直流热水锅炉的设计变更

张春田

一、存在的问题及原因

1.近年来,角管式管架热水锅炉在鹤岗市多有使用。该炉型原设计前拱较低、后拱较短较高,后拱内敷设了两个规格的后拱管。后拱管内的冷却作用使得后拱温度较低,起不到应有的高温辐射作用,加上受高原气候和煤质差、挥发分较低等因素影响,导致炉膛温度低,从而造成锅炉的脱火、着火困难,煤种适应性差、煤燃烧不完全等不良后果。

2.链条炉排的窜风、漏风一直制约着改型锅炉的燃烧情况,原设计的链条炉排是由4个以上的风室组成,为了达到密封和风压一致,把所有风室用隔板分别由纵向和横向隔开,单侧或双侧送风,每道隔板都采用了夹丝石棉板密封措施。由于长期处于高温环境,夹丝石棉板内的钢丝强度和刚性很快退化,使密封性变差,造成风室之间的窜风、漏风,降低了调风装置的灵敏性。

3.燃烧室水冷壁爆管是困绕该型热水锅炉的一大难题,特别是一些地方燃用的煤种挥发分相对较高,有的甚至燃用III类烟煤。例如南岗煤矿使用的的一台QXL2.8-0.7/95/70-AII型锅炉,由于燃用的是本矿自采煤种(发热值在25.08kJ以上),结果在不到一个采暖期的时间里就出现了前墙水冷壁管和后拱管爆管事故。经分析,一是煤种不适应,二是存在热偏差,锅炉水分配不够合理,水流速偏低,加上水管外壁受炉膛高温火焰辐射,致使水中杂质在管壁上沉积结垢,水循环状况差,最终发生超温爆管。

4.排污时污垢和杂质不能有效排出,角管锅炉下纵集箱一般都比较长,最短的也在4m以上,原设计排污管座只有1个,因此,离排污管座较远的污垢和杂质根本无法有效排出;同时,由于集箱设计为水平的,集箱直径与排污管座直径相差很大,即使快速排污,带走的也只是排污孔周围少量的污垢,如排污时间太长,会造成热量损失和补给水量增加。

二、改进措施

针对该型锅炉在运行当中反映出来的问题,我们认真听取用户意见并进行了细致分析,去粗取精,确定了“改善燃烧、提高效率、降低烟尘”、“改善循环、提高流速、延长寿命”的锅炉改造设计思路。

1.在改善燃烧、提高效率和降低烟尘问题上重点对炉和炉拱进行了改进。在炉拱的设计上采用了双折线炉拱形式,前拱后沿高于后拱前沿,后拱前沿低于后拱中间,造成整个炉膛火焰在鼓、引风机作用下,形成强湍流动的高温烟汽涡旋,使得炉膛内气体混合均匀强烈,停留时间加长,火焰温度高,充满度好,强化了炉膛空间碳粒、飞灰的燃烧,有利于煤的着火及燃烬。

为了解决链条炉排的窜风、漏风问题,我们采用了W型风仓支架设计、全封闭式风仓、等压导流风室、微调进风门和交错密封定向推拉落灰装置。其运行操作原理是:单侧送风,鼓风通过微调进风门后进入全封闭风仓。为了达到宽度方向上的风压一致和均衡燃烧,鼓风再进入等压配风口,通过导流板将风压强度调节一致送给炉排,而由炉排缝隙落下的煤灰粉末暂存于风室底部,通过交错密封定向推拉落灰装置定期排出,然后随运行中的链条炉排带进入前部落灰斗,基本上杜绝了窜风漏风问题。

2.在改善循环、提高速度和延长寿命问题上重点对锅炉本体进行了改造。在本体结构设计上,去掉了后拱管,减少了炉膛燃烬室一次上升管(∮51X3mm)的根数,增加了尾部蛇形管受热面和循环回程。例如,QXL2.8-0.7/95/70型锅炉的炉膛及燃烬室一次上升管根数由原来的221根减少到83根,比原设计减少了62%,水流速明显提高,由原设计的0.078m/s提高到0.26m/s,保证了循环水对管壁的冷却,有效地避免了炉膛高温区上升管因热流密度大而造成爆管事故发生。尾部蛇形管受热面增加,有利于飞灰尘粒的沉降,除尘效果好。

将左、右下纵集箱的排污管由1根增加为2根,前、后各1根。根据不同规格锅炉,设计长度不同的集垢装置安装在集箱内底部,增大集箱底部(污垢积存处)的水流强度,充分利用快速排污和强水流作用,定期将积存污垢随水流排出。必须保证该装置与集箱内壁的间隙,间隙过大对形成强水流的效果不利,间隙过小又不利于污垢的沉积,因此,将间隙控制在5~6mm为宜。

总之,针对角管锅炉存在问题所进顶的改进设计是适当的提高介质流速,新设计的“双折线拱、快速均匀排污装置和等压风室”使该锅炉燃烧稳定、运行平稳、升温快、节省煤、超负荷能力强,停电自身保护效果好,运行安全,改进和优化设计的锅炉经一个采暖期的试用,从未出现故障,用户反映很好,1998年5月13日通过了省科学技术委员会组织的成果鉴定。经环保、热工测试和现场考察认为,该锅炉出力达到了设计要求,并有10%的超负荷能力,热效率比ZBJ98011-88《工业锅炉通用技术条件》的规定标准高出2.6~3.95个百分点(指该系列五个规格),除尘效果较好。

(编辑/刘佳)