SZL10-1.6-M链条炉排锅炉的特点及应用

黄祥凯

（福建省锅炉压力容器检验研究院 福建福州 350003）

1 概述

本锅炉是根据树皮及废木料等燃料进行设计的双锅筒纵置式链条炉排水管锅炉。根据燃料含水分高、燃尽时间长、挥发分高、灰分高的特点，对锅炉进行专门的结构设计［1］。它具有结构简单合理、运行安全可靠、出力足、漏风量小，水容积大、热效率和燃烧效率高、环保效果好、运行简便、可维修性能好等特点。锅炉两侧全部采用膜式壁结构，避免因炉墙损坏而导致漏烟、漏风等情况，使锅炉的燃烧状况、运行状况更好。锅炉前半部分在中间设置一堵隔墙，将炉膛分隔为左炉膛和右炉膛。在炉膛后面再设计一个燃尽室，炉膛顶部为右炉膛的出口。燃料在右炉膛中燃烧，在右炉膛的出口处布置二次风，强化空气与烟气的混合，烟气在右侧膜式壁及中间隔墙的导流下形成旋流进入到左炉膛；在左炉膛及中间隔墙的作用下，烟气再次形成旋流，在双旋流的共同作用下，增加了烟气的扰动，强化了燃烧。烟气从左炉膛转弯进入到燃尽室再次形成旋流，使挥发分在高温燃尽室燃尽，提高了燃烧效率［2］。锅炉前采用能单独控制的液压推动进料装置，根据锅炉的负荷大小单独调节进料量。

2 设计参数及依据

2.1 锅炉设计参数

（1）额定蒸发量：D=10 t/h；

（2）额定蒸汽压力：Pe=1.6 MPa；

（3）额定蒸汽温度：te=204.7 ℃；

（4）锅炉设计热效率：η=85.7%；

（5）锅炉安全稳定运行工况范围：95%～105%；

（6）给水温度：tgs=104 ℃；

（7）排烟温度：tpy=145 ℃；

（8）排烟处过量空气系数：α=1.65；

（9）锅炉排污率：ρ=5%；

（10）受热面积：锅炉本体：236.9 m2；省煤器：60.5 m2；空气预热器：199 m2；

（11）锅炉本体金属消耗量约：m=13.8 t；

（12）总耗电量：E=125.2 kW；

（13）设计燃料：树皮。

Cy=26.22%；Hy=3.01%；Oy=26.78%；Ny=0.22%；Sy=0%；Ay=3.77%；Wy=40%；Vr=78.13%；Qnet.v.ar=8 813.2 kJ/kg；燃料消耗量约为m=3 070 kg/h。

（14）给水要求：浊度≤5.0 NTU；硬度≤0.030 mmol/L；pH值（25 ℃）：7.0～9.0；油≤2.0 mg/L；溶解氧≤0.10 mg/L；全铁≤0.30 mg/L；电导率（25 ℃）≤5.5×102μS/cm。

（15）锅水水质要求：酚酞碱度：4.0～16.0 mmol/L；全碱度：6.0～24.0 mmol/L；pH 值（25 ℃）：10.0～12.0；溶解固形物≤3.5×10-3mg/L；磷酸根：10.0～30.0 mg/L；亚硫酸根：10.0～30.0 mg/L；相对碱度≤0.2 mmol/L。

（16）燃料要求：本锅炉是根据树皮及废木料等燃料进行设计的双锅筒纵置式链条炉排水管锅炉，适应燃料为树皮和废木料等类似燃料，粉料量不要超过总燃料量的50%～55%。

2.2 锅炉设计执行的相关标准

（1）《特种设备安全监察条例》；

（2）《蒸汽锅炉安全技术监察规程》；

（3）JB/T 10094—2002《工业锅炉通用技术条件》；

（4）GB/T 9222—2008《水管锅炉受压元件强度计算》；

（5）《锅炉机组热力就算标准方法》；

（6）《工业锅炉技术手册》层状燃烧及沸腾燃烧工业锅炉热力计算标准方法；

（7）TSG G002—2010《锅炉节能技术监督管理规程》。

3 锅炉结构

3.1 锅炉本体

上锅筒内径为900 mm，壁厚为20 mm，筒体全长10 975 mm，筒身由Q245R钢板卷焊而成；下锅筒内径为900 mm，壁厚为16 mm，筒体全长4 896 mm，筒身由Q245R钢板卷焊而成，封头均为Q245R钢板冲压而成。上锅筒内部装置由汽水分离器、水位稳定板、排污装置、加药装置等组成。为防止低温的给水管和温度较高的锅筒筒壁直接接触，在给水管和锅筒筒壁的连接处装有套管接头，给水进入锅筒后，沿锅筒纵向分布均匀。锅筒内正常水位在锅筒中心线上70 mm处，最高安全水位及最低安全水位距正常水位上下50 mm。锅筒装有电极式水位监测及双面平板玻璃水位表，水位表连接法兰下部装设水位稳定板，防止水位波动对读数的影响，下锅筒及两侧下集箱均设有定期排污管，排污率推荐值为5%。

锅炉本体两侧各有97根φ60×4的水冷壁管，4根φ159×6的下降管与锅筒及两侧下集箱组成自然循环回路，其下降管与上升管的截面积比为0.329，故水循环可靠。锅炉对流管束采用630根φ51×3的钢管。

3.2 燃烧设备

本锅炉的燃烧设备由进料装置、链条炉排、送风装置组成。链条炉排采用链带式大块炉排片，制造、安装方便；通风条件较好，其通风截面比为6%，燃料漏量较小，约为1%～2%，金属耗量也较少，约为500～600 kg/m2，本锅炉的炉排面积约为8.8 m2，炉排面积热负荷约为744 kW/m2。

送风装置由鼓风机通过风道将冷空气送入空预器，热空气由风管从锅炉右侧进入锅炉底座，轴向分布五个风室，可通过调节门调节风量的大小，以满足燃烧过程中不同阶段对风量的要求。

3.3 炉膛

锅炉前半部分在中间设置一堵隔墙，将炉膛分隔为左炉膛和右炉膛，在炉膛后面再设计一燃尽室，炉膛顶部为右炉膛的出口。燃料在右炉膛中燃烧，在右炉膛的出口处布置二次风，强化空气与烟气的混合，烟气在右侧膜式壁及中间隔墙的导流下形成旋流进入到左炉膛。在左炉膛及中间隔墙的作用下，烟气再次形成旋流。在双旋流的共同作用下，增加了烟气的扰动，强化了燃烧。烟气从左炉膛转弯进入到燃尽室再次形成旋流，使挥发分在高温燃尽室燃尽，提高了燃烧效率。

3.4 省煤器

本锅炉采用整体螺旋翅片管省煤器，省煤器由90根1500 mm整体螺旋翅片管按横向15排、纵向6排顺列构成。出厂前进行相应的水压试验，确保工质不泄漏。省煤器上部烟道设有检查孔，方便检修与清灰。省煤器受热面积约为60.5 m2，烟气流通截面积约为0.641 2 m2，烟气平均流速为10.7 m/s，烟气进口温度约为309℃，烟气出口温度约为217℃。

3.5 空气预热器

空气预热器采用热管式空气预热器，效率高、阻力小［3］。烟气进口温度约为217℃，烟气出口温度约为145℃。

3.6 门孔布置

锅炉右炉膛设有3个400 mm×300 mm的铸铁炉门，可检查炉膛的燃烧情况，也可进行拨火，在燃尽室的左侧设有一个400 mm×300 mm的铸铁炉门，可观察挥发分额燃尽情况。锅炉对流区两侧各设置4个炉门，便于在不停炉的情况下清扫对流管束间的积灰，清扫下来的积灰可通过清灰门清除。此外，炉膛及省煤器上部烟道各装设2个测量套管，便于测温、测压。

3.7 阀门仪表

本锅炉按《蒸汽锅炉安全技术监察规程》的要求，在锅炉本体上按有安全阀、压力表及水位计等安全附件；省煤器上接压力表及温度计；给水管路设有流量计；炉膛及省煤器出口烟道配置有热电偶测温。此外通过电控柜观测、调控炉排的速度。

3.8 各配套辅机详细参数

（1）鼓风机：1台，依据烟风阻力计算选取。型号：GG10-15，左 90°；风量：17 400～20 800 m3/h；风压：2 891～2 734 Pa；电机型号：Y180L-4B3；转速：n=1 450 r/min；功率：N=22 kW；调节方式：手动调节。

（2）引风机：1台，依据烟风阻力计算选取。型号：GY10-18，右 135°；风量：34 000～36 500 m3/h；风压：4 410～4 312 Pa；电机型号：Y280S-4B3；转速：n=1 450 r/min；功率：N=75 kW；调节方式：手动调节。

（3）二次风机：1台，依据二次风阻力计算选取。型号：9-19 №5A，左 90°；风量：1 932～2 844 m3/h；风压：5 768～5 517 Pa； 电机型号：Y132S2-2； 转速：n=2 900 r/min； 功率：N=7.5 kW；调节方式：手动调节。

（4）给水泵：2台（1备1用），依据锅炉热力计算选取。型号：DG12-25×9； 流量：12.5 m3/h； 扬程：225 m； 电机型号：Y160ML-2；转速：n=2 950 r/min；功率：N=18.5 kW。

（5）调速箱：1 台。 型号：GL-20P；电机型号：YCT160-4A；功率：N=2.2 kW。

4 维护和保养

（1）锅炉的维护和保养要求。①不允许炉膛喷烟正压燃烧，否则容易烧坏煤闸门，且有灼伤人的危险，也影响锅炉房的整洁。每班应检查压力表、安全阀、水位计和管路阀门等，并进行清洁清扫工作；②每班必须进行给水和锅水的水质分析和监督，不允许将未经水处理或水处理不良的水加入锅炉，如用全自动水处理设备，应定期加盐再生；③炉排链轮轴的油杯中，每班应旋紧一次，对轴承加黄油；每15天润滑后轴承一次。④每班应检查炉排调速装置、引风机轴承箱内的润滑油，应保持在规定的范围内，如缺油应及时添加；⑤锅炉底部地面应干燥，不得积水，以防潮湿腐蚀底座。

（2）锅炉运行2～3个星期，应进行一次检查：①使炉排空载运行，在炉门处逐排检查是否有炉排片断裂、变形等情况，如有应进行更换；②压力表、安全阀、水位计和管路阀门等如有渗漏应予修复。

（3）锅炉每运行3～6个月，应停炉进行全面检查维修，除做（2）的各项工作外，尚须进行下列工作：①打开空气预热器，消除管处结灰。②清除锅筒内部、水冷壁管及集箱内的水垢和泥渣，并用清水清洗；③清除锅筒、水冷壁管外的烟垢、煤灰；④将锅炉内外进行检查，检查受压部件的焊缝、钢板等有无缺陷和腐蚀。如有严重缺陷应及早修理，若缺陷并不严重，亦可留待下次停炉时修理。如发现可疑之处，但并不影响安全生产时应作出记录，以便日后参考；⑤检查完毕后，可在着水面涂锅炉漆，以防腐蚀；⑥检查引风机的轴承是否正常，叶轮和外壳的磨损程度，使用单位应配备叶轮等备件；⑦必要时将炉墙及保温层等卸下，以便彻底检查。如发现有严重损坏部分，必须修好后方可继续使用，同时将检查结果及修理情况，填入锅炉安全技术登记簿。

（4）锅炉炉墙金属件及锅炉底座（包括炉排底板下平面和鼓风管）每年至少要油漆一次。

（5）锅炉运行一年以上应做下列检查维修工作：①辅机的轴承箱等应拆开清洗并更换润滑油及损坏部件；②拆开链条炉排，检查长销、炉排片、炉排框架、密封块、底板上的摩擦条等处的磨损情况，严重者应加以更换。

（6）锅炉较长时间不用，应采用特殊的保养方法。如停用期在一个月以上，应采用干法保养；停用期在一个月以下，可采用湿法保养。气候寒冷的地方，不可采用湿法保养，以免锅水冻结损坏锅炉。

干法保养：锅炉停炉后放去锅水，将内部污垢彻底清除，冲洗干净，在炉膛内微火烘干 （不得用大火），然后将10～30 mm块状的生石灰分盘装好，放置在锅筒内，不要让生石灰与金属接触，生石灰的用量，以锅筒容积每立方米8 kg计算。然后关闭所有的人孔、手孔和阀门，每3个月检查一次，如生石灰碎成粉状，须及时更换。锅炉重新运行时应将生石灰和盘取出。

湿法保养：锅炉停炉后放去锅水，将内部污垢彻底清除，冲洗干净，重新注入已处理的水至全满，将锅水加热到100℃，让水中的气体排出炉外，然后关闭所有阀门。气候寒冷的地方，不可采用湿法保养，以免锅水冻结损坏锅炉。

5 水质管理

为了延长锅炉使用寿命，节约燃料，保证蒸汽的品质，防止由于水垢水渣腐蚀而引起锅炉部件损坏和发生事故，使用单位应按照GB/T 1576—2008《工业锅炉水质》的规定，根据本地区水质情况和生产要求，选定水处理设备，没有采取可靠水处理措施的锅炉不得投入运行。

6 受压元件的检验和水压试验

（1）根据《蒸汽锅炉安全技术监察规程》的要求，锅炉如有下列情况之一时，应对各受压元件进行内外检查和水压试验：①新装、改装和移装后；②停止运行一年以上，需要恢复运行时；③受压元件经重大修理或改造后；④根据锅炉运行情况，对设备状态有怀疑必须进行检验时。

（2）检验前应使锅炉完全停炉、彻底清除内部水垢、外部烟灰垢，必要时须拆除炉墙和保温材料，检查重点：①锅筒的焊缝、管孔等是否正常，有无渗漏情况；②锅炉钢板内外有无腐蚀起槽变形等现象；③省煤器、空气预热器管和弯头的腐蚀情况；④水冷壁管有无弯曲变形腐蚀胀大情况；⑤给水管、排污管和锅筒连接处有无缺陷。

（3）如腐蚀严重，做水压试验前还应做强度计算。

（4）水压试验步骤：①水压试验时，进水温度应保持在20～70℃左右，温度过低易使锅炉外壁凝有露水，与发生渗水等不严密情况会混淆不清，增加检查困难，温度过高则易引起不均匀的胀缩，且外表温度太高能使水滴蒸发，渗漏处不易发现；②水上满后，逐渐升高压力到0.39 MPa时，即进行一次严密性检查，必要时可紧一次法兰，人孔盖和手孔盖的螺栓；③水压试验时，水压应缓慢地升降，当水压上升到工作压力时，应停升压，检查有无漏水或异常现象，然后再升压到试验压力，保持20 min，若压力没有下降，即降至工作压力进行检查；④发现任何渗漏情况都应做上记录，以便卸压后进行处理。

水压试验符合下列情况，即认为合格：①受压元件金属和焊缝上没有任何水珠和水雾；②水压试验后用肉眼观察没有发现残余变形。

（5）安全措施及注意事项：①严格禁止压力超过0.39 MPa时，紧固法兰螺栓；②在水压试验时，应有特别标志，避免众多噪杂的情况下发生危险；③有压力时，不得站在焊口法兰及阀门正前面。