1、分層、分行給煤技術(shù)的局限性
目前，在我國供暖鍋爐中，鏈條鍋爐占絕大多數(shù)，其中正轉(zhuǎn)鏈條鍋爐爐排煤層為自上而下的層燃方式，煤閘板式給煤，煤經(jīng)過煤閘板后，塊末混合煤被壓實(shí)，通風(fēng)阻力增大。為了改善鏈條鍋爐燃燒現(xiàn)狀，20世紀(jì)80年代推出了不同方式的分層給煤技術(shù)，經(jīng)過多年的推廣和發(fā)展，先后推出單輥式、雙輥式、三輥式分層給煤裝置等。分層給煤對(duì)疏散煤層、改善通風(fēng)、提高鍋爐燃煤效率具有積極作用。在此基礎(chǔ)上，相繼推出分層分行給煤技術(shù)。該技術(shù)對(duì)鍋爐布煤、通風(fēng)有較大的提高和改進(jìn)，較為明顯地提高了鍋爐燃燒效率和出力。但是，分層給煤、分層分行給煤仍然沒有改變正轉(zhuǎn)鏈條鍋爐傳統(tǒng)的層燃方式，其煤層布置自下而上依次排列大塊一中塊一小塊一末煤，此種布煤形式在改善燃燒方面取得了一定成效，但在實(shí)際運(yùn)行中，仍存在以下問題和不足。
(1)分層給煤、分層分行給煤是單一的固定布煤形式。因爐排橫向斷面布風(fēng)不均勻，易出現(xiàn)局部火口、風(fēng)口，末煤及灰渣在火口處過量風(fēng)的作用下，易產(chǎn)生翻壟起堆現(xiàn)象。起壟部分的煤層因缺氧燃燒不盡。由于布風(fēng)的不均衡，煤層易產(chǎn)生條狀燃燒，致使灰渣含碳量高。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
顆粒機(jī)、
木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
(2)由于燃燒方式是層燃，上部煤層燃燒后形成灰渣覆蓋層，覆蓋在未充分燃燒的煤層上部，隨著燃燒所積灰渣加厚，底部煤層輻射熱及供風(fēng)不足，燃燒不充分。
(3)在燃燒低熱值、低揮發(fā)分煤炭時(shí)，因分層及分層分行給煤布煤形式是塊煤居底部，末煤在上部，底部塊煤在風(fēng)室低溫助燃風(fēng)的負(fù)作用下，達(dá)不到塊煤的最佳燃點(diǎn)溫度，致使塊煤不完全燃燒，在爐排上產(chǎn)生一層未燃燒或燃燒不充分的塊煤層，造成能源的浪費(fèi)。
近年來，正轉(zhuǎn)鏈條式大噸位鍋爐得到廣泛普及與推廣，燃煤供給裝置的性能直接影響了鍋爐的燃燒效果。以64MW熱水鍋爐為例：采用單輥式分層給煤裝置，爐排橫向?qū)挾?.5m，在如此寬大的爐排面上，燃煤很難均勻布置在爐排上，縱向布置9個(gè)風(fēng)室調(diào)節(jié)助燃風(fēng)的進(jìn)給量，而單個(gè)風(fēng)室橫向送風(fēng)因風(fēng)室過長，致使整個(gè)爐排各區(qū)段間布風(fēng)不均。如此寬大的爐排，橫向布風(fēng)不均勻，致使燃燒不均衡，鍋爐達(dá)不到最佳燃燒運(yùn)行效果，是當(dāng)前大噸位鏈條鍋爐普遍存在的問題。隨著分層給煤技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了一種變層分段多煤形給煤裝置，從根本上解決了分層給煤技術(shù)的瓶頸。
2、變層分段多煤形給煤技術(shù)特點(diǎn)
2.1在爐排上變換給煤多層次功能
變層分段多煤形給煤裝置，具有變換多種給煤層次的功能。在燃燒低熱值燃煤時(shí)，基于正轉(zhuǎn)鏈條鍋爐末煤易燃的特點(diǎn)，調(diào)整變層結(jié)構(gòu)，可將煤層變化為：末煤一大塊煤一顆粒煤一末煤的布煤層次。煤層底部末煤進(jìn)入爐瞠預(yù)燃區(qū)后迅速起燃，提高了底部煤層溫度，引燃?jí)K煤。被引燃的塊煤進(jìn)入主燃燒區(qū)后充分燃燒。徹底解決了前幾代給煤技術(shù)底部塊煤層因受低溫助燃風(fēng)的負(fù)影響，時(shí)有塊煤不燃燒或出現(xiàn)黑煤層現(xiàn)象的技術(shù)難題。
2.2在爐排上分段布置不同厚度煤層功能
變層分段多煤形給煤裝置，采用多段控制給煤量閘板。根據(jù)爐排橫向各區(qū)段助燃風(fēng)的狀態(tài)，分段布置不同厚度煤層，即助燃風(fēng)強(qiáng)的區(qū)段煤層厚，助燃風(fēng)弱的區(qū)段煤層薄，均衡了布風(fēng)。
燃煤進(jìn)入爐膛后，起燃點(diǎn)成直線狀燃燒，杜絕了燃煤起火參差不齊的現(xiàn)象，做到了止燃點(diǎn)斷火整齊，火床尾部無明火。同時(shí)關(guān)閉止火點(diǎn)后部風(fēng)室，有效地控制進(jìn)入爐膛內(nèi)的冷風(fēng)量，提高了爐膛的溫度，確保煤層沿爐排橫向燃燒時(shí)間的一致性，達(dá)到較好的燃燒效果。
2.3在爐排上布置多種煤形功能
變層分段多煤形給煤裝置，具有在爐排上布置出多種煤形的功能，可實(shí)現(xiàn)分層煤形，分層分行、多層次煤形，復(fù)合式煤形，波峰波谷煤形。根據(jù)鍋爐燃燒狀況及所燃用煤種的差異，調(diào)整組合式篩分系統(tǒng)，將多種不同煤形在爐排上組合成最佳排列，使煤層充分燃燒。
采用波峰波谷布煤方式時(shí)，波浪式煤層展開面積相當(dāng)于增加了爐排寬度20%，加大了燃燒面積。其波峰波谷的間距及落差均可根據(jù)鍋爐燃燒狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，在爐排上形成均勻有序的多道火口，滿爐排面上都是火口燃燒，則不存在局部火口現(xiàn)象。伴隨波谷處燃煤充分燃燒，將波峰下部的塊煤引燃，火焰從底部煤層向上呈半沸騰燃燒，類似往復(fù)爐排煤層攪動(dòng)式燃燒。隨煤層底部的充分燃燒，波峰上部灰渣塌落至波谷，避免了灰渣覆蓋在煤層上部的問題。它以自下而上的攪動(dòng)式燃燒，完全改變了鏈條鍋爐自上而下的層燃方式。
3、變層分段多煤形給煤裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
以雙輥兩段給煤裝置為例，該裝置采取了雙輥（即撥煤輥和輸煤輥）分兩段結(jié)構(gòu)的方式。其中大噸位裝置采用雙輥兩段中間設(shè)支撐座式結(jié)構(gòu)，中部加設(shè)了支撐板和內(nèi)置式軸承、軸承座支撐系統(tǒng)，并在兩煤輥之間設(shè)有可調(diào)整軸心距離的調(diào)心裝置，有效解決了因撥煤輥和輸煤輥長度過長強(qiáng)度不足，在運(yùn)行中產(chǎn)生彎曲、下?lián)系募夹g(shù)難題。煤倉內(nèi)的燃煤與撥煤輥的接觸面積加大，增加撥煤輥對(duì)燃煤的撥動(dòng)力，杜絕了斷煤、卡煤、自淌等現(xiàn)象。采用多段控制給煤量閘板，沿爐排橫向布置8塊煤閘板，分段布置不同厚度煤層。
4、實(shí)際應(yīng)用效果
2008年，沈陽惠天熱電股份有限公司沈東熱源廠對(duì)1#、2#鍋爐的分層給煤裝置進(jìn)行了改造，應(yīng)用了變層分段多煤形給煤裝置。改造后的系統(tǒng)布煤均勻，鍋爐出力提高，取得明顯的節(jié)能成效。
4.1布煤均勻
原有的分層給煤裝置是單輥結(jié)構(gòu)，下煤僅靠輥筒上方的擋煤板來控制，而且煤斗中部有一個(gè)“收腰”，造成兩側(cè)塊煤較多，又由于爐排橫向有8.5m寬，因此下煤極不均勻。另外煤斗內(nèi)煤的重量全壓在輥簡上，輥筒中間又沒有支撐，長時(shí)間會(huì)造成輥筒彎曲，而且一旦煤濕些或粘些就會(huì)蓬煤。當(dāng)煤落到爐排上后，由于下煤不均，如直接送入爐內(nèi)會(huì)產(chǎn)生很多火口，偏燒嚴(yán)重，只好大量下煤，在爐排前部堆積起來，再加一塊煤閘板將煤刮平，這樣進(jìn)入爐膛內(nèi)的煤被壓得很實(shí)，顆粒不均，不但極大地增加了通風(fēng)阻力，而且根本談不上分層燃燒。爐排兩側(cè)塊煤較多，通風(fēng)好，經(jīng)�；馃矫憾分腥�。
變層分段多煤形給煤裝置采用了雙輥結(jié)構(gòu)，中間增加了一個(gè)支撐點(diǎn)，增強(qiáng)了輥筒的強(qiáng)度。撥煤輥筒承重，并將煤疏松地送到真正負(fù)責(zé)給煤的輸煤輥筒上，這樣煤就會(huì)很疏松地落到爐排上，而不會(huì)產(chǎn)生蓬煤現(xiàn)象。同時(shí)在給煤輥筒上橫向布置了8塊煤閘板，特別針對(duì)兩側(cè)下煤不均，分別設(shè)置了一塊300mm寬的小型閘板，通過對(duì)這幾塊閘板的調(diào)節(jié)使下煤均勻。在輥筒的下方布置了可自由調(diào)節(jié)角度的特殊結(jié)構(gòu)的分層篩，可根據(jù)煤質(zhì)的不同，自由選擇分層的結(jié)構(gòu)，特殊的篩板將煤均勻地排列出波峰波谷結(jié)構(gòu)。
4.2提高鍋爐出力
改造之前燒爐極力避免火口的出現(xiàn)，而變層分段多煤形給煤裝置運(yùn)用了反向思維，波峰波谷式的煤型人為地造成火口，均勻排列的火口不會(huì)產(chǎn)生偏燒。煤在波谷處助燃風(fēng)阻力小會(huì)首先燃燒，并將波峰下部的塊煤引燃，使波峰處煤層底部塊煤逐漸向上燃燒。由于煤層底部的燃盡，波峰上部的煤崩塌，因此產(chǎn)生二次攪拌現(xiàn)象，使未燃燒的煤層充分裸露，利于燃燒。運(yùn)用該裝置后，在爐排前部著火線成一條直線，在后部燃盡區(qū)斷火幾乎也是一條直線。由于通風(fēng)阻力小且均勻，在前拱區(qū)點(diǎn)燃迅速，火焰是耀眼的亮白色，在主燃燒區(qū)更是燃燒旺盛、充分。在使用相同的煤質(zhì)前提下，使用該裝置的爐和未使用該裝置的爐，在出力相同情況下，燃燼區(qū)相差將近2m。在燃用熱值為16747U/kg(4000kcal/kg)左右的煤種時(shí)，未使用該裝置的鍋爐爐膛溫度在500℃左右，平均出力在40MW左右；使用該裝置的鍋爐爐膛溫度在600℃左右，出力在45MW左右。在燃用熱值為18841U/kg(4500kcal/kg)左右的煤種時(shí)，未使用該裝置的鍋爐爐膛溫度在600℃左右，平均出力在50MW左右；使用該裝置的鍋爐爐膛溫度在750℃左右，出力在55MW左右。在燃用熱值為22190U/kg( 5300kcal/kg)左右的煤種時(shí)，未使用該裝置的鍋爐爐膛溫度在750℃左右，平均出力在60MW左右；使用該裝置的鍋爐爐膛溫度在850℃左右，出力在65MW左右�？梢娫撗b置應(yīng)用后鍋爐出力提高約10%。
4.3節(jié)能降耗
(1)由于煤層疏松，通風(fēng)阻力小，可減小鼓風(fēng)風(fēng)壓。
(2)由于爐排后部燃盡區(qū)的提前，因此可以關(guān)閉相應(yīng)的風(fēng)室，減少送入爐膛內(nèi)的風(fēng)量。
(3)爐排燃燒區(qū)風(fēng)煤配合得當(dāng)，能夠有效降低過量空氣系數(shù)。
(4)改造前鼓風(fēng)機(jī)頻率42—46Hz，改造后32—34Hz；改造前引風(fēng)機(jī)頻率46—48Hz，改造后38—41Hz�？梢姡娘L(fēng)量與引風(fēng)量都大幅度降低，降低幅度在10% -15%。
燃燒充分帶來的另一個(gè)重大好處就是爐渣含碳量的降低，也就是機(jī)械未完全燃燒熱損失的降低。如果鍋爐在使用設(shè)計(jì)煤種，而且對(duì)鍋爐負(fù)荷的要求不高時(shí)，這種比較不是十分明顯，但是當(dāng)所使用的燃煤與設(shè)計(jì)煤質(zhì)相差很大，尤其是嚴(yán)寒期當(dāng)熱岡對(duì)熱量的需求猛增時(shí)，保證出力成了首要任務(wù)，如果燃燒的不充分，能源浪費(fèi)很嚴(yán)重。改造前爐渣含碳量在10% ~12%，改造后在6%~8%，整個(gè)采暖期使用該裝置的鍋爐平均節(jié)煤在7%左右。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯(cuò)的選擇。
5、經(jīng)濟(jì)分析
沈東熱源廠1#、2#鍋爐的變層分段多煤形給煤裝置的改造于2008年當(dāng)年施工，當(dāng)年即創(chuàng)造效益。改造1臺(tái)給煤裝置一次性投資12萬元人民幣，2臺(tái)共投入了24萬元改造費(fèi)用。
鍋爐改造前，單臺(tái)64MW熱水鍋爐每小時(shí)煤耗量為12.5t，而對(duì)鍋爐進(jìn)行給煤裝置改造后，實(shí)際效果是單臺(tái)鍋爐在同樣出力下煤耗量平均為11. 38t/h，節(jié)煤9%。一個(gè)采暖期按運(yùn)行l(wèi)OOd計(jì)算（調(diào)峰熱源），可節(jié)煤（12.5 - 11, 38）×24 x100=2688t．煤均價(jià)按402元／t計(jì)算，則一個(gè)采暖期節(jié)省1080576元。
改造前，單臺(tái)鍋爐鼓引風(fēng)機(jī)平均電耗208kW，改造后，鼓引風(fēng)系統(tǒng)節(jié)電10%，一個(gè)采暖期按運(yùn)行100d計(jì)算，共節(jié)電約50000kWh，電費(fèi)按0.80元／kWh計(jì)算，則一個(gè)采暖期節(jié)省50000×0.80=40000元。
因此單個(gè)采暖期內(nèi)，通過變層分段多煤形給煤裝置改造的鍋爐單臺(tái)爐節(jié)約煤電價(jià)值1080576+40000= 1120576元，2臺(tái)共節(jié)約220多萬元�？梢姡脑旌蠖虝r(shí)間內(nèi)即可收回投資，并且創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。同時(shí)減排效果非常明顯：減少煙塵排放48.4t，減少二氧化硫排放32. 2t，減少氮氧化物排放11. 29t。
6、結(jié)論
總結(jié)鍋爐改造后兩個(gè)采暖季以來的實(shí)際運(yùn)行效果，證明沈東熱源廠1#、2#鍋爐的分層給煤裝置改造取得了成功。改造后的鍋爐不僅在節(jié)能降耗上成果顯著，而且大幅降低了煙塵和二氧化硫、氮氧化物的排放量。
