在毛主席革命路線指引下，以階級(jí)斗爭為綱，堅(jiān)持黨的基本路線開展群眾性的技術(shù)革新和技術(shù)革命運(yùn)動(dòng)，我廠職工與市工支部鍋爐技術(shù)推廣隊(duì)一起，組成“K-4鍋爐燃燒改進(jìn)小組”在廠黨支部和革妥會(huì)的領(lǐng)導(dǎo)下，改進(jìn)了K-4鍋爐的燃燒方法。經(jīng)過一年的運(yùn)行及初步測(cè)量證明，這種把平流中心進(jìn)氣生物質(zhì)燃燒機(jī)布置在K-4鍋爐側(cè)墻的燃燒法是比較好的。

工業(yè)鍋爐是消耗天然氣的一個(gè)大用戶，目前自貢工業(yè)鍋爐盛行的燃燒方法是大氣式火槽燃燒，燃燒空氣依靠煙囪抽力和高壓天然氣的引射力送進(jìn)燃燒室，空氣速度很低，爐內(nèi)混合不良，這種燃燒方法屬擴(kuò)散火焰，燃燒強(qiáng)度不高。另外，由于爐內(nèi)負(fù)壓較高，漏進(jìn)鍋爐的空氣量較大，降低鍋爐效率、現(xiàn)在我國有些電廠使用大功率平流多槍式天然氣生物質(zhì)燃燒機(jī)，取得了很好效果。這種平流生物質(zhì)燃燒機(jī)能否在工業(yè)小鍋爐上使用，則需要做一些試驗(yàn)工作。我廠的鍋爐，原設(shè)計(jì)是按淮南煙煤設(shè)計(jì)的火床爐，據(jù)熱力計(jì)算，爐勝出口空氣過量系數(shù)以一1.7，4t／h負(fù)荷下爐膛出口處煙氣量為6760Nm3/h，現(xiàn)在改燒自貢天然氣，可以把a(bǔ)降低到1.1這時(shí)爐膛出口處煙氣量為3730 Nff13／h這就使流經(jīng)鍋爐對(duì)流管束昀煙氣量少45%。這說明，如引風(fēng)能力足夠，就可以把鍋爐出力從4t／h提高到6 t/h，甚至達(dá)8 t/h。提高鍋爐出力的辦法是強(qiáng)化燃燒。鍋爐熱力計(jì)算和煙風(fēng)阻力計(jì)算結(jié)果表明，在現(xiàn)有較低的煙囪情況下(25m)，加裝一臺(tái)送風(fēng)機(jī)，能夠把鍋爐出力提高到6 t/h以上。鍋爐燒煤和燒天然氣主要熱力數(shù)據(jù)比較見表1:

表1 鍋爐燒煤和燒天然氣主要熱力數(shù)據(jù)比較

二、平流中心進(jìn)氣生物質(zhì)燃燒機(jī)的結(jié)構(gòu)

1． 為了把鍋爐出力提高至6 t／h，設(shè)計(jì)平流中心進(jìn)氣生物質(zhì)燃燒機(jī)應(yīng)滿足如下要求

1)為了提高燃燒負(fù)荷，應(yīng)產(chǎn)生“密致”的火焰，使在有限的燃燒室內(nèi)迅速燃盡，把高溫?zé)煔馑椭翆?duì)流管束。

2)在確保完全燃燒的前提下，盡量以較低的空氣過量系數(shù)運(yùn)行來提高鍋爐效率，節(jié)約天然氣。

3)雖然在很低的空氣過量系數(shù)下運(yùn)行燃燒不析出污染大氣的有害物質(zhì)( NOX，503，CO)。

4)生物質(zhì)燃燒機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，尺寸小，重量輕，制作容易。

5)較小的電耗，生物質(zhì)燃燒機(jī)阻力要小。

6)操作方便，使用安全。

2． 生物質(zhì)燃燒機(jī)的結(jié)構(gòu)

這種生物質(zhì)燃燒機(jī)屬平流生物質(zhì)燃燒機(jī)，其結(jié)構(gòu)和技術(shù)數(shù)據(jù)見圖l圖2。這種生物質(zhì)燃燒機(jī)由一只圓柱形空氣導(dǎo)環(huán)和與導(dǎo)環(huán)同軸線的具有鏟形葉片的空氣旋流器（又稱為穩(wěn)燃器組成。沒有耐火磚砌的噴口，是這種生物質(zhì)燃燒機(jī)的特點(diǎn)，約占總風(fēng)量70%的燃燒空氣平流生物質(zhì)燃燒機(jī)軸線流動(dòng)，30%的空氣量經(jīng)過旋流器產(chǎn)生旋流。這部分空氣流的軸向分量和旋流分量互相結(jié)合就產(chǎn)生渦流流動(dòng)，這可由軸向動(dòng)量I和旋流量D來描述，旋流強(qiáng)度由如下準(zhǔn)則數(shù)確定：為生物質(zhì)燃燒機(jī)空氣導(dǎo)管半徑。旋流部份與平流風(fēng)層的動(dòng)量交換達(dá)到強(qiáng)烈的混合？旋流器的結(jié)構(gòu)是，中心為q<ioB×4.5mm的天然氣進(jìn)氣管，外環(huán)是函219×5 n1I、1的圓環(huán)和中間焊上12片與燃燒器軸線50。的鏟形葉片組成。旋流器的特點(diǎn)是圓轂（進(jìn)氣管）與外環(huán)直徑之比為0.5，這對(duì)穩(wěn)定火焰和組織三級(jí)燃燒的內(nèi)回流形成有巨大影響。天然氣由中心進(jìn)氣管引入，量過在端部的12只48 mm和8只≯3 mIn的噴孔射入旋流風(fēng)層，被中心旋流空氣卷成螺旋線后達(dá)到平流風(fēng)層，折轉(zhuǎn)方向射入平流風(fēng)層，考慮到K-4鍋爐燃燒室寬度3.7m（包括對(duì)流管束煙氣進(jìn)口寬度），只在側(cè)墻布置一只生物質(zhì)燃燒機(jī)為了得到較短的火焰，該生物質(zhì)燃燒機(jī)采用較大的旋流器，即dlD=0.7（D為導(dǎo)環(huán)直徑，d為穩(wěn)燃器外環(huán)外直徑）。

3． 火焰的產(chǎn)生

整個(gè)火焰由回流K，穩(wěn)燃[』，主燃燒K組成。具有回流流動(dòng)的區(qū)域是空氣流經(jīng)旋流器后發(fā)生旋轉(zhuǎn)，并也使天然氣射流旋轉(zhuǎn)而形成的內(nèi)回流區(qū)，這里把熾熱的煙氣送到生物質(zhì)燃燒機(jī)噴口處。這個(gè)內(nèi)回流在燃燒器全部負(fù)荷范圍內(nèi)是很穩(wěn)定的。具有提前著火的穩(wěn)燃區(qū)，這個(gè)區(qū)內(nèi)受火焰輻射，極強(qiáng)烈加熱天然氣空氣混合物。具有紊流擴(kuò)散的主燃燒區(qū)這個(gè)區(qū)域～直伸延到火焰尾部。

4． 生物質(zhì)燃燒機(jī)的風(fēng)量調(diào)節(jié)靠送風(fēng)機(jī)進(jìn)口擋板和風(fēng)道調(diào)節(jié)擋板

考慮到生物質(zhì)燃燒機(jī)噴口處空氣的均勻分布，把風(fēng)道擋板布設(shè)在遠(yuǎn)離生物質(zhì)燃燒機(jī)的地方，這就保證了被調(diào)節(jié)檔板所擾動(dòng)的空氣渦流完全消除后，引進(jìn)生物質(zhì)燃燒機(jī)鳳箱內(nèi)。風(fēng)箱內(nèi)裝有與空氣導(dǎo)環(huán)同心的反射筒。

5． 燃燒風(fēng)箱的端蓋板上裝有看火孔和點(diǎn)火孔

點(diǎn)火用點(diǎn)火棒，即用≯13×2mni的小管子，用天然氣點(diǎn)火。

三、生物質(zhì)燃燒機(jī)的制造

由于生物質(zhì)燃燒機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，除卷制圓筒外，其余均由我廠自己制造、安裝、只花了很少費(fèi)用，和較短的時(shí)間。

四、試驗(yàn) 概況

鍋爐燒自貢天然氣，其成份如下， （以干天然氣為依據(jù)）：

CH4= 96.1% Hzs=o.i% 02-O.18%

C,2H6=1.OI% Hz=0.3% C0z=0.3%

c2H=O.l% co=O.37:0 I\\T2_1.Gl%

據(jù)計(jì)算，依發(fā)熱量“I j一8400KCl}N r113.天然氣密度Po-0.7354 KglNm3。理論空氣量V0=9.3\"UNTit3／Nr113，為了判別燃燒方法改進(jìn)的效果，我們?cè)贫艘粋€(gè)試驗(yàn)大綱，準(zhǔn)備多花些人力物力，給自貢的今后改爐工作創(chuàng)造條件，我們就想要通過實(shí)踐來證明大氣式火槽燃燒和用生物質(zhì)燃燒機(jī)燃燒天然氣在技術(shù)墨濟(jì)上何者為合理，原先曾打算試驗(yàn)后拆除生物質(zhì)燃燒機(jī)，阿用火槽燃燒做試驗(yàn)，以此作比較。但經(jīng)過一年的實(shí)踐，這種燃燒方法不僅燃燒強(qiáng)度高，功率大，而且也表現(xiàn)出一些另外的優(yōu)點(diǎn)，如調(diào)節(jié)靈敏，壽命長，安全等。盡管我廠擴(kuò)建項(xiàng)目未上去，鍋爐在短期內(nèi)以2t／h左右低負(fù)荷運(yùn)行，也是比較羥濟(jì)的，因此，不打算再改用火槽燃燒。

1． 測(cè)量項(xiàng)目，方法及測(cè)點(diǎn)布置

單位UJ’間內(nèi)天然氣流量用裝在鍋爐房進(jìn)氣管道上的雙波紋壓差計(jì)測(cè)量。另外生物質(zhì)燃燒機(jī)進(jìn)口處有壓力表，可測(cè)出進(jìn)氣壓力。送風(fēng)機(jī)出口有用U形玻璃管測(cè)量靜壓的測(cè)點(diǎn)。風(fēng)道擋板后面約650mm距離上有測(cè)量風(fēng)量的動(dòng)莊測(cè)點(diǎn)由于距擋板太近，只能全開風(fēng)道擋板測(cè)量風(fēng)量，而由風(fēng)機(jī)進(jìn)口擋板來調(diào)流量。風(fēng)量用皮托管和微壓計(jì)測(cè)量。生物質(zhì)燃燒機(jī)進(jìn)口處(距風(fēng)道檔板約1050mm)和爐膛之間有壓差測(cè)點(diǎn)，這樣，可以測(cè)出生物質(zhì)燃燒機(jī)之靜壓差。爐瞠有負(fù)壓測(cè)．，ji，以供司爐人員控制爐瞠1負(fù)壓用（用煙道擋板調(diào)節(jié)）．，該。c羔裝在布置生物質(zhì)燃燒機(jī)側(cè)墻上。在生物質(zhì)燃燒機(jī)相對(duì)的另一側(cè)墻上，有測(cè)爐瞠出口煙氣溫度的測(cè)。L，用鉑佬一鉑熱電偶測(cè)量該點(diǎn)溫度，在第二管束出口處有供對(duì)排煙進(jìn)行成分分析和溫度的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)。測(cè)量排煙溫度用鎳鉻一考銅熱電偶。由于沒有飽和蒸汽流量計(jì)，汽水則無法準(zhǔn)確計(jì)量，我們利用鍋爐給水池的水位差來近似測(cè)量每小ri¨蒸汽量。

2． 試驗(yàn)的進(jìn)行

鍋爐投運(yùn)以前，進(jìn)行一次冷態(tài)風(fēng)量測(cè)量，測(cè)出了生物質(zhì)燃燒機(jī)的阻力系數(shù)g=2.80記錄較全的熱態(tài)試驗(yàn)進(jìn)行了兩次。一次天然氣流量為543Nm3／h，產(chǎn)蒸汽約6.14T/h，天然氣進(jìn)氣壓力為0.35KG/cm2。另一次是天然氣流量為482Nm3/h，天然氣進(jìn)氣壓力為0.3I、LGI

冷態(tài)測(cè)出大風(fēng)量為7 400N1113／1i，風(fēng)機(jī)出口全壓達(dá)178mm水柱，測(cè)量結(jié)果略高于風(fēng)的名脾出力。測(cè)量時(shí)室內(nèi)溫度為10。C。

生物質(zhì)燃燒機(jī)的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

1． 通過一年的實(shí)際運(yùn)行和各方面測(cè)

試，證明這種平流中心進(jìn)氣生物質(zhì)燃燒機(jī)改用于小

型鍋爐是適用的。

2． 火焰的形狀、穩(wěn)定性和尺寸，火焰的形狀在很大程度上取決于空氣過量系數(shù)。在正常運(yùn)行情況下，．生物質(zhì)燃燒機(jī)軸線上有一個(gè)透明的內(nèi)回流區(qū)。天然氣射流就好象是多輻條的輪盤那樣旋轉(zhuǎn)，后射入平流風(fēng)層。火焰顏色在風(fēng)量與天然氣量配得合適時(shí)根部蘭色，尾部橙黃色。高負(fù)荷時(shí)為透明發(fā)光火焰?；鹧娴姆€(wěn)定性很好，一當(dāng)天然氣從噴孔射出，就立即被旋流風(fēng)所攜持，被高溫回流氣體點(diǎn)燃。在低負(fù)荷時(shí)也是很穩(wěn)定的，甚至于由于停電或其他原因必須壓火時(shí)，只需關(guān)閉風(fēng)道擋板和風(fēng)機(jī)入擋板，把天然氣量調(diào)到使生物質(zhì)燃燒機(jī)如火把那樣燃燒，維持鍋爐長達(dá)70多個(gè)小時(shí)運(yùn)行。這時(shí)只保證鍋爐汽壓在1.～2 KG／crrr2下，使鍋爐處于熱保護(hù)狀態(tài)，一當(dāng)用氣時(shí)，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)可迅速升壓，滿足生產(chǎn)用汽。在很小天然氣量和極大風(fēng)量下也是穩(wěn)定的。天然氣量與空氣量達(dá)1:TO下仍能穩(wěn)定燃燒。據(jù)我們估計(jì)，額定負(fù)荷下可見的火焰直徑約1.5m，長度約3.2mm。

3． 生物質(zhì)燃燒機(jī)喉口處空氣流速設(shè)計(jì)時(shí)選用33m／s，由于穩(wěn)燃器直徑偏大，生物質(zhì)燃燒機(jī)阻力比較大。通過冷態(tài)風(fēng)量測(cè)量，肖生物質(zhì)燃燒機(jī)進(jìn)風(fēng)管內(nèi)風(fēng)速在12-.-13m/s時(shí)，進(jìn)風(fēng)管道與爐膛之靜壓差（即生物質(zhì)燃燒機(jī)的靜壓差）可用下式計(jì)算：

通過實(shí)際運(yùn)行，在煙道擋板全開時(shí)，于定額負(fù)荷6 t/h下，爐膛負(fù)壓為3 mm水柱，而鍋爐煙氣阻力以及煙囪阻力計(jì)算，爐內(nèi)負(fù)壓應(yīng)有負(fù)壓為4 mm水柱，這證明不加裝引風(fēng)機(jī)，用現(xiàn)有較低的煙囪，鍋爐負(fù)荷確實(shí)帶至U了6 t/h以上。

5． 天然氣噴射速度問題：原設(shè)計(jì)考慮用12個(gè)必8 mm孔和32個(gè)43mm孔，當(dāng)天然氣耗量為556 Nir13／11時(shí)天然氣噴射速度約為185m/s。由于從移3 mm孔噴出的天然氣量約占30形，生物質(zhì)燃燒機(jī)軸線上的內(nèi)回流區(qū)里，呈現(xiàn)為紅色心軸，火焰的主燃燒區(qū)拖得比較長，后來把≯3 mm孔堵死24只，這樣天然氣噴射速度在235m／s。改后就交成透明的內(nèi)回流區(qū)。天然氣穿透空氣層的深度也更深了，從而改善了天然氣與空氣的混合。因此，這種平流中心進(jìn)氣生物質(zhì)燃燒機(jī)，天然氣射流之穿透風(fēng)層深度對(duì)燃燒有極大的影響我們認(rèn)為穿進(jìn)平流風(fēng)層，但不穿通為好。

6． 經(jīng)驗(yàn)表明，生物質(zhì)燃燒機(jī)的風(fēng)量調(diào)節(jié)只靠送風(fēng)機(jī)進(jìn)口導(dǎo)向葉擋板調(diào)節(jié)是不行的。在風(fēng)道內(nèi)必須裝節(jié)流擋板以調(diào)節(jié)流量。尤其在啟動(dòng)時(shí)，即使全關(guān)送風(fēng)機(jī)進(jìn)口擋板，送風(fēng)量仍達(dá)2000Nff13／1i以上，這顯然是不行的。

7． 設(shè)計(jì)時(shí)是否一定要用耐火材料噴口，穩(wěn)燃器葉片是否要用不銹耐熱鋼的問題，曾擔(dān)心過生物質(zhì)燃燒機(jī)也許會(huì)被燒毀。實(shí)踐證明，盡管生物質(zhì)燃燒機(jī)噴口接收火焰的高溫輻射，但有高速冷空氣的強(qiáng)烈冷卻作用，從使用看來，燒毀空氣導(dǎo)環(huán)和穩(wěn)燃器的顧慮可以消除了。

8 我廠的生產(chǎn)用汽量變化很大，鍋爐負(fù)荷波動(dòng)頻繁，這種生物質(zhì)燃燒機(jī)升負(fù)荷快，降負(fù)荷迅速，適應(yīng)了調(diào)節(jié)上的要求。

六、改裝的經(jīng)濟(jì)效果

據(jù)測(cè)量，在6 t/h負(fù)荷下，天然氣耗量約96 Nl113，7t，而同容量鍋廬的火懵燃燒在120N1113.，t，每噸蒸汽節(jié)約24Nm3，／t天然氣，共計(jì)耗電量為3.8度，平均每噸蒸汽電耗為0.62度／t，天然氣與電費(fèi)用的比價(jià)約1：2。扣除電費(fèi)后仍節(jié)約22 .T6Nin3，7t．

七、存在的問題

1． 制作生物質(zhì)燃燒機(jī)時(shí)，由于時(shí)間緊，空氣管暫采用廢料管qb32s×9mm，空氣速度偏高，生物質(zhì)燃燒機(jī)阻力偏大，我們認(rèn)為把導(dǎo)管內(nèi)徑從4305mm放大到<b330nun，這樣，穩(wěn)燃器與導(dǎo)管的直徑比吾一0.667，是為佳的。另外空氣旋流器的葉片與軸線夾角為50。偏大，據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，應(yīng)取45。為宜，片由1 2片改為16片，以增加遮蓋度，使空氣全部導(dǎo)流。

2． 進(jìn)氣管端蓋在運(yùn)行兩個(gè)月后約起2 ium的氧化皮，這是由于高溫回流煙氣沖刷的結(jié)果．這將影響生物質(zhì)燃燒機(jī)的壽命。我們準(zhǔn)備使天然氣噴孔盡量靠近端蓋，強(qiáng)化時(shí)端蓋的冷卻，端蓋加裝耐熱鑄鐵或帽蓋以延長壽命。

3． 高負(fù)荷時(shí)，導(dǎo)環(huán)空氣流量分布不均勻，準(zhǔn)備在風(fēng)道進(jìn)入生物質(zhì)燃燒機(jī)風(fēng)箱處加裝導(dǎo)流板，消除不均勻性。

4。 調(diào)好空氣量，判別正確的火焰顏色，確定經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行情況，這就要求今后做更加艱苦細(xì)致的煙氣分析工作。

說明：冷風(fēng)測(cè)量時(shí)由于疏忽，沒有記錄送風(fēng)機(jī)電機(jī)的電壓和電流，另外爐膛正壓力是估計(jì)的，風(fēng)道

擋捉主開時(shí)阻力系數(shù)So= O.lG是按參考文獻(xiàn)取用的。所』Ⅵ，上述的計(jì)算風(fēng)量，僅哄參考。