1、第四章 燃燒設(shè)備,建工學(xué)院 周智勇,4-0,燃料燃燒的影響因素 燃料的種類和成分；燃燒設(shè)備的類型和構(gòu)造 燃燒設(shè)備 定義 燃料燃燒的裝置 分類 層燃爐（火床爐） 燃料被層鋪在爐排上進(jìn)行燃燒的爐子 流化床爐（沸騰爐） 燃料在爐內(nèi)由自下而上的空氣流托起并上下翻騰燃燒的爐子 室燃爐 燃料被噴入爐內(nèi)呈懸浮狀燃燒的爐子 要求 燃料及時(shí)連續(xù)穩(wěn)定地著火；燃燒效率高能減少不完全燃燒熱損失；單位面積爐排上或單位容積爐膛內(nèi)能穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)地燃燒更多燃料以減少鍋爐尺寸；能安全可靠運(yùn)行少出故障,4-1 層燃爐,煤的燃燒過程 定義 氧和燃料可燃物質(zhì)混合、擴(kuò)散至發(fā)光放熱的劇烈氧化反應(yīng)完成的整個(gè)過程 階段劃分 著火前的熱力準(zhǔn)備階段

2、 煤被加熱干燥，100水分開始汽化，完全烘干后隨溫度升高開始析出揮發(fā)分，最終形成多孔焦炭，此預(yù)熱干燥過程與水分和揮發(fā)分含量有關(guān) 揮發(fā)物與焦炭的燃燒階段 達(dá)到一定溫度和濃度時(shí)揮發(fā)物著火燃燒，熱量被汽鍋受熱面和燃料吸收。隨著揮發(fā)物減少，氧氣擴(kuò)散到灼熱的炭粒表面，但是焦炭燃燒形成的灰殼和外面包裹的一氧化碳和二氧化碳?xì)怏w會(huì)阻止氧氣進(jìn)入焦炭?jī)?nèi)部，本階段重點(diǎn)在促進(jìn)氧氣與燃料充分接觸 灰渣形成階段 此階段灰殼不斷增厚，最后因高溫變軟熔化而裹住焦炭，阻止了氧氣進(jìn)入而減緩燃燒進(jìn)程，高灰低熔煤因而加劇不完全燃燒，灰熔點(diǎn)低還會(huì)堵塞爐排通風(fēng)孔惡化燃燒。應(yīng)盡量延長(zhǎng)灰渣在爐內(nèi)高溫條件下的停留時(shí)間，同時(shí)通過撥火擊破灰殼使灰

3、渣中的可燃物質(zhì)燒透燃盡,4-1,煤的燃燒過程 高效燃燒的條件 保持一定的高溫環(huán)境以便能產(chǎn)生急劇的燃燒反應(yīng) 供應(yīng)燃料在燃燒中所需的充足而適量的空氣 采取適當(dāng)措施以保證空氣與燃料能很好接觸混合，并提供燃料反應(yīng)所必需的時(shí)間和空間 及時(shí)排出燃燒產(chǎn)物煙氣和灰渣 燃燒設(shè)備要求 運(yùn)行安全可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、操作檢修方便、造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用低廉,4-1,人工操作層燃爐（手燒爐） 特點(diǎn) 加煤、撥火和除渣由人力完成 勞動(dòng)強(qiáng)度大，燃燒效率低，黑煙污染環(huán)境 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、適應(yīng)各種煤燃燒特點(diǎn) 蒸發(fā)量小于1t/h鍋爐上仍被采用 構(gòu)造和工作特性 構(gòu)造（P84圖4-1） 爐門、爐排、燃燒層、爐膛、水冷壁、汽鍋管束、灰坑、灰

4、門 工作過程 煤經(jīng)人工爐排燃料層經(jīng)灰坑和爐排通風(fēng)孔進(jìn)入的空氣燃燒反應(yīng)形成灰渣（大塊由爐門鉤出，灰落灰坑由灰門耙出） 高溫?zé)煔鈸Q熱（水冷壁、鍋筒間對(duì)流管束）,4-1,人工操作層燃爐 燃燒層（爐層）結(jié)構(gòu)（P85圖4-2） 火焰 新燃料 在灼熱焦炭和爐膛高溫兩面預(yù)熱干燥下，迅速完成熱力準(zhǔn)備階段，開始著火燃燒 灼熱焦炭 還原區(qū) 氧氣濃度低的氣流與灼熱焦炭起還原反應(yīng)，部分CO2還原為CO， CO2降低CO濃度增加，吸收熱量 氧化區(qū) 空氣中氧與焦炭層下部碳氧化反應(yīng)，生成CO2和少量CO，放出熱量，氧濃度降低，溫度和CO2濃度最高處即為氧化還原分界處=1 灰渣 燃盡后灰渣呈熔融狀下流，與上升空氣相遇冷卻成固

5、態(tài)灰渣，將灼熱焦炭和爐排分開以保護(hù)爐排，同時(shí)使空氣分布更加均勻 爐排 燃燒層厚度 煤粒越大，氧化還原區(qū)厚度越大 氧化區(qū)為煤粒直徑35倍，還原區(qū)為氧化區(qū)46倍（因?yàn)檫€原區(qū)溫度低，反應(yīng)速度慢） 過厚增加通風(fēng)阻力，不完全燃燒加?。贿^薄則通風(fēng)不均勻，形成火口將空氣直接漏入爐膛，造成排煙熱損失，而且過薄的燃燒層也不利于蓄熱,4-1,手燒爐的燃燒特點(diǎn) 典型上飼式爐子 自上向下拋撒，“雙面引火”，可燃用各種煤 燃燒工況周期性 采用間歇加煤，煤層厚度隨時(shí)間變化，周期由投煤間隔決定 實(shí)際空氣量變化規(guī)律 實(shí)際空氣量曲線ab，有效空氣量曲線cd，燃燒所需空氣量曲線ef，cd和ef交點(diǎn)為平衡點(diǎn) 初期揮發(fā)分析出燃燒需大

6、量氧氣，此時(shí)供氧相對(duì)不足，且爐溫因開啟導(dǎo)致的溫降尚未恢復(fù)，揮發(fā)分分解形成的炭黑難以燃燒形成黑煙 改善手燒爐燃燒的措施 提高操作技術(shù)，使燃燒層厚度穩(wěn)定；縮短高揮發(fā)分燃料的投煤周期 為解決燃燒周期中前期供氧不足的問題，采用間斷送二次風(fēng)的措施，降低氣體和固體不完全燃燒，少冒黑煙 改進(jìn)爐排結(jié)構(gòu)，采用搖動(dòng)爐排，減少灰分對(duì)焦炭的包裹，促進(jìn)焦炭的燃燒,4-1,搖動(dòng)爐排 轉(zhuǎn)動(dòng)30為轉(zhuǎn)動(dòng)爐排，60 為翻轉(zhuǎn)爐排,4-1,手燒爐的發(fā)展 明火反燒手燒爐 工作過程 爐排鋪灰渣加煤400700mm引燃煤層表面煤層預(yù)熱干燥揮發(fā)分析出著火焦炭燃燒表面形成氧化層 特點(diǎn) 揮發(fā)分析出時(shí)向上流經(jīng)高溫焦炭，燃燒比較完全不致熱分解而產(chǎn)生

7、黑煙；灰渣可過濾燃燒產(chǎn)物減少排煙中含塵濃度；開啟次數(shù)減少冷風(fēng)進(jìn)入；克服了燃燒的周期性 雙層爐排手燒爐 結(jié)構(gòu) 上下兩層爐排和上中下三個(gè)爐門，上層爐排由水管管排組成水冷爐排，下層爐排同一般手燒爐 工作過程 煤間歇添加至上層爐排新煤受下面燃煤層加熱而預(yù)熱干燥火焰和高溫?zé)煔庀蛳铝鲃?dòng)（逆向燃燒） 燃燒煤粒和焦炭粒子漏落下層爐排煙氣煙氣在上下爐排之間的爐膛里匯集后進(jìn)入煙道灰渣由中爐門、細(xì)灰由下爐門出灰 特點(diǎn) 逆向燃燒使煤的揮發(fā)分向下通過上層爐排的灼熱爐層時(shí)燃燒充分，即使部分未燃盡揮發(fā)分通過高溫爐膛和下層爐排上灼熱焦炭仍能燃盡，從而消除了黑煙。由上下爐門進(jìn)入的空氣擾動(dòng)強(qiáng)烈，促進(jìn)了充分燃燒。但上層爐排著火條件

8、差，適用性差。,4-1,機(jī)械化層燃爐 機(jī)械化層燃爐定義 加煤、撥火和除渣三項(xiàng)主要操作部分或全部由機(jī)械 代替人工操作的層燃爐 機(jī)械-風(fēng)力拋煤機(jī)爐 機(jī)械風(fēng)力拋煤機(jī) 爐前煤斗下煤給煤板推送煤拋煤機(jī)轉(zhuǎn)子葉片將煤拋入爐內(nèi)冷卻風(fēng)和播煤風(fēng)氣流吹送燃料,4-1,機(jī)械化層燃爐 機(jī)械-風(fēng)力拋煤機(jī)爐 組成和適用性 由水平翻轉(zhuǎn)爐排和拋煤機(jī)組合成，適用于蒸發(fā)量10t/h以下鍋爐 燃燒方式 屬于層狀-懸浮燃燒，大顆煤粒落在爐排上著火燃燒，煤屑由于風(fēng)力地爐膛內(nèi)懸浮燃燒，使得飛灰增多且煙囪冒黑煙 特點(diǎn) 著火優(yōu)越，燃料適應(yīng)性好，調(diào)節(jié)靈活 污染較嚴(yán)重，不完全燃燒熱損失嚴(yán)重，清爐操作繁重,4-1,機(jī)械化層燃爐 鏈條爐排爐（簡(jiǎn)稱鏈條

9、爐） 鏈條爐構(gòu)造 形似皮帶運(yùn)輸機(jī)，自前向后帶動(dòng)煤前進(jìn)，通過煤閘板控制煤層厚度，空氣從爐排下面引入，煤在爐膛內(nèi)著火燃燒，灰渣經(jīng)擋渣板落入后部灰渣斗排出,4-1,機(jī)械化層燃爐 鏈條爐排爐（簡(jiǎn)稱鏈條爐） 鏈條爐排結(jié)構(gòu)型式 鱗片式鏈條爐排 若干平行鏈條以鏈輪為軸，爐排片安裝在鏈條上 鏈帶式鏈條爐排 主動(dòng)爐排片和從動(dòng)爐排片由圓鋼貫穿成整體,4-1,機(jī)械化層燃爐 鏈條爐排爐（簡(jiǎn)稱鏈條爐） 鏈條爐的燃燒過程 著火主要依靠爐膛火焰和拱的輻射熱 ，上面煤先著火 , 然后逐步向下燃燒 爐排上出現(xiàn)明顯的區(qū)域分層 煤進(jìn)入爐膛后隨爐排逐漸由前向后緩慢移動(dòng)，爐排前部是新煤燃燒準(zhǔn)備區(qū) , 主要進(jìn)行煤的預(yù)熱和干燥 緊接著是揮

10、發(fā)分析出著火并開始進(jìn)入燃燒區(qū) 爐排中部是焦炭燃燒區(qū) , 該區(qū)溫度很高 , 同時(shí)進(jìn)行著氧化和還原反應(yīng)過程 , 放出大量熱量 爐排后部是灰渣燃盡區(qū) , 對(duì)灰渣中剩余的焦炭繼續(xù)燃燒 燃燒準(zhǔn)備區(qū)和燃盡區(qū)都不需要很多空氣 , 而在焦炭燃燒區(qū)則必須保證有足夠的空氣 , 如果不采取分段送風(fēng) , 會(huì)出現(xiàn)空氣在爐膛前后兩端過剩 , 在中部不足的弊病。,4-1,4-1,機(jī)械化層燃爐 鏈條爐排爐（簡(jiǎn)稱鏈條爐） 煤的性質(zhì)對(duì)鏈條爐燃燒的影響 水分含量（熱損失；細(xì)粒徑；粘結(jié)強(qiáng)；高揮發(fā)） 灰分含量（高則包裹加?。坏蛣t灰渣層薄而爐排過熱） 灰分熔點(diǎn)（過低則熔融阻塞通風(fēng)） 揮發(fā)分含量（高則著火困難；低則要求爐膛容積足夠） 燃料

11、粘結(jié)性（高則板結(jié)；低則飛灰） 煤的顆粒大小（大小不一則通風(fēng)阻力變大且會(huì)出現(xiàn)分離） 鏈條爐的燃燒調(diào)節(jié) 根據(jù)鍋爐負(fù)荷變化，先調(diào)節(jié)送風(fēng)量，然后改變煤層厚度和爐排速度,4-1,機(jī)械化層燃爐 鏈條爐排爐（簡(jiǎn)稱鏈條爐） 鏈條爐燃燒改善措施 分區(qū)配風(fēng) 為了適應(yīng)燃燒各區(qū)段需要不同風(fēng)量的特點(diǎn) , 爐排下面隔成幾個(gè)風(fēng)室進(jìn)行分段送風(fēng) （ 一次風(fēng)）風(fēng)室之間應(yīng)嚴(yán)密不漏 。為使?fàn)t排寬度風(fēng)量均勻 , 宜采用雙側(cè)送風(fēng) 每個(gè)風(fēng)室的風(fēng)量 均用單獨(dú)擋風(fēng)板分別調(diào)節(jié)同，各擋風(fēng)板開度需根據(jù)不同煤種的特性決定最佳的開啟位置，煤種變化時(shí)需要重新調(diào)整 一臺(tái)鍋爐最多采用 56 個(gè)風(fēng)室 , 送風(fēng)分段越多則 風(fēng)量越容易符合燃燒需要，但分段過多將使結(jié)

12、構(gòu)復(fù)雜 ，總的經(jīng)濟(jì)效果并不理想。,4-1,機(jī)械化層燃爐 鏈條爐排爐（簡(jiǎn)稱鏈條爐） 鏈條爐燃燒改善措施 爐拱 爐墻向爐膛內(nèi)突出的部分稱為爐拱 爐拱的主要作用是儲(chǔ)蓄熱量 , 調(diào)整燃燒中心 , 提高爐膛溫度，加速新煤著火；其次是延長(zhǎng)煙氣流程 , 促進(jìn)燃料充分燃燒 爐拱有前拱、中拱和后拱三種。其中經(jīng)常使用的是前拱和后拱。中拱多用于鍋爐改造中 , 當(dāng)供應(yīng)的煤質(zhì)較差時(shí) , 作為改善燃燒條件的補(bǔ)充措施,4-1,4-1,機(jī)械化層燃爐 鏈條爐排爐（簡(jiǎn)稱鏈條爐） 鏈條爐燃燒改善措施 二次風(fēng) 為加強(qiáng)擾動(dòng)、混合和燃盡，從爐排上方高速吹人爐膛的氣流稱為二次風(fēng) 二次風(fēng)作用： (1) 攪動(dòng)煙氣 , 使煙氣與空氣很好混合 ,

13、 減少氣體未完全燃燒; (2) 造成煙氣旋渦 , 延長(zhǎng)煙氣流程 , 使飛灰中可燃物質(zhì)在爐膛內(nèi)停留較長(zhǎng)時(shí)間 , 得到充分燃盡 ; (3) 依靠旋渦的分離作用 , 把未燃盡的炭粒甩回火床復(fù)燃 , 降低飛灰含炭量 , 減少固體未完全燃燒熱損失 (4) 當(dāng)用空氣做二次風(fēng)時(shí) , 還可補(bǔ)充一次風(fēng)的不足 , 促進(jìn)完全燃燒,4-1,4-1,機(jī)械化層燃爐 往復(fù)推飼式爐排爐 結(jié)構(gòu) 一種機(jī)械推動(dòng)的階梯形傾斜爐排，由相間布置的固定爐排片和活動(dòng)爐排片組成。固定爐排片固定于爐排支架上面，活動(dòng)爐排片放置在活動(dòng)爐排框架上?？蚣苡呻妱?dòng)機(jī)和偏心輪帶動(dòng)，使框架和活動(dòng)爐排片一起作前后向的往復(fù)運(yùn)動(dòng) 工作過程 煤由爐前煤斗落人爐排后，在

14、高溫?zé)煔夂颓肮暗募訜嵯麻_始燃燒，并隨著活動(dòng)爐排的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由前向后緩慢移動(dòng)，到爐排中部時(shí)燃燒最為劇烈，燃盡的爐渣從爐排末端排走，燃燒所需的空氣與鏈條爐排相同也采用分段送風(fēng) 特點(diǎn) 可動(dòng)爐排把部分未燃燃料推到已燃燃料的上面，實(shí)現(xiàn)了部分燃料的無(wú)限制著火。爐排的往復(fù)運(yùn)動(dòng)還起著撥火的作用。燃料顆料互相摩擦，使得焦炭顆粒外的灰層脫落，同時(shí)可動(dòng)爐排片的運(yùn)動(dòng)還能將大的灰渣塊擠碎，使得燃料燃燒更充分燃料 著火和撥火方面較鏈條爐排有一定的優(yōu)越性且制造容易，消耗金屬少，可燒劣質(zhì)煤 爐排片的冷卻條件不好，容易變形或燒壞，且因適應(yīng)熱負(fù)荷變化的能力較差，而難以應(yīng)用于大、中型鍋爐,4-1,4-1,機(jī)械化層燃爐 振動(dòng)爐排爐

15、結(jié)構(gòu) 爐排本體由上、下兩組焊接框架組成，鑄鐵爐排片就放置在上框架的呈“7”字形的橫梁上，并用彈簧和拉桿將爐排片鎖緊。上框架是用與水平成60o70o角的彈簧板支承，彈簧板下端則固定在下框架底板上 工作過程 在上框架前端布置有托架橫梁，用來固定激動(dòng)器。激動(dòng)器由轉(zhuǎn)動(dòng)軸、軸承和偏心塊組成。電動(dòng)機(jī)通過皮帶使轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)偏心塊一起作高速轉(zhuǎn)動(dòng)，因偏心塊轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生慣性力，使?fàn)t排和上框架產(chǎn)生和地面成20o35o角的振動(dòng)，因而使?fàn)t排上的煤粒間斷地、緩慢地向爐排后面跳躍式移動(dòng)。,4-1,機(jī)械化層燃爐 下飼式爐 工作過程 一個(gè)槽形結(jié)構(gòu)爐排，槽底裝有螺旋桿，通至爐外煤斗 煤從煤斗下部通過螺旋桿送入煤槽，自下而上由

16、固定爐排進(jìn)入燃燒高溫區(qū) 灰渣超過堆積角后，靠重力向兩側(cè)排出 特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但對(duì)煤的粒度和濕度有一定要求，一般只適用于蒸發(fā)量在1t/h以下的小型工業(yè)鍋爐,4-2 流化床爐,流化床爐及其特性 固定床 氣流速度較低，煤料在布風(fēng)板上靜止，料層厚度不變，此時(shí)氣流推力小于煤粒重力 流化床 氣流速度增大到某一較高值Wlj時(shí)，此時(shí)氣流推力等于煤粒重力，煤粒開始飄浮移動(dòng)，繼續(xù)增大則煤粒上下翻騰，氣流與顆粒相對(duì)運(yùn)動(dòng)劇烈 氣力輸送 氣流速度超過一定限度Wjx時(shí)，穩(wěn)定的流化工況被破壞，煤粒被氣流帶走,4-2,流化床爐的型式與結(jié)構(gòu) 鼓泡流化床爐 因進(jìn)入流化床的空氣部分以氣泡形態(tài)穿過料層而得名 構(gòu)造見P106圖4-30

17、 循環(huán)流化床爐 通過氣固分離器將大量的高溫固體從氣流中分離出來，送回燃燒室 ，以維持燃燒室穩(wěn)定的液態(tài)化狀態(tài)，保證燃料和脫硫劑多次循環(huán)、反復(fù)燃燒和反應(yīng)，以提高燃燒效率和脫硫效率,4-2,流化床爐特點(diǎn) 鼓泡流化床爐的特點(diǎn) 燃料適應(yīng)性廣 燃燒反應(yīng)強(qiáng)烈 強(qiáng)化了傳熱 有利保護(hù)環(huán)境 循環(huán)保護(hù)環(huán)境 循環(huán)流化床爐的特點(diǎn),4-3 煤粉爐,室燃爐 對(duì)象 煤粉爐、燃油爐和油氣爐的統(tǒng)稱 特點(diǎn) 無(wú)爐排，隨空氣進(jìn)入，懸浮狀態(tài)下燃燒 燃燒反應(yīng)面積大，與空氣混合良好，燃燒速度效率高 燃料在爐膛中停留時(shí)間短，因此爐膛體積大 燃料適用性廣，固體、液體和氣體均適用,4-3,煤粉制備設(shè)備 煤粉性質(zhì) 煤粉細(xì)度R=a/(a+b)100%

18、 煤粉的均勻性 制備過程 碎煤機(jī) 磨煤機(jī) 豎井式、風(fēng)扇式和筒式 燃燒器 作用 保證煤粉及時(shí)穩(wěn)定的點(diǎn)燃并組織爐膛內(nèi)火焰的燃燒 分類 旋流燃燒器 煤粉氣流或熱空氣通過旋流器發(fā)生放置，形成旋轉(zhuǎn)射流，形成高溫?zé)煔饣亓鲄^(qū)，加劇氣流混合 直流燃燒器 出口氣流是直流射流,它的特征是擴(kuò)散角小、射程遠(yuǎn),4-3,爐膛結(jié)構(gòu) 爐膛形狀尺寸應(yīng)該考慮原則 有效組織爐內(nèi)高溫?zé)煔饧訜崦悍垡员ＷC煤粉及時(shí)穩(wěn)定的燃燒 使顆粒在爐膛內(nèi)有足夠停留時(shí)間，以保證煤粉燃盡 一般布置方法 旋流燃燒器采用前墻布置燃燒器爐膛形成L形火焰燃燒室或前后墻布置 直流燃燒器則采取四角布置或安裝在W形火焰燃燒室中,4-3,4-4 燃油爐,油的燃燒過程 油通

19、過噴油嘴(霧化器)噴入爐膛內(nèi)，霧化成極細(xì)的油滴，增加了燃料的表面積 霧化后的油滴在爐內(nèi)受熱后蒸發(fā)成油蒸汽，再和噴入的空氣混介燃燒 油的霧化 作用 把油霧化成霧狀粒子，并使保持一定的霧化角和流量密度，促使其與空氣混合，強(qiáng)化燃燒過程和提高燃燒效率 油噴嘴分類 機(jī)械霧化噴嘴（通過油泵提升壓力） 蒸汽霧化噴嘴（高壓蒸汽噴射） 轉(zhuǎn)杯式霧化噴嘴（高速旋轉(zhuǎn)的離心力）,4-4,調(diào)風(fēng)器的型式與原理 調(diào)風(fēng)器的性能要求 輸入一次風(fēng)避免油滴在高溫情況下熱分解 輸入二次風(fēng)形成高溫?zé)煔饣亓鲄^(qū) 保證二次風(fēng)流速，加劇氣流擾動(dòng)，強(qiáng)化空氣和油霧混合 調(diào)風(fēng)器的型式與結(jié)構(gòu) 旋流式調(diào)風(fēng)器 直流式調(diào)風(fēng)器 平流式調(diào)風(fēng)器 改善燃油爐燃燒的措施 低氧燃燒（減少硫和氮氧化物） 分級(jí)燃燒（降低爐溫減少氮氧化物） 燃油爐的供油系統(tǒng) 儲(chǔ)油罐、日用油箱、油的過濾加熱裝置、卸油和供油油泵,4-5 燃?xì)鉅t,