第5章 5[1].2 层燃燃烧方式及其设备

1、(a)固定床；固定床；(b)流动床；流动床；(c)鼓泡床；鼓泡床；(d)湍流床；湍流床；(e)快速床；快速床；(f)喷流床喷流床2床层的几种状态床层的几种状态固定床：床料高度未发生明显的变化。固定床：床料高度未发生明显的变化。流动床：料层高度发生变化，未产生大量的气泡，扰动并不强烈。流动床：料层高度发生变化，未产生大量的气泡，扰动并不强烈。鼓泡床：床内大量气泡，不断上移，小气泡聚集成较大气泡穿过料层并破裂，两相混合鼓泡床：床内大量气泡，不断上移，小气泡聚集成较大气泡穿过料层并破裂，两相混合强烈，与水被加热沸腾时的情况相似。但料层还可看到比较清晰的界面。强烈，与水被加热沸腾时的情况相似。但料层还

2、可看到比较清晰的界面。湍流床：床料内气泡消去，看不清料层界面，但床内仍存在一个密相区和稀相区。湍流床：床料内气泡消去，看不清料层界面，但床内仍存在一个密相区和稀相区。快速床：床料上下浓度更趋于一致，但细小的床料颗粒将聚成一个个小颗粒团上移，在快速床：床料上下浓度更趋于一致，但细小的床料颗粒将聚成一个个小颗粒团上移，在上移过程中有时小颗粒团聚集成较大粒团，较大粒团一般沿流动方向呈条状。上移过程中有时小颗粒团聚集成较大粒团，较大粒团一般沿流动方向呈条状。喷流床：空气速度再增加时，床料将均匀地、快速地全部喷出床外，也称做气力输送。喷流床：空气速度再增加时，床料将均匀地、快速地全部喷出床外，也称做气力

3、输送。流动床、鼓泡床、湍流床、快速床都可称为流化床。流动床、鼓泡床、湍流床、快速床都可称为流化床。5.2 层燃燃烧方式及其设备层燃燃烧方式及其设备5.2.1 层燃炉的工作特性层燃炉的工作特性1. 1. 层燃炉的燃烧过程层燃炉的燃烧过程特点特点: : 金属栅格金属栅格炉排炉排 (炉篦子炉篦子). .有时也叫做有时也叫做火床火床燃烧。燃烧。火床火床形象地表形象地表达了这种燃烧方式的特点。达了这种燃烧方式的特点。 也划分为预热干燥阶段、挥发分析出并也划分为预热干燥阶段、挥发分析出并着火阶段、燃烧阶段和燃尽阶段。着火阶段、燃烧阶段和燃尽阶段。三项主要操作三项主要操作: :加煤加煤 除渣除渣 拨火拨火拨

4、火就是拨动火床，平整和松碎料层，拨火就是拨动火床，平整和松碎料层，使通风均衡、流畅，并除去燃料颗粒外使通风均衡、流畅，并除去燃料颗粒外部包裹的灰层。部包裹的灰层。 为实现操作的机械化，已有很多炉排的结为实现操作的机械化，已有很多炉排的结构型式和与之相配合的辅助机构。构型式和与之相配合的辅助机构。按燃料层相对于炉排的运动方式按燃料层相对于炉排的运动方式, ,有：有： 燃料层不移动的固定火床炉，如手烧炉燃料层不移动的固定火床炉，如手烧炉和抛煤机炉和抛煤机炉。 燃料层沿炉排面移动的炉子，如倾斜推燃料层沿炉排面移动的炉子，如倾斜推饲炉和振动炉排炉饲炉和振动炉排炉。 燃料层随炉排面一起移动的炉子，如链燃

5、料层随炉排面一起移动的炉子，如链条炉和抛煤机链条炉。条炉和抛煤机链条炉。 2. 层燃炉的热负荷层燃炉的热负荷（1）炉排面可见热负荷）炉排面可见热负荷火床炉中绝大部分燃料是在炉排上燃烧的，用一火床炉中绝大部分燃料是在炉排上燃烧的，用一个所谓的个所谓的“炉排面可见热负荷炉排面可见热负荷”来表示燃烧的强来表示燃烧的强烈程度。烈程度。炉排面可见热负荷是炉排单位面积在单位时间内炉排面可见热负荷是炉排单位面积在单位时间内燃烧燃料所放出的热量，单位为燃烧燃料所放出的热量，单位为kWm2。 对于某一种炉子型式，燃烧某一种燃料，对于某一种炉子型式，燃烧某一种燃料，炉排面可见热负荷有一炉排面可见热负荷有一合理的合

6、理的限值。限值。（2）炉膛容积可见热负荷）炉膛容积可见热负荷仍有一部分可燃物在炉膛容积中燃烧。仍有一部分可燃物在炉膛容积中燃烧。与炉排面热负荷相应，还有一个炉膛容积可与炉排面热负荷相应，还有一个炉膛容积可见热负荷，单位为见热负荷，单位为kWm3。 也应有一个合理的限值。但范围较宽。也应有一个合理的限值。但范围较宽。“可见可见”二字二字是因为在火床炉中要分别测出燃料在火床上是因为在火床炉中要分别测出燃料在火床上和炉膛容积中的燃烧放热量是非常困难的，和炉膛容积中的燃烧放热量是非常困难的，所以在炉排面和容积热负荷中，都是有条件所以在炉排面和容积热负荷中，都是有条件地把燃料燃烧的全部热量作为比较基础，

7、而地把燃料燃烧的全部热量作为比较基础，而以以“可见可见”二字来区别于其它。二字来区别于其它。3. 炉排片的工作特性炉排片的工作特性炉排片必须满足通风和冷却的要求。炉排片必须满足通风和冷却的要求。指标主要有炉排通风截面比和炉排片冷却度。指标主要有炉排通风截面比和炉排片冷却度。 炉排通风截面比须根据所用煤种、炉排型式、通炉排通风截面比须根据所用煤种、炉排型式、通风方式等加以选择。风方式等加以选择。 （2）炉排片冷却度）炉排片冷却度是可靠性指标。是可靠性指标。为很好地冷却炉排片，应保证有一定的高度，为很好地冷却炉排片，应保证有一定的高度，以足够的侧面积被空气冲刷冷却。以足够的侧面积被空气冲刷冷却。空

8、气冷却炉排片的程度用冷却度来表示。冷空气冷却炉排片的程度用冷却度来表示。冷却度是被空气冲刷的炉排片侧面积与同燃料却度是被空气冲刷的炉排片侧面积与同燃料层接触的炉排片表面积之比，即层接触的炉排片表面积之比，即炉排片宽度炉排片高度25.2.2 固定炉排炉固定炉排炉1. 手烧炉手烧炉加煤、拨火、除灰加煤、拨火、除灰都由人工操作，强都由人工操作，强度大，效率低，冒度大，效率低，冒黑烟。黑烟。结构简单、操作方结构简单、操作方便、煤种的适应性便、煤种的适应性较好，较好，0.7MW以下以下采用。采用。1炉排；炉排；2燃烧层；燃烧层；3炉室；炉室；4落灰室；落灰室；5炉门；炉门；6灰门灰门（1）炉条）炉条炉排

9、由很多炉条组炉排由很多炉条组成。成。燃烧空气由灰门进燃烧空气由灰门进入，穿过炉排进入入，穿过炉排进入炉排上的燃烧层。炉排上的燃烧层。有条状炉条及板状有条状炉条及板状炉条两种。炉条两种。(a)条状炉排；条状炉排；(b)板状炉排板状炉排 条状炉排的通风截面比比较大，约为条状炉排的通风截面比比较大，约为20%一一40%，空气在燃烧层中扩散较快，空气汇合面距炉排面空气在燃烧层中扩散较快，空气汇合面距炉排面较近。空气汇合面即为燃烧层中燃烧最强烈的区较近。空气汇合面即为燃烧层中燃烧最强烈的区域。适用于挥发分高的煤。域。适用于挥发分高的煤。板状炉排的通风截面比比较小，约为板状炉排的通风截面比比较小，约为8%

10、一一20%，空气送入相对集中，在燃烧层中扩散较慢，燃烧空气送入相对集中，在燃烧层中扩散较慢，燃烧层中的高温区距炉排面较远。适用于无烟煤或贫层中的高温区距炉排面较远。适用于无烟煤或贫煤煤（2）燃烧层结构及气体成分）燃烧层结构及气体成分一灰渣区；一灰渣区； 一氧化区；一氧化区； 一还原区；一还原区； 一干燥干馏区一干燥干馏区 空气从炉排下送入，先经灰渣区，空气中的氧没有变化。然空气从炉排下送入，先经灰渣区，空气中的氧没有变化。然后流过灼烧的焦炭层，焦炭在燃烧，空气中的氧逐渐减少，后流过灼烧的焦炭层，焦炭在燃烧，空气中的氧逐渐减少，而二氧化碳逐渐增多形成氧化区。继而氧气不足，氧仍缓慢而二氧化碳逐渐增

11、多形成氧化区。继而氧气不足，氧仍缓慢减少，而一部分二氧化碳还原成一氧化碳，形成还原区。最减少，而一部分二氧化碳还原成一氧化碳，形成还原区。最后经过新煤的干燥干馏区。后经过新煤的干燥干馏区。 手烧炉煤中的挥发分在干燥干馏区挥发，是手烧炉煤中的挥发分在干燥干馏区挥发，是在严重缺氧的条件下挥发的，必然产生碳黑在严重缺氧的条件下挥发的，必然产生碳黑而冒黑烟。而冒黑烟。不论是任何种类的机械化层燃炉或室燃炉，不论是任何种类的机械化层燃炉或室燃炉，只要是挥发分是在缺氧情况下挥发，都会冒只要是挥发分是在缺氧情况下挥发，都会冒黑烟。黑烟。碳黑是碳黑是0.5lm的固体碳末，很难燃烧，的固体碳末，很难燃烧，并由于很

12、细，一般旋风式等除尘器难以捕捉，并由于很细，一般旋风式等除尘器难以捕捉，因而随烟气排出而形成黑烟。因而随烟气排出而形成黑烟。（3）手烧炉的燃烧过程）手烧炉的燃烧过程新煤受热有两个热源：新煤受热有两个热源：新煤下部灼热的焦碳层；新煤下部灼热的焦碳层；新煤表面受火焰及炉墙的辐射热。新煤表面受火焰及炉墙的辐射热。新煤层是双面受热，温度上升快，新煤层是双面受热，温度上升快，着火条件很好，也可认为手烧炉是着火条件很好，也可认为手烧炉是无限制着火。无限制着火。图图1-4手烧炉空气供需情况手烧炉空气供需情况 加煤时开启炉门，大量冷空加煤时开启炉门，大量冷空气涌入炉内，不仅使炉温降气涌入炉内，不仅使炉温降低，

13、而且破坏炉内负压，炉低，而且破坏炉内负压，炉排下的空气难以穿过燃料层，排下的空气难以穿过燃料层，使燃烧情况恶化。炉门关闭使燃烧情况恶化。炉门关闭后，开始由于煤层厚，阻力后，开始由于煤层厚，阻力大而进风虽少。随着燃烧的大而进风虽少。随着燃烧的进行，煤层逐渐变薄，进风进行，煤层逐渐变薄，进风也就逐渐增多。也就逐渐增多。 ab线：空气量的供给。线：空气量的供给。 ef线：整个燃烧周期中线：整个燃烧周期中需要的空气量。需要的空气量。 cd线：供入的空气实际线：供入的空气实际有效参与燃烧的量。有效参与燃烧的量。jk线：焦炭燃烧所需空线：焦炭燃烧所需空气量的变化。气量的变化。 4、手烧炉改进燃烧的措施、手

14、烧炉改进燃烧的措施改进操作，改进操作， “少、勤、匀、快少、勤、匀、快”。(a)将固定炉排改成摇动炉排。将固定炉排改成摇动炉排。1一下炉门（灰门）；一下炉门（灰门）；2一下炉排；一下炉排；3一中炉门；一中炉门；4一水冷炉排下集箱；一水冷炉排下集箱；5一上一上炉门；炉门；6一汽锅；一汽锅；7一水冷炉排；一水冷炉排；8一炉膛出口；一炉膛出口；9一烟气导向板一烟气导向板(c)改变燃烧层结构，使挥发分在富氧情况下挥发，而消改变燃烧层结构，使挥发分在富氧情况下挥发，而消除冒黑烟。双层炉排就是采用这种措施的一种方法。除冒黑烟。双层炉排就是采用这种措施的一种方法。挥发分在上炉排挥挥发分在上炉排挥发，由上炉门

15、进入发，由上炉门进入的空气尚未进入氧的空气尚未进入氧化区，挥发是在富化区，挥发是在富氧情况下进行，这氧情况下进行，这就从根本上避免黑就从根本上避免黑烟的形成。烟的形成。 双层炉排燃烧层结构示意图双层炉排燃烧层结构示意图 一灰渣区；一灰渣区；一氧化区；一氧化区；一还原区；一还原区；一干燥干馏区一干燥干馏区 2抛煤机炉抛煤机炉抛煤机和固定火床的组合。抛煤机和固定火床的组合。用在容量不太大的锅炉用在容量不太大的锅炉(一一般般D10th) 。抛煤机的分类抛煤机的分类机械的、风力的以及机械机械的、风力的以及机械与风力联合与风力联合机械抛煤机用旋转的叶片机械抛煤机用旋转的叶片或摆动的刮板来抛散燃料，或摆动

16、的刮板来抛散燃料，风力抛煤机用气流来吹播风力抛煤机用气流来吹播燃料，而风力机械抛煤机燃料，而风力机械抛煤机则兼用以上两种抛煤方式。则兼用以上两种抛煤方式。机械抛煤机，粗粒落于远处，细机械抛煤机，粗粒落于远处，细粒落于近处，细粒煤甚至就落在粒落于近处，细粒煤甚至就落在抛煤机出口之下，堆成小丘。抛煤机出口之下，堆成小丘。风力抛煤机则与之相反。风力抛煤机则与之相反。风力机械抛煤机的颗粒度分布比风力机械抛煤机的颗粒度分布比较均匀。较均匀。前两者使用较少。前两者使用较少。 （2）风力机械抛煤机的结构和工作过程）风力机械抛煤机的结构和工作过程风力机械抛煤机如图风力机械抛煤机如图5-4所示。所示。 抛煤机炉

17、优点：抛煤机炉优点： 燃料适应性较好。对水分较多，粘结性强、燃料适应性较好。对水分较多，粘结性强、灰分熔点较低和着火较困难的燃料都适用。灰分熔点较低和着火较困难的燃料都适用。但对燃料的颗粒度有一定的要求，燃用低挥但对燃料的颗粒度有一定的要求，燃用低挥发分煤时飞灰中的机械不完全燃烧损失较大；发分煤时飞灰中的机械不完全燃烧损失较大； 抛煤机炉子燃烧过程猛烈，调节灵活，适抛煤机炉子燃烧过程猛烈，调节灵活，适应负荷变动的能力很强；应负荷变动的能力很强； 抛煤机炉子投资少，金属耗量也不多。抛煤机炉子投资少，金属耗量也不多。 缺点：缺点：初始排尘浓度高，冒黑烟；初始排尘浓度高，冒黑烟；煤粒不够均匀，细粒煤

18、堆在炉排前部，粗粒煤粒不够均匀，细粒煤堆在炉排前部，粗粒煤则落在炉排后部，总的机械不完全燃烧损失煤则落在炉排后部，总的机械不完全燃烧损失就较高，就较高，每班要清炉每班要清炉2- -3次，清炉时燃烧过程会受到次，清炉时燃烧过程会受到影响；影响；清炉操作繁重。清炉操作繁重。一般适用于蒸发量在一般适用于蒸发量在10 th以下的锅炉。以下的锅炉。5.2.3 移动炉排炉移动炉排炉1链条炉链条炉最常用的机械化层燃炉。从加煤到排除灰渣都实现了最常用的机械化层燃炉。从加煤到排除灰渣都实现了机械化，运行稳定可靠，机械化，运行稳定可靠，应用广泛应用广泛。1一煤斗；一煤斗；2一煤闸门；一煤闸门；3一炉排（包括前链轮

19、及后滚筒）；一炉排（包括前链轮及后滚筒）；4一主动链轮；一主动链轮；5一分段送风仓；一分段送风仓； 6一防焦箱；一防焦箱；7一看火孔及检查门；一看火孔及检查门；8一除渣板一除渣板(老鹰铁老鹰铁)；9一渣斗；一渣斗；10一灰斗；一灰斗；11一后墙水冷壁一后墙水冷壁管；管；12一后墙水冷壁下集箱；一后墙水冷壁下集箱；13一前墙水冷壁下集箱；一前墙水冷壁下集箱；14一前墙水冷壁管一前墙水冷壁管 （1) 链条炉链条炉的结构和工作的结构和工作原理原理关键部件是炉排。对链条炉排的共同要求是：结构简关键部件是炉排。对链条炉排的共同要求是：结构简单，省金属，漏煤少，通风阻力小，运行平稳可靠。单，省金属，漏煤少

20、，通风阻力小，运行平稳可靠。 常用的链条炉排有三种结构形式：常用的链条炉排有三种结构形式：（a）链带式链条炉排）链带式链条炉排俗称轻型炉排或小炉排，常用于俗称轻型炉排或小炉排，常用于 1520的燃料。的燃料。燃用灰分过高的燃料时，因除渣要求而加快炉排速度，这燃用灰分过高的燃料时，因除渣要求而加快炉排速度，这时有可能使炉排面起端部分的煤层来不及着火。因而要求时有可能使炉排面起端部分的煤层来不及着火。因而要求Aar30%。此外，燃煤中水分过高，将导致给煤机构堵塞失灵，故要此外，燃煤中水分过高，将导致给煤机构堵塞失灵，故要求求Mar17%。5.2.4 往复推饲炉和振动炉排炉往复推饲炉和振动炉排炉1.

21、 往复推饲炉往复推饲炉（1）往复推饲炉排炉的构造及工作原理）往复推饲炉排炉的构造及工作原理 煤从煤斗加入，由于活煤从煤斗加入，由于活动炉排片不断往复运动，动炉排片不断往复运动，将煤从炉排上缓慢由前将煤从炉排上缓慢由前向后，由上向下移动，向后，由上向下移动，最后落集在燃尽炉排上，最后落集在燃尽炉排上，燃尽后灰渣下落至渣斗燃尽后灰渣下落至渣斗6。空气由炉排下送入。空气由炉排下送入。 图图5-30 倾斜式往复炉结构简图倾斜式往复炉结构简图1一活动炉排片；一活动炉排片；2一固定炉排片；一固定炉排片；3一支撑棒；一支撑棒；4一炉拱；一炉拱；5一燃尽炉排；一燃尽炉排；6一渣斗；一渣斗；7一固定粱；一固定粱

22、；8一活动框；一活动框；9一滚轮；一滚轮；10一电动机；一电动机；l1一推拉杆；一推拉杆；12一偏心轮一偏心轮（2）往复推饲炉排炉的燃烧过程）往复推饲炉排炉的燃烧过程燃烧和燃尽阶段也与链条炉相似。不同之点是煤与炉排有相燃烧和燃尽阶段也与链条炉相似。不同之点是煤与炉排有相对运动。对运动。图5-31 往复炉排燃烧过程2. 振动炉排炉振动炉排炉（1）振动炉排炉的构造及工作原理）振动炉排炉的构造及工作原理在长方形的焊接上框架上，沿长度方向又焊结了一系列平行布置的7型梁8，铸铁炉排片4就放在。”7”型梁上。通过拉杆5及压簧10，将弹簧6的上端与7型梁固定。弹簧板的下端则固定在下框架11的固定支座12上，与下框架间成55。一70。倾角。9为侧梁。炉前有电动机2，带动激振器1。激振器是一个