炉膛的负压，保证锅炉的安全性。
在该燃烧调节系统中，主要对三个变量进行调节：送风量、引风量和燃烧量。而在链条炉参数中，其主汽压力是衡量负荷与蒸汽量之间是否平衡的重要标志，而在实践中造成主汽压力变化的主要因素包括两个方面的内容：一个是燃料量的变动，这种基本变量上的变动可以通过自身的闭环来实现控制和调节；而另一个是耗气量上的变动，这种变动属于负荷变动，一般不容易实现调节。而在该调节系统中，首先对负荷条件进行设定，然后确定基本的运行规则和平衡基础值，这个数值可以对基本的负荷进行保证，并根据主汽压力的变化以及偏差进行气压状态的确定，然后对基础数值进行微调，从而保证蒸汽的品质和供暖效果。
2．链条炉的节能技术
（1）分层燃烧技术
在分层燃烧技术中，原煤需要首先通过煤闸板，然后经过煤辊传动装置进入到了振动筛，然后在炉排上形成上金字塔形状的煤层，这种煤层由于没有受到煤闸板的挤压，同时由于下层的颗粒孔隙较大，通风以及透气性能都较好，利于燃烧。同时在其他条件都一致的前提下， 如果采用三辊式分层燃烧技术，会至少降低炉渣含碳量的5%，提高热能2%，在原煤节省方面可以达到10%以上。
（2）炉排改造技术
链条炉中的空气系数过高不利于锅炉的节能，而空气系数过高的主要原因在于锅炉炉排本身的问题，具体包括风室之间串风、隔断不严密以及炉排位置漏风。因此在节能中，可以考虑对炉排进行改造：
首先可以对炉排的侧板进行改动，主要是从前墙线到前挡风门处做改动，调整前轴标高，重新改动减速机基础标高，使减速机前移，这样前轴中心线到锅炉前墙距离增大，使炉排运行平稳；其次，炉排侧板重新设计布置，中间成框架结构，使进风口面积增大，整个炉排面布风均匀；第三，将大鳞片炉排更换为相互搭接的炉排；第四，改造后轴传动方式不再采用轴承，前轴仍然保持定时加润滑油；第五，风室内排灰装置全部更换，将排灰板高度提高并拖拉灵活，不漏风，密封严密；最后，将炉排外侧几个进风管改造成一个整体风箱，使送风在大风箱内基本形成稳压。
（3）飞灰可燃物回收技术
利用可燃物回收装置提高飞灰回收率和炉膛出口温度，是提高锅炉效率的一个重点。撞击式分离器是惯性分离器，可有效回收烟气中的可燃物颗粒，它依靠撞击横向布置在气体通道上的分离体来分离固体，其形式主要有平板式、槽形梁式等，其分离机理为:当气固两相流体经过撞击式分离器时，气体可以绕分离器流动，固体颗粒由于携带的动量要比气体大，继续按原方向运动，因而偏离主气流方向，最后撞击分离体。
其运动存在着颗粒轨迹界限，当颗粒运动越过这个界限时，颗粒就无法被分离出来。因此界限流线距分离体中心线距离是影响撞击分离效率的重要参数，若在界限线内所有颗粒经撞击粘附在分离体表面，则在距分离体中心线距离范围内，所有运动颗粒都有可能被分离。然后根据不同形状阻挡件的惯性撞击效率公式，设计相应的分离器，布置在烟道中对可燃颗粒进行回收复燃。
二、循环流化床锅炉的燃烧控制和节能
1．循环流化床锅炉的燃烧控制
（1）料层温度
料层温度是指燃烧密相区内流化物料的温度。它是一个关系到锅炉安全稳定运行的关键参数。料层温度的测定一般采用不锈钢套管热电偶作一次元件，布置在距布风板200-500mm左右燃烧室密相层中，插入炉墙深度15-25mm，数量不得少于2只。在运行过程中要加强对料层温度监视，一般将料层温度控制在850℃-950℃之间，温度过高，容易使流化床体结焦造成停炉事故；温度太低易发生低温结焦及灭火。必须严格控制料层温度最高不能超过970℃，最低不应低于800℃。在锅炉运行中，当料层温度发生变化时，可通过调节给煤量、一次风量及送回燃烧室的返料量，调整料层温度在控制范围之内。如料层温度超过970℃时，应适当减少给煤量、相应增加一次风量并减少返料量，使料层温度降低；如料层温度低于800℃时，应首先检查是否有断煤现象，并适当增加给煤量，减少一次风量，加大返料量，使料层温度升高。一但料层温度低于700℃，应做压火处理，需待查明温度降低原因并排除后再启动。
（2）返料温度
返料温度是指通过返料器送回到燃烧室中的循环灰的温度，它可以起到调节料层温度的作用。对于采用高温分离器的循环流化床锅炉，其返料温度较高，一般控制返料温度高出料层温度20-30℃，可以保证锅炉稳定燃烧，同时起到调整燃烧的作用。在锅炉运行中必须密切监视 返 料温度，温度过高有可能造成返料器内结焦，特别是在燃用较难燃的无烟煤时，因为存在燃料后燃的情况，温度控制不好极易发生结焦，运行时应控制返料温度最高不能超过1000℃。 返 料温度可以通过调整给煤量和返料风量来调节，如温度过高，可适当减少给煤量并加大返料风量，同时检查返料器有无堵塞，及时清除，保证返料器的通畅。
（3）料层差压
料层差压是一个反映燃烧室料层厚度的参数。通常将所测得的风室与燃烧室上界面之间的压力差值作为料层差压的监测数值，在运行都是通过监视料层差压值来得到料层厚度大小的。料层厚度越大，测得的差压值亦越高。在锅炉运行中，料层厚度大小会直接影响锅炉的流化质量，如料层厚度过大，有可能引起流化不好造成炉膛结焦或灭火。一般来说，料层差压应控制在7000-9000Pa之间。料层的厚度(即料层差压)可以通过炉底放渣管排放底料的方法来调 节。用户在使用过程中，应根据所燃用煤种设定一个料层差压的上限和下限作为排放底料开始和终止的基准点。
（4）炉膛差压
炉膛差压是一个反映炉膛内固体物料浓度的参数。通常将所测得的燃烧室上界面与炉膛出口之间的压力差作为炉膛差压的监测数值。炉膛差压值越大，说明炉膛内的物料浓度越高，炉膛的传热系数越大，则锅炉负荷可以带得越高，因此在锅炉运行中应根据所带负荷的要求，来调节炉膛差压。而炉膛差压则通过锅炉分离装置下的放灰管排放的循环灰量的多少来控制，一般炉膛差压控制在500-2000Pa之间。用户根据燃用煤种的灰份和粒度设定一个炉膛差压的上限和下限作为开始和终止循环物料排放的基准点。此外，炉膛差压还是监视返料器是否正常工作的一个参数。在锅炉运行中，如果物料循环停止，则炉膛差压会突然降低，因此在运行中需要特别注意。
2．循环流化床锅炉的节能
在运行中要结合所燃用煤质及当时负荷的情况，严格监控料层差压、温度、炉膛差压和返料温度，通过不断调整给煤量、风量及返料量，使锅炉达到最佳的运行效果，最大限度的发挥循环流化床锅炉高效节能的优势。
三、结束语
综上所述，随着节能减排的要求不断提高，各种新技术在民用供热锅炉上得到应用，用户应结合实际加以研究适合自身的方法，实现对供暖锅炉的燃烧调节，同时提高锅炉的节能效果。
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