燃烧设备课件

1、燃烧设备第1页/共105页第一节 概述锅炉的两大基本组成：燃料燃烧是一种复杂的物理化学过程，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（锅炉的燃烧设备）应该为燃料的良好燃烧提供和创造这些物理、化学条件，使最大限度地将化学能换化为热能，同时尽可能兼顾到炉内辐射换热的要求汽锅（吸热）炉子（放热）第2页/共105页按照燃烧方式的不同，可分为三类1.层燃炉（火床炉）燃料层铺在炉排上燃烧的炉子，炉排与炉膛合称为燃烧设备A)手烧层燃炉固定炉排 加煤、拨火、除渣都是人工进行，燃烧过程呈周期性，但燃烧效率低，燃料层蓄热大，燃烧较稳定1t/h以下才用B)机械化层燃炉链条炉往复炉排炉振动炉排炉风力

2、-机械抛煤机炉加煤、拨火、除渣三道工序部分或全部由机械操作，劳动强度减轻，锅炉效率提高。第3页/共105页油雾与空气充分混合后，在炉膛中呈悬浮状燃烧。链条炉是“单面引火”，最上层的燃料首先点燃，灰渣也首先在表面形成。煤经炉门铺撒在炉排上形成燃料层，空气经灰坑穿过炉排的通风空隙进入炉内参与燃烧反应(2)燃烧阶段：油气与空气的混合气体的浓度达到一定数值，并被加热到一定温度，遇明火着火燃烧。N2O破坏臭氧层，对人的神经系统有干扰作用燃烧工况的周期性（加煤的周期性)-周期性冒黑烟前3个阶段是一个物理过程，是保证稳定着火、充分燃尽的必要条件，特别是雾化和混合，其好坏直接影响到燃烧的进程和燃烧的效率。这个

3、阶段中，燃料不但不能释放出热量，而且还要吸收热量。（1） 预热干燥阶段。继而焦炭燃烧，需要的空气量逐渐减少。煤粉炉燃烧设备主要由炉膛、燃烧器和煤粉制备系统三大部分组成随着空气流速的增大，固体颗粒开始膨胀，当气流对煤粒的推力恰好等于煤粒的重力，床层颗粒完全由空气流托曳，不再受布风板支持。太远又会因气流速度衰减，与油气混合的强烈程度减弱，以至火炬拖长，燃烧不良随着空气流速的增大，固体颗粒开始膨胀，当气流对煤粒的推力恰好等于煤粒的重力，床层颗粒完全由空气流托曳，不再受布风板支持。问题：满负荷困难，磨损大2.室燃炉（悬燃炉）燃料（固、液、气）随空气（蒸汽）等气流喷入燃烧室内，呈悬浮状燃烧煤粉炉 煤粉喷

4、燃器燃油炉 油喷嘴和调风器燃气炉 气体喷燃器第4页/共105页煤粉炉炉膛内储存燃料量少， 2030g/m3蓄热能力小，远不及层燃炉启动容易，但也容易在低负荷时熄火，燃烧稳定性差由于空气和燃料充分接触，不完全燃烧损失小,所以锅炉效率高国内作为供热锅炉的不多，大于30t/h的大容量锅炉中才被采用第5页/共105页3.沸腾炉（流化床炉）燃料由螺旋推进器送入燃烧室炉排上均匀布置进风装置，空气由下而上进入燃烧室，对燃料颗粒产生向上的托力，依靠所受重力下降，因而在炉内上下翻腾燃烧。（即吹动上升，又不吹走）空气和燃料颗粒混合均匀，炉内停留时间较长，热损失小，燃烧稳定、安全。可烧劣质煤，如煤矸石（可燃成分少，

5、Qydw低）并用以脱硫、减小NOx颇为有效。产生飞灰多，影响环境水冷壁受到燃料颗粒、飞灰颗粒冲刷，需加耐磨涂料。第6页/共105页第7页/共105页煤的燃烧过程 （1） 预热干燥阶段。煤受热升温后，煤中水分蒸发出来。这个阶段中，燃料不但不能释放出热量，而且还要吸收热量。 （2） 挥发分析出并着火阶段。煤中所含的高分子碳氢化合物吸热而升温到一定程度会发生分解，析出可燃气体，即挥发分。挥发一旦析出会马上着火。 （3） 燃烧阶段。包括挥发分和焦炭的燃烧。挥发分燃烧后，放出大量的热量，为焦炭燃烧提供温度条件。焦炭燃烧阶段需要大量的氧气以满足燃烧的需要，这样就能放出大量热量，使温度急剧上升，以保证燃料燃

6、烧反应所需要的温度条件。 （4） 燃尽阶段。是残余焦炭的最后燃尽，成为灰渣的阶段。由于残余的焦炭常被灰分和烟气所包围，空气很难与之接触，故燃尽阶段的燃烧反应进行得十分缓慢，容易造成不完全燃烧损失。第8页/共105页组织良好燃烧过程的标志就是尽可能地使燃料燃烧完全，得到最高的燃烧效率。为了完全燃烧，需要满足以下条件： 供应充足而又适量的空气 这是燃料完全燃烧的必要条件。最佳的炉膛出口过量空气系数值是使()之和为最小值时的。 保持适当高的炉内温度 炉温高，着火快，燃烧速度快，燃烧也易趋于完全。但过高的炉温会引起炉内结渣、破坏锅内工质的水循环等。试验证明，比较适宜的炉温为10002000。第9页/共

7、105页 保证空气和燃料混合良好 燃料燃烧速度主要取决于燃料的化学反应速度和氧气向燃料表面的扩散速度。燃料与空气混合充分有利于燃烧完全。 确保足够的停留时间燃料燃尽需要一定的时间，因此要确保燃料在炉内有足够的停留时间。燃料在炉内的停留时间是指从燃料自燃烧器出口一直到炉膛出口这段行程所经历的时间。燃料在炉内的停留时间主要取决于炉膛容积、炉膛截面积、炉膛高度及烟气在炉内的流动速度等。第10页/共105页燃烧质量的评价主要评价的是：燃烧的稳定性、防结渣性和经济性，前面两种事称为燃烧的可靠性。可靠性：锅炉运行时炉膛不应发生压力波动、熄火、爆燃等现象，要保证负荷变化时燃烧的稳定。也要防止在炉膛受热面上有

8、严重的结渣等现象。经济性：用锅炉运行时的燃烧效率及锅炉效率来表征。第11页/共105页燃烧设备的任务,是要为燃料的良好燃烧创造客观条件。针对不同燃料在燃烧过程中所具有的特性,采用相应的燃烧方式、燃烧设备和炉内改善燃烧的措施，以使燃料尽可能烧好燃烬。燃烧设备本身还应充分考虑到运行的安全可靠、结构简单、合理，操作、检修方便以用造价和运行费用低廉等方面的要求。第12页/共105页第二节 人工操作层燃炉一、手烧炉的结构和工作特性手烧炉：加煤、拨火和除渣由人工完成 ( 100t/h的锅炉国内 最大为40t/h 最小为0.51.0t/h(一)链条炉的构造煤在炉排上的燃烧过程煤闸门除渣板（老鹰铁）的作用:

9、使灰渣在炉排上略有停滞而延长它在炉内停留时间，降低炉渣焓碳量；减少炉排后端漏风炉排有效长度：链条炉的燃烧面积炉排腹中风仓防渣箱（兼作侧水冷壁下集箱）本节课内容0329第25页/共105页第26页/共105页（二）链条炉排的结构型式第27页/共105页第28页/共105页（三）链条炉燃烧过程分析煤自煤斗滑落在冷炉排上，而不是如手烧炉那样铺撒在炽热的燃烧层上主要依靠炉膛中的火焰和高温炉墙、炉拱的辐射热，自上而下地着火、燃烧，“单面引火”燃烧各阶段在炉排长度方向上相继进行,不存在周期性.燃料层的导热性很差，从上往下的燃烧传播速度为0.20.5m/h，而炉排移动速度为220m/h,它们的合速度决定了一

10、个倾斜的火焰传播面同一煤种有一确定的温度，即挥发分开始析出温度，图上表示为O1K线，现左侧为区，新煤区第29页/共105页区域1为新燃料的烘干和加热区域。过了O1K以后，燃料放出挥发物，挥发物着火燃烧。由于对于一定的燃料，挥发分开始析出的温度基本上是一定的，所以开始析出挥发物的O1K实际上就代表一个等温面。 从O2L开始，燃料层进入焦炭燃烧区3。该区域的温度很高，燃烧猛烈，是燃料燃烧的主要区域。由于燃料层的厚度一般超过氧化区的高度，因此，沿燃料层高度方向又可划分成氧化区3a和还原区3b。从炉排下面上来的空气中的氧气在氧化区中被迅速耗尽。燃烧产物中的CO2和H2O上升进入还原区后，立即与炽热的焦

11、碳发生还原反应，生成CO。O1KO2L为“”区，挥发分析出、燃烧区, 析放出全部挥发物，挥发物在燃料层间空隙着火燃烧，燃料层温度急速上升，到O2L 线挥发物析放殆尽，温度达11001200 ，这一过程时间短， O1KO2L 线距离近 燃尽阶段。燃料层燃尽形成灰渣，并随炉排移动而倾入渣斗。链条炉排的燃料层中，由于燃料是从上部引燃的，因此在燃料层上面先形成灰渣，同时由于空气从燃料层下面送入，故紧靠炉排面的燃料层也较早形成灰渣。因此，在炉排尾部未燃尽的焦炭层夹在灰渣中间(4区)，这对于多灰分燃料的燃烧是不利的。 第30页/共105页 链条炉燃烧过程与烟气成分示图在O1点以前，燃料层被加热烘干，因此燃

12、料层的空气中氧气的浓度基本不变。 从O1点以后，由于挥发分析出、着火，随即焦炭也开始燃烧，所以炉排上部气体中CO2的成分不断增加，氧气成分相应减少，直到耗尽为零，与此相对应的是出现了第一个CO2最高点。 其后，随着主要燃烧阶段中还原区的出现和加厚，气体中CO和H2成分不断增多，CO2成分逐渐减少，缺氧情况相当严重，以至挥发分中的可燃气体成分CH4等也无法燃尽。当CO和H2成分达到最大值后，随着燃料层部分烧成灰渣，还原区厚度减薄，该二成分又逐渐下降。当还原区消失时(此时燃料还在进行氧化反应)，出现了第二个CO2最高点。 灰渣不断增多，焦炭层厚度愈来愈薄，所需O2量减少，因此燃料层上气体中O2成分

13、不断增高。 第31页/共105页挥发分析出、燃烧区O1KO2L为“”区，挥发分析出、燃烧区析放出全部挥发物，挥发物在燃料层间空隙着火燃烧，燃料层温度急速上升，到O2L线挥发物析放殆尽，温度达11001200，这一过程时间短， O1KO2L线距离近自O1点开始，挥发物析出并着火燃烧，O2 浓度下降，CO2浓度增高第32页/共105页氧化区O2LO3MO4M焦炭氧化区a，还原区b。从O2H线开始焦炭着火燃烧，温度上升至更高，是煤的主要燃烧阶段在氧化区中，焦炭生成大量CO2和少量CO，放出大量热量，层间温度急速上升随着反应的积蓄，烟气中氧的浓度不断下降，直至接近零值，而生成的CO2不断增多。当CO2

14、浓度和温度增至最大值的地方，即为氧化区和还原区的分界线，此处过量空气系数=1，CO2浓度出现了第一个峰值在氧化区中，由于温度沿燃烧层高度方向迅速升高，碳的氧化速度很快。此时，即便增大风量，氧的供应仍然远不够氧化反应的需要，以至氧化层的厚度保持不变第33页/共105页还原区在氧化区的右上方，氧气几乎耗尽的气流与灼热焦炭起还原反应CO2+CCO(吸热)沿还原区高度方向，CO2浓度渐降，CO浓度不断升高燃烧产物中的水蒸气进入还原区也被炽热焦炭还原，H2也渐有增加，甚至连挥发物中的CH4等可燃气体也无法燃尽由于是吸热反应，所以层间温度有所下降。第34页/共105页关于燃烧层厚度问题氧化区、还原区的厚度

15、取决于氧化、还原的速度和煤粒的大小煤粒小，化学反应面积大，反应速度快，很快就耗尽O2，所以煤粒氧化区厚度小。氧化区厚度为煤粒直径的35倍。还原区厚度大于氧化区厚度，因为还原区温度降低，还原反应较慢所致。还原区厚度约为氧化区厚度的4-6倍第35页/共105页燃烧层厚度一般都超过氧化区的高度（厚度），即总有还原区如果没有还原区，燃烧层很薄，未必合理：燃烧层过薄，易引起炉排的通风不均匀，甚至造成“火口”。燃烧层过薄，蓄热量就小，不易保证燃料层的高温，也不利于稳定着火和燃烧合理的燃烧层厚度，应使炉内可燃气体含量最少，同时，过量空气系数达到合理的数值第36页/共105页灰渣形成区当CO、H2浓度达到最大

16、值后，由于燃烧层部分燃尽成灰，还原层渐薄，CO、H2浓度又逐渐下降。当还原区消失时，CO2浓度由达到了一个新的高度，此时氧化区尚存未尽。O4M线右侧为区，灰渣形成区链条炉是“单面引火”，最上层的燃料首先点燃，灰渣也首先在表面形成。另外，空气由下面进入，最低层的燃料燃尽也较快，较早形成灰渣。炉排末端焦炭的燃尽夹在上下灰渣层中。多灰分燃料O5点向后延伸q4第37页/共105页（四）、煤的性质对链条炉燃烧的影响单面引火着火条件差煤种适应范围较窄对煤质变化敏感煤的水分过高，增加了预热干燥阶段，qhz4q2过少，应加水，尤其是细末多的，否则qlm4粘结性较强的煤加水减弱焦结高挥发的煤加水缓和挥发物析出速

17、度，有利燃烬适度加水 Mar=810%第38页/共105页煤的灰分灰分高，裹夹作用愈甚，qhz4灰分过低，炉排过热，工作条件变差灰熔点较低，溶渣堵塞炉排通风空隙，恶化燃烧。Ad30%, t3(灰的流动温度)1200挥发分着火难易挥发分低的贫煤和无烟煤， 着火点高，Cgd高，易造成qhz4挥发分高的煤，如烟煤，在卧式快装锅炉中炉膛容积热负荷较高，q3第39页/共105页焦结性粘结性强，表面板结，通风受阻，需加强拨火，又破坏了燃烧稳定燃用贫煤、无烟煤等弱粘结和不粘结的煤，受热时易形成细屑碎末，qlm4 、qfh4煤的颗粒度燃用未经筛选的统煤粒度大小不一，细末嵌于块煤间，水蒸气不易散逸，延缓燃烧过程

18、通风阻力大细末多处形成火口粒度大小过于悬殊，会引起煤斗中的机械分离，粗粒大块跑边，细粒碎末居中，两侧和中间燃烧层密实程度不匀，导致两侧穿风早燃尽，中间却是“火龙”一条，“红火”落渣斗，qhz4第40页/共105页（五）、链条炉的送风特性分区送风沿炉排长度方向燃烧所需空气量各不相同在煤的热力准备阶段基本上不需要O2在灰渣形成阶段基本上也不需要O2空气需要量最大的区段 在炉排中段挥发物和焦炭的燃烧区域1-无分段送风时空气供应量；2-燃烧所需空气量；3-焦炭燃烧所需空气置；4-挥发分燃烧所需空气量；5-有分段送风时按需分配空气供应量若采用统仓送风方式前后过多，中间严重不足q3q2采用“两端少、中间多

19、”的分段配风方式几个相互隔开、独立的小风室每个风室各自装有调节风门第41页/共105页进一步保证可燃气体在炉膛中燃烧的措施增大中段风量，无法消除还原区的出现，燃烧产物中依然存在有许多可燃气体措施：改变炉膛形状：在前、后炉墙下部砌筑凸向炉膛的炉拱吹送高速的二次风第42页/共105页第43页/共105页（六）、链条炉的炉膛布置形式1）炉拱炉膛下部直接遮掩炉排面的那部分顶面、隔墙功能综述加快新煤引燃促进炉膛内可燃气体和空气的混合作用，增大燃烧的完善程度第44页/共105页功能分述a. 辐射作用接受来自火焰和高温烟气的辐射热积蓄、再辐射b. 对流放热后拱造成烟气的高速向前喷射，在炉排头部产生强烈的紊流

20、和冲刷，大大强化了烟气对新燃料和前拱的对流放热c. 接触传热作用由后拱到向前端的灼热烟气中夹带的炽热焦炭粒和灰粒，会在烟气有水平运动转而向上运动的拐弯处，由于重力作用而分离下来，散落在尚未着火的新燃料上。d. 喉口扰动作用前后拱形成喉口，使烟气、空气产生强烈的扰动，对气体混合、可燃气体燃尽有重要作用第45页/共105页后拱应保证喷射出的烟气有一定的动量（包括烟气量和烟气喷出速度）后拱遮掩炉排的长度（烟气量）后拱喷出端的高度（烟气喷出速度）燃用无烟煤的锅炉后拱倾角一般为80100,覆盖长度50%第46页/共105页前拱下部为引燃拱，距炉排高300400mm，用于加快新燃料的引燃，且保护煤闸门不受

21、高温烧损。前拱要有足够开敞度，利于后拱的辐射热传入，积蓄热量和再辐射，以利引燃。且有利于气态部分燃料燃烧。过去用的低而长的前拱已被淘汰。前拱与后拱组成喉口，造成气流被扰动，喉口烟速以710m/s为宜。第47页/共105页不同燃料的炉拱构造a.燃用挥发分较高、发热量较高的烟煤这种煤易着火，火焰比较高新煤完全可以依靠火焰的直接辐射而获得充足的热量来达到引燃采用短而高的引燃拱，后拱遮掩长度也不太长，几乎无拱，故称“开式炉膛”第48页/共105页b. 燃用一般烟煤斜直线拱或称斜面式引燃拱有效和比较集中地将热量再辐射到新煤层上，引燃效果好，是目前采用最多的形式抛物线引燃拱 结构复杂，砌筑困难拱对新煤的加

22、热主要是通过辐射吸热后的再辐射，并不是热量的反射，因而选用抛物线式引燃拱是没有必要的第49页/共105页c.燃用挥发分低的无烟煤无烟煤的着火温度高，约700左右焦炭燃烧时间长，故燃烧高温区位于炉排后半部，采用低而长的后拱（倾角为80100），覆盖面即5070%。既有后部蓄热作用，亦起到高温烟气导流喷射作用不同燃料不同形状的炉拱无烟煤主要问题是着火烟煤主要是促使空气和可燃气体混合扰动第50页/共105页第51页/共105页采用短而高的引燃拱，后拱遮掩长度也不太长，几乎无拱，故称“开式炉膛”第52页/共105页第53页/共105页2）二次风定义：在燃烧层上方借喷嘴送入炉膛的高速气流。习惯上将从炉排

23、下送入的空气称为一次风功能：a.扰动炉内气流，使可燃气体与空气强烈混合，燃烧较为完全，减小化学不完全燃烧热损失，减小炉膛出口过量空气系数”lb.布置于后拱的二次风能将炉内的高温烟气引至炉排前部，对煤层的引燃有一定的作用c.利用两股二次风的对吹，可以在炉膛内组织起烟气的旋涡流动，减小飞灰损失qfh4。可以延长飞煤在炉膛中的行程，增加燃烧时间由于气流的旋涡分离作用，使部分颗粒较大的飞煤甩回炉排，减小飞煤的逸出量第54页/共105页d.二次风布置得当，可以提高炉膛内的火焰充满度，减小四角涡流区，防止炉内局部积灰结渣，保证过炉正常运行e.空气作工质的二次风可提供一部分氧气助燃除空气外，还可利用不助燃的

24、蒸汽、烟气作工质。一次风维持层状燃烧、冷却炉排，占总风量的8595%，二次风只占总风量的515%，但应有一定的出口动量流量，以产生足够的扰动二次风初速度高达5080m/s，相应的风压达200400mmH2O,保证射流长度为1.52.5m。第55页/共105页二次风的布置炉膛深度不大的炉子，一般前墙或后墙的单面布置前墙布置（适合于烟煤）向下倾斜100250，在链条炉排前部，挥发物逸出，被二次风吹向中后部，气态可燃物燃烬程度高。后墙布置（适合于无烟煤）将高温烟气适当地压向火床的前部，帮助点燃对吹布置前后墙都布置 利用前后喷嘴布置的高度差和不同喷射方向，造成一股强有力的切圆旋转气流，有利于扰动和延长

25、烟气、飞煤的路程长度四角切向布置主要用于抛煤机炉子，其扰动和封锁作用更强于对吹布置第56页/共105页喷嘴高度应尽量靠近炉排，但不能破坏燃烧层的正常燃烧。一般离开炉排0.6m,2.0m喷嘴形状和尺寸圆形：d=4060mm矩形：短边约为820mm，长边/短边=68，易于布置，便于装置在水冷壁之间第57页/共105页往复推动炉排炉 往复推动炉排炉是利用炉排的往复运动来实现机械给煤、排渣的燃烧设备。按炉排布置可分为倾斜式往复推动炉排炉和水平往复推动炉排炉。 倾斜式往复推动炉排炉的整个炉排由相间布置的固定和可动炉排片组成。其缺点是炉体较高，增加了锅炉房的高度。水平往复推动炉排的结构与倾斜式的相同。但其

26、框架是水平的，炉排片略往上翘。第58页/共105页 倾斜式往复炉结构简图1-活动炉排片；2-固定炉排片；3-支撑棒；4-炉拱；5-燃尽炉排；6-渣斗；7-固定粱；8-活动框；9-滚轮；10-电动机；l1-推拉杆；12-偏心轮 由于炉排片的往复运动，部分新煤被推饲到已燃着的煤的上部，已燃着的煤也会被带回到尚未燃烧的煤的底部，因此往复推饲炉中煤的着火条件好，基本上属于“双面着火”。活动炉排片的往复运动，可击碎焦块。所以，这种炉子的煤种适应性强，可以燃用粘结性强的煤，也可燃用水分高，灰分多、发热量低的劣质煤。 炉排片的头部与炽热的焦炭接触，易烧坏，倾斜炉排的密封困难，漏风及漏煤较为严重。另外，炉排倾

27、斜，炉体高大，对负荷变化的适应性也较差。 第59页/共105页 往复推动炉排炉的燃烧特性基本上和链条炉相同，即着火性能差，炉内应配置拱和二次风。煤在炉排上的燃烧过程也是沿长度分布的。因此，炉排也才采用分区送风。 往复推动炉排炉还具有结构简单、制造方便、金属耗量小、耗电量少及消烟除尘效果较好等优点。 其最大的缺点是炉排冷却性能较差，主燃烧区炉排因温度高容易烧坏，水平往复炉排炉尤应注意。因此，往复推动炉排炉不宜燃用优质煤。 目前我国生产的往复推动炉排炉容量多在6t/h以下。第60页/共105页抛煤机炉 将抛煤机和翻转炉排或链条炉排配合起来使用的燃烧设备称为抛煤机炉。配备翻转炉排的抛煤机主要用610

28、t/h锅炉，这类锅炉50年代在我国使用的很多，现在已逐步被淘汰。 抛煤机按抛煤方式可分为：机械抛煤、风力抛煤、风力机械抛煤。机械抛煤机是利用旋转的叶轮将煤抛撒到炉膛中；风力抛煤机是利用空气流（风力）将煤吹撒到炉膛中；而风力机械抛煤机是通过机械抛撒和风力吹撒结合在一起将煤抛进炉膛内。风力抛煤机由电动机通过减速机构驱动，通过偏心轮、曲柄连杆机构和摇杆使给煤板做往复运动，从而把从煤斗下来的煤推给转子，经转动的钢制叶片抛出。第61页/共105页抛煤机工作原理图a)，b)机械抛煤机；c)风力抛煤机；d)风力-机械抛煤机1-给煤装置；2-击煤装置；3-倾斜板；4-风力播煤装置同时采用了风力和机械播煤，燃料

29、在火床上的颗粒度分布较为均匀 第62页/共105页抛煤机链条炉1-风力机械抛煤机；2-前部二次风；3-后部二次风；4-链条炉排；5-飞灰复燃装置 燃料由抛煤机播散在整个炉排面上，炉排移动仅仅是为了出渣。由抛煤机播散的煤粒总是盖在正在燃烧或将燃尽的焦炭层上，下部引燃作用十分强烈，着火条件优越，而且煤粒经过炉内分选，落在炉排每个断面上的煤的粒度组成比较一致，因此炉排的热强度高，能适应的煤种范围也比较广。 燃烧的燃料层较薄，而且比较均匀地分布在炉排面上，因此沿炉排长度方向各横断面上的燃烧情况是相似的，火床上面的气体成分也比较均匀，化学不完全燃烧损失一般很小。同时由于煤层薄，燃烧又很猛烈，因此炉子的热

30、惯性小，调节灵敏。 第63页/共105页第四节 室燃炉和沸腾炉题纲:1.层燃炉和室燃炉的区别？2.煤粉炉的工作过程？3.燃油炉为什么要先雾化？为什么有时会冒黑烟？4.燃油炉的燃烧过程？5为什么沸腾炉能够燃烧劣质煤？6循环流化床的特点？第64页/共105页燃烧方式 按反应物所处的形态是否相同，燃料的燃烧可分为均相燃烧和非均相燃烧。气体燃料的燃烧是均相燃烧，液体与固体燃料的燃烧属非均相燃烧。均相燃烧可概括为两个基本过程，一是燃料与氧化剂分子之间的的相互扩散过程，二是混合物发生化学反应的过程。前者是物理过程，后者是化学过程。如果物理过程长，燃烧时间主要取决于扩散时间，这种燃烧称为“扩散燃烧”。当燃烧

31、时间主要取决于化学反应速率(化学动力学因素)时，就称为“动力燃烧”。非均相燃烧可视为在均相燃烧基础上有更多物理、化学变化的燃烧现象，情况更复杂。但在类型特征上它们属扩散燃烧，并且主要是紊流扩散燃烧。第65页/共105页将固体燃料颗粒置于一块既能使气体通过又能在床层静止或流体速度较小时不使颗粒落下的托板上，不断提高通过床层的气体速度，燃料层就会随着气流速度的增大而相继出现不同的状态。 料层的几种状态（a）固定床；（b）流化床；（c）气力输送当空气流速不大时，空气穿过床料颗粒间隙由上部流出，床料高度基本不变，这种状态称为固定床。这种状态下的燃烧为火床燃烧，采用这种燃烧方式的炉子称为火床炉，也称层燃

32、炉。 随着空气流速的增大，固体颗粒开始膨胀，当气流对煤粒的推力恰好等于煤粒的重力，床层颗粒完全由空气流托曳，不再受布风板支持。如气流速度继续增大，煤粒间的空隙加大，床料的高度增加，所有床料纷乱混杂，上下翻腾，颗粒和气流之间的相对运动十分强烈。这种处于流化状态的料床，称为流化床。这种状态下的燃烧即为流化床燃烧，采用这种燃烧方式的炉子称为流化床炉。 当风速继续增大并超过一定限度时，稳定的流化床工况被破坏，颗粒将全部被气流带走。物料的这种运动状态叫做气力输送，这正是煤粉在煤粉炉中随气流悬浮燃烧的情景。第66页/共105页煤粉炉(室燃炉) 煤粉炉是指把煤先磨成煤粉，再用空气将煤粉吹入炉膛，使煤粉在炉室

33、内呈悬浮状燃烧的炉子。煤粉炉燃烧设备主要由炉膛、燃烧器和煤粉制备系统三大部分组成 第67页/共105页SZS10-1.3-W简图1-振动给煤机；2-竖井磨煤机；3-磨煤机转子；4-竖井；5煤粉与一次风；6-二次风；7-煤粉喷口；8-炉膛；9-小炉排；10-省煤器；11-空气预热器第68页/共105页三、煤粉的燃烧过程（以D=670t/h煤粉炉为例） 1. 煤粉由运载它的空气（一次风）喷入炉膛后，受到炉内火焰和高温烟气的辐射热的加热，一般在喷入炉膛300500mm处完成着火前的热力准备阶段及挥发份逸出着火，到12m处大部分挥发份逸出燃尽，而无烟煤要在离燃烧器喷口4m处； 2. 在挥发份逸出燃尽的

34、同时，高温的焦炭颗粒在二次风的及时混合下，一般到1020m处才燃烧完全或接近完全燃烧； 3. 无烟煤在20m处已达到97%，到炉膛出口28m处燃尽率增加不到1%；褐煤和烟煤在一半火焰长度上燃尽率可达98%， 第69页/共105页煤粉燃烧器是煤粉炉的重要组成部分，其作用是将煤粉和空气送入炉膛并保证煤粉和燃烧用空气充分混合、及时着火和稳定燃烧。送入燃烧器的空气，一般都不是一次集中送入的，而是按对着火、燃烧有利而合理组织、分批送入的。煤粉燃烧器设计的基本要求：出口处燃料分配均匀，配风合理，保证及时着火与燃烧组织良好的空气动力场，有利于空气和燃料的混合良好的调节性能，煤种适应性强流动阻力小 第70页/

35、共105页将煤粉送入燃烧器的空气称为一次风，其主要作用是输送煤粉、提供燃烧初期所需要的氧气。一次风数量一般较少。煤粉气流着火后再送入的空气称为二次风。二次风的作用是继续提供煤粉燃烧所需要的空气，并起扰动和混合的作用。性能良好的燃烧器应具备能够使煤粉气流稳定着火，一次风与二次风合理混合，燃烧效率高，燃料的适应性好，火焰在炉内的充满程度好、不冲墙、不结渣，负荷调节范围宽，阻力较小，NOx的排放少等特点。 第71页/共105页煤粉炉特点煤粉炉的容量和燃烧率的提高，不受炉排面积和热强度的限制；燃烧效率高；炉膛体积较大;燃烧调节和运行管理易实现自动化。 第72页/共105页燃气炉 气体燃料是一种比较清洁

36、的燃料，主要有城市燃气、天然气。它的灰分、含硫量和含氮量比煤及燃油要低很多。其燃烧所产生的烟气含尘量极少，烟气中SOx量可忽略不计，燃烧中转化的NOx也很少，为环保提供了十分有利的条件。随着国家对环境保护要求的提高，以及气体燃料的开发和利用，燃气锅炉的使用将会日益增多。第73页/共105页卧式燃气炉1-燃烧器；2-炉膛；3-后烟箱；4-火管管束；5-前烟箱；6-烟囱；7-锅炉底座燃烧器是燃气锅炉的主要燃烧设备，其作用是将燃烧所需要的燃料和空气按一定方式送入炉膛、组织炉内的空气动力场，保证燃料与空气充分混合、及时着火和稳定燃烧。第74页/共105页常用燃烧器 单管扩散式燃烧器在一根铜管或钢管上钻

37、一排或交叉布置两排火孔，燃气在一定压力下进入管内，经火孔流出，依靠燃气分子的扩散与空气混合而燃烧，形成扩散火焰，也称管式扩散燃烧器 第75页/共105页根据加热工艺和燃烧的需要做成多种形式，如管排式、圆环或方环式等 (a)管排式; (b)圆环; (c)方环 第76页/共105页管群式套管燃烧器与单管燃烧器不同的是燃气由数根小管流出，空气从花板(多孔板)以较高速度流出与燃气混合，改善了混合情况，使用热值较高的天然气时效果更好。 第77页/共105页燃油锅炉 燃油的燃烧是在气态下进行的。燃油在炉内受热首先气化为油气，尔后遇氧开始着火燃烧。为了强化燃油的气化过程，常将燃油雾化成雾状油滴喷入炉膛。油雾

38、与空气充分混合后，在炉膛中呈悬浮状燃烧。 燃油雾化装置称为油喷嘴。油燃烧得是否完全，主要取决于油雾化质量，燃油雾化得越好，即油滴越小，则油和空气混合得越好，燃烧越完全。燃油雾化得质量与油喷嘴的结构和燃油的粒度有关。影响燃油完全燃烧的另一个因素是供给的空气量及空气和燃油的混合程度。 燃烧器是燃油锅炉的关键设备。主要由油喷嘴和调风器两部分组成。第78页/共105页油的燃烧过程可大致归纳为：雾化、蒸发、扩散混合、着火和燃烧等5个阶段。前3个阶段是一个物理过程，是保证稳定着火、充分燃尽的必要条件，特别是雾化和混合，其好坏直接影响到燃烧的进程和燃烧的效率。 第79页/共105页燃油在炉膛中的燃烧过程燃油

39、在炉膛中的燃烧是以火炬的方式进行的燃烧过程分为两个阶段：(1)准备阶段：雾化的油滴被迅速加热、气化、与空气相混合，同时进行热分解；(2)燃烧阶段：油气与空气的混合气体的浓度达到一定数值，并被加热到一定温度，遇明火着火燃烧。第80页/共105页空气经配风器进入炉膛，它被挡风罩或挡风板分为两部分：一部分紧贴着喷油器吹出，称为一次风(根部风)，它的作用是保证油雾一离开喷油器就有一定量的空气与之混合，从而减少产生碳黑的可能性另一部分风沿炉墙喷火口外围进入炉膛，称为二次风，其作用主要是供给燃烧所需的大部分空气。第81页/共105页保证燃烧质量的主要因素要使燃油在炉内燃烧得好主要取决于以下因素： (1)油

40、的雾化质量良好：油滴雾化得越细，分布均匀性越好，则油滴的蒸发速度越快，与空气混合也越好 (2)要有适量的一次风和二次风：一次风量约占总风量的1030、风速在1040ms为宜太少则油雾在着火前就会在高温缺氧条件下裂解，产生大量碳黑，烟囱冒黑烟，太多又会因火炬根部风速过高而着火困难，甚至将火炬吹灭二次风量大小关系到过剩空气系数合适与否，直接影响不完全燃烧损失和排烟损失。 (3)油雾和空气混合均匀：着火前沿的位置和长度应合适着火前沿如离燃烧器太近，则可能使喷火口和燃烧器过热烧坏；太远又会因气流速度衰减，与油气混合的强烈程度减弱，以至火炬拖长，燃烧不良 (4)炉膛容积热负荷要适合：太高会使油在炉膛停留

41、时间太短来不及完全燃烧，太低又不能保证足够高的炉膛烟气温度，也不利于完全燃烧。第82页/共105页燃油燃烧器是燃油锅炉的重要设备。为适应炉内燃烧过程的需要，确保锅炉安全、经济运行，对燃油燃烧器的技术要求是： （1）雾化质量高。对于燃油燃烧器，在一定的调节范围内，应能很好地雾化燃料油，油滴细而均匀，雾化角适当，油雾沿圆周分布也应均匀，以增大油雾与空气的接触面积，提高燃烧效率；（2）配风合理。合理配风可以保证燃料燃烧稳定、完全，产生的有害物质少；（3）形成适当的回流区。适当的回流区可以保证提供一个较高的温度区域，使着火迅速，燃烧稳定；第83页/共105页（4）火焰的充满度好；（5）调节幅度大，能适

42、应调节锅炉负荷的需要。在锅炉最低负荷至最高负荷运行时，燃烧稳定，不发生回火和脱火现象；（6）阻力小，耗能少；（7）结构简单、紧凑，（8）操作方便、安全、可靠。第84页/共105页燃烧常见故障()1.运行中(汽压未到上限)突然熄火(1)日用油柜燃油用完(2)油路被切断(3)燃油中有水(4)自动保护起作用2.点不着火(1)上述4种原因(含油温太低)(2)风量过大(3)喷油器堵塞(4)电点火器发生故障突然熄火后，应停止供油，继续供风(后扫风)，清除炉膛内油气。第85页/共105页沸腾炉 沸腾炉结构原理图l一进料口；2一溢流口；3一布风板4一风室；5一埋管空气从进风管送进风室后，经布风板进入炉子的沸腾

43、段，在沸腾段中基本向上流动。燃料从进料口送入沸腾段。进入沸腾段以后，部分细粉（颗径小于2mm）被气流吹出沸腾段，进入悬浮段，进行悬浮燃烧。余绝大部分燃料在沸腾段内完成燃烧。燃尽的灰渣从溢流口溢出。沸腾燃烧、沸腾层传热和溢流除渣是沸腾炉最基本的特点。 第86页/共105页布风装置是沸腾炉的关键部件。主要作用是均匀地分配气体，保证燃料颗粒的均匀流化，并在在停沸的状态下，支承燃料。沸腾床的流化质量，在很大程度上取决于布风装置的结构。目前在沸腾炉中使用最广泛的是风帽式布风装置。 风帽的结构及其固定 1风帽；2耐火混凝土充填(保护)层；3花板第87页/共105页炉门关闭后，开始由于煤层厚，阻力大而进风减

44、少。燃料与空气混合充分有利于燃烧完全。既有后部蓄热作用，亦起到高温烟气导流喷射作用粘结性强，表面板结，通风受阻，需加强拨火，又破坏了燃烧稳定挥发分燃烧后，放出大量的热量，为焦炭燃烧提供温度条件。随着燃烧的进行，煤层逐渐变薄，进风也就逐渐增多组织良好的空气动力场，有利于空气和燃料的混合第四节 室燃炉和沸腾炉该区域的温度很高，燃烧猛烈，是燃料燃烧的主要区域。在氧化区中，焦炭生成大量CO2和少量CO，放出大量热量，层间温度急速上升抛煤机按抛煤方式可分为：机械抛煤、风力抛煤、风力机械抛煤。可以用于水泥的掺和料或其他建筑材料的原料；煤经炉门铺撒在炉排上形成燃料层，空气经灰坑穿过炉排的通风空隙进入炉内参与

45、燃烧反应(2)要有适量的一次风和二次风：一次风量约占总风量的1030、风速在1040ms为宜太少则油雾在着火前就会在高温缺氧条件下裂解，产生大量碳黑，烟囱冒黑烟，太多又会因火炬根部风速过高而着火困难，甚至将火炬吹灭二次风量大小关系到过剩空气系数合适与否，直接影响不完全燃烧损失和排烟损失。(4)电点火器发生故障沸腾床燃烧的主要优点有：灼热的燃料层相当于一个大蓄热池，新燃料仅占约5%，着火条件好，煤种适应性广，可以燃用品质极为低劣的燃料；属低温燃烧，可燃用低熔点的燃料，燃烧后烟气中NOx等污染物质的含量较少，且易于在燃料中加入添加剂（石灰石、白云石），使燃料脱硫；料层不断上下翻腾，大大延长了燃料颗

46、粒在炉内的停留时间，燃料燃尽度高。沸腾炉灰渣具有低温烧透的性质，便于综合利用。目前已成功地利用灰渣制造建筑材料、提取化工产品、用作农田肥料等。负荷凋节性能好。沸腾炉能在25110的负荷范围内正常运行。第88页/共105页沸腾炉的主要问题有：锅炉热效率低，一般低于70。主要是由于大量粒子被带走，机械不完全燃烧损失大所致。埋管磨损快；由于高压送风及碎煤，电能的消耗大；烟尘排放浓度大，除尘不当将严重污染大气环境。第89页/共105页循环流化床锅炉 循环流化床锅炉是在总结和研究沸腾床炉的基础上，研发出来的高效、低污染燃烧设备。循环流化床锅炉的燃烧系统由流化床燃烧室和布风板、飞灰分离收集装置、飞灰回送器

47、等组成。 第90页/共105页国外循环流化床技术发展历程1921年12月德国人温克勒（Friz Winkler)发明了第一台流化床。1938年12月麻省理工学院的刘易斯(Warren,K Lewis)和吉里兰(Edwin，R Gilliland)发明了快速流化床。20世纪50年代末期，鼓泡流化床一直占主位。循环流化床真正成为具有工业实用价值的新技术是在60年代。60年代末，德国鲁奇公司(Lurgi)发展并运行了LurgiVAW循环流化床氢氧化铝焙烧反应器。1979年芬兰奥斯龙(Ahlstrom)公司生产了20t/h的循环流化床锅炉1982年德国鲁奇公司的第一台50t/h的商用循环流化床锅炉投入

48、运行，这标志着作为煤燃烧设备的循环流化床锅炉进入商业化阶段。1995年，250MW的循环流化床锅炉(700t/h、16.3MPa，565/565)在法国Gardanne电站投运，是循环流化床锅炉技术实现大型化的重要标志第91页/共105页我国循环流化床技术发展历程1980-1990 对循环床的学习认识阶段 首批研发，大约发展了50台3575T/h 容量的循环床锅炉。问题：满负荷困难，磨损大 1991-2000 初步掌握循环床技术阶段 经验性掌握了循环床设计，生产了200余台75130T/h 循环床锅炉。2000-2005 掌握了循环床设计理论，学会放大技术。 75-220T/h 循环床锅炉得到

49、普及应用 ; 400-670T/h 实现了示范工程; CFB 技术开始用于垃圾焚烧和石油焦燃烧 2005-2007 形成独立循环床设计体系。对引进135-300MW循环床技术进行国产化再创新；国产循环床锅炉及设计技术实现出口；启动世界最大超临界循环床研发；第92页/共105页循环流化床锅炉的构成及工作过程第93页/共105页循环流化床锅炉的优点独特的燃烧方式（新燃料仅占床料的1%3%有稳定充足的点火热源、新燃料与热物料、空气混合好，迅速加热至着火温度）。可以燃烧各种固体燃料，如泥煤、褐煤、烟煤、贫煤、无烟煤、洗煤厂的煤泥，以及洗矸、煤矸石、焦炭、油页岩等，并能达到很高的燃烧效率。循环流化床锅炉

50、内直接加入石灰石、白云石等脱硫剂，可以脱去燃料在燃烧过程中生成的S02。可达到90的脱硫效率。循环流化床锅炉燃烧温度一般控制在850950的范围内，这不仅有利于脱硫，而且可以抑制热反应型氮氧化物(NOx)的形成；普遍采用分段（或分级）送入二次风，可控制燃料型NOx的产生。在一般情况下，循环流化床锅炉NOx的生成量仅为煤粉炉的1/41/3。第94页/共105页负荷调节幅度可达30%110%，在低于30%负荷时仍能保持燃烧稳定，甚至可以压火备用。燃烧温度低，灰渣不会软化和黏结，活性较好。加入石灰石后，灰渣中含有一定的CaSO4和未反应的CaO。 可以用于水泥的掺和料或其他建筑材料的原料；也有利于稀有金属和特定成分的的提取给煤粒度一般小于13mm，燃料制备系统简单；能直接燃用高水分煤（收到基水分可以达到30%以上）；燃烧强度高，炉膛截面积小，混合好给煤点数量少；第95页/共105页循环流化床锅炉的缺点单炉容量较小，目前已投运的最大容量为配300MW机组的循环流化床锅炉；烟风系统阻力高，风机用电量大布风板、床层、分离器风机压头高，数量多；燃料粒径大，物料浓度高磨损较严重重要辅助设备尚待进一步完善冷渣器N2O的排放较高。 N2O破坏臭氧层，对人的神经系统有干扰作用第96页/共105页第97页/共105页下课了!第98页/共105页二、手烧炉的燃烧特点上饲式