燃烧设备概论

1、第四章第四章 燃烧设备燃烧设备引言引言 燃烧设备基本任务燃烧设备基本任务共性共性 提供尽可能良好的燃烧条件提供尽可能良好的燃烧条件把燃料的化学能最把燃料的化学能最大限度地释放出来并将其转化为热能大限度地释放出来并将其转化为热能 分类分类按组织燃烧过程的基本原理和特点按组织燃烧过程的基本原理和特点 层燃炉层燃炉（火床炉）（火床炉）燃料被层铺在炉排上进行燃燃料被层铺在炉排上进行燃烧的炉子。烧的炉子。 流化床炉流化床炉（沸腾炉）（沸腾炉）燃料在炉室中完全被空气燃料在炉室中完全被空气流所流所“流化流化”，形成一种类似于液体沸腾状态燃烧，形成一种类似于液体沸腾状态燃烧的炉子的炉子 室燃炉室燃炉（悬燃炉）

2、（悬燃炉）燃料随空气进入炉室呈悬浮燃料随空气进入炉室呈悬浮状燃烧的炉子。状燃烧的炉子。层燃炉层燃炉 燃料层铺在炉排上进行燃烧的炉子燃料层铺在炉排上进行燃烧的炉子 特点：既有炉排上的燃烧特点：既有炉排上的燃烧(固定碳固定碳) ，又，又有炉膛空间中燃烧有炉膛空间中燃烧(可燃气体可燃气体) 链条炉链条炉燃料随炉排动燃料随炉排动 手烧炉手烧炉炉排不动炉排不动 往复炉排往复炉排燃料与炉排相对运动燃料与炉排相对运动室燃炉室燃炉 燃料随空气流喷入炉室呈悬浮状燃烧的燃料随空气流喷入炉室呈悬浮状燃烧的炉子炉子 特点：磨煤粉耗电耗钢；燃烧接触表面特点：磨煤粉耗电耗钢；燃烧接触表面积大，燃烧效率高积大，燃烧效率高

3、煤粉炉煤粉炉 燃油炉燃油炉 燃气炉燃气炉第一节第一节 层燃炉层燃炉 燃烧燃烧 燃料中的可燃物质和空气中的氧发生激烈的燃料中的可燃物质和空气中的氧发生激烈的发热、发光的化学反应过程发热、发光的化学反应过程 加速燃烧反应速度，缩短燃烧时间措施加速燃烧反应速度，缩短燃烧时间措施 提高炉内温度提高炉内温度 增大参与燃烧反应物质的浓度及反应空间的增大参与燃烧反应物质的浓度及反应空间的压力压力一、煤的燃烧过程一、煤的燃烧过程 燃烧反应式，从质量平衡角度说明总的燃烧反应式，从质量平衡角度说明总的结果结果 为便于研究，划分为几个阶段为便于研究，划分为几个阶段1. 着火前的热力准备阶段着火前的热力准备阶段2.

4、挥发物与焦炭的燃烧阶段挥发物与焦炭的燃烧阶段3. 燃尽阶段燃尽阶段1.着火前的热力准备阶段着火前的热力准备阶段 吸热过程吸热过程 燃料进入炉内燃料进入炉内接受高温辐射及与炽热焦炭、灰渣接受高温辐射及与炽热焦炭、灰渣的接触的接触水分蒸发（水分蒸发（100）完全烘干完全烘干受热至受热至V析出析出多孔的焦炭多孔的焦炭 所需热量大小和时间长度，与燃料特性、所含水分、所需热量大小和时间长度，与燃料特性、所含水分、炉内温度有关炉内温度有关 属于燃烧前的准备阶段，时间越短对着火、燃属于燃烧前的准备阶段，时间越短对着火、燃烧和燃尽愈有利烧和燃尽愈有利 关键关键提高炉温或预热空气提高炉温或预热空气 容量较大的锅

5、炉，均设置空气预热器，将空气加热容量较大的锅炉，均设置空气预热器，将空气加热到预定的温度，再送入炉内与燃料混合到预定的温度，再送入炉内与燃料混合2.挥发物与焦炭的燃烧阶段挥发物与焦炭的燃烧阶段 挥发物着火温度近似作为燃料着火温度挥发物着火温度近似作为燃料着火温度 挥发分达到一定浓度和温度，着火燃烧，为挥发分达到一定浓度和温度，着火燃烧，为焦炭燃烧创造高温条件焦炭燃烧创造高温条件 V多，着火温度低，燃烧完全多，着火温度低，燃烧完全褐煤褐煤350400、无烟煤、无烟煤600700着火燃烧着火燃烧挥发物的大量析出，使固体颗粒中的孔隙增多，挥发物的大量析出，使固体颗粒中的孔隙增多，有利氧气向里扩散而加

6、速燃烧反应有利氧气向里扩散而加速燃烧反应挥发物与焦炭的燃烧阶段挥发物与焦炭的燃烧阶段 挥发物燃烧后期，氧气得以扩散到炭粒挥发物燃烧后期，氧气得以扩散到炭粒表面表面焦炭着火燃烧焦炭着火燃烧 焦炭燃烧是燃料释放热量主要来源焦炭燃烧是燃料释放热量主要来源 焦炭完全燃烧很困难焦炭完全燃烧很困难 燃烧过程主要阶段燃烧过程主要阶段 特点特点燃烧反应剧烈，放出大量热能燃烧反应剧烈，放出大量热能 关键关键充足适量空气，与燃料有良好的混充足适量空气，与燃料有良好的混合接触合接触3.灰渣形成阶段灰渣形成阶段燃尽阶段燃尽阶段 灰渣逐渐形成，给焦炭表面披上灰渣逐渐形成，给焦炭表面披上 一层一层“灰衣灰衣” 燃烧缓慢，

7、增加燃烧缓慢，增加q4 让灰渣在较高温度条件下，延长在炉内停留让灰渣在较高温度条件下，延长在炉内停留时间时间 拨火击破拨火击破“灰衣灰衣” 燃尽阶段放热量不大，所需空气很少燃尽阶段放热量不大，所需空气很少实际燃烧过程，各阶段互相交叉实际燃烧过程，各阶段互相交叉挥发分在水分未完全蒸发前就开始析出，挥发分在水分未完全蒸发前就开始析出，焦炭在挥发分未全部析出前就开始着火燃烧焦炭在挥发分未全部析出前就开始着火燃烧燃煤设备的技术要求燃煤设备的技术要求1. 保持炉膛保持炉膛高温高温，尤其是着火区，以便能，尤其是着火区，以便能产生急剧的燃烧反应产生急剧的燃烧反应2. 供应燃料所需要的供应燃料所需要的充足而适

8、量的空气充足而适量的空气3. 采取适当措施保证空气与燃料能采取适当措施保证空气与燃料能充分接充分接触、混合触、混合，并提供燃烧反应所必需的时，并提供燃烧反应所必需的时间和空间间和空间4. 及时及时排出燃烧产物排出燃烧产物烟气和灰渣烟气和灰渣二、人工操作层然炉二、人工操作层然炉 人工操作层然炉（又称手烧炉）人工操作层然炉（又称手烧炉） 手烧炉的构造和工作特性手烧炉的构造和工作特性 手烧炉的燃烧特点手烧炉的燃烧特点 改善手烧炉燃烧的措施改善手烧炉燃烧的措施分段控制送入空气分段控制送入空气采用间断送二次风采用间断送二次风改进炉排结构，采用摇动炉排改进炉排结构，采用摇动炉排三三 链条炉排炉链条炉排炉

9、简称链条炉，机械化层燃炉的一种，结简称链条炉，机械化层燃炉的一种，结构比较完善构比较完善 机械化层燃炉机械化层燃炉 加煤、拨火和除渣三项主要操作部分或全部加煤、拨火和除渣三项主要操作部分或全部由机械操作的层燃炉由机械操作的层燃炉1、链条炉的构造、链条炉的构造 除渣板作用除渣板作用 延长灰渣炉内停留时间延长灰渣炉内停留时间 减少炉排后端漏风减少炉排后端漏风 炉排有效长度炉排有效长度煤闸煤闸门至除渣板的距离门至除渣板的距离 防渣箱的作用防渣箱的作用 保护炉墙不受高温燃烧层保护炉墙不受高温燃烧层的侵蚀和磨损的侵蚀和磨损 防止炉墙粘结渣瘤，使煤防止炉墙粘结渣瘤，使煤横向均布，避免两侧漏风横向均布，避免

10、两侧漏风2、链条炉排的结构形式、链条炉排的结构形式 鳞片式链条炉排鳞片式链条炉排 鳞片式炉排结构鳞片式炉排结构 通风孔道略向前倾？通风孔道略向前倾？ 链带式链条炉排链带式链条炉排 轻型链带式炉排片及主动链环轻型链带式炉排片及主动链环 小快型炉排片结构小快型炉排片结构接触式侧密封装置接触式侧密封装置3、链条炉的燃烧过程及特点、链条炉的燃烧过程及特点 燃烧特点：燃烧特点： “单面引火单面引火”煤进入炉子后，主要依靠煤进入炉子后，主要依靠来自炉膛的高温辐射，自来自炉膛的高温辐射，自上而下地着火、燃烧上而下地着火、燃烧 燃烧过程的区段性燃烧过程的区段性燃烧过程沿炉排长度从前燃烧过程沿炉排长度从前至后，

11、连续顺序完成至后，连续顺序完成由于两个速度合成，燃烧由于两个速度合成，燃烧各个阶段分界面与水平面各个阶段分界面与水平面成一倾角成一倾角 燃烧工况稳定燃烧工况稳定炉排上任何一处的燃烧工炉排上任何一处的燃烧工况不随时间而变动况不随时间而变动I I新燃料的新燃料的预热干燥区段预热干燥区段 从从O1K线线（等温面）所示的斜面开始逸出等温面）所示的斜面开始逸出挥发物挥发物 等温面倾斜程度取决于炉排运动速度和等温面倾斜程度取决于炉排运动速度和自上而下的燃烧的传播速度自上而下的燃烧的传播速度 燃料层的导热性能很差，向下的燃烧传播速燃料层的导热性能很差，向下的燃烧传播速度仅为度仅为0.20.5mh，约只有炉排

12、速度约只有炉排速度(220mh)的几十分之一的几十分之一 燃烧准备阶段在炉排上占居有相当长的区段燃烧准备阶段在炉排上占居有相当长的区段IIII挥发物逸挥发物逸出并燃烧区段出并燃烧区段 O1K与与O2H两线相距不远两线相距不远 挥发物沿挥发物沿O1K线析出的同时，就开始在层间线析出的同时，就开始在层间空隙着火燃烧，燃烧层的温度急速上升，到空隙着火燃烧，燃烧层的温度急速上升，到挥发物析放殆尽的挥发物析放殆尽的O2H线，温度已达线，温度已达11001200IIIIII焦焦炭燃烧区段炭燃烧区段 从从O2H线开始焦炭着火燃烧，温度上升至线开始焦炭着火燃烧，温度上升至1200以上，燃烧异常激烈，是燃料的主

13、以上，燃烧异常激烈，是燃料的主要燃烧阶段要燃烧阶段 氧化区氧化区IIIa和还原区和还原区IIIb 来自炉排下空气中的氧气在氧化区中被迅速来自炉排下空气中的氧气在氧化区中被迅速耗尽耗尽 燃烧产物中的二氧化碳和水蒸气上升至还原燃烧产物中的二氧化碳和水蒸气上升至还原区，立即被炽热的焦炭所还原，此处温度略区，立即被炽热的焦炭所还原，此处温度略低于氧化区低于氧化区燃尽区段燃尽区段（灰渣形成区）（灰渣形成区） 炉排末端焦炭夹在上、下灰渣层中燃烬炉排末端焦炭夹在上、下灰渣层中燃烬 对多灰分煤不利，易造成较大的对多灰分煤不利，易造成较大的q4 ，使，使O5点向后延伸，而需要增长炉排长度点向后延伸，而需要增长炉

14、排长度烟气成分沿炉排长度变化烟气成分沿炉排长度变化 1 当燃烧层中出现还当燃烧层中出现还原反应，表明供应原反应，表明供应空气量不足以适应空气量不足以适应燃烧燃烧 1 在还原反应区的前在还原反应区的前后两段，燃烧层上后两段，燃烧层上的气体中有过剩氧的气体中有过剩氧4、煤的性质对链、煤的性质对链条炉燃烧的影响条炉燃烧的影响 单面引火、燃烧层本身无自行扰动功能。对煤单面引火、燃烧层本身无自行扰动功能。对煤质变化敏感，适应范围较窄质变化敏感，适应范围较窄 如实际燃料与设计燃料相比如实际燃料与设计燃料相比（1）W O1K面右移面右移炉排有效长度恒定炉排有效长度恒定q4hzW 有利于各区域左移有利于各区域

15、左移小颗粒易被吹起小颗粒易被吹起q4fh(喷洒水分喷洒水分) )（2） V 着火困难，着火困难，O1K面右移面右移 q4hz V O2H面右移面右移 q3 War8 81010（4）焦结性焦结性 强强 O2不易扩散焦炭内部不易扩散焦炭内部 q4hz弱弱粉状粉状q4fh（3）AIII、区尾部灰层高，不易燃烧区尾部灰层高，不易燃烧 q4hz灰熔点较低灰熔点较低III、区尾部焦炭包裹在熔融灰渣中不区尾部焦炭包裹在熔融灰渣中不易燃烧易燃烧 q4hzAd30%，t31200 A V区灰层薄，炉排尾部易受高温区灰层薄，炉排尾部易受高温 工作环境差工作环境差（5）颗粒度颗粒度影响我国燃煤锅炉热效率和污染环境

16、的根本问题在于：影响我国燃煤锅炉热效率和污染环境的根本问题在于：燃用煤质多变、颗粒度大小不当及灰含量很高的原煤。燃用煤质多变、颗粒度大小不当及灰含量很高的原煤。如能按以上分析采取相应措施，热效率可增加如能按以上分析采取相应措施，热效率可增加5 510105、链条炉的燃烧调节、链条炉的燃烧调节 主要是送风量和给煤量的调节，使之合主要是送风量和给煤量的调节，使之合理配合，以保证燃烧工况的正常与稳定理配合，以保证燃烧工况的正常与稳定 锅炉负荷变动时，先调节送风量，后改变给锅炉负荷变动时，先调节送风量，后改变给煤量（调整炉排速度与之匹配煤量（调整炉排速度与之匹配)，协同跟踪，协同跟踪负荷的变化负荷的变

17、化 煤层合理厚度由试验确定，定后不宜变动，煤层合理厚度由试验确定，定后不宜变动，除非煤质除非煤质(如水分、粒度如水分、粒度)变化很大，或锅炉变化很大，或锅炉负荷有大幅度改变时，才予适当调整负荷有大幅度改变时，才予适当调整判断运行工况是否正常判断运行工况是否正常 进煤闸门后进煤闸门后0.20.3m，煤应开始发火点煤应开始发火点燃，在除渣板前燃，在除渣板前0.30.5m处应基本燃尽处应基本燃尽 燃烧层上的火焰麦黄而匀密，燃烧层平燃烧层上的火焰麦黄而匀密，燃烧层平整又无发黑或喷火穿孔的地方整又无发黑或喷火穿孔的地方 烟囱排烟清淡略呈灰色烟囱排烟清淡略呈灰色六、改善链条炉燃烧的措施六、改善链条炉燃烧的

18、措施 根据分析，在空气供应、炉膛结构及炉根据分析，在空气供应、炉膛结构及炉内气流组织采取措施有：内气流组织采取措施有：分区配风炉拱二次风分区配风分区配风 统仓送风的缺点：统仓送风的缺点：增加不完全燃烧增加不完全燃烧热损失和排烟热热损失和排烟热损失损失 分区送风分区送风 两端少、中间两端少、中间多多 只能增强燃烧，只能增强燃烧，无法消除还原区无法消除还原区出现出现 减小减小q3措施？措施？炉拱炉拱 前拱前拱开敞开敞 与后拱形成喉口与后拱形成喉口(710m/s)，促使烟气的，促使烟气的扰动、可燃气体燃烧扰动、可燃气体燃烧 吸收高温烟气辐射热，吸收高温烟气辐射热，升高拱自身温度，再辐升高拱自身温度，

19、再辐射到燃料层，促使着火射到燃料层，促使着火 后拱后拱导向作用导向作用 与前拱组成喉口与前拱组成喉口 将炉排后部多余的氧气、将炉排后部多余的氧气、高温烟气及炭粒引向喉高温烟气及炭粒引向喉口处口处斜面式引燃拱斜面式引燃拱燃用无烟煤的链条炉燃用无烟煤的链条炉燃用烟煤、褐煤的链条炉燃用烟煤、褐煤的链条炉二次风二次风 一次风一次风从风仓送入提供燃料燃烧从风仓送入提供燃料燃烧 作用不在于补给空气，主要在于加强对作用不在于补给空气，主要在于加强对烟气的扰动混合烟气的扰动混合 q3 、 二次风工质，可以是空气、蒸汽或烟气二次风工质，可以是空气、蒸汽或烟气 须具有一定的风量和风速须具有一定的风量和风速515总

20、风总风量；量；5080ms第四节第四节 燃油炉燃油炉 室燃炉特点室燃炉特点结构及燃烧方式结构及燃烧方式 没有炉排，燃烧过程在悬浮状态进行，容量的提高没有炉排，燃烧过程在悬浮状态进行，容量的提高不受炉排面的制造和布置的限制不受炉排面的制造和布置的限制 燃烧速度和效率高燃烧速度和效率高反应面积大，反应面积大，较小较小 炉膛体积较大炉膛体积较大燃料在炉中停留时间短燃料在炉中停留时间短 燃料适应性广燃料适应性广 燃烧调节和运行、管理易于实现机械化和自动化燃烧调节和运行、管理易于实现机械化和自动化 油的燃烧方式油的燃烧方式 预蒸发型；喷雾型预蒸发型；喷雾型一、油的燃烧过程一、油的燃烧过程 实际参与燃烧反

21、应的不是液体实际参与燃烧反应的不是液体“油油”，而是而是“油气油气” 燃料油（液体燃料）的沸点总是低于它的着燃料油（液体燃料）的沸点总是低于它的着火点，液体燃料的燃烧总是在蒸气状态下进火点，液体燃料的燃烧总是在蒸气状态下进行的行的 油与空气接触面积决定了燃烧速度油与空气接触面积决定了燃烧速度喷雾燃烧方式四个阶段喷雾燃烧方式四个阶段 雾化阶段雾化阶段燃料油通过油喷嘴破碎成细小颗燃料油通过油喷嘴破碎成细小颗粒的过程粒的过程 雾化质量的好坏，直接影响到燃料油在炉膛内燃烧雾化质量的好坏，直接影响到燃料油在炉膛内燃烧的化学反应速度和燃烧效率的化学反应速度和燃烧效率 蒸发阶段蒸发阶段将燃料油加热到沸点，连

22、续产生将燃料油加热到沸点，连续产生油蒸汽的过程油蒸汽的过程 “油气油气”与空气的混合阶段。加强两者混合的与空气的混合阶段。加强两者混合的主要措施：主要措施： 一是提高燃烧器出口空气流速；二是加强燃烧器出一是提高燃烧器出口空气流速；二是加强燃烧器出口气流的扰动；三是送入一定量的一次风与油雾预口气流的扰动；三是送入一定量的一次风与油雾预先混合，以防油雾产生热裂解现象先混合，以防油雾产生热裂解现象 着火燃烧阶段着火燃烧阶段油的燃烧油的燃烧 油的燃烧过程不单包括混合物的均相燃油的燃烧过程不单包括混合物的均相燃烧，同时还包含有对油粒表面的传热和烧，同时还包含有对油粒表面的传热和传质过程传质过程 蒸发速度

23、和燃烧速度蒸发速度和燃烧速度 须避免现象须避免现象 油气热解油气热解碳黑粒子；油滴裂化碳黑粒子；油滴裂化焦粒焦粒二、油的雾化二、油的雾化 良好燃烧的决定条件是雾化质量和合理配风良好燃烧的决定条件是雾化质量和合理配风油燃烧器油燃烧器 主要由油喷嘴（油雾化器）和调风器组成主要由油喷嘴（油雾化器）和调风器组成 油喷嘴任务油喷嘴任务 把油均匀地雾化成油雾细粒并送入炉膛进行燃烧，保把油均匀地雾化成油雾细粒并送入炉膛进行燃烧，保证雾化质量的前提下，随锅炉负荷的变化调节喷油量证雾化质量的前提下，随锅炉负荷的变化调节喷油量 调风器任务调风器任务 正确地控制风和油的比例；保证燃烧所需空气量连续正确地控制风和油的

24、比例；保证燃烧所需空气量连续均匀地与油雾混合，构成有利的空气动力场，使着火均匀地与油雾混合，构成有利的空气动力场，使着火迅速、火焰稳定、燃烧安全迅速、火焰稳定、燃烧安全油喷嘴类型油喷嘴类型机械雾化油喷嘴机械雾化油喷嘴介质雾化油喷嘴介质雾化油喷嘴以蒸汽或空气作介质以蒸汽或空气作介质压力式压力式回油式回油式转杯式转杯式压力式油喷嘴压力式油喷嘴 系统简单系统简单 调节性能差，适用于基本负荷或负荷稳调节性能差，适用于基本负荷或负荷稳定的锅炉定的锅炉 雾化质量与喷嘴进油压力（黏度雾化质量与喷嘴进油压力（黏度/结构特性）结构特性）有关。油压下降，雾化质量下降有关。油压下降，雾化质量下降 依靠改变油压调节油

25、量，流量与压力平方根依靠改变油压调节油量，流量与压力平方根成正比成正比回油式油喷嘴回油式油喷嘴 油进入旋流室后，一部分由雾化片中间小孔高速油进入旋流室后，一部分由雾化片中间小孔高速旋转喷出，另一部分则由旋流室背面的回油孔返旋转喷出，另一部分则由旋流室背面的回油孔返回回回油式油喷嘴特点回油式油喷嘴特点 优点：优点： 调节幅度大；调节幅度大； 喷油量降低时，雾化质量反而有所改善喷油量降低时，雾化质量反而有所改善 缺点：缺点： 返回油泵入口或油箱的大量热回油，使油泵或油箱返回油泵入口或油箱的大量热回油，使油泵或油箱工作温度升高，可能影响安全；工作温度升高，可能影响安全； 油泵耗电量增加；油泵耗电量增加； 系统较复杂系统较复杂转杯式油喷嘴转杯式油喷嘴 转杯的转速对雾化质量起保证作用。粘转杯的转速对雾化质量起保证作用。粘度高的油要求有较高转速度高的油要求有较高转速蒸汽雾化油喷嘴蒸汽雾化油喷嘴 利用高压蒸汽的喷射将燃料油雾化利用高压蒸汽的喷射将燃料油雾化 通过中心油管伸缩、改变蒸汽喷孔截面通过中心油管伸缩、改变蒸汽喷孔截面积大小积大小实现蒸汽量及喷油量的调节实现蒸汽量及喷油量的调节 雾化质量好，结构简单，运行安全可靠；雾化质量好，结构简单，运行安全可靠； 蒸