单元二燃烧技术1

1、 1、锅：、锅：就是汽水系统，盛装水和蒸汽并承受压力的部分。 由省煤器、汽包、下降管、水冷壁、过热器及再热器等设备组成，其任务是使水吸热蒸发，最后变成一定参数的过热蒸汽； 2、炉：、炉：就是燃烧系统，燃料与空气发生化学反应产生高温火焰和烟气的部分。由炉膛、喷燃器、空预器及烟道等组成，其任务是将燃料燃烧后产生的热量主要是对流方式传给受热面。在传热过程中，烟气温度不断降低，最后由引风机送入烟囱，排入大气。 3、附属设备、附件及仪表：、附属设备、附件及仪表：保证锅炉正常运行。锅炉设备锅炉设备锅炉的燃烧方式锅炉的燃烧方式 锅炉的燃烧方式有三种形式锅炉的燃烧方式有三种形式： 层燃（火床燃烧）、室燃（悬浮

2、燃烧）、沸腾燃烧。各种燃烧方式有其相应的燃烧设备。 1)、层燃炉：、层燃炉：固定炉排、链条炉排、往复炉排、振动炉排等属于层燃式，适用于燃烧固体燃料； 2)、室燃炉：、室燃炉：煤粉锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉等属于室燃式，适用于粉状固体燃料，液体燃料和气体燃料。抛煤机链条炉排，兼有层燃和室燃的燃烧方式，属于混合燃烧方式。 3)、沸腾炉：、沸腾炉：鼓泡流化床、循环流化床属于沸腾燃烧方式，适用于燃烧颗粒状固体燃料。层燃炉 。层燃炉。层燃炉:原煤经破碎成粒径为原煤经破碎成粒径为2540毫毫米的碎块后，用炉前煤斗的煤闸板或播煤米的碎块后，用炉前煤斗的煤闸板或播煤机平铺在链条炉排上作层状燃烧。层燃炉机平铺在链

3、条炉排上作层状燃烧。层燃炉优点是附属设备少优点是附属设备少,制造、安装简便制造、安装简便,易于运易于运行操作。适用于中小容量锅炉。这种锅炉行操作。适用于中小容量锅炉。这种锅炉的缺点为煤的燃烧不完全，炉渣和飞灰中的缺点为煤的燃烧不完全，炉渣和飞灰中可燃物含量多，锅炉效率一般为可燃物含量多，锅炉效率一般为7585。通常要烧较好的煤。通常要烧较好的煤。 链条炉链条炉 链条炉排锅炉：通过链带自动加煤、燃烧和排出灰渣的机链条炉排锅炉：通过链带自动加煤、燃烧和排出灰渣的机械化燃烧设备械化燃烧设备 。振动炉排振动炉排 1)1)、结构、结构：一种由偏心块激振器、横梁、炉排片、拉杆、弹簧板、后密封装置、激振器电

4、机、地脚螺钉、减震橡皮垫、下框架、前密封装置。测梁、固定支点等部件组成。 2)2)、优点：、优点：具有结构简单，制造容易，重量轻、金属耗量少、设备投资省、燃烧条件好、炉排面积负荷高、煤种适应能力强优点在工业锅炉应用过。往复式炉排炉往复式炉排炉 往复炉排是侧饲式机械化燃烧设备。 特点：特点：结构简单、制作方便、节省金属、可烧次煤，消除黑烟效果较好。分倾斜式和水平式两种。 往复炉排燃烧情况与链条炉相似，分段送风，图示(一)。 往复炉排的燃烧过程往复炉排的燃烧过程抛煤机炉抛煤机炉 基本属于层状基本属于层状悬浮燃烧，如图所示。悬浮燃烧，如图所示。 炉排的料层结构炉排的料层结构室燃炉 室燃炉：又称煤粉炉

5、。原煤经筛选、破碎和研磨成大部分粒径小于0.1毫米的煤粉后,经燃烧器喷入炉膛作悬浮状燃烧。煤粉喷入炉膛后能很快着火，烟气能达到1500左右的高温。但煤粉和周围气体间的相对运动很微弱，煤粉在较大的炉膛内停留约23秒才能基本上烧完，故煤粉炉的炉膛容积常比同蒸发量的层燃炉炉膛约大一倍。这种锅炉的优点为能燃烧各种煤且燃烧较完全，所以锅炉容量可做得很大，适用于大、中型及特大型锅炉。锅炉效率一般可达9092。其缺点为附属机械多，自动化水平要求高，锅炉给水须经过处理，基建投资大 。煤粉炉煤粉炉 1)、定义：、定义：煤粉锅炉的燃烧设备：煤先经磨煤设备，然后喷入炉膛内燃烧，整个燃烧过程是在炉膛内呈悬浮状进行，这

6、种锅炉称为煤粉炉； 2)、特点：、特点：能改善与空气的混合，加快点火和燃烧，煤种适用性广，适应于大中型锅炉。煤粉锅炉的燃烧设备有煤粉设备、制粉系统和煤粉燃烧器。 煤粉炉燃烧系统图煤粉炉燃烧系统图煤粉炉的燃烧器煤粉炉的燃烧器1、煤的悬浮燃烧是预先将煤磨成粉，或是破碎成较小的颗粒，使其与空气混合，通过喷燃器送入炉膛空间在悬浮状态下燃烧，主要设备是煤粉炉，2、单支燃烧器结构图 煤粉炉特点：煤粉炉特点：煤粉粒度小，燃烧速度快、炉膛容积大、燃烧效率高、煤种适应性强，但负荷调节性差，适合大容量锅炉。控制煤粉细度和送风量控制煤粉细度和送风量 煤粉细度要适当：煤粉细度要适当：粗煤粉不易烧透，使飞灰中的含碳量升

7、高，因而降低热效率；细煤粉容易着火和燃烧，但煤粉过细，会增加制粉时的耗电量和对磨煤机的磨损。 煤粉炉的送风：煤粉炉的送风：一次风和二次风。 一次风作用：一次风作用：将煤粉随气流送进炉膛；与煤粉混合均匀。 一次风量占总供风量的百分比：一次风量占总供风量的百分比：无烟煤和贫烟约占2025；烟煤约占2545；褐煤约占4045； 煤粉炉二次风比例大，直接送入炉膛，使煤粉完全燃烧。 煤粉燃烧时间取决于煤粉细度和挥发份含量，l2s。 保持较高的炉膛温度保持较高的炉膛温度 煤粉在炉膛内停留时间较短，有足够的温度，工业锅炉1200左右。堵漏风和防结焦堵漏风和防结焦 炉膛漏风严重会导致火焰中心偏移，如炉膛底部漏

8、风严重，火焰中心会发生上移，导致燃烧不完全；烟道通风也会使受热面吸热量降低。 炉膛结焦能使受热面热负荷不均匀和燃烧不稳定，甚至出现事故，使用二次风、合理布置喷燃器，可防止结焦。 （4 4）合理解决负荷波动）合理解决负荷波动 如果蒸汽负荷变化很大，锅炉运行也不会稳定，经济如果蒸汽负荷变化很大，锅炉运行也不会稳定，经济性也必然变差。性也必然变差。 调整用汽、用热负荷，削峰填谷、交叉开合，使负调整用汽、用热负荷，削峰填谷、交叉开合，使负荷波动趋于平坦。荷波动趋于平坦。 加强供汽用汽之间联系，有准备地适应负荷变化。加强供汽用汽之间联系，有准备地适应负荷变化。在高峰负荷来到之前，适当提高锅炉的燃烧热强度

9、。在高峰负荷来到之前，适当提高锅炉的燃烧热强度。 装设蓄热器，适当平衡负荷。装设蓄热器，适当平衡负荷。 提高自动化的程度和水平。提高自动化的程度和水平。 提高操作人员的职业技术能力水平，更好地适应燃提高操作人员的职业技术能力水平，更好地适应燃烧调整规律。烧调整规律。 旋风炉： 旋风炉：将粒径小于10毫米的碎煤粒或粗煤粉先在前置式旋风筒内作旋风状燃烧，所产生的高温烟气再进入主炉膛（冷却室）内进行辐射换热。旋风炉的优点为炉膛容积热强度高，炉子的尺寸小；过剩空气系数小（仅为1.051.10），可以降低排烟热的损失；燃用粗煤粉可简化制粉设备；排渣率高,飞灰浓度低,提高烟气速度加强对流受热面的传热。其缺

10、点是适用煤种受灰熔点和渣的粘滞性的限制；锅炉负荷变动范围较小；不能快速启停；由于炉内温度可达2000左右，有害气体nox排放量大,对大气污染较严重 。沸腾燃烧炉：即沸腾燃烧锅炉。 一种介于固定床和悬浮床之间的气固两相床层。流化床根据不同的流化速度划分为鼓泡床、湍流床和快速床。 a、鼓泡流化床结构：、鼓泡流化床结构：由给煤装置、布风装置、风室、灰渣 溢流口、沸腾层、悬浮段等。特点对煤种适应行强、能强化转热，节省钢材，便于灰渣的综合利用，对环境污染较煤粉炉轻，锅炉本体结构简单； b、循环流化床：、循环流化床：是新一代高效，低污染洁净煤燃烧技术。其特点是在于燃料及脱硫剂在流化床状态下经过多次循环，反

11、复进行的低温燃烧和脱硫反应； c、区别：、区别：循环流化床和鼓泡流化床燃烧过程中最主要的区别在于：(1).循环流化床沸腾层内流化速度很高一般为310m/s最高可达10m/s，鼓泡流化床锅炉的流化速度为13m/s。 定义：定义： 燃料由给煤口进入炉内，而助燃的一次风由炉床底部送入，二次风由二次风口送入。燃料在炉内呈流化状态燃烧，燃烧产物烟气携带一部分固体颗粒离开炉膛进入物料分离器。物料分离器将固体颗粒分离出来，返送到炉内再燃烧，烟气排出进入烟道。如此反复循环，形成循环流化床锅炉 。循环流化床锅炉动画http:/ 相比煤粉炉，流化床锅炉的优点：1、对燃料适应性特别好。、对燃料适应性特别好。 循环流

12、化床锅炉通过分离器及返料阀组成飞灰再循环系统，煤质燃烧产生的飞灰循环量大小的改变可调节燃烧室内的吸热量及床料温度，只要燃料燃烧产生的热值大于把燃料本身及燃烧所需空气加热到稳定温度（850950）所需的热量，这种煤就可在流化床内稳定燃烧，因此，各种煤（如泥煤、烟煤甚至高硫煤、无烟煤、矸石、焦炭、工业废料、城市垃圾等）几乎都可在流化床锅炉中燃烧，用来烧各种劣质燃料最好。对于燃料煤质量供给不稳定的企业是一种比较好选择。 而煤粉炉对煤质的要求较高，煤粉炉对灰熔点较低的煤试烧时存在炉膛喷燃器、过热器结焦、给煤机断煤等现象,使锅炉无法正常运行，煤粉炉对煤种适应性差的现象比较明显。2、燃料系统比较简单。、燃

13、料系统比较简单。流化床锅炉是适合于燃用宽筛分燃料，燃料的制备破碎系统大为简化。所以，循环流化床锅炉本体造价高于同容量的煤粉炉，省去了复杂的制粉系统。 3、负荷的调节范围宽，调节性能好。、负荷的调节范围宽，调节性能好。 循环流化床锅炉由于炉内有大量床料,蓄热能力强,采用了飞灰再循环系统，调节范围要比煤粉炉宽得多，一般为30110%，特别适应于热电联产、热负荷变化较大的供热锅炉或调峰机组锅炉使用。煤粉锅炉的负荷调节范围通常在70110%，在低负荷时煤粉炉需投油枪进行助燃。4、燃烧污染物排放低。、燃烧污染物排放低。 向循环流化床锅炉内加入脱硫剂（石灰石或白云石粉），可以脱去燃烧过程中产生的二氧化硫（

14、so2）。根据燃料中含硫量决定加入的石灰石剂量，在ca/s摩尔比=22.5时，脱硫效率可达90%。而煤粉炉为使烟气达标排放，采用湿法脱硫的成本较高。流化床锅炉最佳的燃烧温度在850950，在这个范围适合脱硫反应，nox生成量明显减少，排放浓度在100200ppm,低于煤粉炉的500600ppm。所以，流化床锅炉在烟气达标排放方面比煤粉炉更具竞争优势 5、燃烧效率高。、燃烧效率高。 常规的煤粉锅炉，若煤种达不到设计值，效率一般为8595%，而循环流化床锅炉采用飞灰再循环系统，燃烧效率可达到9599%。6、给煤点数量少，布置简单。、给煤点数量少，布置简单。 循环流化床锅炉的横向混合特性较好，给煤点

15、较煤粉炉少，给煤点的减少简化了给煤装置的布置，使给煤点不易结焦，运行可靠。 7、燃烧热强度大，炉内传热能力强。、燃烧热强度大，炉内传热能力强。由于循环流化床锅炉采用飞灰再循环系统，燃烧热强度比较高，流化床炉内传热主要是上升烟气和物料与受热面的对流换热和辐射换热，炉膛内气固两相混合物对水冷壁的传热系数比煤粉锅炉炉膛的辐射传热系数大得多，与煤粉炉相比较，可大幅节省受热面的金属耗量。 循环流化床锅炉的缺点循环流化床锅炉的缺点 相比煤粉炉，流化床锅炉的缺点：1、锅炉部件的磨损较严重、锅炉部件的磨损较严重。 由于流化床锅炉内的物料呈高浓度、高风速的特点，故锅炉部件的磨损比较严重。虽然采取了耐火耐磨浇注料

16、处理、喷涂处理、密稀相区让管处理等防磨措施，但实际运行中循环流化床炉膛内的受热面磨损速度仍远大于煤粉锅炉。而且密稀相交界处的管壁磨损处理修复要比煤粉炉难度大得多。 2、风机电耗大、烟风道阻力高。、风机电耗大、烟风道阻力高。 相对于煤粉锅炉，流化床锅炉一次风机、二次风机、流化风机压头高；流化床独有的布风板装置和飞灰再循环燃烧系统使送风系统的阻力远大于煤粉锅炉送风的阻力，煤粉炉送风机风压一般在2kpa以下，而流化床锅炉的送风机风压一般运行在10kpa以上，电耗大，噪音高，震动大。 3、流化床锅炉耐火耐磨层的磨损、开裂和脱落、流化床锅炉耐火耐磨层的磨损、开裂和脱落。 流化床锅炉使用耐火材料的部位和数

17、量比煤粉炉要多许多。而由于耐火耐磨材料选择不当、施工工艺不合理、烘炉和点火启动中温度控制不当、升温、降温过快，致耐火材料中蒸发水汽不能及时排出、热应力过大等因素均会造成耐火材料内衬破裂和脱落。密相区内耐火材料的的脱落将破坏正常的床料流wiki化工/wiki况，造成床料结渣。分离器、料腿及返料阀系统耐火材料的的脱落将堵塞返料系统结渣，物料循环破坏，循环流化床锅炉变成鼓泡流化床锅炉，蒸发量无法维持，*停炉。而在煤粉锅炉中不存在这个问题，因煤粉锅炉冷灰斗耐火材料的脱落及结渣而影响停炉的事故很少见。4、循环流化床锅炉尾部受热面的磨损比煤粉炉大。、循环流化床锅炉尾部受热面的磨损比煤粉炉大。 循环流化床锅

18、炉的飞灰份额比煤粉炉小，但飞灰粒径比煤粉炉大得多，在运行中如果分离器效果差或烟气流速大，将导致过热器、省煤器等受热面磨损严重。 5、循环流化床锅炉的核心部件风帽较易磨损。、循环流化床锅炉的核心部件风帽较易磨损。风帽通风孔之间的横向冲刷，及高速床料对风帽的磨损容易引起风室漏渣、流化效果恶化、结焦、沟流现象，影响锅炉负荷。而风帽的维修异常困难，需要先清除布风板上几十吨的惰性床料，然后又回装，检修周期长，劳动力需求大。煤粉炉就不存在这个问题。 6、点火启动时间长。、点火启动时间长。 循环流化床锅炉点火启动时间除受汽包升温速率的影响外，还受到耐火防磨层内衬材料温升和能承受的热应力限制。如温升过快，耐火

19、防磨层内衬材料热应力将超过允许热应力而出现开裂。所以，对循环流化床锅炉点火启动时间和升温速率有严格要求。汽冷旋风分离器的循环流化床锅炉从冷态启动到带满负荷的时间一般控制在68小时。而煤粉锅炉因无大面积的耐火防磨内衬材料，点火启动只考虑汽包升温速率，点火时间相对较短,冷态在56小时就可达到设计负荷。7、运行维护费用较高，运行周期短。、运行维护费用较高，运行周期短。 循环流化床锅炉本体，包括耐火防磨层，金属受热面和风帽磨损严重，导致流化床日常维修费用较煤粉炉高。相对来讲，其辅机事故也比煤粉炉多，所以循环流化床锅炉连续累计运行时间比煤粉炉短，煤粉炉年运行时间可以达到8000h/y以上，而流化床几乎不

20、可能。 8、循环流化床锅炉对燃煤粒径要求严格。、循环流化床锅炉对燃煤粒径要求严格。 循环流化床锅炉燃煤粒径一般在010mm之间，平均粒径在2.53.5mm之间，如果达不到这个要求，将带来运行中的不良后果，锅炉达不到设计蒸发量，主汽温度难以保证，灰渣含碳量高，受热面磨损严重等后果。 9、循环流化床锅炉实现自动化控制难度大。、循环流化床锅炉实现自动化控制难度大。 循环流化床锅炉的燃烧系统较煤粉炉复杂得多，床压、床温及返料系统风量的控制，都是煤粉锅炉所没有的，加之炉内磨损严重，压力、温度测点连续投运可靠性无法保证，自动化控制较煤粉炉难得多。而煤粉炉通过调试可以达到燃烧系统自动控制，减少了操作人员的工

21、作量，这是循环流化床锅炉所不具备的。 环保锅炉环保锅炉 顾名思义，环保锅炉所必需的燃料是水煤浆。水煤浆是一种新顾名思义，环保锅炉所必需的燃料是水煤浆。水煤浆是一种新型清洁燃料，是燃料家族的新成员。它以煤炭为主料，以水、化学添型清洁燃料，是燃料家族的新成员。它以煤炭为主料，以水、化学添加剂为辅料组成，经过专用设备的研磨、细化，并充分与水混和均匀，加剂为辅料组成，经过专用设备的研磨、细化，并充分与水混和均匀，在化学添加剂的作用下，制出均匀、稳定的水煤浆在化学添加剂的作用下，制出均匀、稳定的水煤浆。传统燃煤锅炉中，煤炭燃料是固态燃烧方式，而环保锅炉革命性传统燃煤锅炉中，煤炭燃料是固态燃烧方式，而环保

22、锅炉革命性的将之改变为高压流态雾化喷燃方式。这种类似燃油燃烧的方式，充的将之改变为高压流态雾化喷燃方式。这种类似燃油燃烧的方式，充分整合了液态燃料、空气、水种种燃烧因素的化学物理特点，实际效分整合了液态燃料、空气、水种种燃烧因素的化学物理特点，实际效果上促进了燃料燃尽率的大幅提高（相对燃煤锅炉）。依据液态煤基果上促进了燃料燃尽率的大幅提高（相对燃煤锅炉）。依据液态煤基燃料燃烧机理，锅炉整个系统进行优化重置设计，既大大提高了锅炉燃料燃烧机理，锅炉整个系统进行优化重置设计，既大大提高了锅炉最终的热效率，又减少了主要污染物的气体排放量，从而，环保锅炉最终的热效率，又减少了主要污染物的气体排放量，从而

23、，环保锅炉充分实现了环保又节能的社会效应和工业效益。充分实现了环保又节能的社会效应和工业效益。 电站锅炉 电站锅炉，通俗来讲就是电厂用来发电的锅炉。一般容量较大，现在主力机组为300mw。电站锅炉主要有两类：煤粉炉和循环流化床锅炉。循环流化床锅炉（简称cfb)，其燃烧机理是把固态的燃料流体化，使它具有液体的流动性质促成燃烧。可以加石灰或煤矸石除硫，比较环保。循环流化床锅炉燃烧的是煤颗粒对锅炉的磨损比较严重，维修费用一般都挺高.。电站煤粉炉，只是把煤磨细成煤粉，然后用空气吹入炉膛燃烧。燃烧的是粉末对锅炉磨损较小，比循环流化床锅炉好控制，给锅炉加压或着降压的时候它的反应时间比循环流化床快。电站锅炉

24、的电站锅炉的“水冷壁水冷壁”、“过热器管过热器管”、“再热器管再热器管”、“省煤省煤器管器管”的高温腐蚀和磨损，是造成管道泄露的主要原因，也是常见的的高温腐蚀和磨损，是造成管道泄露的主要原因，也是常见的技术问题，它给电厂的安全运行带来很大威胁，常常导致事故的发生。技术问题，它给电厂的安全运行带来很大威胁，常常导致事故的发生。电厂简称其为电站锅炉电厂简称其为电站锅炉“四管四管”。n燃烧可能释放的污染物：燃烧可能释放的污染物：co2、co、sox、nox、ch、烟、飞灰、金属及其氧化物等、烟、飞灰、金属及其氧化物等n温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响n燃料

25、种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响第三节第三节 燃烧过程中燃烧过程中污染物污染物的形成的形成 1、硫氧化物的形成、硫氧化物的形成 n 燃料中的硫可以分为可燃和非可燃，其中燃料中的硫可以分为可燃和非可燃，其中可燃硫占总硫可燃硫占总硫 80-90%。可燃硫绝大部分。可燃硫绝大部分转化为二氧化硫，少量转化为二氧化硫，少量1-5%转化为转化为so3.n一般计算二氧化硫的生成量时，以总硫的一般计算二氧化硫的生成量时，以总硫的 80%计算。计算。 例子例子 1吨吨 煤，含硫煤，含硫 1% ，计算，计算 所生成的所生成的 so2. 硫硫燃烧过程中形成燃烧过程中形成 二氧化硫

26、的机理二氧化硫的机理 n 有机硫的分解温度较低有机硫的分解温度较低 750 度下开始度下开始无机硫的分解速度较慢无机硫的分解速度较慢，温度也高些，温度也高些含硫燃料燃烧的特征是火焰呈蓝色含硫燃料燃烧的特征是火焰呈蓝色2、氮氧化物的形成机制、氮氧化物的形成机制nnox的形成机理的形成机理n燃料型燃料型nox：燃料中的固定氮生成的：燃料中的固定氮生成的noxn热力型热力型nox： 高温下高温下n2与与o2反应生成的反应生成的noxn瞬时瞬时nox：低温火焰下由于含碳自由基的存在生成：低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的的nox nox的形成的形成3、颗粒污染物的形成机制n燃烧过程中颗粒污染物主要包

27、括：炭黑、结构复杂的有机物、烟尘和飞灰等。n（1）燃煤烟尘形成n （2）炭粒的形成（1）燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n烟尘烟尘：固体燃料燃烧产生的颗粒物，包括：固体燃料燃烧产生的颗粒物，包括：黑烟：未燃尽的碳粒黑烟：未燃尽的碳粒飞灰：不可燃矿物质微粒飞灰：不可燃矿物质微粒n煤粉燃烧过程煤粉燃烧过程n碳表面的燃烧产物为碳表面的燃烧产物为co，它扩散离开表面并与，它扩散离开表面并与o2反应反应灰灰层层碳层碳层外扩散外扩散减少黑烟形成的方法减少黑烟形成的方法煤粉细，挥发分及燃烧火焰高，燃烧时间煤粉细，挥发分及燃烧火焰高，燃烧时间短，氧气充分，燃烧就越完全。短，氧气充分，燃烧就越完全。黑烟的产生也同煤炭种类、燃烧装置有关。黑烟的产生也同