ISOBARIC EXHAUST TECHNOLOGY

等壓排風技術

關于等量送風與等壓送風在橫梁爐排應用問題簡介
       目前隨著國內城市化集中供熱的推進，工業鏈條爐排鍋爐的設計、制造大型化發展，直接影響工業鏈條爐排燃燒工況的橫向均勻送風問題，是重要的節能燃燒歷史焦點研究課題。特別是近年來生產了大量的采用等量送風模式的橫梁爐排，配用大型鏈條爐排鍋爐的社會運行。因諸多的致命燃燒缺陷問題，形成了后期鍋爐改造的市場問題。由于等壓送風發明專利技術的成功應用，打破了傳統獨家壟斷的市場設計、制造格局。在推動了鍋爐燃燒技術的進步的同時，出現了魚目混珠現象，等壓送風發明專利技術是依據空氣動力學原理，并非是簡單的數字技術疊加與簡單的技術仿造。

       大連瓦房店永寧爐排制造有限公司，是中國較早發明并應用鏈條爐排鍋爐等壓送風專利技術和相配套技術專利的爐排制造企業；是工業鍋爐行業較少擁有的等壓送風專利技術的爐排制造企業，專利號：( 200620149018. 9) (200710000532.5) (200810110545.52)。

       2005年起大連瓦房店永寧爐排制造有限公司累計生產的40-160噸鏈條爐排，達5400多臺；配套工業鏈條爐排鍋爐制造企業，擁有大型鏈條爐排等壓送風空氣動力學試驗臺和試驗室，是掌握大型鏈條爐排等壓送風空氣動力學計算和大型鏈條爐排力學計算的大型鏈條爐排制造企業，100%保證大型鏈條爐排鍋爐客戶的運行安全。

一、大型橫梁工業鏈條爐排等壓送風、節能燃燒的基本條件

       1.等壓送風的基本條件
       大型工業鏈條爐排鍋爐的設計與運行，與小型工業鏈條爐排鍋爐燃燒橫截面寬度不同，特別是用于集中供熱的工業鏈條爐排鍋爐，爐排橫截面寬度9.6-15M,有效的解決用于集中供熱的鍋爐橫向燃燒與縱向燃燒問題尤為突出。高效節能的燃燒工況，導致的風量、風壓等隨機變化參數，都面臨著逐步實施自動化中央集控現實。（如吉林省公主嶺市宏達熱力有限公司84MW，新疆91MW、112MW橫梁鏈條爐排）。解決直接影響動態燃燒工況的均勻送風問題，核心問題是如何實現風室的等壓送風與自動調節補償。根據空氣動力學的原理，實現等壓送風，風室設計應符合空氣動力學，靜壓平衡、動壓變化的規律。在建立在數學模型基礎上的空氣動力學計算。并非靜止條件下的簡單理想數字技術疊加，更注重數據的計算。沒有完善的獨立風室，沒有辦法實現符合（GB/T3271-2002鏈條爐排技術條件）要求的工業鏈條爐排鍋爐縱向燃燒問題。完善的獨立風室是具有，應符合空氣動力學原理的等壓送風；與自動調節補償應用措施。

       2.橫向燃燒與系統燃燒工程問題
       用于集中供熱的的工業鏈條爐排鍋爐，爐排橫截面寬度9.6-15M,如何有效的解決鍋爐橫向燃燒問題，因爐排橫截面寬度的不斷加寬，不同于小型鏈條爐排＜5m,采用雙向側面送風、 任何等量改良式送風，或采用引進丹麥技術的大風倉小風斗的送風模式都不會對燃燒造成大的影響，而爐排橫截面寬度9.6-15M,更為關注的是，怎樣有效的解決鍋爐橫向燃燒問題。

       A、所謂系統燃燒工程問題是指，煤倉布煤能否實現水平布煤，防止煤倉布煤，出現寶塔型。（大塊綴集兩側，中間粉末。）是否能以實現煤倉煤層顆粒均勻、水平布煤。是否能以實現，理想狀態下的節能高效燃燒的首要問題，對于大型工業鏈條爐排鍋爐解決橫向燃燒歷史難點課題至關重要。

       B、大型鏈條爐排鍋爐，存在著系統燃燒工程問題。煤倉布煤實現水平布煤，連接煤倉與分層煤斗間的落煤管設計，對于分層煤斗能否實現均勻供煤；對于大型工業鏈條爐排鍋爐解決橫向燃燒問題的重要因素。

       C、大型鏈條爐排鍋爐，系統燃燒工程問題。爐排橫截面寬度9.6-15M,有效的解決鍋爐橫向燃燒問題，與能否實現爐排爐排橫截面平整、均勻的煤層、粒度、厚度均勻給煤，是保證合理的燃燒工況，對于大型工業鏈條爐排鍋爐，解決橫向燃燒問題的重要因素。

       在大型鏈條爐排，分層給煤裝置應用缺陷問題，是現實中最為突出的問題，目前絕大部分制造商，采用仿造或簡單的尺寸放大應用，沒有能力進行，分層給煤裝置準確的力學計算，是沒有產品力學計算書的社會普遍現象。在70MW以上的分層給煤裝置應用中最為明顯。對于爐排橫截面寬度9.6-15M的大型鏈條爐排，沒有保證煤層厚度的基本使用措施,關注的焦點問題：產品設計力學計算書、保證煤層厚度的基本使用有效措施。對于大型工業鏈條爐排鍋爐解決橫向燃燒歷史難點課題至關重要，安全運行的設計保障措施。

       D.直接影響燃燒工況的鏈條爐排橫相配風均勻性問題

       ⑴對可燃氣體不完全燃燒損失q3的影響：

       由于橫向配風不均勻在通風量較小的弱風區氧的嚴重缺乏，將使煤層中的還原層厚度增加，使氣流在煤層上升過程中，相當一部分與碳起還原反應。而還原過程是吸熱反應，因此將使煤層表面溫度下降；這樣又會不必要的加重爐膛負擔，導致q3上升。

       ⑵對機械不完全燃燒q4的影響：

       爐排橫向配風不均勻，這將使弱風區煤層中各個燃燒階段相應的推遲，是相當一部分的碳尚未燃盡就落入灰渣中，是灰渣的平均含炭量明顯上升，從而增加q4損失。

       ⑶對排煙損失q2的影響：

       由于在爐排橫向配風不均勻，在風壓較高的區域，燃燒過程比較迅速，容易出現火口，使大量的冷空氣未經還原化合反應直接竄入爐膛，不僅降低爐膛溫度，影響燃燒，同時使排煙溫度上升q2排煙損失增大。

二、等壓送風與橫向燃燒問題

       等壓送風，節能燃燒的重點是解決橫向燃燒問題，包括理想燃燒工況狀態下的起燃一條線。獨立風室為解決縱向燃燒問題，包括理想燃燒工況狀態下的燃盡一條線。是測定鍋爐燃燒運行效率的基本條件。

1、等壓風室設計原理:
       空氣從風道側孔出流，當空氣通過側孔時受到垂直于風道壁面的靜壓和平行于風道軸線方向的動壓作用，在靜壓P1作用下促使空氣通過側孔流出并產生一個垂直風道壁面的靜壓速度。在動壓作用下，風道內的氣流速度平行于風道軸線?？諝獾膶嶋H速度是靜壓、動壓的合成速度。
       空氣的實際速度大小與側孔所在的截面的全壓有關，而側孔中氣流流出方向，則與靜壓對動壓之比值有關。顯然靜壓越大、動壓越小，則出流角越大。說明氣流方向越接近于風道壁面像垂直。（空氣氣流角：空氣的實際速度與風道軸線的夾角成為出流角該角為正切。）

2、實現等壓送風的條件

      蘇聯學者B.B巴吐林的實驗證實，對于等截面積相等的等截面風道來說，風道首端的側孔的氣流幾乎平行于風道軸線，然后逐漸的改變方向。到接近終端側孔時，氣流差不多于軸線垂直。同時，靜壓和送風量都向著末端逐漸增大。如風道首端的側孔的送風量和終端側孔的送風量后者是前者的20倍是無法實現均勻送風的。

       要實現均勻送風，必須使得每個側孔的靜壓乃整個風道全長上的靜壓保持不變；各個側孔的流量系數或局部阻力系數相等；還要使送出的氣流的方向盡可能與風道的軸線垂直，即氣流的出角及可能大些。為了保持風道全長上的靜壓不變，必須使風道首端速度大于末端速度，并使首端和末端的動壓差（或兩側孔間的動壓差）等于風道全長上的壓力損失。
       與此同時，還必須沿著風道的長度方向來改變截面；也就是說，風道的截面應向著末端方向逐漸地縮小。因流速下降而產生的靜壓復得，往往大于風道的壓力損失，故不得不沿著氣流前進方向把截面縮小，使富裕的靜壓轉化為動壓；只有這樣才能使風道全長上的靜壓保持恒定。
3、等壓送風與等量送風的區別

       ■ 等壓送風的定義:靜壓平衡、動壓變化。

       ■ 等壓送風的風道，無論是圓形、方形、矩型都是沿著送風方向、風道送風軸向的截面是變化，側孔、條縫氣流出口面積是不變的；所以其出風速度是相同的。如設計時第一個側孔出流角大于60度則可獲得較好的均勻送風效果。

       ■ 等壓送風的結構設計：采用了等壓送風的風道和備壓風室，確保了鏈條爐排鍋爐燃燒工況的隨機條件下自動調節；和風道全長上的靜壓保持恒定，是實現等壓送風基本保障基礎，符合空氣動力學計算的非線性數學模型控制理論基礎。是等壓送風鏈條爐排和等量送風鏈條爐排根本區別；也是本民族鏈條爐排知識產權與國外引進技術和嫁接技術的根本區別，不受鏈條爐排寬度尺寸的大型化發展的限制。

       ■ 面對大型化鏈條爐排鍋爐的大型化發展，單體鏈條爐排配套大型工業鏈條爐排鍋爐，需要一個先進技術和設計制造實力的完美技術結合，才能保障大型鏈條爐排鍋爐安全運行和高效節能運行，符合國家環保節能產業政策，不是簡單的數字組合疊加。

       ■ 等量送風的定義：全長靜壓變化、動壓變化。

       ■ 等量送風是鍋爐行業多年始終未走出來的一個誤區，著名的鏈條爐排鍋爐專家，上海機械學院張元忠教授為此進行了數十年的研究，也為我們今天的研究提供了寶貴的經驗。在工業鏈條鍋爐的應用如：風道進風量的調節擋風板、改變風道出風口截面、引進丹麥技術的大風室小風斗的送風形式等，在小型鏈條爐排，因爐排橫截面尺寸小，反映不明顯。實際應用中起到一定的效果；但始終未能主導應用于大型鏈條爐排，關鍵無法適應動態隨機變化的風量以風壓。任何一種形式的等量送風在工業鏈條鍋爐的應用，特別實踐證明在大型鏈條爐排應用，燃燒運行中的致命缺陷。

       ■ 等量送風的特點是，這一類的送風風道是等截面的。由于靜壓沿送風方向和風道軸線方向逐漸增大，側孔截面或條縫的面積必須是變化的，并沿著沿送風方向和風道軸線方向逐漸減小，此時側孔或條縫的出口速度是不相同的，嚴格的說，此類送風風道只能進行等量送風；無法保證出口風速相等.

       ■ 等量送風另一種形式是在送風風道是等截面的的狀態下，加之不同截面的擋風板希望實現等量送風。

       由于其靜壓、動壓在送風時的不斷隨機變化，側孔、條縫氣流的出口速度是不相同的，同樣也不能保證出口風速相等。引進的丹麥技術大風室小風斗的送風形式，是丹麥應用于小型鏈條爐排的等量送風方式，靜止狀態下、理想中的大風室為等壓風室；由于排列中的小風斗是等截面，對于小型鏈條爐排在不同的出口速度而引起大風室的靜壓與動壓的變化波動不大；資料查詢證實，丹麥僅用于40t/h以下鍋爐，關于大風室小煤斗的等量送風能否在大型鏈條爐排鍋爐上的應用？上海四方他們準備三期引進160t/h噸角管鍋爐，沒有解決均勻送風這個直接影響燃燒問題，是沒有實施的原因。

       而對于大型用于集中供熱的的工業鏈條爐排鍋爐，爐排橫截面寬度9.6-15M,任何等量送風形式，不能適應大型鏈條爐排，隨機變化的燃燒工況需要的合適均勻供風運行工況 。不符合空氣動力學，等壓送風的基本條件。不能有效的解決鍋爐橫向燃燒問題。由于大風室的結構設計條件的局限，目前只能進行簡單的技術拼湊。失去了原設計大風室等量送風的重要基本條件；無法保證動態的出口風速相等。故此國內外沒有任何一個設計者進行過認真的空氣動力學計算，和實際的空氣動力學風洞測試。準確的說目前沒有一個詳細的設計空氣動力學計算書和力學計算書，證實其應用可靠性和安全性。

       4、對于用于集中供熱的大型橫梁式鏈條爐排鍋爐的燃燒自動化中央集中控制，是發展必然趨勢，鍋爐燃燒過程中的隨機變化燃燒工況，特別是環保執法力度的加強，爐內脫氮、二次風的應用，主燃室的過量空氣控制；等壓均勻送風的控制要求更加嚴格。爐排橫截面寬度9.6-15M的等壓送風，與主燃室的橫向獨立風室的自動補償與獨立調節問題更為重要。關系到理想節能高效燃燒工況的，起燃一條線、燃盡一條線的技術調節的重要核心技術。而等量送風的，大風室小風斗送風方式無法實現，鍋爐燃燒過程中的隨機變化燃燒工況，橫向燃燒獨立風室的自動補償與獨立調節問題。

三、等壓送風與橫向測試

       對于用于集中供熱的大型橫梁式鏈條爐排，（爐排橫截面寬度9.6-15M）依據燃燒工況采用不同的等壓送風設計與結構布置。

       1.依據鍋爐燃燒隨機變化工況，縱向第1、2、5、6、7、8風室，采用兩側送風，橫向斜板自動調壓的等壓送風設計。兩端設有測風管，配有風室數顯風壓表。

       依據鍋爐燃燒隨機變化工況，縱向主燃室第3、4風室，采用橫向兩側送風，中間隔斷。橫向變截面等壓風道，等截面，可調節側出風口，橫向6段獨立風室，自動調壓的風室的等壓送風設計。在橫向6段獨立風室，自動調壓的風室的側出風口上，裝有6組獨立調節的配風裝置，對于煤層橫向厚度、粒度不均勻，造成的燃燒、起燃同步工況獨立調節補償。應用技術效果明顯! 兩端設有測風管，配有風室數顯風壓表。

       2、橫向配風不均勻系數依據鏈條爐排技術條件A.4.3爐排橫向配風不均勻系數：以第三風室為測量風室，測量方法沿爐排行橫向200毫米為一側點，布置三列測點計算器不均勻系數。用畢托管、微壓計、迪型管或熱球風速風壓計測量計算。計算方法GB/T3271-2002。

四、獨立風室與縱向燃燒

       1鏈條爐排縱向燃燒問題:

       ⑴預熱干燥區段，燃料自煤斗或分層給煤機落下后沿爐排緩慢行進，受爐煙氣、前拱的傳導加熱，水分逐漸蒸發。但煤的導熱性很差，熱量傳遞很慢約為0.2-0.5m/h,僅為爐排速度的1/10左右。

       ⑵煤的開始揮發分，析出并燃燒區段，煤層隨爐排向后運動，熱量的傳遞是由上而下進行各區段分界線向后傾斜，影響傾斜程度的主要因素是爐排速度和熱傳遞速度。

       ⑶焦炭燃燒區段，該區段煤層燃燒猛烈，爐溫1200℃以上。是鏈條爐排燃燒的主要區段，沿高度分氧化層及還原層（因為氧化層高度遠低于煤層厚度所致）。

       ⑷燃盡區，煤層形成灰渣。值得注意問題是尾部渣層夾碳問題，由于煤層上面受熱溫度高，下層燃料空氣充分都很快形成灰渣。中間未燃盡焦炭被上下灰渣層所夾帶，是機械不完全燃燒損失增大。減少⑶/⑷區段q4損失十分重要。其原因是前后區段空氣量過大，主燃區嚴重缺氧。

       2、建立在空氣動力學，數學模型基礎上的，等壓送風、獨立風室。對于用于集中供熱的大型橫梁式鏈條爐排，（爐排橫截面寬度9.6-15M）依據燃燒工況，采用不同的等壓送風設計與結構布置。
       縱向第1、2、5、6、7、8風室，采用兩側送風，斜板自動調壓的等壓送風設計。兩端設有測風管，配有風室數顯風壓表。

       縱向主燃室第3、4風室，采用兩側送風，中間隔斷。變截面等壓風道，等截面，可調節側出風口，橫向6段獨立風室，自動調壓的風室的等壓送風設計。在橫向6段獨立風室，自動調壓的風室的側出風口上，裝有6組獨立調節的配風裝置，對于煤層橫向厚度、粒度不均勻，造成的燃燒、起燃同步工況獨立調節補償。

       3、縱向燃燒與爐排測試

       目前70MW以上的橫梁爐排，縱向燃燒，配置的8個以上的獨立等壓風室。采用兩側送風。配有獨立風量測控的送變器、電動執行器的風量縱向燃燒可視控制系統?？v向燃燒、燃盡線同步工況的隨機變化中央集控。有效的控制鍋爐燃燒運行效率、鍋爐出力與爐渣含碳量等，節能高效燃燒技術參數 。

       影響縱向燃燒的等量送風問題，不是簡單的風室排列數字分配與疊加。特別是近年來由于壟斷性生產，與宣傳，造成的大量采用等量送風模式的，橫梁爐排配用大型鏈條爐排鍋爐的社會運行。因諸多的致命鍋爐燃燒缺陷問題，形成了后期鍋爐改造的市場問題。先天性的設計致命缺陷，在改造過程中是無法改變的應用現實。不符合目前節能減排，技術發展要求。

依據鏈條爐排技術條件A2.1空氣總流量的測試，是在鍋爐鼓風機段用畢托管、微壓計、迪型管或熱球風速風壓計測量計算。計算方法GB/T3271-2002

       (1)依據鏈條爐排技術條件A2.4風室風壓力的測試：測試方法用特制的鐘罩式測壓座和微壓計在爐排面上測量，測試工具用畢托管、微壓計、迪型管或熱球風速風壓計測量計算。計算方法GB/T3271-2002

       (2)依據鏈條爐排技術條件A.4.1風室列平均風壓的測試：測試方法，在無煤的爐排上，沿爐排橫斷面上分二至三組。采用熱球風速儀直接測的爐排下風室的風壓。每片爐排上布之兩個測點，在前、后風室進行風室列平均風壓的測試。計算方法GB/T3271-2002。

       (3)依據鏈條爐排技術條件A.4.2風室平均風壓的測試：風室平均風壓為風室所有測的風壓的平均值。以第三風室為測量風室，測量方法：在無煤的爐排上，爐排面上分二至三組。采用熱球風速儀直接測的爐排下風室的風壓、風速。橫梁爐排的橫向，縱梁之間呈線性布之兩個測點，進行風室平均風壓的測試并計算測試值。計算方法GB/T3271-2002。

       (4)風室保風率：定義， 衡量主風室竄風的氣密封性性能的指標。測量方法以第三風室為主測量風室，當第三風室全開，其它風室全關時。測量由第三風室向第二風室、第四風室的竄風的風量的竄風率。其計算結果為第三風室的保風率。計算方法GB/T3271-2002

       (5)風室竄風率：定義，衡量主風室向其他風室竄漏風的氣密封性性能的指標。測量方法以第三、四風室為主測量風室，當第三風室全開，其它風室全關時。測量爐排面上的風壓、風量。蓋上相應的煤層，測量第二風室、第四風室的風量與第三風室的總風量的比值；其計算結果為第三風室的竄風率。計算方法GB/T3271-2002

       測量方法以第三、四風室為主測量風室，當第三風室全關時的風量與整個爐排各個風室的總風量之比的百分數為該風室的竄風率。測量工具熱球風速、風壓儀。計算方法GB/T3271-2002。

       依據鏈條爐排技術條件A.4.5風門全關時的流量率，定義：風門全關時的空氣流量、風門全開時的空氣流量。試驗條件爐排風門采用定位推拉風門，關閉風門板上粘有發泡硅膠條保證關閉時的良好密封性。測量工具熱球風速、風壓儀。計算方法GB/T3271-2002。

五、等壓風室，節能燃燒技術研究，在大型集中供熱鏈條爐排鍋爐運行過程中的系統燃燒工程中應用

       1、等壓送風的獨立風室設計，是根據燃燒工況，建立在空氣動力學、數學模型基礎上的鍋爐隨機燃燒變化參數自動調節，獨立風室設計。采用兩側送風，中間隔段。兩側橫向變截面測出風口的等壓風室設計，橫向6個獨立自動調正的獨立風室，測出風口大設有獨立調節的風門機構，實現符合燃燒工況的等壓送風的基本條件，目前在84MW橫梁爐排工程中應用。鍋爐測試數據說明，達到、超過鍋爐理想燃燒設計要求。

       等壓送風的獨立風室設計，是根據燃燒工況，建立在空氣動力學、數學模型基礎上的鍋爐隨機燃燒變化參數自動調節，獨立風室設計。采用兩側送風，中間隔段。兩側橫向變截面測出風口的等壓風室設計，橫向6個獨立自動調正的獨立風室，側出風口大設有獨立調節的風門機構，鍋爐運行燃燒是動態不斷變化燃燒工況，等壓送風實現符合燃燒工況的設計要求。

       2、大型鏈條爐排鍋爐，特別是目前70MW以上的橫梁爐排，爐排橫截面寬度9.6-15M，縱向燃燒，配置的8個以上的獨立等壓風室，影響縱向燃燒的等量送風問題，不是簡單的風室排列數字分配與疊加。配有獨立風量測控的送變器、電動執行器的風量縱向燃燒可視控制系統。有效的控制鍋爐燃燒運行效率、鍋爐出力與爐渣含碳量等，節能高效燃燒技術參數 ，實現調節同步起燃線、直線燃盡線的節能高效燃燒，便于鍋爐運行自動化控制。

       3、理想燃燒工況下的燃燒起燃線、燃盡線應為直線，是目前所有等量送風模式的大型橫梁鏈條爐排無法解決的問題。起燃線200毫米范圍內的S型線形燃燒工況，證實在鍋爐燃燒系統工程中還存在有待改進，和設計上的不足。
       大型鏈條爐排鍋爐，系統燃燒工程問題。爐排橫截面寬度9.6-15M,有效的解決鍋爐橫向燃燒問題，首先面臨的問題，如何保證煤倉的水平均勻布煤、落煤問題。聯合布煤速度＞10-15M/分，均勻布煤速度。是目前國內待研究過程中的課題。（我公司已研究成功，待工程應用）寶塔型的煤倉布煤缺陷，是影響燃燒的首要問題。

       4、大型鏈條爐排鍋爐，系統燃燒工程問題。爐排橫截面寬度9.6-15M,有效的解決鍋爐橫向燃燒問題，所面臨設計應用的分層給煤裝置的設計缺陷問題。（國內制造商絕大部分采用模仿，或簡單技術放大。極少有人能以真正的，認真的進行分層的設計力學計算，更別提及產品力學計算書。）除影響大型鏈條爐排鍋爐安全運行因素外，目前普遍存在的問題是：由于分層給裝置的結構設計問題，70MW以上的集中供熱工業鍋爐上應用，出現的撥煤輥變形問題，煤閘板受熱變形問題，直接影響燃燒的爐排橫向截面煤層厚度不均勻，影響鍋爐燃燒工況。采用等壓送風技術的獨立風室具有根據燃燒工況的可調節裝置。

六、結論：

       小型工業鏈條爐排鍋爐采用什么樣的改進等量送風燃燒送風方式，對鍋爐燃燒工況反映不明顯，不同于大型集中供熱工業鏈條爐排鍋爐。無論采用哪種等量送風模式，都不能滿足不斷變化的鍋爐燃燒工況。實踐應用證實，工業鏈條爐排鍋爐燃燒工況，隨現代化的中央集控需要，不斷地改變鍋爐引風、鼓風、的參數變化和爐排進給速度，實現合理的節能燃燒。鍋爐理想靜止工況下均勻送風，難以適應不斷變化的燃燒運行工況。在采用等壓送風專利技術設計的大型鏈條爐排獨立風室，能夠滿足大型集中供熱工業鏈條爐排鍋爐不斷變化的動態燃燒工況下的等壓均勻送風，實現工業鏈條爐排鍋爐理想燃燒工況，達到節能燃燒的目的。

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