锅炉设备管理之二燃烧设备管理

锅炉管理及节能减排新技术高级培训班主讲：王和平设备技术管理培训中心1第一页，共十八页。2Part1.国家对锅炉管理相关法律法规Part2.锅炉的现状分析

Part3.锅炉设备管理Part4.锅炉安全管理

Part5.锅炉的节能和减排Part6.锅炉检验和试验Part7.锅炉四新技术

Part8.锅炉个性技术目录第二页，共十八页。3Part3.锅炉设备管理

2.锅炉设备管理（1）受热面设备管理（2）燃烧设备管理（4）辅助设备管理（3）环保设备管理第三页，共十八页。第四页，共十八页。锅炉的燃烧设备燃料的燃烧过程（1）煤的燃烧过程燃烧的准备阶段燃料的燃烧阶段燃尽阶段三个阶段虽有先有后，但不是截然分开的。根据燃煤的特性、燃烧方式及燃烧设备的不同，燃烧的各个阶段常互相影响和互相重叠交叉进行。（2）液体燃料和气体燃料的燃烧过程油滴的燃烧过程：蒸发、扩散、燃烧。燃油在炉膛内燃烧的过程：油的雾化过程油滴的蒸发和热分解过程第五页，共十八页。油气与空气混合过程可燃气体混合物的着火与燃烧过程气体燃料的燃烧非常容易、简单，只有与空气和混合和燃烧两个过程。（3）燃烧设备的分类燃烧设备一般按燃料在炉内燃烧方式的不同，分为层燃炉、悬燃炉和沸腾炉三类。层燃炉燃料在炉排上铺成层状进行燃烧的锅炉。层燃炉在供热锅炉中用得最为广泛。常用的层燃炉有火上加煤的固定炉排炉、火前给煤的链条炉排炉、往复推动炉排炉及振动炉排炉等。悬燃炉燃料在燃烧空间内呈悬浮状态进行燃烧的锅炉，又称室燃炉。悬燃炉有燃用煤粉的煤粉炉，燃用液体燃料的燃油炉和燃用气体燃料的燃气炉。沸腾炉一定粒径的煤在燃烧室内被自下而上送入的空气流托起，并上下翻滚进行燃烧。第六页，共十八页。炉膛炉膛又称燃烧室，它是供燃料燃烧的场所。层燃炉的炉膛由炉墙、炉拱及炉排组成；悬燃炉的炉膛是一个由炉墙围起来供燃料燃烧的立体空间；而沸腾炉的炉膛则是由炉墙和布风装置构成的燃烧空间。（1）炉膛容积热强度炉膛容积热强度是指单位炉膛容积、单位时间内燃料燃烧所放出的热量。即：（2）炉排面积热强度炉排面积热强度是指单位炉排面积上、在单位时间内燃料燃烧所放出的热量。即：燃料在炉膛内燃烧的强烈程度通常采用炉膛容积热强度和炉排面积热强度来表示，这是锅炉设计与运行的重要热力特性参数。第七页，共十八页。手烧炉手烧炉是最简单的一种层燃炉。它的加煤、拨火和除灰渣等操作均由人工完成。因此，炉膛的深度和宽度都受到操作的限制，不能太大，锅炉的容量则均在1t/h以下。锅炉在生火点燃燃料后，新燃料由人力经炉门铺撒在炉排上燃烧。燃烧所需的空气经灰坑穿过炉排进入炉内。燃尽的大块灰渣定期由炉门钩出，而较细的漏煤和灰渣落入灰坑，再从灰门扒出。手烧炉具有“双面引火”的着火条件，使得其煤种适应性广，可以燃用各种固体燃料。炉排常用铸铁制造，有板状炉排和条状炉排两种。为了改善手烧炉得燃烧，克服冒黑烟得缺点，在对手烧炉技术的改造中，发展形成了具有双层炉排的燃烧设备。双层炉排炉的煤层阻力较大，一般需要引风机来增强炉内的烟气流通。如果采用自然通风，则要求减小炉排面积热负荷和增加烟囱高度。第八页，共十八页。

链条炉排炉链条炉排炉是一种结构比较完善的机械化层燃炉。它是靠移动的链条炉排来完成连续给煤和出灰的燃烧设备，简称链条炉。目前国内生产的工业锅炉中，链条炉的最大容量可达65t/h。（1）链条炉的结构链条炉主要由主动链轮、链条炉排、煤斗、煤闸门、前后拱、防焦箱、分区送风仓、老鹰铁、落渣口、灰斗等部分组成。（2）链条炉排的种类和结构工业锅炉常用的链条炉排有：鳞片式、链带式和横梁式。链带式炉排（也称轻型炉排）一般只用在10t/h以下的锅炉中；鳞片式炉排用在容量较大的10～35t/h锅炉中；横梁式炉排常用在大型锅炉中。为了确保链条炉安全、经济的运行，无论哪一种形式的链条炉排，都还应有以下装置：挡渣设备、炉排密封装置。（3）链条炉的燃烧过程链条炉中煤的燃烧过程是沿着炉排长度由前往后分阶段进行的。链条炉属于“单面引火”，着火条件较差。燃煤随着炉排一同移动，整个燃烧过程燃煤没有扰动。因此，链条炉对燃煤是有选择的，对煤质的变化较为敏感，直接影响锅炉的运行和出力。第九页，共十八页。

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。但其框架是水平的，炉排片略往上翘。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躲在6t/h以下。第十页，共十八页。

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6～10t/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。

煤粉炉煤粉炉是将煤在磨煤机中制成煤粉，然后用空气将煤粉喷入炉膛内，呈悬浮状态燃烧的燃烧设备。煤粉炉能适应多种煤质，并且燃烧也较完全，锅炉热效率达90％以上，我国电站锅炉几乎都采用这种燃烧方式。但这种锅炉需要配备一套复杂的制粉系统，运行耗电较大。此外，煤粉燃烧不稳定，排烟的第十一页，共十八页。

粉尘浓度大，污染严重。使得煤粉炉的应用受到一定限制。煤粉炉除炉膛外，主要包括磨煤机、喷燃器两大部分。炉膛一般工业锅炉采用固态排渣的煤粉炉。其炉膛结构很简单，炉墙内壁四周布满水冷壁。下部是由前、后墙水冷壁管倾斜形成一个锥形的渣斗。煤粉燃烧后分离下来的高温炉渣冷却后从渣斗排出。炉膛后墙的上方为炉膛出口，燃烧后的高温烟气通过防渣管由此流出炉膛。磨煤机磨煤机是将煤块粉碎而获得煤粉的设备。目前在小型工业锅炉中常用的是风扇式和锤击式高速磨煤机。燃烧器燃烧器是煤粉炉的重要部件。燃烧工况组织的如何，首先取决于燃烧器及其布置。燃烧器的作用是将煤粉和空气喷入炉膛中燃烧。在小型煤粉炉中常采用蜗壳旋流煤粉燃烧器或轴向可调叶片式旋流燃烧器。第十二页，共十八页。沸腾炉在层燃炉中，煤铺在炉排上，一定流速的空气穿过煤层同煤一起进行燃烧。由于风速较小，煤层固定在炉排上不动，这种燃烧称为“固定床”燃烧。当通过煤层的风速达到一定程度，空气流向上的吹力超过煤粒的重力，煤粒就被吹起，进行漂浮运动，于是煤层体积逐渐增大。随着煤层内煤粒之间空隙的增大，煤层内的风速相对减小。当风速向上的吹力等于煤粒重力时，煤粒即被托住，在浮动的煤层中不停地翻动。燃料在这种情况下的燃烧称为沸腾燃烧，其燃烧设备称为沸腾炉。在化工行业中，将固体粒子和空气接触而具有类似流体一样的流动性的状态，称为流化态，简称流化。将这一概念运用到锅炉上，沸腾炉又称作流化床炉。沸腾炉分为采用固定炉排的全沸腾炉和采用链条炉排的半沸腾炉。目前锅内采用的是全沸腾炉，半沸腾炉已不再生产。沸腾炉主要由给煤装置、布风装置、埋管受热面、灰渣溢流口及炉膛几部分组成。沸腾炉结构简单，煤种适应范围广，可燃用劣质煤。还可在炉内加入石灰石等脱硫剂，降低烟气中SO2的含量，利于环保。但沸腾炉由于电耗高、飞灰多，且飞灰中的可燃物含量一般较高，使得该炉型热效率不高。第十三页，共十八页。

燃油、燃气锅炉燃油锅炉燃用液体燃料，燃气锅炉燃用气体燃料。这两种锅炉所用燃料均由燃烧器喷入炉膛内燃烧，并且燃料燃烧后不产生灰渣。因此，不需像燃煤锅炉那样设置复杂庞大的破碎、输送燃煤设施和燃烧及除尘设备。燃油、燃气锅炉结构紧凑、体积小、重量轻、占地面积小。这些都迎合了目前国内节省用地和能源、减少建设投资和环保的需要。对环保要求高，禁止使用燃煤锅炉的城市，民用建筑采暖应用燃油、燃气锅炉非常普遍。（1）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。油喷嘴第十四页，共十八页。

常用的油喷嘴有机械雾化喷嘴、蒸汽雾化喷嘴和低压空气雾化喷嘴。调风器调风器不仅起供给空气的作用，还能形成有利的气流条件，使油雾与空气充分地混合，着火及时、火焰稳定、燃烧完全。调风器按出口气流流动地方式分为平流式和旋流式两种。（2）燃气锅炉气体燃料是一种比较清洁的燃料，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。（3）燃油、燃气锅炉的安全与防爆燃油经雾化产生的油雾以及燃气与空气混合达到一定浓度，均能形成易燃易爆性混合气体。因此，燃油、燃气锅炉的安全与防爆问题要引起足够的重视。燃油、燃气锅炉设有点火程序控制、熄火保护、燃烧自动调节等装置，可防止事故发生。另外，为了减轻炉膛和烟道发生爆炸的破坏程度，应在炉膛和烟道的适当位置设置防爆门。第十五页，共十八页。

锅炉房除灰渣系统及设备（1）人工除灰渣人工除灰渣即锅炉房的灰渣完全靠人力来装卸和输送。灰渣应先浇水冷却之后才能从锅炉房向外运。由于人工除灰渣劳动强度大、卫生条件差，常用于小容量锅炉房。（2）机械除灰渣系统锅炉房常用的几种机械除灰渣设备有：重型框链除渣机、螺旋除渣机、马丁碎渣机、圆盘除渣机。（3）水力除灰渣系统水力除灰渣是用其有一定压力的水，将锅炉落入灰渣沟内的碎渣及细灰冲走，送至渣池的运灰渣系统。水力除灰渣系统分为低压、高压和混合式除灰渣三种。工业锅炉房一般采用低压水力除灰渣系统。（4）除灰渣方式的选用锅炉房除灰渣方式的选择要根据锅炉类型、灰渣排出量、灰渣特性、运输及基建投资等方面因素，经技术经济比较后确定。除灰渣系统的灰渣量可按下式计算：第十六页，共十八页。

锅炉房燃油系统锅炉房燃油系统主要由燃油的接收、贮备和输配三部分构成。燃油系统中设有贮油罐（箱）、油泵、加热器、过滤器、燃烧器、燃油管道、阀门、仪表，若采用气动阀门，还应有空气压缩机、压缩空气贮罐等。燃油一般用火车或汽车运到锅炉房，自流或用泵卸入油库的贮油罐。燃油经输油泵送入锅炉房内的日用邮箱，再由供油泵将燃油喷入炉膛内燃烧。锅炉房的供油管道宜采用单母管；常年不间断供热时，宜采用双母管。