目前，在我國供暖鍋爐中，鏈條鍋爐占絕大多數，其中正轉鏈條鍋爐爐排煤層為自上而下的層燃方式，煤閘板式給煤，煤經過煤閘板后，塊末混合煤被壓實，通風阻力增大。為了改善鏈條鍋爐燃燒現狀，20世紀80年代推出了不同方式的分層給煤技術，經過多年的推廣和發展，先后推出單輥式、雙輥式、三輥式分層給煤裝置等。分層給煤對疏散煤層、改善通風、提高鍋爐燃煤效率具有積極作用。在此基礎上，相繼推出分層分行給煤技術。該技術對鍋爐布煤、通風有較大的提高和改進，較為明顯地提高了鍋爐燃燒效率和出力。但是，分層給煤、分層分行給煤仍然沒有改變正轉鏈條鍋爐傳統的層燃方式，其煤層布置自下而上依次排列大塊一中塊一小塊一末煤，此種布煤形式在改善燃燒方面取得了一定成效，但在實際運行中，仍存在以下問題和不足。
(1)分層給煤、分層分行給煤是單一的固定布煤形式。因爐排橫向斷面布風不均勻，易出現局部火口、風口，末煤及灰渣在火口處過量風的作用下，易產生翻壟起堆現象。起壟部分的煤層因缺氧燃燒不盡。由于布風的不均衡，煤層易產生條狀燃燒，致使灰渣含碳量高。富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
(2)由于燃燒方式是層燃，上部煤層燃燒后形成灰渣覆蓋層，覆蓋在未充分燃燒的煤層上部，隨著燃燒所積灰渣加厚，底部煤層輻射熱及供風不足，燃燒不充分。
(3)在燃燒低熱值、低揮發分煤炭時，因分層及分層分行給煤布煤形式是塊煤居底部，末煤在上部，底部塊煤在風室低溫助燃風的負作用下，達不到塊煤的最佳燃點溫度，致使塊煤不完全燃燒，在爐排上產生一層未燃燒或燃燒不充分的塊煤層，造成能源的浪費。
近年來，正轉鏈條式大噸位鍋爐得到廣泛普及與推廣，燃煤供給裝置的性能直接影響了鍋爐的燃燒效果。以64MW熱水鍋爐為例：采用單輥式分層給煤裝置，爐排橫向寬度8.5m，在如此寬大的爐排面上，燃煤很難均勻布置在爐排上，縱向布置9個風室調節助燃風的進給量，而單個風室橫向送風因風室過長，致使整個爐排各區段間布風不均。如此寬大的爐排，橫向布風不均勻，致使燃燒不均衡，鍋爐達不到最佳燃燒運行效果，是當前大噸位鏈條鍋爐普遍存在的問題。隨著分層給煤技術的不斷發展，出現了一種變層分段多煤形給煤裝置，從根本上解決了分層給煤技術的瓶頸。
2、變層分段多煤形給煤技術特點
2.1在爐排上變換給煤多層次功能
變層分段多煤形給煤裝置，具有變換多種給煤層次的功能。在燃燒低熱值燃煤時，基于正轉鏈條鍋爐末煤易燃的特點，調整變層結構，可將煤層變化為：末煤一大塊煤一顆粒煤一末煤的布煤層次。煤層底部末煤進入爐瞠預燃區后迅速起燃，提高了底部煤層溫度，引燃塊煤。被引燃的塊煤進入主燃燒區后充分燃燒。徹底解決了前幾代給煤技術底部塊煤層因受低溫助燃風的負影響，時有塊煤不燃燒或出現黑煤層現象的技術難題。
2.2在爐排上分段布置不同厚度煤層功能
變層分段多煤形給煤裝置，采用多段控制給煤量閘板。根據爐排橫向各區段助燃風的狀態，分段布置不同厚度煤層，即助燃風強的區段煤層厚，助燃風弱的區段煤層薄，均衡了布風。
燃煤進入爐膛后，起燃點成直線狀燃燒，杜絕了燃煤起火參差不齊的現象，做到了止燃點斷火整齊，火床尾部無明火。同時關閉止火點后部風室，有效地控制進入爐膛內的冷風量，提高了爐膛的溫度，確保煤層沿爐排橫向燃燒時間的一致性，達到較好的燃燒效果。
2.3在爐排上布置多種煤形功能
變層分段多煤形給煤裝置，具有在爐排上布置出多種煤形的功能，可實現分層煤形，分層分行、多層次煤形，復合式煤形，波峰波谷煤形。根據鍋爐燃燒狀況及所燃用煤種的差異，調整組合式篩分系統，將多種不同煤形在爐排上組合成最佳排列，使煤層充分燃燒。
采用波峰波谷布煤方式時，波浪式煤層展開面積相當于增加了爐排寬度20%，加大了燃燒面積。其波峰波谷的間距及落差均可根據鍋爐燃燒狀態進行調整，在爐排上形成均勻有序的多道火口，滿爐排面上都是火口燃燒，則不存在局部火口現象。伴隨波谷處燃煤充分燃燒，將波峰下部的塊煤引燃，火焰從底部煤層向上呈半沸騰燃燒，類似往復爐排煤層攪動式燃燒。隨煤層底部的充分燃燒，波峰上部灰渣塌落至波谷，避免了灰渣覆蓋在煤層上部的問題。它以自下而上的攪動式燃燒，完全改變了鏈條鍋爐自上而下的層燃方式。
3、變層分段多煤形給煤裝置的結構特點
以雙輥兩段給煤裝置為例，該裝置采取了雙輥（即撥煤輥和輸煤輥）分兩段結構的方式。其中大噸位裝置采用雙輥兩段中間設支撐座式結構，中部加設了支撐板和內置式軸承、軸承座支撐系統，并在兩煤輥之間設有可調整軸心距離的調心裝置，有效解決了因撥煤輥和輸煤輥長度過長強度不足，在運行中產生彎曲、下撓的技術難題。煤倉內的燃煤與撥煤輥的接觸面積加大，增加撥煤輥對燃煤的撥動力，杜絕了斷煤、卡煤、自淌等現象。采用多段控制給煤量閘板，沿爐排橫向布置8塊煤閘板，分段布置不同厚度煤層。
4、實際應用效果
2008年，沈陽惠天熱電股份有限公司沈東熱源廠對1#、2#鍋爐的分層給煤裝置進行了改造，應用了變層分段多煤形給煤裝置。改造后的系統布煤均勻，鍋爐出力提高，取得明顯的節能成效。
4.1布煤均勻
原有的分層給煤裝置是單輥結構，下煤僅靠輥筒上方的擋煤板來控制，而且煤斗中部有一個“收腰”，造成兩側塊煤較多，又由于爐排橫向有8.5m寬，因此下煤極不均勻。另外煤斗內煤的重量全壓在輥簡上，輥筒中間又沒有支撐，長時間會造成輥筒彎曲，而且一旦煤濕些或粘些就會蓬煤。當煤落到爐排上后，由于下煤不均，如直接送入爐內會產生很多火口，偏燒嚴重，只好大量下煤，在爐排前部堆積起來，再加一塊煤閘板將煤刮平，這樣進入爐膛內的煤被壓得很實，顆粒不均，不但極大地增加了通風阻力，而且根本談不上分層燃燒。爐排兩側塊煤較多，通風好，經常火燒到煤斗中去。
變層分段多煤形給煤裝置采用了雙輥結構，中間增加了一個支撐點，增強了輥筒的強度。撥煤輥筒承重，并將煤疏松地送到真正負責給煤的輸煤輥筒上，這樣煤就會很疏松地落到爐排上，而不會產生蓬煤現象。同時在給煤輥筒上橫向布置了8塊煤閘板，特別針對兩側下煤不均，分別設置了一塊300mm寬的小型閘板，通過對這幾塊閘板的調節使下煤均勻。在輥筒的下方布置了可自由調節角度的特殊結構的分層篩，可根據煤質的不同，自由選擇分層的結構，特殊的篩板將煤均勻地排列出波峰波谷結構。
4.2提高鍋爐出力
改造之前燒爐極力避免火口的出現，而變層分段多煤形給煤裝置運用了反向思維，波峰波谷式的煤型人為地造成火口，均勻排列的火口不會產生偏燒。煤在波谷處助燃風阻力小會首先燃燒，并將波峰下部的塊煤引燃，使波峰處煤層底部塊煤逐漸向上燃燒。由于煤層底部的燃盡，波峰上部的煤崩塌，因此產生二次攪拌現象，使未燃燒的煤層充分裸露，利于燃燒。運用該裝置后，在爐排前部著火線成一條直線，在后部燃盡區斷火幾乎也是一條直線。由于通風阻力小且均勻，在前拱區點燃迅速，火焰是耀眼的亮白色，在主燃燒區更是燃燒旺盛、充分。在使用相同的煤質前提下，使用該裝置的爐和未使用該裝置的爐，在出力相同情況下，燃燼區相差將近2m。在燃用熱值為16747U/kg(4000kcal/kg)左右的煤種時，未使用該裝置的鍋爐爐膛溫度在500℃左右，平均出力在40MW左右；使用該裝置的鍋爐爐膛溫度在600℃左右，出力在45MW左右。在燃用熱值為18841U/kg(4500kcal/kg)左右的煤種時，未使用該裝置的鍋爐爐膛溫度在600℃左右，平均出力在50MW左右；使用該裝置的鍋爐爐膛溫度在750℃左右，出力在55MW左右。在燃用熱值為22190U/kg( 5300kcal/kg)左右的煤種時，未使用該裝置的鍋爐爐膛溫度在750℃左右，平均出力在60MW左右；使用該裝置的鍋爐爐膛溫度在850℃左右，出力在65MW左右。可見該裝置應用后鍋爐出力提高約10%。
4.3節能降耗
(1)由于煤層疏松，通風阻力小，可減小鼓風風壓。
(2)由于爐排后部燃盡區的提前，因此可以關閉相應的風室，減少送入爐膛內的風量。
(3)爐排燃燒區風煤配合得當，能夠有效降低過量空氣系數。
(4)改造前鼓風機頻率42—46Hz，改造后32—34Hz；改造前引風機頻率46—48Hz，改造后38—41Hz。可見，鼓風量與引風量都大幅度降低，降低幅度在10% -15%。
燃燒充分帶來的另一個重大好處就是爐渣含碳量的降低，也就是機械未完全燃燒熱損失的降低。如果鍋爐在使用設計煤種，而且對鍋爐負荷的要求不高時，這種比較不是十分明顯，但是當所使用的燃煤與設計煤質相差很大，尤其是嚴寒期當熱岡對熱量的需求猛增時，保證出力成了首要任務，如果燃燒的不充分，能源浪費很嚴重。改造前爐渣含碳量在10% ~12%，改造后在6%~8%，整個采暖期使用該裝置的鍋爐平均節煤在7%左右。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
5、經濟分析
沈東熱源廠1#、2#鍋爐的變層分段多煤形給煤裝置的改造于2008年當年施工，當年即創造效益。改造1臺給煤裝置一次性投資12萬元人民幣，2臺共投入了24萬元改造費用。
鍋爐改造前，單臺64MW熱水鍋爐每小時煤耗量為12.5t，而對鍋爐進行給煤裝置改造后，實際效果是單臺鍋爐在同樣出力下煤耗量平均為11. 38t/h，節煤9%。一個采暖期按運行lOOd計算（調峰熱源），可節煤（12.5 - 11, 38）×24 x100=2688t．煤均價按402元／t計算，則一個采暖期節省1080576元。
改造前，單臺鍋爐鼓引風機平均電耗208kW，改造后，鼓引風系統節電10%，一個采暖期按運行100d計算，共節電約50000kWh，電費按0.80元／kWh計算，則一個采暖期節省50000×0.80=40000元。
因此單個采暖期內，通過變層分段多煤形給煤裝置改造的鍋爐單臺爐節約煤電價值1080576+40000= 1120576元，2臺共節約220多萬元。可見，改造后短時間內即可收回投資，并且創造可觀的經濟效益和社會效益。同時減排效果非常明顯：減少煙塵排放48.4t，減少二氧化硫排放32. 2t，減少氮氧化物排放11. 29t。
6、結論
總結鍋爐改造后兩個采暖季以來的實際運行效果，證明沈東熱源廠1#、2#鍋爐的分層給煤裝置改造取得了成功。改造后的鍋爐不僅在節能降耗上成果顯著，而且大幅降低了煙塵和二氧化硫、氮氧化物的排放量。
