横梁炉排在热水锅炉上的应用实例
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【摘要】横梁式炉排是近年来为适应环保要求，在吸收国外先进炉排技术的基础上，由国内厂家研制开发的一种新型炉排。本文通过横梁炉排与大鳞片炉排运行实践的对比，分析了两种燃烧设备的优劣。
【关键词】横梁式炉排 大鳞片式炉排 设备改造
中图分类号：TK26 文献标识码：A
多年来，我单位翠林锅炉房14MW燃煤热水锅炉一直采用大鳞片式炉排作为燃烧设备，使用过程中这种炉排暴露出了许多缺点，促使我们积极寻找新的替代产品，此时横梁式炉排便走进了我们的视野。
一、结构上的对比分析
（一）大鳞片式炉排结构上的缺陷：1、炉排片夹持不紧，由于磨擦力的作用，拉紧螺栓两头上的紧定螺母发生松动，使炉排夹板对炉排片的夹紧力降低，运动中掉片；因炉排片在运行过程中既受力又受热，运行中常会因为受热变形过大而发生成组炉排片脱落或卡住故障，不得不经常停炉检修更换，既打乱了正常的供热秩序，也导致维修费用连年增加。
2、因滚筒所在的导轨对滚筒约束不强，各链条长度因制造及受力等原因出现偏差，前轴、后轴、轴瓦磨损不均等原因导致炉排跑偏故障时有发生。
3、炉排片为保证一定的强度，被迫制作得较厚，炉排片之间的间隙较大容易漏细煤和煤灰，造成热损失；另一方面热风穿过炉排片吹至炉排面上的煤层时分布不均，易造成火口和燃烧不充分、跑红火。
4、炉排片在链条运行到炉排尾部时必须翻转，为了不使煤渣卡入炉排片之间，必须设置挡渣装置（老鹰铁），但老鹰铁的安装位置如果不当，或其上结焦，则极易造成顶掉老鹰铁事故；老鹰铁磨损后与炉排接触方式改变会造成卡炉排片等故障，进而损坏炉排的传动部分，甚至损坏炉排减速机。
5.大鳞片炉排有主动轴和从动轴，从动轴有后轴、后轮、轴承、轴承套、油管、油杯、冷却系统等组成，不仅需要冷却水、油，有时还会因高温造成后轴异常而抱死，造成炉排运行故障。
（二）横梁式炉排的特点：
1、炉排片不须夹持，而是嵌装在横梁上，所以运动中不会掉炉排片；链条的运动受链轮和具有导向作用的导轨的制约不跑偏、不掉片，即使有炉排片损坏，亦可在运行中方便地更换，故障少，维修方便；横梁炉排的炉排面比较平整，炉排片彼此重叠，排列紧密，不易漏煤。
2、链条在固定的轨道上滚动，所以炉排不跑偏，且运动的磨擦阻力小；链条及轨道封闭在轨道盒内，有效防止了煤灰堵塞轨道，少量漏入的灰粒可以从前部导轨板上的漏孔漏入下部而被链条带到炉前灰槽，并使受力链条免受炉排面的辐射热量损害，做到了受力的链条不受热，只担负炉排运动拉力；而由耐热材料制成的炉排片串在横梁上与高温燃烧的煤接触，受热不受力，从而提高了炉排的运行可靠性，增加了链条的使用寿命。
3、为布风均匀，炉排片可以做得较薄，在炉排片上两两迭装的部分均匀分布数个2毫米直径的小孔，加上风室与风室之间的严密的密封结构，使炉排下风压大，助燃的热风十分均匀地吹上炉排面，从而大大改善了炉排面上煤的燃烧环境和条件。
4、横梁炉排无后轴、老鹰铁，炉排转向采用了后部导块，导块直接与后横梁相连接，结构更加简单化、科学化。炉排片及后部滑块的特殊结构，使炉排片运行到炉排尾部时自动将炉渣翻落到出渣池中，既不夹灰渣，也不须设置挡渣器（老鹰铁），从而根除了老鹰铁与炉排面的磨损及老鹰铁被渣块顶翻跌落的事故隐患。同时因取消了老鹰铁，炉排有效面积增加了，有利于煤的燃尽和锅炉出力增加；因无后轴，不需要冷却水冷却，不仅消除了一个故障点，也减少了水资源的消耗。
5. 大鳞片炉排链条运动为滑动摩擦，链条松了易起拱，而横梁炉排链条运动为滚动摩擦，炉排减速机的需用功率由4kw降至2kw，炉排运动的噪音也较低。
二、运行效果的对比分析
改造前于2008年2月1日对3号锅炉进行了测试。测试所用燃煤的低位发热量Qdw=21.56MJ/kg，应用基灰分Ay=12%,每千克纯碳的发热量按32.86MJ计。
实测锅炉热功率为13.53MW。燃煤量B=3250kg/ h。锅炉正平衡热效率为13.53*3600/（21.56*3250）=69.5%。
测试时产灰渣量为Ghz =539.9 kg/h，灰渣含碳量Chz=31%；漏煤量Glm=25.3 kg/h，漏煤含碳量Clm=43%；飞灰含碳量Cfh=33%，依据灰平衡法可测算出飞灰量Gfh。
B*Ay =Ghz（100-Chz）+ Glm（100-Clm）+Gfh（100-Cfh）
Gfh=[B*Ay- Ghz（100-Chz）+ Glm（100-Clm）]/ （100-Cfh）
=[3250*12-539.9*(100-31)-25.3*(100-43)]/(100-33)=4.5 kg/h。
机械不完全燃烧热损失q4主要包括灰渣、漏煤、飞灰中的未燃尽的碳造成的热损失。灰渣损失Q4hz (MJ/h)、漏煤损失Q4lm(MJ/h)、飞灰损失Q4fh(MJ/h)分别为 :
Q4hz=32.86ChzGhz/100 =32.86*539.9*0.31=5499.7 MJ/h
Q4lm=32.86ClmGlm/100 =32.86*25.3*0.43= 357.5MJ/h
Q4fh=32.86ClmGlm/100 =32.86*4.5*0.33=48.8 MJ/h
q4=( Q4hz+ Q4lm + Q4fh)*100%/(B*Qdw)
=(5499.7+357.5+48.8) *100%/(3250*21.56)=8.43%
2008年10月完成了炉排改造工程的施工，将翠林锅炉房大鳞片炉排，更新为横梁式炉排。改造后，于当年12月利用与改造前相同煤种再次对3号炉进行了测试。
实测锅炉热功率为14.09MW。燃煤量B=3012kg/ h。锅炉正平衡热效率为14.09*3600/（21.56*3012）=78.1%。
测试时产灰渣量为Ghz =409.1 kg/h，灰渣含碳量Chz=13.2%；漏煤量Glm=7.1 kg/h，漏煤含碳量Clm=42%；飞灰含碳量Cfh=29%，依据灰平衡法可测算出飞灰量Gfh。
B*Ay =Ghz（100-Chz）+ Glm（100-Clm）+Gfh（100-Cfh）
Gfh=[B*Ay- Ghz（100-Chz）+ Glm（100-Clm）]/ （100-Cfh）
=[3012*12-409.1*(100-13.2)-7.1*(100-42)]/(100-29)=3.1 kg/h。
机械不完全燃烧热损失q4主要包括灰渣、漏煤、飞灰中的未燃尽的碳造成的热损失。灰渣损失Q4hz (MJ/h)、漏煤损失Q4lm(MJ/h)、飞灰损失Q4fh(MJ/h)分别为 :
Q4hz=32.86ChzGhz/100 =32.86*409.1*0.132=1774.5 MJ/h
Q4lm=32.86ClmGlm/100 =32.86*7.1*0.42= 98.0MJ/h
Q4fh=32.86ClmGlm/100 =32.86*3.1*0.29=29.5MJ/h
q4=( Q4hz+ Q4lm + Q4fh)*100%/(B*Qdw)
=(1774.5+98.0+29.5) *100%/(3012*21.56)=2.93%
改造后机械不完全燃烧热损失由原来的8.43%降至2.93%，降低数值达5.5%，也就是说，锅炉反平衡热效率因炉排设备的更新提高了5.5%。如前文所述，锅炉改造前正平衡热效率为η1=69.5％，改造后效率η2=69.5％+5.5%=75.0％。
在相同供热量Q下，改造后与改造前的耗煤量比值可按下式估算：
因Q=G1Qdwη1= G2Qdwη2，故G2/G1=η1/η2=69.5/75.0=0.927；翠林锅炉房改造前年耗煤量为25000吨，改造后每年可节约燃煤1833吨。每吨煤价格按550元计，每年可节约购煤资金101万元。
这次热工测试，主要以考察燃烧设备的改造效果为主，所以重点是检测机械不完全燃烧热损失改造前后的差异。从结果上看，灰渣含碳量从31%降到了13.2%，漏煤量从0.78%降到了0.23%，飞灰量由0.14%降到了0.10%；机械不完全燃烧热损失由原来的8.43%降至2.93%；设备改造后，锅炉内的燃烧状况有了很大改观，取得了明显的效果，改造获得了圆满的成功。
横梁式炉排从根本上克服了大鳞片炉排的多种缺陷，运行的安全性、可靠性、经济性均有了很大的提高。翠林锅炉房自2008年9月完成横梁式炉排改造以来，炉排已免维护运行了五年，很好地保证了供热运行的质量；同时因锅炉效率的提高及维修、运行费用的降低，也取得了很好的经济效益。总之，实践证明横梁式炉排是一种技术先进、制作精细的燃烧设备，具有很高的推广价值。【参考文献】
[1] 《锅炉燃烧设备》徐通模金定安温龙西安交通大学出版社