(亿利洁能科技有限公司 北京市 101300)
摘要：亿利洁能科技晋州有限公司40t/h煤粉锅炉在开车初期发生炉膛负压剧烈波动的问题，结合工业煤粉锅炉供粉方式、煤粉燃烧器运行特点，系统分析了引起炉膛负压波动的影响因素，以及负压波动造成的后果，并提出了解决负压波动剧烈的措施。在采取了一些列的措施后，炉膛负压波动大问题基本得到了解决，燃烧稳定，但是受给料系统特性影响，在负荷稳定的工况下，负压还有轻微波动，后续还要继续从给料方面努力，从根本上解决问题。
1、设备基本情况简介
亿利洁能科技晋州有限公司（下文简称公司）在晋州市循环经济工业园区建设两台40t/h中温中压煤粉锅炉，主要为周边企业提供工业用蒸汽。锅炉由无锡华光工业锅炉厂提供，锅炉采用半露天布置，每台锅炉配有一台由西安天立提供的燃烧器，设计轻油点火。锅炉主要参数：单台锅炉额定出力35t/h、铭牌额定蒸发量40t/h、锅炉额定蒸汽压力3.82MPa、额定蒸汽温度450℃。
供粉系统情况，厂内不设有制粉系统，煤粉由罐车运输进厂，通过气力输送方式送至煤粉塔存储，每台锅炉配有一座煤粉塔，煤粉塔容积为120m³。煤粉塔下方设备依次布置有旋转给料阀、中间仓、锁气器、均料阀、煤粉混合器、一次风管[1]。煤粉通过旋转给料机由煤粉塔进入中间仓，短时间存储后，由锁气器和均料阀送入风粉混合器，最后由一次风送入燃烧器。如图1所示。
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图1供粉系统示意图
2、开车过程中炉膛压力波动情况及其后果
2019年5月，工程施工结束后进入调试阶段。在锅炉调试过程中，点炉期间锅炉炉膛压力剧烈波动，从炉膛负压最低点开始到炉膛负压最高点再到负压最低点结束，约60秒，炉膛负压在-1500pa~1500pa之间波动，在炉膛正压时从炉膛看火孔喷出3~4米长的火苗，最严重时尾部烟道的防爆膜动作。由于炉膛负压的波动大，未燃尽的煤粉被吸到布袋除尘器，并吸附在布袋上，导致除尘器布袋被未燃尽煤粉烧穿。由于人身安全和设备安全不能保证，锅炉调试暂时停止。
3、负压波动原因分析及解决措施
根据炉膛压力剧烈波动现象，从二次风机入口挡板和脱硫塔入口挡板摆动对负压影响、煤粉落料冲击对负压影响、星型给料机给料均匀性对负压影响等几个方面进行分析并提出相应的解决措施。
现场检查风机入口挡板和脱硫塔入口烟气挡板固定机构，限位正常，运行过程中没有摆动现象，排除烟气系统挡板对负压的影响。
3.1、落料冲击对给粉均匀性的影响
根据中间仓内伞落对给粉密度的影响[2]，检查中间仓内已经安装有防冲击设备，故认为煤粉冲击影响较小。
3.2、锁气器上的给料槽尺寸对给料均匀性的影响
锁气器结构和尺寸如图所示：
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图2锁气器示意图和尺寸
由于锁气器煤粉入口在物料面以下，给料槽每次进料煤粉都是充满状态[4]，给料量根据V(m3/h)=V1(l/rev)xN(rpm)x60x η（4）
G（t/h）=V（m3/h）xρ（t/m3）（5）
V：给料量（m3/h)
V1:转子每转容积（l/rev)；N:转子每分钟的转速（rpm）；η：转子的容积效率（%），取0.9；ρ：物料堆积密度（t/m3)，煤粉取0.71
锁气器每个给料槽内的煤粉重量m（t）=3.14（0.142-0.042）0.28/（8x3）xηxρ=0.000421t=0.421kg。
在同等给煤量的情况下，单个给料槽越大，锁气器的转速越低，给煤均匀性越差，导致燃烧波动越大。
改造前：根据现场给料槽布置，单双给料槽轮流给料，给料重量分别是0.421kg和0.842kg。以每小时1吨给料量计算，锁气器的转动速度为13.19转/分。假设给料槽卸粉的速度为0.1秒，锁气器每分钟下料次数为16次，卸料间隔为0.284秒，那么锁气器的卸料流程为：单槽下料0.421kg，间隔0.18秒，双槽下料0.842kg，间隔0.18秒再次单槽下料。锁气器下面的均料阀转速为60转/分，卸料间隔为0.0625秒，锁气器的卸料间隔是均料器的三倍，相当于均料器在下料过程中四分之一有煤粉，四分之三没有煤粉，导致均料器下料不均匀。
改造后：首先对给料槽的深度进行改造，减小单个给料槽的体积，然后在给料槽中增加隔板，增加给料频次。最终单个给料槽的体积为原有体积的三分之一，根据体积计算在原有给料槽的基础上沿直径线外47mm增加挡板（挡板近似认为是曲面），然后在新的给料上加装隔板，将新的给料槽平均分为两部分。在1t/h的给粉量的工况下，锁气器的转速为39.58转/分，单次下料重量0.421kg，下料间隔0.094秒，小于之前设定的给料槽卸粉时间（0.1秒），均料阀能够均匀的受料，保证了均料阀的下料均匀。
4、结论
根据星型给料机工作特点，叶轮由电机驱动，在给料量不调整的情况，叶轮转动速度恒定，叶轮槽在煤粉料位之下，故认为叶轮槽都是充满煤粉的状态给料。总的给料量等于叶轮槽的煤粉量乘以叶轮的转速。总的给料量一定的情况下，单个叶轮槽内的煤粉量越大，则叶轮转速越小，煤粉给料越不均，单个叶轮槽内的粉量越小，叶轮转速越快，煤粉给料越均匀。实践证明在叶轮槽底部加装隔板，减小单个叶轮槽的体积，有利于煤粉的给料均匀和燃烧的稳定，避免炉膛由于燃烧不稳定产生的负压波动。
参考文献：
[1]王朴实等.煤科院节能技术有限公司 工业煤粉锅炉中间仓落料现场分析及解决方法.洁净煤技术，2018年
[2] 仝胜录。组合式供料装置在工业煤粉锅炉中的设计与应用.神华科技，2015，13（6）：90-92
[3] 郭领军等.模压压力对焦炭粉体堆积密度影响的试验研究.煤炭技术，2003：59-62
[4] 漆海峰等.煤粉的流动性测试及评价方法 .化工学报，2012，63（2）：433-440