第4章燃烧设备.ppt

第4章 燃烧设备,,目 录,,汽锅和炉子是锅炉的两个基本组成部分燃料在炉子中燃烧，燃烧放出的热量则被汽锅受热面吸收燃烧是燃料中的可燃物质与氧进行的剧烈氧化反应，是一种复杂的物理化学综合过程它既需要提供温度和浓度条件，又需要一定的时间和空间条件炉子作为锅炉的燃烧设备，就在于为燃料的燃烧提供和创造良好的条件，使燃料的化学能最大限度的转化为热能，同时也应尽可能兼顾炉内辐射换热的要求可见，燃烧设备的配置及其结构的完善程度，将直接关系到锅炉运行的安全、可靠和经济性由于燃料有固体、液体、气体三大类别，燃烧特性差别很大锅炉容量、参数又有大小高低之分，因此，为了适应和满足各种锅炉的需要，燃烧设备有多种型式按照燃烧方式的不同，可划分为如下三类： 层燃炉：燃料被层铺在炉排上进行燃烧的炉子，也叫火床炉是目前国内供热锅炉中采用最多的一种燃烧设备，常用的有手烧炉、风力机械抛煤机炉、链条炉排炉，以及往复炉排炉和振动炉排炉等多种形式流化床炉：燃料在炉膛中完全被空气流所“流化”形成一种类似于液体沸腾状态燃烧的炉子，又名沸腾炉是目前能脱硫、脱氮和燃用几乎所有固体燃料的一种高效、清洁燃烧设备 室燃炉：燃料随空气流进入炉室且呈悬浮状燃烧的炉子，又名悬燃炉，如燃用煤粉的煤粉炉，燃用液体、气体燃料的燃油炉和燃气炉。

我国是以煤为主要能源的国家，锅炉配置的燃烧设备主要是层燃炉和煤粉炉对于供热锅炉主要是层燃炉，并以链条炉排炉作为代表形式对于电站锅炉，由于容量大、参数高，通常配置煤粉炉随着我国城市建设的需要和环境保护要求的提高，中、小型燃油燃气锅炉需求量日益增长人工操作层燃炉也即手烧炉，是最古老、最简单的燃烧设备它的加煤、拨火和除渣三项主要操作均由人工完成，劳动强度大，而且燃烧效率较低，还周期性地冒黑烟，污染环境但由于它具有结构简单、操作方便，又基本上能适应各种煤燃烧的特点，因此目前国内在蒸发量小于1t/h的锅炉上，仍被采用4.1.1 人工操作层燃炉,1.手烧炉的构造和工作特性,煤由人工经炉门铺撒在炉排上形成燃料层，燃烧所需空气则经灰坑穿过炉排的通风孔隙进入炉内参与燃烧反应燃烧形成的灰渣，大块的从炉门钩出，细碎的则漏落灰坑，由灰门耙出高温烟气与炉内的受热面进行辐射换热手烧炉的燃烧层结构,新煤加在灼热的焦炭层之上焦炭层是燃料的主要燃烧区域，焦炭层沿高度方向可以分为氧化区和还原区灰渣层可将灼热焦炭层和炉排隔开，保证炉排不受高温烧坏，也使进入燃烧层的空气分布更均匀燃烧层厚度存在最佳值2.手烧炉的燃烧特点,（1）新煤受到“双面引火”的有利的着火条件，因而几乎可以适应任何品种的煤。

（2）燃烧工况呈现周期性变化 （3）多采用自然通风，通风强度主要取决于燃烧层厚度，因此引入炉内的空气量与燃烧实际所需空气量并不相适应为什么手烧炉每次加煤后会冒黑烟？）,可见：引入炉内的空气量与燃烧实际所需空气量并不相适应3.改善手烧炉燃烧的措施,（1）提高操作技术，使燃烧层厚度的变化尽可能减小，对高挥发分燃料，投煤周期更应缩短 （2）为改善手烧炉燃烧，也有采用间断送二次风的措施即只在加煤周期的前期向炉内引入二次风，加强炉内气流扰动，可有效降低气体和固体不完全燃烧热损失，减少碳氧化合物的裂解，少冒黑烟 （3）改进炉排结构，采用摇动炉排当需要松动燃料层时，只要将炉前控制手柄轻摇几下，从而包裹在焦炭四周的灰分也会受振脱落，利于焦炭燃尽，提高锅炉热效率4.手烧炉的发展,（1）明火反烧手烧炉 （2）双层炉排手烧炉,,加煤、拨火和除渣三项主要操作部分或全部机械化的层燃炉，统称机械化层燃炉，其形式有机械风力抛煤机炉、链条炉排炉、往复炉排炉、振动炉排炉和下饲燃煤式炉等多种，其中链条炉排炉应用最为广泛4.1.2 机械化层燃炉,4.1.2.1 机械-风力抛煤机炉,利用机械或风力代替人工投煤的炉子这种炉子的加煤方式与手烧炉类似，煤被撒落在灼热的燃烧层上，也具有“双面引火”的着火条件，煤层厚度和通风强弱可以控制调节，从而使燃烧过程进行的比较完善。

主要组成：机械-风力抛煤机，炉膛，炉排机械-风力抛煤机是以机械力为主，风力为辅的机械抛煤设备煤自煤斗下滑，经给煤机滑块3的往复推饲，顺着调节板4下落被抛煤转子5的叶片抛撒于炉中辅助的风力抛煤，主要由播煤风槽8上的一排喷口喷出的气流来完成冷却风口7主要是冷却转子，也辅助播煤，侧风喷口9主要是加强扰动混合风力抛煤的空气均来自炉排下的送风总管，约占总风量的20%左右，它们在完成风力抛煤的同时，也促成炉内可燃气体和悬浮的细屑燃料的进一步燃尽，起着二次风的作用给煤量的调节，主要通过改变给煤机滑块的往复频率或行程来实现提高往复频率还可改善给煤的连续性和均匀性，减小燃烧脉动和炉膛负压的波动；加大滑块行程，则也有利消除燃用湿煤时的粘结堵塞现象抛煤的远近，除改变转子转速，还可通过调节板的伸缩以改变转子叶片的出煤角度来控制，调节板向后缩进，煤就抛的较远，反之较近 这种炉子具有煤种适应性广、负荷调节灵敏以及投资和金属耗量较低等优点存在的问题是炉内气流扰动混合情况可能较差，飞灰损失较大，锅炉运行经济性降低，及污染环境，但这些都可以通过产品设计、技术措施和提高运行水平逐步解决1. 链条炉的构造,4.1.2.2 链条炉排炉,链条炉是一种典型的前饲式炉子。

煤自炉前由缓缓移动的链条炉排引入炉内，与空气气流交叉而遇 煤靠自重由炉前煤斗落于链条炉排上，炉排由主动链轮带动，由前向后徐徐运动，煤随之通过煤闸门被带入炉内，并逐渐依次完成预热干燥、挥发物析出、燃烧和燃尽各阶段，形成的灰渣最后由装置在炉排末端的除渣板铲落渣斗煤闸门可以上、下升降，是用以调节所需煤层厚度的除渣板俗称老鹰铁，其作用是使灰渣在炉排上略有停滞而延长它在炉内停留时间，以降低灰渣含碳量，同时可减少炉排后端的漏风 煤闸门至除渣板的距离，称为炉排有效长度，约占链条总长的40%有效长度与炉排宽度的乘积，即为链条炉的燃烧面积其余部分为空行程，炉排在空行过程中得到冷却 在链条炉排的腹中设置有几个能单独调节送风的风仓，燃烧所需的空气穿过炉排的通风孔隙进入燃烧层，参与燃烧反应在炉膛的两侧，分别装置有纵向的防渣箱6它一半嵌入炉墙，一半贴近运动着的炉排而敞露于炉膛通常是以侧水冷壁下集箱兼作防渣箱防渣箱的作用：一是保护炉墙不受高温燃烧层的侵蚀和磨损；二是防止侧墙粘结渣瘤，确保炉排上的煤横向均匀满布，避免炉排两侧严重漏风而影响正常燃烧2. 链条炉排的结构形式 链条炉排的结构形式有多种，目前我国供热锅炉常用的是鳞片式链条炉排和链带式链条炉排。

（1）鳞片式链条炉排,不漏煤型鳞片式链条炉排的结构图,在炉排宽度方向上有若干根平行设置的链条1，链条上装有炉排中间夹板5或侧密封夹板6，炉排片7就嵌插在左右夹板之间，一片紧挨一片地前后交叠成鳞片状，以减少漏煤损失，一般仅有0.15%～0.20%的煤漏掉两片之间有一定的缝隙作为空气进入燃烧层的通道，炉排的通风截面比约为6%由于通风孔道略向前倾，有利于将炽热气流导向炉子前端，以加速引火燃烧 嵌插炉排片的夹板用链销固定在承受拉力的链条上平行工作的各根链条，借拉杆3依次相串联，拉杆外的节距套管2则用以保证各根链条平行相隔一定的距离链条和炉排片通过套于节距套筒外的铸铁滚筒4支挂在炉排支架上，并可沿支架的支承面滚动前进当炉排行至尾部并转入空行后，炉排片借自重一片片地顺序翻转过来，倒挂在夹板间，借以卸除残留的灰渣、煤屑在空行时也渐被冷却在支架的前、后端各有一轴，前轴为主动轴，其上的链轮带动炉排运行；后轴为从动轴，轴上有光滑的大圆滚筒，可让链条自由滚滑而过主动轴的一端，通过一套变速装置与拖动的电动机相连链条炉排速度一般为2～20m/h，依燃料品种和负荷大小而异 由于鳞片式链条炉排采用较细的圆钢将各组链条相串，组成柔性结构，因此它具有一个重要优点：当主动轴上几个链轮之间齿形略有参差时，各链条可以自行调整，仍保持链节和链轮的良好啮合。

此外，承受拉力的链条被置于炉排面之下，免受燃烧层的直接加热，从而使炉排运行更趋可靠再则，炉排片的装卸十分方便，甚至可在不停炉的情况下更换损坏的炉排片但是这种炉排结构比较复杂，金属耗量和机械加工量较大此外，它的刚性差，特别是炉排较宽时，容易发生成组炉排片脱落和卡住等事故所以，鳞片式链条炉排的宽度不能太宽，一般不大于4.5m 鳞片式链条炉排，广泛配置于蒸发量为10~75t/h的蒸汽锅炉和供热量为7~58MW的热水锅炉2）链带式链条炉排 较小容量的供热锅炉，大多采用轻型链带式链条炉排这种炉排的炉排片形状酷似链节将这些“链节”串联成一个宽阔的环形链带，紧紧地绷绕在前、后轴轮上 轻型链带式链条炉排是用若干圆钢将众多炉排片串联而成在两侧和中间安插有由主动链环构成的链条，它直接与主动轴承上的链轮相啮合链轮转动时，通过两侧和中间的若干链条带动整个炉排自前向后运动此型炉排的通风截面比为5.5%～12%轻型链带式链条炉排结构简单，制造加工较为方便，而且金属耗量远小于鳞片式炉排，1m2有效炉排重600～700kg，仅为鳞片式炉排重量的2/3左右但此型炉排的主动链环受的拉力大，又处于高温下工作，容易拉断，其余的一般炉排片厚度很薄，也是既受力又受热，运行中有时也会断裂。

由于这种炉排是用圆钢串接一体的，更换炉排片相当麻烦此外，运行时间一长，此型炉排的通风缝隙会因磨损而变大，以致漏煤量也随之增大，影响锅炉运行的经济性在小容量锅炉中，也有采用大块型炉排片的链带式炉排这种炉排片尺寸较大，用以取代原串联于两条主动链环之间的所有薄片型炉排片大块型链带式链条炉排运行安全可靠，单位有效炉排面积的金属耗量比轻型链带式炉排还少1/4左右，但它的自洁能力差，当通风孔内嵌有熔融灰渣时，就难以脱落除去，以致可能引起燃烧恶化温降低，热损失增大；间隙过小，则又可能因热膨胀而卡死炉排或加重炉排与两侧炉墙摩擦，增大动力消耗因此，必须在炉排两侧的间隙部位装设侧密封装置 鳞片式炉排采用了接触式侧密封装置用石棉绳塞住与炉外相通的间隙，用密封薄板和密封搭板阻隔由风室穿向炉内的漏风无论哪一种形式的链条炉排，在运行时炉排的运动部分和两侧的固定墙板之间都存在着相对运动，其间必须保持必要的间隙间隙过大，空气会大量窜入炉内，影响燃料燃烧，使炉,,3. 链条炉的燃烧过程,链条炉的工作与手烧炉不同，煤自煤斗滑落在冷炉排上，而不是铺撒在灼热的燃烧层上进入炉子的煤，主要依靠来自炉膛的高温辐射，自上而下着火、燃烧。

显而易见，着火条件不如手烧炉有利，是一种“单面引火”的炉子链条炉着火准备阶段的条件不如手烧炉，造成贫煤、无烟煤在链条炉中难以燃用但由于其整个燃烧过程是沿炉排长度自前至后连续顺序完成，避免了燃烧的周期性，其燃烧效率比手烧炉高链条炉的燃烧过程具有区段性由于煤与炉排没有相对运动，链条炉自上向下的燃烧过程受到炉排运动的影响，使燃烧的各个阶段分界面均与水平成一倾角 链条炉中的煤燃烧过程是沿着炉排长度由前往后分阶段进行的，其燃烧分布区见左图，燃烧层被划分为四个区域煤在新煤区Ⅰ中预热干燥，从O1K线所示的斜面开始析出挥发物煤随炉排移动到中部挥发物析出、燃烧区Ⅱ，煤在O1K至O2H区间内析出全部挥发物从O2H线开始焦炭着火燃烧，温度上升至更高，燃烧进行得异常激烈，是煤的主要燃烧阶段由于燃烧层厚度一般超过氧化区的高度，因此焦炭燃烧区又可分氧化区Ⅲa和还原区Ⅲb两块来自炉排下的空气中的氧气在氧化区中被迅速耗尽，燃烧产物中的二氧化碳和水蒸气上升至还原区，立即被灼热的焦炭所还原，此处温度略低于氧化区燃烧着的煤移动到炉排后端成灰渣，即灰渣形成区Ⅳ 燃烧层的烟气各组成成分在炉排长度方向各不相同4. 煤的性质对链条炉燃烧的影响,链条炉是一种“单面引火”的炉子，着火条件差。

燃烧层本身也无自行扰动的作用因此它的煤种适应范围较窄，对煤。