对旧式锅炉进行技术改造，以提高出力和热效率
出处：按学科分类—工业技术 轻工业出版社《制浆造纸手册：第十二分册供水与供汽》第221页（5408字）
1。炉膛改造：
根据燃煤的不同品种，通过有关的热力计算，适当地改造炉膛，以满足不同燃烧方式及热交换器的需要。
表14-2-140、14-2-141、14-2-142、14-2-143可供锅炉改造时参考。
(1)链条炉拱型的基本尺寸如表14-2-140所示。
表14-2-140
注：①炉排的长度设为L(m)。
②Ⅰ：没有装水冷壁的炉膛。
Ⅱ：具有水冷壁的炉膛。
Ⅲ：具有较长后拱的炉膛。
Ⅳ：具有长后拱的炉膛。
(2)蒸发量为10t／h，20t／h“L”型火焰煤粉炉炉膛的最小尺寸如表14-2-141所示。
表14-2—141
(3)每吨蒸汽所需炉排面积和炉膛容积如表14-2-142所示。
表14-2—142
(4)二次风的有关数据如表14-2-143所示
表14-2-143
2．受热面的布置
在锅炉改造中，常采用如装水冷壁的方法，其辐射强度可由下式求得：
式中：a——物体黑度：
σ0——绝对黑体辐射系数，kJ／(m2·h·k4)；
T——绝对温度，(K)。
(1)辐射受热面的辐射传热与温差(绝对温度)的四次方成正比。对辐射受热面辐射强度为(83．7～12．56)×104kJ／m2·h，对对流受热面，其辐射强度为(12．6～25．1)×104kJ／(m2·h)。水冷壁管的s／d一般在1．5～1．6左右，对煤粉炉还要考虑喷燃器对面水冷壁的结焦问题。s／d宜采用1．2～1．3，同时要考虑燃烧过程，如果燃烧烟煤，可布置低一些(接近炉排)，如燃烧白煤或湿蔗渣，则需要较高的炉温，所以水冷壁不宜过长。
(2)对流受热面的改装、应考虑以下情况：
①吸热量与受热面的关系：受热面越大，传过的热量越多，产生蒸汽也越多。增加受热面是提高蒸发量途径之一。但必须考虑到钢材的节约问题，一般地采用小径管比大径管合理。
②吸热量与平均温差的关系：平均温差越大，吸热量越大，产生蒸汽量也越多。因此对流受热面应布置在炉膛出口以后温差较大的烟道里。
③提高传热系数：在锅炉改造中，必须考虑提高传热的办法，因为传热系数越大，吸热量越大，产生的蒸汽才能越多，一般地人们采用提高烟气速度的方法，在阻力相同的情况下，纵向冲刷允许较高的烟气速度，管子的错列排置比顺列排置其传热系数要大30%左右，烟速的提高，可以减少积灰，但同时也增加了动力的消耗。故现在在锅炉的燃烧上，就有从负压燃烧改为微正压燃烧的趋势，传热系数提高了，出力也提高了，炉子本体也相应地缩小了。但因为还存在着一些其他技术问题，而到目前为止，仍局限在燃烧天然气和液体燃料上。
3．汽包工作状况验算
由于锅炉改造一般都是因为锅炉容量满足不了生产发展用汽所引起的(当然也有因燃料的变更或其他原因所引起的)，故提高锅炉的蒸发量和热效率是其主要目标，而在锅炉出力提高后，为了确保蒸汽质量不致危害锅炉本身或用汽设备的安全运转，故必需对汽包锅炉的汽包工作状况，作一些必要的验算，以便根据验算结果，采取不同的改进措施、其项目有：
(1)汽包蒸汽空间所允许的负荷：实践表明，在表14—2-144的负荷范围内蒸汽的质量是可以得到保证的。
表14-2-144 汽包蒸汽空间所允许的负荷
注：1kgf／cm2=9．80665×104pa
(2)不同压力下容汽空间负荷的临界值：实践证明超过表14—2-145所列数值时，则蒸汽质量将发生明显变化，即使化学水的质量再好，也难免蒸汽带水、带盐，影响过热器或其他用汽设备的安全运行。
表14-2-145 不同压力下容汽空间的临界负荷
注：1kgf／cm2=9．80665×104pa
(3)锅内旋风分离器允许负荷(t／h)如表14-2—146所示。
表14—2-146
注：1kgf／cm2=9．80665pa
(4)蒸汽湿度与蒸汽空间容积负荷的关系，图14—2—68示出
当汽包蒸汽空间高度约为0．6m时的情况。
图14—2—68 蒸汽湿度与蒸汽空间容积负荷的关系
(5)蒸汽带水量与蒸汽空间高度的关系，如图14—2—69所示。
图14—2—69 蒸汽带水量W与蒸汽空间高度H的关系
(6)蒸汽带水量与炉水含盐量的关系如图14—2-70所示。
图14-2-70 炉水含盐量S与蒸汽带水量W的关系(D1＞D2)
D1，D2—锅炉蒸发量
4．相对水容量
锅炉内所装水量(指汽包一半、水联箱，水管、省煤器等)和它每小时蒸发水量之比为相对水容量。在锅炉改造时，应对其相对水容量进行核算，因为当汽包里负荷变动和给水量变化时，它关系到能否始终给水，以保证锅炉运行的安全可靠。一般经验推荐相对水容量的数值为1∶0．6～0．8。
5．水冷壁水循环系统
(1)配管截面积应保持下列比例关系：
f下降管∶f上升管∶f水汽排出管=0．20∶1．00∶0．30
当循环回路大于10m时，这一比例可以变为：
f下降管∶f上升管∶f水汽排出管=0．25∶1．00∶0．35
(2)受热管的安装位置：不可平置或者与水平面夹角α＜9-～10。合理安装角度应该≥10～15°。
6．汽包内几个常用流速参考数据(表14—2—147)
表14-2—147
7．加装省煤器时，所需受热面积(表14—2—148)
表14-2-148
8．装设空气预热器
在下列情况下应尽可能考虑装设空气预热器：
(1)当锅炉采用煤粉作为燃料时，必须有热风作干燥剂并携带煤粉进入炉膛燃烧。
(2)燃用多水分劣质煤时需要热风来帮助稳定燃烧。
(3)锅炉给水温度高(80～100℃以上时)，用省煤器经济效果不大时，可采用空气预热器来降低排烟温度，提高锅炉经济性。
(4)下列数据可供参考：
烧白煤时：热风温度 250～300℃
烧湿蔗渣时：热风温度 150～200℃
烧烟煤时：热风温度 150～200℃
烟气流速：12～16m／s
空气流速：6～8m／s
制造每平方米受热面所需主要材料数量约为：
烟管 d／δ=51／2．5mm(外径／厚度) 18．75kg
型钢(角铁及14号槽钢) 2．48kg
钢板 2．48kg
石棉板及石棉绳 0．052kg
9．增设吹灰器
在锅炉改造中，应根据不同的煤种及燃烧方式，适当增设吹灰器，以提高热传导。根据受热面影响蒸发强度的原理，而适当地提高水的质量；以保证有效的受热面，从而提高传热效率。受热面的烟垢和水垢增加与煤耗的关系如表14—2-149所示。
表14-2-149
10．几个改造实例(图14-2—71、14-2-72、14—2-73)
图14-2-71 18t／h链条炉改为25t／h烧煤粉和烧重油两用锅炉
图14-2-72 18t／h链条炉改为50t／h烧油锅炉
图14-2-73 18t／h链条炉改为40t／h烧油炉
11．—些经验数据
下述一些经验数据，可供选用：
(1)每公斤煤碳燃烧所产生的烟气量，见表14—2—150。
表14-2-150
注：①对于机械燃烧方式α值应取小一些，对手工燃烧方式应取大一些．
②1kcal=4．1868kJ
(2)每公斤液体燃料燃烧所生的烟气量，见表14—2—151。
(3)气体燃料燃烧每立方米所产生的烟气量，见表14—2—152。
表14-2—151
表14-2-152
注：1kcal=4．1868kJ
(4)每蒸发1吨蒸汽所需要的数据(概算)如表14-2-153所示。
表14-2-153
(5)每时产生一吨蒸汽所需对流受热面(Φ51管)如表14—2—154所示。
表14-2—154
(6)排烟损失的估算如表14-2-155所示。
表14-2-155
