本文介紹了青山紙業(yè)股份有限公司熱電廠150t/h CFB鍋爐給煤系統(tǒng)存在的問題，經(jīng)多次改進(jìn)的措施及其效果，對(duì)給煤管的布置方式、材質(zhì)選擇、密封風(fēng)、播煤風(fēng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析和探討，提出了一些具體的實(shí)施措施和建議，提高了給煤系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性能。

關(guān)鍵詞 循環(huán)流化床鍋爐  給煤系統(tǒng)  改進(jìn)

前言

    循環(huán)流化床鍋爐在我國已有多年的發(fā)展，特別是近年來，隨著循環(huán)流化床燃燒技術(shù)不斷地成熟與進(jìn)步，循環(huán)流化床鍋爐越來越得到廣泛的應(yīng)用，但作為與之配套的給煤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，往往得不到足夠的重視，這與循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的迅猛發(fā)展是很不相稱的[1] ，而給煤系統(tǒng)運(yùn)行的正常與否，直接影響到循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性，特別是給煤系統(tǒng)的斷堵煤將導(dǎo)致床溫的下降，嚴(yán)重的將導(dǎo)致鍋爐滅火，給機(jī)組的安全運(yùn)行造成很大的隱患。

    青山紙業(yè)股份有限公司熱電廠6#鍋爐為濟(jì)南鍋爐集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的YG—150/9.8—M1型循環(huán)流化床鍋爐，燃用福建無煙煤。2006年7月機(jī)組投入試運(yùn)行，2006年8月機(jī)組正式投入運(yùn)行，自投入運(yùn)行以來，給煤系統(tǒng)就暴露出了一系列問題，運(yùn)行前期頻繁堵煤，使鍋爐的運(yùn)行極不穩(wěn)定，不僅限制了機(jī)組的發(fā)電量，而且嚴(yán)重影響了向外供汽。曾多次因下煤管堵造成鍋爐滅火機(jī)組停運(yùn)，嚴(yán)重地制約了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1  給煤系統(tǒng)概況及分析

    目前循環(huán)流化床的給煤布置方式很多，有前墻單級(jí)多點(diǎn)給煤、后墻回料閥多級(jí)多點(diǎn)給煤、前后墻聯(lián)合給煤等諸多方式，對(duì)于中小型循環(huán)流化床鍋爐，一般趨向于采用前墻給煤方式。據(jù)研究表明[2] ，采用爐前給煤方式，系統(tǒng)簡化且便于操作、可提高給煤的可靠性，只要保持合適的給煤點(diǎn)數(shù)量，對(duì)于燃燒效率沒有多大影響。

    青山紙業(yè)熱電廠6#鍋爐采用3點(diǎn)給煤沿前墻水冷壁下部收縮段寬度方向均勻布置進(jìn)入爐膛密相區(qū)，給煤管為三根φ325×10的普通碳鋼管，給煤機(jī)出口設(shè)電動(dòng)插板門，下部用天方地圓與給煤直管段相連，給煤管直管段由于位置所限原設(shè)計(jì)采用“S”型落入給煤斜管，給煤斜管與水平面夾角為45°，給煤管與水冷壁夾角為35°，給煤斜管內(nèi)設(shè)置托板便于煤滑落，托板為普通碳鋼材料，在托板下設(shè)有一股φ57×3.5播煤風(fēng)從給煤管底部出口進(jìn)入燃燒室，在耐壓稱重給煤機(jī)尾部設(shè)備設(shè)一股φ159×4.5作為給煤機(jī)密封風(fēng)，在給煤斜管還設(shè)有φ108×4的觀察孔，給煤管布置簡圖參見圖1所示。

    給煤系統(tǒng)特點(diǎn)：

    1、給煤直管段較短，垂直距離只有1.5m，煤下落的速度較小，下落動(dòng)能不足，且因給煤機(jī)安裝位置所限采用“S”型的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，更是降低了煤下落的動(dòng)能，造成下煤不暢，煤極易在此處堆積，造成堵煤且不易疏通。

    2、給煤斜管段較長，并且傾斜角度較小，與水平面夾角僅為45°，造成煤粒下落動(dòng)能不足，僅有自重的一小部分，并且還要克服自身的流動(dòng)阻力及爐內(nèi)煙氣阻力。當(dāng)煤的表面水份較大時(shí)，煤的粘滯力較大，情況更加嚴(yán)重。

    3、播煤風(fēng)布置在進(jìn)燃燒室的給煤出口處，播煤風(fēng)對(duì)給進(jìn)的煤僅起到播撒作用，而對(duì)于下落的煤流不能起到吹送作用。

    4、為防止?fàn)t內(nèi)煙氣經(jīng)給煤管返竄，在給煤機(jī)尾部設(shè)有給煤密封風(fēng)，給煤密封風(fēng)作為整個(gè)給煤系統(tǒng)的密封風(fēng)源。

    2  爐內(nèi)正壓對(duì)給煤系統(tǒng)的影響分析

    循環(huán)流化床鍋爐的給煤按給煤點(diǎn)的壓力來分有正壓給煤和負(fù)壓給煤兩種方式，負(fù)壓給煤的給煤點(diǎn)位置一般較高，其優(yōu)勢在于給煤能較為順暢地進(jìn)入爐內(nèi)燃燒，播散面積較大，不易發(fā)生堵煤現(xiàn)象，其缺點(diǎn)是細(xì)顆粒燃料未經(jīng)過高溫料層就被煙氣帶入懸浮段，在懸浮段停留時(shí)間較短，即使有較高的溫度，也得不到充分燃燒，增大了飛灰含炭損失[3] ，負(fù)壓給煤一般使用在循環(huán)倍率比較低，有一明顯的料層界面，負(fù)壓點(diǎn)相對(duì)較低的鍋爐中[4] ，如鼓泡流化床鍋爐；對(duì)于中高倍率的循環(huán)流化床鍋爐而言，爐內(nèi)基本處于正壓狀態(tài)，負(fù)壓點(diǎn)很高或不存在，因此只能采用正壓給煤[4] ，青山紙業(yè)熱電廠6#鍋爐給煤就屬于正壓給煤，其負(fù)壓點(diǎn)在爐膛出口標(biāo)高32.1m處，對(duì)于本臺(tái)鍋爐由于是燒福建無煙煤，其給煤的優(yōu)勢在于由給煤點(diǎn)進(jìn)的煤直接進(jìn)入爐床密相區(qū)，爐床密相區(qū)床溫很高，著火條件優(yōu)越，尤其是對(duì)于燒揮發(fā)分低的福建無煙煤更顯示其著火的優(yōu)越性，但其缺點(diǎn)也是明顯的，由于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒特點(diǎn)，必然有大量的循環(huán)灰在爐內(nèi)循環(huán)，加上福建無煙煤自身的特點(diǎn)（具有強(qiáng)烈的熱破碎性質(zhì)[5] ，較強(qiáng)的成灰特性，原煤細(xì)顆粒含量大[1] ），使得爐內(nèi)的灰循環(huán)濃度很高，爐內(nèi)正壓很大，爐內(nèi)煙氣返竄至給煤管，煙氣碰到溫度低的煤，水份析出來，更加劇了堵煤，嚴(yán)重時(shí)煙氣可以返竄至給煤機(jī)，造成給煤機(jī)的皮帶超溫，皮帶滾筒處粘煤嚴(yán)重，皮帶跑偏，給煤機(jī)內(nèi)的積存大量較潮濕的煤。給煤管處的正壓還造成運(yùn)行人員無法及時(shí)地處理堵煤，也無法從給煤管的觀察孔處觀察下煤與爐內(nèi)燃燒的情況。

3.1  運(yùn)行初期給煤系統(tǒng)出現(xiàn)的問題、分析及初步改進(jìn)措施

    鍋爐前期燃用的燃料是煙煤，煙煤的熱值在20～22MJ/kg，揮發(fā)分11～15%，灰分30%左右，給煤系統(tǒng)投入時(shí)，開啟給煤機(jī)尾部密封風(fēng)和播煤風(fēng)，本臺(tái)鍋爐陸陸續(xù)續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間后，給煤系統(tǒng)在運(yùn)行中逐漸暴露的問題有：

    其一、經(jīng)常在單臺(tái)給煤量不大僅4～5t/h 時(shí)，就在下煤管“S”段發(fā)生經(jīng)常性堵煤，堵煤程度不一，如前文所述，在“S”段處煤堆積，再堆積到上部直管段，運(yùn)行人員對(duì)于此處的堵煤一般采取上捅下敲的辦法，由于是“S”結(jié)構(gòu)，疏通難度很大，疏通時(shí)間較長，而疏通后再運(yùn)行一段后又可能再堵，且三根給煤管經(jīng)常輪流堵煤，“S”管段堵煤嚴(yán)重時(shí)堵到給煤機(jī)出口，不得不打開給煤機(jī)出口的后蓋板處理堵煤，處理時(shí)間較長，鍋爐床溫下降很快，不僅給運(yùn)行人員增大了勞動(dòng)強(qiáng)度，而且影響到鍋爐后繼運(yùn)行的安全穩(wěn)定性；

    其二、給煤斜管底部積煤，隨下煤量不斷增加，積煤越來越多，造成管路不暢通，運(yùn)行中每班都要處理好幾次，且需冒著爐內(nèi)煙氣反竄的危險(xiǎn)通過捅或敲手段來處理堵煤，堵煤嚴(yán)重時(shí)不得不用壓縮空氣來吹掃，對(duì)給煤的影響較大，床溫?zé)o法提升，造成燃燒不穩(wěn)；

    其三、盡管在給煤機(jī)尾部設(shè)有密封風(fēng)，但煙氣反竄十分嚴(yán)重，密封風(fēng)無法壓住煙氣，對(duì)給煤皮帶安全不利，運(yùn)行常有發(fā)生因皮帶超溫而聯(lián)動(dòng)給煤機(jī)跳閘，超溫信號(hào)不消除則給煤機(jī)無法啟動(dòng)，另外給煤機(jī)尾部的密封風(fēng)開啟，使皮帶滾筒處粘煤較多，經(jīng)常造成皮帶跑偏，運(yùn)行需處理多次，嚴(yán)重影響給煤。

    對(duì)于“S”管段處容易堵煤，稍有常識(shí)的人就可明顯認(rèn)識(shí)到，在鍋爐投入試運(yùn)行之前，已有很多人認(rèn)識(shí)到并建議改為垂直管段，原來主要困難在于現(xiàn)場位置所限，要改為垂直管段就必須適當(dāng)加長斜管的長度（參見圖1），而現(xiàn)場位置緊湊，加長斜管段后占用平臺(tái)一部分空間，對(duì)以后處理給煤斜管的堵煤增加難度，而平臺(tái)前方有風(fēng)管和許多儀表導(dǎo)管導(dǎo)致平臺(tái)無法拓寬，并且由于是原設(shè)計(jì)，基于種種原因，在鍋爐投入試運(yùn)行前并未做改動(dòng)，在給煤系統(tǒng)投入運(yùn)行后，實(shí)踐證明此處極易堵煤，必須作改造否則影響鍋爐運(yùn)行。

    但改造必須有合適的較完整的方案，不能簡單地將“S”型管段改為垂直管就了事，除了考慮此處的堵煤外，還需考慮給煤斜管處的堵煤以及爐內(nèi)正壓對(duì)給煤的影響，通過查閱資料和走訪有關(guān)廠家結(jié)合我們自身的認(rèn)識(shí)，我們對(duì)給煤系統(tǒng)進(jìn)行了更為詳細(xì)的討論與分析：

    1、對(duì)于前墻給煤的類似電廠，我們感覺到東鍋產(chǎn)的鍋爐在給煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)上有獨(dú)到之處，東鍋前墻給煤一般是采用方形碳鋼管，緊靠爐前，主要靠煤的重力作用給煤，并且設(shè)計(jì)了多路的密封風(fēng)，在靠近給煤口處還有播煤風(fēng)，對(duì)于爐型已確定的本臺(tái)鍋爐，由于爐內(nèi)開孔已定型，給煤機(jī)位置已靠近爐前，模仿改造是不可能的，但東鍋的密封風(fēng)的設(shè)計(jì)對(duì)于本臺(tái)鍋爐是有借鑒意義的。

    2、對(duì)于給煤“S”型管段必須改為垂直管，實(shí)踐已證明了此處非改不可，這一點(diǎn)勿庸置疑，為配合將給煤“S”型管段改為垂直管，應(yīng)適當(dāng)加長斜管的長度。

    3、給煤斜管段與水平面夾角僅為45°，能否考慮增大其角度，將其傾斜角度加大到60°或更多，這樣煤粒的下落動(dòng)能明顯增加對(duì)于下煤有利，但在爐內(nèi)給煤孔位置已確定且其內(nèi)澆注料已澆注成型的情況下，無法進(jìn)行改動(dòng)。

    4、能否考慮將直管段前移更靠近爐前，這樣直管段更長，煤下落的動(dòng)能加大對(duì)給煤有利，但因?yàn)榻o煤機(jī)的給煤出口已靠近爐前，也無法進(jìn)行改動(dòng)。

    5、由于運(yùn)行中給煤斜管底部積煤，隨下煤量不斷增加，積煤越來越多，造成管路不暢通，運(yùn)行中每班都要處理好幾次，嚴(yán)重影響給煤，床溫?zé)o法提升，造成燃燒不穩(wěn)，因此必須考慮在斜管端部增設(shè)吹送風(fēng)，以保證下煤順暢。

    6、設(shè)在給煤機(jī)尾部的密封風(fēng)盡管有開啟，但運(yùn)行中無法抑制爐內(nèi)煙氣的反竄，不僅易造成給煤皮帶超溫、給煤機(jī)內(nèi)的煤積存大量較潮濕的煤；堵煤信號(hào)裝置因煤粒擠壓而誤動(dòng)作；并且此密封風(fēng)的開啟還易使皮帶滾筒處粘煤較多，經(jīng)常造成皮帶跑偏需要處理；而爐內(nèi)煙氣的反竄造成運(yùn)行人員無法及時(shí)地處理堵煤，更無法從給煤斜管處的觀察孔觀察下煤與爐內(nèi)燃燒的情況。因此必須考慮增設(shè)密封風(fēng)，位置在給煤斜管靠近燃燒室處，以此來替代原有的給煤機(jī)密封風(fēng)以利于安全。

    通過上述的分析討論并結(jié)合本臺(tái)鍋爐給煤系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)踐，我們對(duì)給煤系統(tǒng)下煤管進(jìn)行逐步改造，將給煤“S”型管改為直通管，適當(dāng)加長給煤斜管的長度，在給煤斜管靠近燃燒室的適當(dāng)位置與給煤斜管成25°的角度加一股φ73的風(fēng)作為密封風(fēng)通過噴嘴進(jìn)入管內(nèi)，在給煤斜管端部加一股的φ57×3.5吹送風(fēng)，其風(fēng)源按就近原則均從φ159×4.5的播煤風(fēng)母管（來自一次冷風(fēng)，風(fēng)壓8～9 kPa左右）取出，同時(shí)對(duì)給煤斜管端部的原觀察孔進(jìn)行適當(dāng)移位，在給煤斜管中部便于在運(yùn)轉(zhuǎn)8米平臺(tái)人工處理堵煤的位置增設(shè)φ108×4的捅煤孔，改造簡圖參見圖2

 3.2  改造后的給煤系統(tǒng)出現(xiàn)的問題、分析及進(jìn)一步改進(jìn)措施

    給煤系統(tǒng)經(jīng)上述全部改造完成后，所燃用的燃料改為用福建永安等地的無煙煤，熱值一般在17.5～20MJ/kg，揮發(fā)分3～8%，灰分30～35%左右。給煤系統(tǒng)投入后，對(duì)于風(fēng)系統(tǒng)除了開啟播煤風(fēng)外，還開啟了改造后增加的給煤吹送風(fēng)和給煤管密封風(fēng)，關(guān)閉原設(shè)計(jì)在給煤機(jī)尾部的密封風(fēng)，改造主要解決了原來在“S”型管段處老堵煤且堵煤不易疏通的問題，使得2006年11月3日6#爐點(diǎn)爐以后，運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定，改造取得了一定的效果。隨著機(jī)組逐步正常，鍋爐帶的負(fù)荷也較試大，一般在130～150t/h，此時(shí)每臺(tái)給煤機(jī)的給煤量一般都在8～10 t/h之間，給煤量較前期6～8 t/h大，給煤系統(tǒng)經(jīng)改造投入運(yùn)行出現(xiàn)的問題仍然有：

    其一、在給煤直管段與給煤斜管段的三通處堵煤，盡管在此處有一股吹送風(fēng)，但對(duì)于煤流的吹送作用有限，堵煤可堵到觀察孔，為疏通堵煤不得不打開觀察孔蓋進(jìn)行捅煤，而一旦有所疏通，則爐內(nèi)煙氣反竄嚴(yán)重，對(duì)繼續(xù)疏通堵煤難度很大，工作條件惡劣。

    其二、對(duì)于三通處的堵煤，如果未及時(shí)進(jìn)行疏通，不斷積煤會(huì)一直堵煤到直管段，對(duì)于直管段的堵煤疏通采取上桶下敲的辦法，而一旦有所疏通，則同樣爐內(nèi)煙氣反竄嚴(yán)重，對(duì)后繼疏通堵煤難度不利，工作條件惡劣。

    其三、好不容易疏通三通口和直管段的堵煤后，又經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在給煤斜管的堵煤仍十分嚴(yán)重，給煤托板上局部積煤多，對(duì)于此處的堵煤只能采取從斜管處的觀察孔及增加的桶煤孔側(cè)進(jìn)行疏通，由于斜管長度較長，捅煤工具作用區(qū)間受限制，并且爐內(nèi)煙氣的返竄嚴(yán)重影響疏通堵煤，疏通難度大。

    其四、2006年11月10日以來，由于連續(xù)下雨，新到廠的原煤較濕，而煤棚庫容量小，沒有庫存干煤可以調(diào)整使用，使得三臺(tái)給煤機(jī)經(jīng)常發(fā)生斷煤、下煤管堵煤等故障。由于頻繁的斷煤和堵煤，使鍋爐的運(yùn)行極不穩(wěn)定，不僅限制了機(jī)組的發(fā)電量，而且嚴(yán)重影響了向外供汽。

    針對(duì)以上運(yùn)行中給煤系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，我們采取了多種不同的調(diào)整措施，以觀察在不同的措施下給煤管的下煤情況，并對(duì)吹送風(fēng)、給煤管密封風(fēng)、給煤機(jī)尾部的密封風(fēng)投入方式進(jìn)行了不同組合的調(diào)整，以期找出給煤管中容易積煤而造成堵煤的原因，便于在進(jìn)一步的改造中有針對(duì)性的采取措施。

    通過一段時(shí)間的不同調(diào)整措施，我們注意到：

    1、增設(shè)的給煤管密封風(fēng)的開啟對(duì)給煤的密封作用很有限，根本無法抑制爐內(nèi)煙氣的反竄。

    2、經(jīng)觀察，在多次試驗(yàn)停吹送風(fēng)的情況下，給煤三通處更容易堵煤，在吹送風(fēng)開啟的情況下，堵煤情況有所緩解。

    3、在同時(shí)開啟吹送風(fēng)、給煤管密封風(fēng)、給煤機(jī)尾部的密封風(fēng)的情況下，給煤管的堵煤情況并未有減輕，相反的在處理堵煤時(shí)，開啟觀察孔蓋后進(jìn)行疏通時(shí)，由孔蓋處往外冒的風(fēng)更大，感覺往外冒的風(fēng)是常溫，在關(guān)閉給煤機(jī)尾部的密封風(fēng)的情況下，則由孔蓋處往外冒的風(fēng)則明顯減小，從而說明是爐內(nèi)正壓把這股風(fēng)“壓”出來了，又由于給煤機(jī)尾部的密封風(fēng)的開啟又易造成使皮帶滾筒處粘煤較多，經(jīng)常造成皮帶跑偏需要處理，有鑒于此，在此后運(yùn)行中我們一直關(guān)閉了給煤機(jī)尾部的密封風(fēng)。

    4、由于運(yùn)行中的爐內(nèi)煙氣的反竄，運(yùn)行中根本無法觀察堵煤情況并進(jìn)行較為徹底的處理。利用有停爐的機(jī)會(huì)，我們對(duì)給煤系統(tǒng)進(jìn)行了全面檢查，發(fā)現(xiàn)在直管段與斜管段的三通口處附近掛煤較多，且兩管段的三通連接處由于管壁粗糙也掛了不少煤，從而導(dǎo)致經(jīng)常性的堵煤，說明增設(shè)的吹送風(fēng)動(dòng)力不足以吹走此處的煤流；另外，發(fā)現(xiàn)運(yùn)行容易堵煤的另一個(gè)部位是給煤斜管中部，此處的給煤管內(nèi)托板有變形而堵煤，且斜管內(nèi)壁由于粗糙而極易掛煤。

    致此，我們對(duì)給煤系統(tǒng)的堵煤情況有了進(jìn)一步的感性認(rèn)識(shí)，必須解決給煤管內(nèi)壁不光滑易粘煤的問題，條件成熟時(shí)應(yīng)考慮將下煤管的材質(zhì)由普通碳鋼改為不銹鋼，必須重點(diǎn)考慮因爐內(nèi)正壓造成的煙氣反竄對(duì)給煤的影響，保證吹送風(fēng)的壓力足夠，下面結(jié)合本爐的給煤系統(tǒng)進(jìn)行分析，要使煤能夠順暢地通過給煤管進(jìn)入燃燒室，應(yīng)有以下平衡條件[6] ：

    Gsinθ＋Ps－f≥P1

    式中，G—煤的重度；θ—落煤管與水平面的夾角；Ps—吹送風(fēng)出口處壓力；f—系統(tǒng)流動(dòng)力阻力；P1—爐內(nèi)給煤口處壓力；

從式中可以看出，由于P1較大，又存在流動(dòng)阻力f，且Gsinθ相對(duì)變化不大，因此吹送風(fēng)出口處壓力Ps要足夠大才能滿足下煤的順暢要求，而爐內(nèi)給煤口處的壓力可用下式求得[7] ：

    P1 =PRmax(HRm－h(huán)1)/ HRm

    式中，PRmax—爐膛最大壓力；HRm—布風(fēng)板至旋風(fēng)分離器出口煙道中心線的高度，本爐為26.1m；h1—布風(fēng)板至給煤口處的高度，本爐為1.875m。而爐膛最大壓力可用PRmax下式求得[7] ：

    PRmax=9.80665rdh0

    式中，rd—床料堆積密度,取770kg/m3；h0—裝料高度，h0=hm/nb[7] ，其中hm—密相區(qū)高度，按本爐結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)為5.3m，nb—床的膨脹度，按規(guī)定取10。

    通過以上計(jì)算，就可求得本爐給煤口處的壓力P1=3.7kPa，從理論計(jì)算來看實(shí)際運(yùn)行中吹送風(fēng)的壓力為8～9kPa左右，遠(yuǎn)大于給煤口處的壓力，為什么無法順暢下煤呢？理論計(jì)算與實(shí)際確實(shí)相差較遠(yuǎn)，但是我們還是認(rèn)為如果還能提高吹送風(fēng)的壓力，也許效果會(huì)不一樣，可能對(duì)下煤是更為有利的。于是，我們決定取消原先接自播煤風(fēng)母管（來自一次冷風(fēng)，風(fēng)壓8～9kPa）的三根φ57×3.5的吹送風(fēng)，而改從返料風(fēng)機(jī)出口接一路φ259×4.5的管(正常運(yùn)行時(shí)風(fēng)壓在15～16kPa，最大可達(dá)20 kPa)到爐前作為吹送風(fēng)母管，再從吹送風(fēng)母管各接一路φ108×4支管到給煤三根斜管處，吹送風(fēng)進(jìn)斜管內(nèi)還專門設(shè)計(jì)專用的噴嘴，以提高吹送風(fēng)的速度，期望能明顯改善下煤情況并在管內(nèi)形成負(fù)壓；另外在播煤風(fēng)母管與吹送風(fēng)母管設(shè)置聯(lián)絡(luò)風(fēng)門；為配合改造將給煤觀察孔由原來的φ108×4改為φ57×3.5；對(duì)于接自播煤風(fēng)管的給煤管密封風(fēng)，因風(fēng)源來自一次冷風(fēng)，運(yùn)行時(shí)作用不大，決定改接自爐前DN80的壓縮空氣管（到爐前壓力可達(dá)0.25MPa），以備運(yùn)行時(shí)處理堵煤和設(shè)備事故的需要。此項(xiàng)改造于2006年11月18日至21日利用停爐整修的機(jī)會(huì)進(jìn)行，此次對(duì)給煤系統(tǒng)的改造，暫時(shí)不考慮更換給煤管材質(zhì)，主要是想通過進(jìn)一步的觀察以便在下次改造中繼續(xù)完善，此次改造可再參見圖2，只是圖中風(fēng)管尺寸有所改動(dòng)，吹送風(fēng)和給煤管密封風(fēng)的風(fēng)源不同而已。

3.3  再次改造后的給煤系統(tǒng)的效果、出現(xiàn)的問題及分析、局部系統(tǒng)的試驗(yàn)

    給煤系統(tǒng)經(jīng)此次改造投入運(yùn)行后（風(fēng)系統(tǒng)是只投入給煤吹送風(fēng)，給煤密封風(fēng)因接壓縮空氣主要用于事故處理而未投入），給煤系統(tǒng)下煤管的堵煤現(xiàn)象明顯減少，由原來的幾乎班班堵煤多次減少到一星期或十幾天堵二至三次，并且較易疏通，疏通時(shí)間短，但當(dāng)原煤較濕時(shí)，每班仍有兩到三次堵煤，堵煤次數(shù)較前也減少，但疏通仍較困難，總的來說給煤系統(tǒng)經(jīng)此次改造效果明顯，給煤系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性顯著提高，極大提高了鍋爐運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。

    給煤系統(tǒng)經(jīng)再次改造后，我們?nèi)蚤L期密切關(guān)注給煤管的下煤情況，在這個(gè)過程中，主要重點(diǎn)是關(guān)注鍋爐運(yùn)行中的不同工況下爐內(nèi)壓力對(duì)給煤系統(tǒng)的影響，還有風(fēng)系統(tǒng)及給煤量對(duì)于下煤的影響，期間還作了些局部改造的試驗(yàn)，以便于進(jìn)一步完善改造措施，我們對(duì)給煤系統(tǒng)的調(diào)試是邊試驗(yàn)邊進(jìn)行總結(jié)分析的：

    1、在鍋爐正常運(yùn)行給煤較正常的情況下，打開觀察孔蓋進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)正壓仍很大，風(fēng)從觀察孔向外冒，給煤管無法形成負(fù)壓，更無從觀察爐內(nèi)火焰情況，原因是打開孔蓋破壞了原先的密封平衡，爐內(nèi)正壓將風(fēng)“壓”到煤管外，為了便于對(duì)比，我們用風(fēng)壓較低的一次冷風(fēng)作為吹送風(fēng)源做試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)關(guān)閉接自返料風(fēng)的總閥，打開播煤風(fēng)母管與吹送風(fēng)母管之間的聯(lián)絡(luò)風(fēng)門，此時(shí)打開觀察孔蓋，此時(shí)向外冒的風(fēng)顯著增大，而吹送風(fēng)倒回用返料風(fēng)機(jī)出口的高壓風(fēng)時(shí)，此時(shí)向外冒的風(fēng)明顯減??；另外在全停吹送風(fēng)時(shí)，則煙氣反竄十分嚴(yán)重，打開觀察孔時(shí)明顯有一股熱氣流向外噴，涂在給煤管外的油漆因高溫?zé)径冃蚊撀?。通過上述的多次試驗(yàn)，我們認(rèn)識(shí)到在風(fēng)的管路一定的條件下，提高吹送風(fēng)的壓力明顯對(duì)下煤有利，吹送風(fēng)的壓力提高到一定程度甚至有可能在下煤管中形成負(fù)壓，還能通過觀察孔到觀察爐內(nèi)火焰情況。

    2、利用點(diǎn)爐的機(jī)會(huì)，我們認(rèn)真觀察了點(diǎn)爐過程中的下煤情況，點(diǎn)爐時(shí)由于返料風(fēng)機(jī)尚未投用，無法用壓頭高的返料風(fēng)作為吹送風(fēng)，只能用一次冷風(fēng)作為吹送風(fēng)源，在打開給煤管的觀察孔蓋后，發(fā)現(xiàn)觀察孔的風(fēng)是往里吸，給煤管內(nèi)有負(fù)壓，通過觀察孔不僅可以看到給煤斜管的下煤情況，還可看到爐內(nèi)火焰的情況，這對(duì)現(xiàn)場觀察爐內(nèi)著火情況非常有利。在返料風(fēng)機(jī)投入正常后，吹送風(fēng)源改為用壓頭高的返料風(fēng)，此時(shí)我們打開觀察孔蓋繼續(xù)觀察，發(fā)現(xiàn)在有一段時(shí)間內(nèi)，給煤管仍能形成負(fù)壓，而到了一定時(shí)間則在觀察孔處開始有微正壓，到鍋爐正常負(fù)荷時(shí)，則正壓就較大，風(fēng)從觀察孔向外冒，給煤管處的壓力與什么因素有關(guān)呢？經(jīng)過多次的現(xiàn)場觀察與爐內(nèi)工況的分析，發(fā)現(xiàn)主要原因在于爐膛壓差（表征爐內(nèi)灰循環(huán)濃度的高低的參數(shù)）的不同對(duì)于給煤管的壓力影響有決定性作用，觀察發(fā)現(xiàn)，在爐膛壓差≤1.0kPa時(shí)，給煤管處都能形成負(fù)壓，在爐膛壓差＞1.0kPa而＜1.1kPa時(shí)，給煤管為微正壓，而爐膛壓差＞1.1 kPa，給煤管處的正壓隨爐膛壓差的增大而明顯增大。由于本爐正常運(yùn)行中爐膛壓差一般在1.1kPa～1.8kPa之間，爐膛壓差平均值在1.5kPa，爐內(nèi)正壓仍很大，此時(shí)就無法在下煤管處形成負(fù)壓。

    3、爐膛壓差與煤的性質(zhì)有關(guān)，煤中含灰量大，煤中細(xì)顆粒多，特別是福建無煙煤較強(qiáng)的成灰特性[1] ，使得爐膛壓差大，鍋爐運(yùn)行中的爐膛壓差比較大，對(duì)于爐膛上部水冷壁的吸熱是比較重要的，使得沿爐膛高度的上下床溫較為均勻，對(duì)于鍋爐帶負(fù)荷有利，但不可避免地使得水冷壁磨損加劇，而且使得爐內(nèi)正壓較大，爐內(nèi)壓力脈動(dòng)大，對(duì)于給煤有不利的因素。在煤質(zhì)一定的條件下，對(duì)于本臺(tái)鍋爐來說，爐膛壓差大是無法避免的。

    4、壓縮空氣通過噴嘴能否產(chǎn)生射流作用，使得給煤管形成負(fù)壓？按照氣體動(dòng)力學(xué)理論，只要噴嘴合適是能夠形成射流作用并在管內(nèi)形成負(fù)壓的，實(shí)踐也完全能夠證明這一點(diǎn)的，我們?cè)谔幚斫o煤設(shè)備故障或較嚴(yán)重時(shí)堵煤事故時(shí)，開啟用壓縮空氣為風(fēng)源的密封風(fēng)，就能在管內(nèi)形成很大的負(fù)壓，這樣處理就有安全保證，否則無法處理，但用壓縮空氣作為密封風(fēng)源其缺點(diǎn)明顯：首先是用氣量大，無法保證生產(chǎn)要求，目前現(xiàn)狀空壓機(jī)已無更多能力提供大量的氣，并且壓縮空氣成本明顯較高（電機(jī)功率250kW），耗用不起，因此只有在緊急處理時(shí)才能用，且氣量只能滿足用于單根給煤管內(nèi)形成負(fù)壓，其次是壓縮空氣的質(zhì)量不穩(wěn)定，如壓縮空氣帶水，不但不能在給煤管形成負(fù)壓，還造成管內(nèi)的積煤潮濕加劇堵煤。

    5、隨鍋爐運(yùn)行的逐步正常，給煤量一般比較大，單臺(tái)給煤量一般在8～10 t/h左右，原有的給煤管徑是否偏小而影響下煤,給煤管徑適當(dāng)加大對(duì)于下煤可能更為順暢，為此，我們用其中的一根給煤管（爐前靠左側(cè)）進(jìn)行試驗(yàn)，利用停爐機(jī)會(huì)將原給煤斜管從接頭處拆除，將給煤斜管管徑由φ325×10改為φ426×9裝上，經(jīng)一段時(shí)間與另外兩根給煤斜管下煤情況作對(duì)比，實(shí)踐證明，加大給煤管徑反而加劇了堵煤，煙氣反竄更為嚴(yán)重，經(jīng)常煙氣反竄造成其對(duì)應(yīng)的給煤機(jī)超溫，給煤機(jī)內(nèi)積存更多潮濕的煤，實(shí)踐證明，加大給煤管徑對(duì)下煤不利。

3.4  進(jìn)一步改造的完善措施及效果、給煤系統(tǒng)試驗(yàn)與建議

    利用機(jī)組整修的機(jī)會(huì)，我們對(duì)給煤系統(tǒng)在改造的基礎(chǔ)上進(jìn)行了進(jìn)一步的完善：

    1、天方地圓、下煤管及下煤管內(nèi)的托板材質(zhì)均由普通碳鋼改為不銹鋼材質(zhì)（1Cr18Ni9Ti），以解決下煤管內(nèi)壁易粘煤而造成堵煤的問題，同時(shí)也可有效減輕天方地圓處的磨損問題。

    2、三根給煤管的管徑全部采用原設(shè)計(jì)的φ325×10的管。

    3、在三根下煤直管段處各增加了一道堵煤信號(hào)裝置，提前預(yù)報(bào)堵煤。

    4、在給煤斜管與直管三通口處增加一段8mm的給煤托板襯板，置于給煤托板上，材質(zhì)也為不銹鋼，以減輕因煤流下落對(duì)此處的沖擊磨損。

    5、由DN80的壓縮空氣母管接出一路到吹送風(fēng)母管，其間設(shè)置聯(lián)絡(luò)門，以備運(yùn)行中更好地處理堵煤事故。

    效果評(píng)估：通過以上的進(jìn)一步完善措施，經(jīng)運(yùn)行后收到了明顯成效，其一有效減輕了天方地圓的磨損，并解決了下煤管內(nèi)壁易粘煤而造成堵煤的問題。其二由于在直管段處增加了一道堵煤信號(hào)，提前預(yù)報(bào)堵煤，使得運(yùn)行人員能夠提前處理此處的堵煤，增強(qiáng)了運(yùn)行的靈活性和給煤的可靠性，但由于正壓，有時(shí)會(huì)誤報(bào)停止給煤機(jī)，經(jīng)復(fù)歸后即可重新啟動(dòng)給煤機(jī)給煤，為此我們又接了一路壓縮空氣至堵煤探頭盒，調(diào)整好壓縮空氣量與正壓平衡，也收到了效果，堵煤信號(hào)靈活好用。

    由本文中3.3條中所述的試驗(yàn)及分析，在噴嘴及管路不變的條件下，鍋爐運(yùn)行中爐膛壓差較大的情況下，吹送風(fēng)壓力提高到多少可在給煤管內(nèi)形成負(fù)壓？為此，我們于2006年12月28日～2007年1月5日利用壓縮空氣進(jìn)行了多次試驗(yàn),試驗(yàn)時(shí)用爐前右側(cè)的一根給煤管作測試，關(guān)閉運(yùn)行時(shí)的吹送風(fēng)總門，關(guān)閉去另兩根給煤管的吹送風(fēng)門，打開壓縮空氣母管與吹送風(fēng)母管之間的聯(lián)絡(luò)門進(jìn)行試驗(yàn)，在運(yùn)行中爐膛壓差1.5～1.8kPa的條件下，經(jīng)多次試驗(yàn)（包括有意對(duì)此管給煤量的調(diào)整），通過記錄設(shè)在吹送風(fēng)母管的壓力表顯示的數(shù)值，我們發(fā)現(xiàn)只要吹送風(fēng)壓力在53～55kPa內(nèi)，就能在下煤管內(nèi)形成很好的負(fù)壓；通過計(jì)算，要使三根下煤管均能形成負(fù)壓，除了保證風(fēng)壓外，風(fēng)量應(yīng)保證不低于4.8km3/h，為此我們建議增設(shè)一臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)來保證，通過選型可選參數(shù)：升壓58kPa，風(fēng)量80m3/min，電機(jī)功率132kW。

    增加一臺(tái)用于增壓用的羅茨風(fēng)機(jī)現(xiàn)已列入熱電廠的技改項(xiàng)目，預(yù)計(jì)實(shí)施后給煤系統(tǒng)的堵煤將大大減少，由于有效地抑制了爐內(nèi)煙氣的反竄，將極大地增強(qiáng)給煤系統(tǒng)及鍋爐運(yùn)行的安全可靠性。

羅茨風(fēng)機(jī)投用建議：為有效降低廠用電，羅茨風(fēng)機(jī)可考慮在每年雨季或來煤表面水份大較潮濕時(shí)投入；投用時(shí)可關(guān)閉原有的播煤風(fēng)，通過羅茨風(fēng)機(jī)升壓的吹送風(fēng)作為氣力播煤風(fēng)，可代替原有播煤風(fēng)和密封風(fēng)，這樣進(jìn)入爐內(nèi)的冷風(fēng)量減小有利于燃燒

4  結(jié)語

    對(duì)于給煤系統(tǒng)的改造，一定要結(jié)合鍋爐現(xiàn)場實(shí)際情況，本著安全經(jīng)濟(jì)的原則來進(jìn)行，按照“實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí)”的觀點(diǎn)，就能找到切實(shí)可行的措施，結(jié)合本爐的實(shí)際改造經(jīng)驗(yàn)，我們有幾點(diǎn)體會(huì)：

    1、在下煤管中，煤流主要是靠自身的重力作用給煤，當(dāng)其自身的重力作用足以克服爐內(nèi)煙氣正壓及流動(dòng)阻力時(shí)，下煤就比較順暢，為此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證足夠的直管段長度，要保證斜管段與水平面的夾角不低于60°，以使煤流下落的動(dòng)能盡可能的大。

    2、正壓密封給煤適用于煤比較干燥、給煤設(shè)備基本無故障的場合，在正壓密封給煤系統(tǒng)中，一定壓力的密封風(fēng)與爐煙在給煤管中處于相對(duì)平衡狀態(tài)，而一旦平衡被打破，如某處密封不嚴(yán)、因處理堵煤或給煤設(shè)備故障需打開有關(guān)孔蓋時(shí)，風(fēng)煙就可能從此處向外冒出。

    3、給煤口處的壓力受爐膛壓差影響大，爐膛壓差越大，則給煤口處的壓力越大，且爐膛壓差與給煤口處的壓力不是成線性的正比關(guān)系，當(dāng)爐膛壓差大于某一值時(shí)，給煤口處的壓力成倍增加，而福建無煙煤由于自身的特點(diǎn)，使得爐膛壓差較大，除了影響到爐內(nèi)傳熱外，使得給煤口的正壓相對(duì)更大，因而給煤系統(tǒng)的煙氣反竄較同類型的爐子大。

    4、應(yīng)考慮采用氣力播煤，以保證下煤的順暢，并用氣力播煤風(fēng)替代密封風(fēng)形成密封。氣力播煤風(fēng)的選擇應(yīng)遵循“高壓頭，小風(fēng)量”的原則，氣力播煤風(fēng)的壓力應(yīng)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行中給煤口處的壓力而選定，盡可能在給煤系統(tǒng)中形成負(fù)壓，如有必要應(yīng)考慮采用增壓風(fēng)機(jī)對(duì)氣力播煤風(fēng)進(jìn)行增壓。

    5、應(yīng)考慮給煤管的材質(zhì)，推薦使用不銹鋼材質(zhì)，以克服管內(nèi)壁粘煤對(duì)給煤的不利影響。

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文章作者：戴新賢 青山紙業(yè)股份有限公司  福建沙縣青州  365506