碱回收锅炉优化改进和探讨

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1、云景林纸2#碱回收锅炉优化改进的探讨王大伟1唐华2(1.武汉特种锅炉成套设备工程有限责任公司,武汉市,430070)(2.云南云景林纸股份有限公司,景谷,666400)摘　要：介绍了云景林纸2#碱回收锅炉优化目标和具体的改进措施，分析了改进后运行结果。将数值仿真技术运用到碱炉燃烧调整，分析了改进前后的炉内流场、空气射流、温度场、速度场、黑液流动和机械携带的变化，结果显示燃烧调整对碱回收锅炉的高效稳定运行至关重要。关键词：碱回收锅炉；数值仿真；燃烧中图分类号：TQ038.1　　文献标识码：A0引言，碱回收锅炉

2、是制浆企业碱回收系统的重要设备，是以制浆废液浓缩后的浓黑液为燃料的特种锅炉。燃烧的目的在于回收制浆废液中的碱和有机成份的热量，因而碱回收锅炉同时又是造纸行业环境保护和节约能源的重要设备[1]。随着制浆造纸行业的发展，碱回收锅炉已经成为造纸行业制浆厂必不可少的设备，而碱回收锅炉能否安全经济运行往往成为制浆企业的瓶颈，以及环境保护和经济性的关键[2]。目前我国在运行的碱回收锅炉近300台，但很大一部分碱炉设备陈旧，性能较差，亟待改进和优化升级。在碱回收锅炉设计中，受热面结构布置和燃烧效果是影响锅炉性能的两个重要

3、方面。受热面结构在设计完成后就已经固定下来，运行过程中无法调节。燃烧效果主要靠入炉黑液和供风来进行调节，它对锅炉整体性能影响很大，包括燃烧效率、蒸发量、污染物排放量、芒硝还原率等[3]。可以将受热面结构和燃烧称为锅炉的硬件和软件，在锅炉优化改进中应以调整燃烧为主，并适当对受热面进行调整，这样可以起到改动小，效果好，投资少，回报高的作用。数值仿真技术（CFD）在碱回收锅炉上的应用开始于上世纪80年代末，现在已经比较成熟[4]。利用CFD模拟碱炉燃烧空气动力场，可以弥补传统冷态空气动力场试验的不足，对碱炉配风设

4、计提供重要的参考依据。武汉特种锅炉成套设备工程有限公司（简称武汉特锅）在对多家造纸企业的碱回收锅炉优化改进中均遵循上述原则，以期为用户创造更大效益。本文所述云南云景林纸股份有限公司（简称云景林纸）日处理固形物量250吨碱回收锅炉（2#碱回收炉），系该公司2003年技改时从其它设备厂家购进，自投运行以来，就问题不断，后于2008年委托武汉特锅对该炉进行改进，并于年末投产至今已有8个多月，期间经过双方的共同努力，目前2#碱回收锅炉各项运行指标优良，完全达到了优化改进目标。本文以此炉优化改进的实例，介绍碱回收锅炉

5、优化改进的一般原则和方法。12#碱回收锅炉概况于2003年投产，原设计参数如下：处理固形物量：250tds/d产汽量：35t/h蒸汽参数：3.82MPa，450℃排烟温度：180℃黑夜浓度：65%实际运行中固形物处理量最大280tds/d，产气量约30t/h，连续运行周期在1～2个月。改进后要求：在不改变炉膛断面和高度的情况下达到如下参数：固形物量：350～380tds/d排烟温度：<200℃黑夜浓度：60%2存在问题2.1燃烧系统2.1.1配风不合理：一次风紊乱，造成垫层不稳；二次风在炉膛中心交汇，形成沟

6、流，烟气携带量大。三次风直接对冲，加剧了空气动力场的恶化（详见仿真模拟分析）。2.1.2黑液喷枪布置不合理：左右墙各一支，前墙两支，共四支，此布置方式造成炉膛断面内黑液分布不均匀，干燥不充分。2.2过热器2.2.1过热器支吊方式和主蒸汽管布置不合理，造成过热器集箱管接头和弯管处多次开裂。2.2.2低温过热器设置数量过多，片间距太小，造成积灰严重。2.2.3采用传统的自冷凝喷水减温无法适应运行过程中负荷波动的需要。2．3吹灰系统2.3.1吹灰枪布置：吹灰枪布置不合理，过热器区域存在吹灰死角，运行过程中碱灰不断

7、堆积，堵塞烟道或大块碱灰下落，砸坏布置在炉内的蒸发受热面。2.3.2吹灰蒸汽来源：吹灰蒸汽取自高温过热器出口蒸汽，经过减温减压后用于吹扫，造成能源浪费。3、数值模拟分析武汉特锅将改造前后的碱炉运行状况做了数值仿真计算，改造前运行工况为case1，改造后为case2。主要从以下几个方面进行比较分析：—空气射流—温度场—速度场—机械携带3.1空气射流Case2airjetsCase1airjets图1流场和空气射流从以上图中中可以明显看出，case1有如下问题：1.一次风紊乱，易造成垫层不稳；2.二次风在炉膛中

8、心交汇，形成沟流；3.三次风直接对冲，加剧了空气动力场的恶化；4.整个炉膛的烟气充满度不好；5.过热器区域流场不好，鼻拱上部有很大区域烟气没有冲刷到。在优化改进后的case2中，一次风区域空气流动平稳，二次风区域空气混合充分，没有形成沟流，三次风的穿透力明显提高。这些较case1都有相当大程度的改进进。3.2温度场分布图2温度场分布从上图中可以看出，case1由于配风不合理导致炉膛高温区上移，造成过热器区域烟气温