增设人字拱和远红外线炉墙提高锅炉热效率

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文稿收到日期：1999- 12-14区输送足够多的高温烟气，保证所需的热量与动1锅炉改造前的状况10两台锅炉系原北京锅炉厂生产的shl202.45a型锅炉，其后拱覆盖率仅为40%左右，现已不再投产。由于后拱覆盖率少，炉膛尾部产生的高温烟气向煤层辐射的热量也少，造成煤燃烧不剧烈，炉膛温度较低，锅炉出力严重不足。同时，煤燃烧不彻底，灰渣含碳量较其它锅炉高，造成燃煤的浪费。

2炉拱机理与改拱思路锅炉燃烧工况的优劣取决于多种因素。如受热面布置的合理性，前后拱配合的情况，烟风系统是否畅通，密封是否良好，煤种是否适合等。其中炉拱功能尤为重要。炉拱的主要作用就是创造一个引燃、燃烧与燃尽的良好环境。即，在炉拱前区产生较佳的高温烟气流动状态，促进热量传递，强化引燃与燃烧。因此，围绕可靠的引燃与有效的燃烧，是改拱的关键环节。

改拱效果主要取决于传热机理与高温烟气的流动状态。许多实例表明，前拱与低长后拱组配型式比较优越。因为燃烧与冷却区相对隔离，保温促燃好，易产生较佳的烟气流动状态。如果配置得当，燃烧工况确实甚好，炉膛温度接近设计温度，锅炉出力大大提高，灰渣含碳量明显降低。这样，既提高了锅炉出力，又提高了锅炉热效率，节约了能源。

3改拱实践前后拱组配关系中，后拱起主要作用，但也需通过前拱才能发挥出来。后拱的主要作用是向前量，保证有效前冲和平均流速w2.上部2w2，利于保持气流方向，产生足够强烈的烟气流动力场，加强混合与搅动。另外，还能更多发挥火焰对新煤层的辐射传热作用。因后拱区基本封闭，保温、促燃性能好，只要配置合理，燃烧与燃尽均较好。

前区为吸热反应，以有效引燃为前提，可允许热强度高些。在此区域应形成较强的a形回流火焰，它是a、b两部分回流作用的共同结果（见）①主气流与拱面斜向撞击时，改变方向，产生a形回流。由可见，将后拱出口流向延伸与拱面相交于a，因炉膛上部应有20~30pa负压，所以有上升气流的作用，实际交点为b此撞击点应在1一2范围内。实践表明，只要（k 60可形成较佳回流，卩愈小，回流份额愈多，愈强烈；②另一部分l形气流，因惯性力的作用产生回流b兼有向上回流c.a、b两部分回流互相混合形成a形回流火焰。

很明显，人字形拱尤其是下斜端，可强化回流，同时使回流区压低，而且也有利提高前冲气流动量。实际运用中，应视煤种，前拱特征而定。当煤质差，多变或者前拱较差又难改动时，采用下斜端人字形后拱较适宜。当煤质较优时，应控制起火线的合适位置，防止提前着火，烧坏煤闸。

实例，1998年我公司采用西安交大技术对9锅炉进行改造增设人字拱。这台炉出力一直很低，每小时产汽量仅为8 ~10吨。尾部经常掉火，灰渣含碳量高达30%.经改造后，燃烧状况得到良好改善，锅炉出力可达12~15t/h，灰渣含碳量降至18%左右。虽然离设计要求还有一定差距，但其效果也较明显。

4远红外线加热燃烧机理远红外线加热燃烧是指在锅炉炉膛内耐火砖的表面涂刷一层高温远红外线辐射涂料。这种涂料经高温烧结后形成一种固化瓷膜具有节能，不易结焦，密封性强，保温性能好和延长寿命等特点。

同时，高温下产生的红外线能穿透燃料里层（辐射热是对流及传导的15倍），使其里层的分子、原子吸收红外线而产生能级跃迁，放出能量，加速燃料燃烧，改变燃烧状态，起到了助燃的效果。由于辐射作用，炉内热风产生循环，冷空气产生逆流，促使其烟气在炉内停留时间增加，产生二次燃烧，使部分烟尘坠落在炉内，起到了炉内消烟除尘的作用。

因而使排烟浓度降低，保护了环境。

5人字拱十远红外线的综合作用在炉膛内适当增设人字拱和远红外线加热燃烧，二者的有机结合，综合利用可有效地解决工业锅炉运行中长期以来存在的出力不足，影响生产，烟尘大，灰渣含碳量高，污染环境，热效率低和能源浪费严重等重大难题。可提高锅炉热效率8%~12%. 6结论通过在炉膛内后拱前端增设人字拱，同时在炉膛内涂刷远红外线加热涂料，可明显改善锅炉燃烧状况，提高炉膛温度，增加传热量，提高锅炉出力和热效率，减少环境污染，节约能源。

但这种改造也有它的局限性，由于人字拱一般占炉排长度的0.~1.5m，对于新设计的后拱覆盖率较大（占炉排55%以上）的锅炉，没有改造价值。

只对后拱覆盖率较低（占炉排50%以下）的锅炉方有改造价值。另外，远红外线涂料的辐射效果随着时间的推移也逐渐减弱，要保证这种效果，每隔两三年就需重刷一次。对炉墙密封保温较好，锅炉燃烧良好的锅炉，从经济上考虑，没必要涂刷这种涂料。

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