目前，在我国供暖锅炉中，链条锅炉占绝大多数，其中正转链条锅炉炉排煤层为自上而下的层燃方式，煤闸板式给煤，煤经过煤闸板后，块末混合煤被压实，通风阻力增大。为了改善链条锅炉燃烧现状，20世纪80年代推出了不同方式的分层给煤技术，经过多年的推广和发展，先后推出单辊式、双辊式、三辊式分层给煤装置等。分层给煤对疏散煤层、改善通风、提高锅炉燃煤效率具有积极作用。在此基础上，相继推出分层分行给煤技术。该技术对锅炉布煤、通风有较大的提高和改进，较为明显地提高了锅炉燃烧效率和出力。但是，分层给煤、分层分行给煤仍然没有改变正转链条锅炉传统的层燃方式，其煤层布置自下而上依次排列大块一中块一小块一末煤，此种布煤形式在改善燃烧方面取得了一定成效，但在实际运行中，仍存在以下问题和不足。
(1)分层给煤、分层分行给煤是单一的固定布煤形式。因炉排横向断面布风不均匀，易出现局部火口、风口，末煤及灰渣在火口处过量风的作用下，易产生翻垄起堆现象。起垄部分的煤层因缺氧燃烧不尽。由于布风的不均衡，煤层易产生条状燃烧，致使灰渣含碳量高。富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗粒机、木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
(2)由于燃烧方式是层燃，上部煤层燃烧后形成灰渣覆盖层，覆盖在未充分燃烧的煤层上部，随着燃烧所积灰渣加厚，底部煤层辐射热及供风不足，燃烧不充分。
(3)在燃烧低热值、低挥发分煤炭时，因分层及分层分行给煤布煤形式是块煤居底部，末煤在上部，底部块煤在风室低温助燃风的负作用下，达不到块煤的最佳燃点温度，致使块煤不完全燃烧，在炉排上产生一层未燃烧或燃烧不充分的块煤层，造成能源的浪费。
近年来，正转链条式大吨位锅炉得到广泛普及与推广，燃煤供给装置的性能直接影响了锅炉的燃烧效果。以64MW热水锅炉为例：采用单辊式分层给煤装置，炉排横向宽度8.5m，在如此宽大的炉排面上，燃煤很难均匀布置在炉排上，纵向布置9个风室调节助燃风的进给量，而单个风室横向送风因风室过长，致使整个炉排各区段间布风不均。如此宽大的炉排，横向布风不均匀，致使燃烧不均衡，锅炉达不到最佳燃烧运行效果，是当前大吨位链条锅炉普遍存在的问题。随着分层给煤技术的不断发展，出现了一种变层分段多煤形给煤装置，从根本上解决了分层给煤技术的瓶颈。
2、变层分段多煤形给煤技术特点
2.1在炉排上变换给煤多层次功能
变层分段多煤形给煤装置，具有变换多种给煤层次的功能。在燃烧低热值燃煤时，基于正转链条锅炉末煤易燃的特点，调整变层结构，可将煤层变化为：末煤一大块煤一颗粒煤一末煤的布煤层次。煤层底部末煤进入炉瞠预燃区后迅速起燃，提高了底部煤层温度，引燃块煤。被引燃的块煤进入主燃烧区后充分燃烧。彻底解决了前几代给煤技术底部块煤层因受低温助燃风的负影响，时有块煤不燃烧或出现黑煤层现象的技术难题。
2.2在炉排上分段布置不同厚度煤层功能
变层分段多煤形给煤装置，采用多段控制给煤量闸板。根据炉排横向各区段助燃风的状态，分段布置不同厚度煤层，即助燃风强的区段煤层厚，助燃风弱的区段煤层薄，均衡了布风。
燃煤进入炉膛后，起燃点成直线状燃烧，杜绝了燃煤起火参差不齐的现象，做到了止燃点断火整齐，火床尾部无明火。同时关闭止火点后部风室，有效地控制进入炉膛内的冷风量，提高了炉膛的温度，确保煤层沿炉排横向燃烧时间的一致性，达到较好的燃烧效果。
2.3在炉排上布置多种煤形功能
变层分段多煤形给煤装置，具有在炉排上布置出多种煤形的功能，可实现分层煤形，分层分行、多层次煤形，复合式煤形，波峰波谷煤形。根据锅炉燃烧状况及所燃用煤种的差异，调整组合式筛分系统，将多种不同煤形在炉排上组合成最佳排列，使煤层充分燃烧。
采用波峰波谷布煤方式时，波浪式煤层展开面积相当于增加了炉排宽度20%，加大了燃烧面积。其波峰波谷的间距及落差均可根据锅炉燃烧状态进行调整，在炉排上形成均匀有序的多道火口，满炉排面上都是火口燃烧，则不存在局部火口现象。伴随波谷处燃煤充分燃烧，将波峰下部的块煤引燃，火焰从底部煤层向上呈半沸腾燃烧，类似往复炉排煤层搅动式燃烧。随煤层底部的充分燃烧，波峰上部灰渣塌落至波谷，避免了灰渣覆盖在煤层上部的问题。它以自下而上的搅动式燃烧，完全改变了链条锅炉自上而下的层燃方式。
3、变层分段多煤形给煤装置的结构特点
以双辊两段给煤装置为例，该装置采取了双辊（即拨煤辊和输煤辊）分两段结构的方式。其中大吨位装置采用双辊两段中间设支撑座式结构，中部加设了支撑板和内置式轴承、轴承座支撑系统，并在两煤辊之间设有可调整轴心距离的调心装置，有效解决了因拨煤辊和输煤辊长度过长强度不足，在运行中产生弯曲、下挠的技术难题。煤仓内的燃煤与拨煤辊的接触面积加大，增加拨煤辊对燃煤的拨动力，杜绝了断煤、卡煤、自淌等现象。采用多段控制给煤量闸板，沿炉排横向布置8块煤闸板，分段布置不同厚度煤层。
4、实际应用效果
2008年，沈阳惠天热电股份有限公司沈东热源厂对1#、2#锅炉的分层给煤装置进行了改造，应用了变层分段多煤形给煤装置。改造后的系统布煤均匀，锅炉出力提高，取得明显的节能成效。
4.1布煤均匀
原有的分层给煤装置是单辊结构，下煤仅靠辊筒上方的挡煤板来控制，而且煤斗中部有一个“收腰”，造成两侧块煤较多，又由于炉排横向有8.5m宽，因此下煤极不均匀。另外煤斗内煤的重量全压在辊简上，辊筒中间又没有支撑，长时间会造成辊筒弯曲，而且一旦煤湿些或粘些就会蓬煤。当煤落到炉排上后，由于下煤不均，如直接送入炉内会产生很多火口，偏烧严重，只好大量下煤，在炉排前部堆积起来，再加一块煤闸板将煤刮平，这样进入炉膛内的煤被压得很实，颗粒不均，不但极大地增加了通风阻力，而且根本谈不上分层燃烧。炉排两侧块煤较多，通风好，经常火烧到煤斗中去。
变层分段多煤形给煤装置采用了双辊结构，中间增加了一个支撑点，增强了辊筒的强度。拨煤辊筒承重，并将煤疏松地送到真正负责给煤的输煤辊筒上，这样煤就会很疏松地落到炉排上，而不会产生蓬煤现象。同时在给煤辊筒上横向布置了8块煤闸板，特别针对两侧下煤不均，分别设置了一块300mm宽的小型闸板，通过对这几块闸板的调节使下煤均匀。在辊筒的下方布置了可自由调节角度的特殊结构的分层筛，可根据煤质的不同，自由选择分层的结构，特殊的筛板将煤均匀地排列出波峰波谷结构。
4.2提高锅炉出力
改造之前烧炉极力避免火口的出现，而变层分段多煤形给煤装置运用了反向思维，波峰波谷式的煤型人为地造成火口，均匀排列的火口不会产生偏烧。煤在波谷处助燃风阻力小会首先燃烧，并将波峰下部的块煤引燃，使波峰处煤层底部块煤逐渐向上燃烧。由于煤层底部的燃尽，波峰上部的煤崩塌，因此产生二次搅拌现象，使未燃烧的煤层充分裸露，利于燃烧。运用该装置后，在炉排前部着火线成一条直线，在后部燃尽区断火几乎也是一条直线。由于通风阻力小且均匀，在前拱区点燃迅速，火焰是耀眼的亮白色，在主燃烧区更是燃烧旺盛、充分。在使用相同的煤质前提下，使用该装置的炉和未使用该装置的炉，在出力相同情况下，燃烬区相差将近2m。在燃用热值为16747U/kg(4000kcal/kg)左右的煤种时，未使用该装置的锅炉炉膛温度在500℃左右，平均出力在40MW左右；使用该装置的锅炉炉膛温度在600℃左右，出力在45MW左右。在燃用热值为18841U/kg(4500kcal/kg)左右的煤种时，未使用该装置的锅炉炉膛温度在600℃左右，平均出力在50MW左右；使用该装置的锅炉炉膛温度在750℃左右，出力在55MW左右。在燃用热值为22190U/kg( 5300kcal/kg)左右的煤种时，未使用该装置的锅炉炉膛温度在750℃左右，平均出力在60MW左右；使用该装置的锅炉炉膛温度在850℃左右，出力在65MW左右。可见该装置应用后锅炉出力提高约10%。
4.3节能降耗
(1)由于煤层疏松，通风阻力小，可减小鼓风风压。
(2)由于炉排后部燃尽区的提前，因此可以关闭相应的风室，减少送入炉膛内的风量。
(3)炉排燃烧区风煤配合得当，能够有效降低过量空气系数。
(4)改造前鼓风机频率42—46Hz，改造后32—34Hz；改造前引风机频率46—48Hz，改造后38—41Hz。可见，鼓风量与引风量都大幅度降低，降低幅度在10% -15%。
燃烧充分带来的另一个重大好处就是炉渣含碳量的降低，也就是机械未完全燃烧热损失的降低。如果锅炉在使用设计煤种，而且对锅炉负荷的要求不高时，这种比较不是十分明显，但是当所使用的燃煤与设计煤质相差很大，尤其是严寒期当热冈对热量的需求猛增时，保证出力成了首要任务，如果燃烧的不充分，能源浪费很严重。改造前炉渣含碳量在10% ~12%，改造后在6%~8%，整个采暖期使用该装置的锅炉平均节煤在7%左右。富通新能源生产销售的生物质锅炉以及木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料是客户们不错的选择。
5、经济分析
沈东热源厂1#、2#锅炉的变层分段多煤形给煤装置的改造于2008年当年施工，当年即创造效益。改造1台给煤装置一次性投资12万元人民币，2台共投入了24万元改造费用。
锅炉改造前，单台64MW热水锅炉每小时煤耗量为12.5t，而对锅炉进行给煤装置改造后，实际效果是单台锅炉在同样出力下煤耗量平均为11. 38t/h，节煤9%。一个采暖期按运行lOOd计算（调峰热源），可节煤（12.5 - 11, 38）×24 x100=2688t．煤均价按402元／t计算，则一个采暖期节省1080576元。
改造前，单台锅炉鼓引风机平均电耗208kW，改造后，鼓引风系统节电10%，一个采暖期按运行100d计算，共节电约50000kWh，电费按0.80元／kWh计算，则一个采暖期节省50000×0.80=40000元。
因此单个采暖期内，通过变层分段多煤形给煤装置改造的锅炉单台炉节约煤电价值1080576+40000= 1120576元，2台共节约220多万元。可见，改造后短时间内即可收回投资，并且创造可观的经济效益和社会效益。同时减排效果非常明显：减少烟尘排放48.4t，减少二氧化硫排放32. 2t，减少氮氧化物排放11. 29t。
6、结论
总结锅炉改造后两个采暖季以来的实际运行效果，证明沈东热源厂1#、2#锅炉的分层给煤装置改造取得了成功。改造后的锅炉不仅在节能降耗上成果显著，而且大幅降低了烟尘和二氧化硫、氮氧化物的排放量。
