摘要 敞开式气螺旋给煤技术利用空气动力形成的气螺旋将煤输送进炉膛，可取代目前通用的机械给煤技术，设备结构简单、投资少。气螺旋给煤技术能在落煤口处形成负压，将煤粉吸入 炉膛，消除了机械给煤技术无法解决的生产现场扬尘问题。
    关键词 流化床 锅炉 敞开式 气螺旋 给煤
    中图分类号 TK229.6+6 文献标识码 B

    一、流化床锅炉给煤技术及存在问题
    流化床锅炉在设计上炉膛内一般为正压，零压点一般在炉膛出口。为了延长煤粉及挥发份在炉膛内的停留时间，提高燃烧效率，锅炉给煤设备在炉膛上的给煤点一般在炉膛下部的密相区，因此要求给煤设备要有较好的密封性能，否则就会在密封不严处喷出煤粉、烟气甚至火焰，造成现场污染。目前，流化床锅炉的给煤机主要有螺旋给煤机、刮板给煤机和密封皮带给煤机。这些设备主要是靠工作时物料形成的料封或设备外壳的密封来阻止炉内正压烟气和煤粉的喷出，即便新安装设备的密封性能较好，经过一段时间的使用，因磨损、维修拆装等原因，密封性能会有所降低，喷煤粉现象或多或少都会存在。同时，由于煤的输送方向和烟气喷出方向相反，很容易造成设备堵煤。另外，这些设备的外壳密闭，检查和维修不便，设备故障率高。
    二、敞开式气螺旋给煤技术
    敞开式气螺旋给煤技术是在煤仓下部的敞开式给煤皮带和炉膛之间引一根敞口的输煤管，在输煤管的入口处有一套特殊的配风装置。如图1所示。该配风装置主要由配风管、风箱、导流套管和压顶风组成。气源通过配风管引到风箱，风箱结构为中空的圆柱体，风箱中间的圆锥体是一个落煤斗。进入风箱的输煤风分两路按逆时针方向（图2）进入。风箱下部是导流套管，导流套管本身也是一段输煤管，导流套管外管和输煤风箱外壁相连，落煤斗和导流套管内管相连，内外管形成的夹套为输煤风通道。输煤风夹套内有逆时针方向布置的导流翅片，导流翅片与垂直方向成一夹角。另外从配风管上引出一支细管插入落煤管中心一定深度，作为压顶风。压顶风只有在炉内压力较高时才配合使用。

    流体在运动时受地球自转的影响将产生旋转，北半球是左旋，即逆时针。煤从皮带上落入输煤管后形成气固两相流，不但输煤管内的气固两相流下落时会自然逆时针旋转，导流套管内的输煤风同样也会逆时针旋转，在套管内按逆时针方向布置的翅片会加速输煤风的旋转。下旋气流在管内分布均匀，向下运动的作用力强，不但能抵制炉内的正压，还能在落煤管入口处形成吸入的旋涡，将称重皮带机头扬起的煤粉吸入，现场将不会再有煤粉飞扬，大大改善生产环境。输煤风形成风套，在旋涡的作用下，浓度大的煤流在输煤管中心，对输煤管磨损小，延长输煤管的使用寿命，同时避免了煤粉在输煤管管壁上粘结造成堵煤。
    三、改造实例
    某公司有一以台130t/h循环流化床锅炉，炉前给煤系统有两级给煤机（图3）。首先，煤仓内的煤靠重力自然下落到第一级给煤设备——称重皮带上，经称重皮带传送后，沿一个方形垂直落煤筒自然下落进第二级给煤设备——刮板给煤机内，再经刮板给煤机向前输送之后，沿圆形输煤管进入炉膛。输煤管上半段为垂直段，下半段为有倾角的斜管。垂直段与倾斜段的过渡处设有送煤风，斜管进入炉膛部位有播煤风。改造前给煤系统存在的问题如下。

    (1)原输煤风和播煤风的风源引自锅炉的二次风，风压较低，只有4kPa。输煤管进入炉膛的部位，是炉内正压密相区，输煤风的动力和播煤风的微弱射流作用不足以克服炉内的正压，炉内燃烧产生的热烟气沿输煤管向上形成上升气流经过刮板给煤机、落煤管，最后在称重给煤机落煤口处喷出。同时由于刮板给煤机各个面是靠法兰密封，气流也从机壳密封不严处喷出。各处喷出的气流夹带大量细煤粉，现场环境恶劣。喷出的煤粉不但污染环境，还在风室和风道上堆积，常自燃着火。
    (2)逆流而上的热烟气温度高，会使煤中的水分蒸发，在冬季，上升气流中的水蒸汽在刮板机机壳内壁及落煤管四壁凝结成水，造成煤粉在这些部位粘结，经常造成堵煤。
    (3)刮板机故障率高，维护费用高，常出现链条卡死、堵煤跳车、轴承损坏、断链、断销等事故，三台刮板给煤机平均每年的维护及备件费用约20万元。经常会因设备机械故障和堵煤及给煤机电机和电气问题造成锅炉负荷波动或停炉。
    如图1所示，改造取消刮板给煤机，并拆除刮板给煤机工作平台，将称重皮带延长，和向上延伸的输煤管相接，输煤风改用气螺旋配风，风源采用压力较高的锅炉一次风。
    四、改造效果
    (1)改造后输煤管延长，垂直管段长度达5m左右，煤在管内自然下落时速度大大提高高速下落的煤不但对上升气流产生冲击，同时由于煤连续下落时形成向下运动的活塞效应，对空气产生向下的拉动效果，削弱上升气流的力量。
    (2)采用气螺旋输煤技术，不但在落煤口处没有煤粉喷出，还在落煤口处形成了负压，产生了逆时针的吸入的旋涡，将称重皮带机头扬起的煤粉吸入，现场没有煤粉飞扬，大大改善生产环境。
    (3)输煤风形成风套，在旋涡的作用下，浓度大的煤流在落煤管中心，对落煤管磨损小，延长落煤管的使用寿命，同时避免落煤管粘煤、堵煤。
    (4)取消刮板给煤机，消除了刮板给煤机的堵煤，及其机电故障对生产造成的影响，且每年节约设备备件及维护费、电费约合40万元。
    敞开式气螺旋给煤技术是一种结构简单、投资少、运行费用低、维护简单的给煤技术，不但可用于新建流化床锅炉的炉前给煤系统，也可用于老装置的改造，同时可应用在水泥、冶金等涉及到固体颗粒物料、粉料输送的行业，是一种应用前景较为广阔的固体物料输送技术。