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0、前言
    某公司于1991年安裝投運的DZD20 -2.45/400AⅡ型鍋爐是屬于傳統(tǒng)的拋煤機鏈條鍋爐，當時主要是想用作差壓發(fā)電。隨著公司生產(chǎn)的發(fā)展，該鍋爐現(xiàn)在主要為尿素生產(chǎn)供蒸汽。但在使用過程中，一直都存在著燃燒不完全、煙囪冒黑煙、粉塵排放量大的問題。這給周邊的環(huán)境帶來很大的危害，公司于2005年對該鍋爐進行消煙除塵改造。現(xiàn)把改造的具體情況介紹如下。
1、存在問題的原因分析
    經(jīng)過考察分析認為：黑煙是由于煙氣中帶有炭黑所致。炭黑是碳氫化合物不完全燃燒的新產(chǎn)物。碳氫化合物在爐內高溫環(huán)境中未與氧氣接觸而發(fā)生燃燒反應時，產(chǎn)生脫氫、裂化、疊合、環(huán)化等一系列復雜反應過程而形成富碳物質，成為炭黑。炭黑在爐內形成時是可燃燒的，但當未燃燒完畢便進入低溫對流煙道時，由于火焰溫度迅速降低，火焰熄滅，燃燒終止，未燃盡的炭黑就被煙氣帶走，炭黑顆粒互相黏結而使粒徑增大，難以燃燒，便形成了黑煙。這主要是由以下幾方面的原因造成，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的木屑生物質顆粒燃料。
    (1)鍋爐結構的原因。該鍋爐屬于拋煤機鏈條鍋爐。拋煤機鏈條鍋爐既有細煤屑的懸浮燃燒，也有粗顆粒的火床薄煤層燃燒。細煤屑由于本身重量小，被上升氣流托住，在空間著火燃燒，但其燃盡所需的時間比煤粉長得多。而拋煤機鏈條鍋爐極少能產(chǎn)生氣流紊流或機械混合攪動，細煤屑與空氣的混合狀況很差，加之該型鍋爐爐膛出口煙窗太靠近拋煤機，大量細粉煤來不及燃燒便被帶入對流煙道，使煙囪冒黑煙、粉塵排放量大。
    (2)實際燃用煤種與設計煤種有較大的差異。目前用煤揮發(fā)分較高（分析基揮發(fā)分礦=22.38%、可燃基揮發(fā)分V=39.67%）、灰分大(Ar= 40. 90%)、熱值低(Qd=17 285 kj/kg)。揮發(fā)分高的煤易著火，同時揮發(fā)分燃燒也要耗大量氧氣，需要及時補充氧氣；灰分高的煤飛灰量大、飛灰含煤高、煤顆粒燃盡時間長。如果煙氣與空氣混合不好，煙囪易冒黑煙。
    (3)未配置二次風，爐膛內煙風混合差，無煙擾動作用，細粉未能完全燃燒，飛灰量大、含煤量高。
    (4)爐排速度、風室配風及拋煤機運行調整欠佳，煤顆粒度控制不好，致使著火時間過長、薄層燃燒區(qū)相應變短，未能充分發(fā)揮薄層燃燒優(yōu)勢，渣中含碳量高。
    燃燒不完全是鍋爐出力不足、效率較低的主要原因。炭黑是不完全燃燒的產(chǎn)物，不僅污染空氣，而且浪費能源。炭黑比較輕（比空氣比重小），又具有憎水性，用除塵裝置去捕集炭黑，效果不佳，只有通過改進燃燒來解決。因此應采取的措施：①加強可燃物與空氣的混合；②保證足夠的燃燒時間。
2、鍋爐改造的具體方案
2.1  改變煙氣流程，延長煤顆粒和炭黑燃盡時間
    由于公司現(xiàn)在的生產(chǎn)己不再需要過熱蒸汽，故拆除過熱器、過熱器后的對流管，在現(xiàn)有爐拱右上部、爐膛后部左后側開出煙窗，利用前墻水冷管構筑前拱和前部煙道。燃燒煙氣從后拱右上部進入高溫燃盡室、左側高溫燃盡室、前部過煙道、右側對流管束，再經(jīng)過省煤器、空氣預熱器后到除塵器。
    結合前部煙道改造，利用前墻水冷管構筑前拱。遮煤前拱是近幾年拋煤機鏈條鍋爐節(jié)能技改最常用的措施。在拋煤機機口上方增加一折煙的遮煤前拱（其長度和高度根據(jù)爐膛尺寸進行熱力計算后確定，爐拱不能影響正常拋煤及二次風工況，并保證有足夠的爐床火焰高度），煙氣在爐拱出口處拐彎時靠離心力作用而將煙氣中的煤粒分離出來，甩向后墻落回爐排著火區(qū)，有利于著火。
    折煙的遮煤前拱還有一個重要作用就是合理組織爐內熱輻射和熱煙氣流動，提高火床頭部著火區(qū)溫度，改善著火條件，并強化火床中部的薄煤層燃燒區(qū)，使燃燒更加旺盛，爐拱自身溫度提高使其保溫促燃作用得到更好發(fā)揮，從而獲得爐床前部迅速著火、爐后灰渣燃盡良好的穩(wěn)定燃燒工況，降低灰渣含煤量、提高鍋爐熱效率和出力。
2.2  改造二次風系統(tǒng)和省煤器
    (1)無射流二次風，致使煙風混合差，細粉、揮發(fā)分及炭黑未完全燃燒，飛灰量大、含煤量高。前墻遮煤前拱根部位置向下傾斜15 0布置12根二次風管，使噴出氣流蓋住揚起的細煤屑，由于所用煤揮發(fā)分高，應及時補充揮發(fā)分和炭黑燃燒所需的氧氣，同時加強爐內擾動和引射作用，強化懸浮段燃燒。二次風管徑為∮57 mm x3 mm，出口處是80 mm×20 mm的矩形口，二次風速維持在50~ 70 m/s。運行時根據(jù)煤質調整二次風量（細粉多、揮發(fā)分大，則加大二次風）。這種二次風是由單獨布置的二次風風機供給。
    (2)結合公司實際生產(chǎn)的蒸汽用量，特邀請專家重新進行熱力和煙氣阻力計算，對省煤器進行改造，以彌補過熱器處減少的對流管的換熱面積。
2.3  結合燃用煤種調整爐排速度、配風及拋煤機工況
    旨在縮短著火區(qū)、延長薄層燃燒區(qū)長度，以充分發(fā)揮薄層燃燒優(yōu)勢。
    (1)嚴格控制燃煤質量。0～3 mm細煤屑低于20%，最大煤塊尺寸不超過25 mm;燃煤揮發(fā)分不低于20%，灰分不超過30%，這是同型鍋爐成功運行的經(jīng)驗總結。
    (2)合理調整各風室配風。爐排上煤層沿爐排長度的厚度和顆粒分布差別大，尤其是起始端著火條件差，因此應采用分段送風方式。爐排前段風室應少送風，二風室應全開加大送風以形成強燃區(qū)，對尾部應減少送風，避免空氣過量入爐而增大排煙熱損失。這既促進了前段燃料的著火，又保證了尾部灰渣的進一步燃盡，還滿足了中部旺盛燃燒區(qū)的空氣需要，減少了氣體和固體不完全燃燒的熱損失。
    根據(jù)現(xiàn)燃用煤種合理調整爐排速度和煤層厚度，降低渣中含煤量。現(xiàn)燃用煤種的灰分和揮發(fā)分高，加之遮煤前拱的存在較易著火，可適當加快爐排速度、減薄煤層厚度，使爐排上煤與空氣充分接觸而燃盡。煤層厚度在20~25 mm，爐排末端的灰渣層厚度維持在120～150 mm。還應加強用汽調度，避免鍋爐頻繁啟停。
3、改造的效果
    公司在認真分析了上述改造方案的可行性后，于2005年5月底開始對該拋煤機鏈條鍋爐進行改造，并于2005年6月初完工。在按相關程序規(guī)定，經(jīng)過點火運行48 h后得出如下結論。
    (1)在沒有改變鍋筒工作壓力、蒸汽品質的前提下，改造后的蒸發(fā)量完全符合公司生產(chǎn)要求( >16 t/h)。
    (2)爐膛燃燒效果明顯改善，實現(xiàn)飛灰含碳完全燃燒，再加上水膜除塵器的使用，消除了黑煙，林格曼黑度達到I級。從而實現(xiàn)了該爐煙氣的達標排放，保護了自然環(huán)境。