硅酸盐热工基础第四章
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1 层燃燃烧法：块煤铺于炉篦上形成一定 厚度煤层进行燃烧的方法。
加
2 煤粉喷流燃烧法（悬浮燃烧法）：原煤经 破碎、风干、粉磨，制得的煤粉随空气喷 至燃烧室燃烧。 3 沸腾燃烧法：介于二者之间，原煤破碎成 8mm以下（多2~3mm），喂入沸腾燃烧室内， 空气由风压较高的的鼓风机从下鼓入，使燃 料在沸腾状态下燃烧。
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
• 燃料颗粒大，氧化层厚； • 燃料挥发分高，氧化层薄；灰分多，氧化层厚
• 如果燃烧层稳定，氧化层的厚度几乎不随鼓风量 变化 • 改变煤层的厚度还可以改变烟气的成分
• 一次空气主要是供给焦炭燃烧的需要，二次空气 则是供给挥发物、CO以及部分被气流扬起的细小 煤粒等燃烧的需要； • 一般取空气过剩系数1.3~1.7
加
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
加热速率对挥发分析出的速率及其成分有很 大的影响； 慢速加热时大部分转化成碳，而快速加热 时则得到很少，甚至无碳。 煤粒终温对挥发分析出的最终产量影响很大： 随着热解温度的提高，挥发分产量可高达70% 以上，即挥发分并不是一个确定不变的常数。
1 构造及主要原理
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
（1）回转炉篦燃烧室（链条炉） 无端链状炉条：缓慢回转。 煤：由煤斗下部经煤闸门带入燃烧室。 灰渣：由尾部排出 空气：风舱中自下 而上穿过炉篦 *** 回转炉篦作用：承托煤层、加煤、除渣。
（2）倾斜推动炉篦燃烧室
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
2 计算步骤
略
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
（1）根据对热量的要求，考虑燃烧室效率， 确定燃烧室需要发出的热量或燃煤量B。
(2)根据工艺要求 选择燃烧室形式
B 200kg/ h，可采用人工操作 B 200kg/h ，尽量采用机械化操作
略
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
1 构造及主要原理 燃料煤 空气 烟气 灰渣细屑 可燃挥发物、CO、细小煤屑
2 8 7 1 6 4 5 9
10
3
2 炉篦（炉栅、炉排）
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
炉篦多由铸铁制成，有：板状、梁状
炉篦通风孔隙的大小、多少，影响：通风均匀性
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
按不同的布置方式，炉篦分为：水平炉篦、倾 斜炉篦、阶梯炉篦三种 水平炉篦：
略
qF
BQnet ,ar 3600 F
q F — 炉 篦 面 积 热 强 度 ，w / m 2 k B — 每 小 时 进 入 燃 烧 室 的 料 量 ， g/ h 燃 k Q net ,ar — 燃 料 的 低 位 发 热 量 ， g k J/k F — 炉篦面积，（包括 条 通风孔 积， 炉 及 面 按水平面上投影计）
2 焦炭燃烧
焦炭是固体燃料的主要燃质，主要热量来源。 焦炭燃烧所需时间长，燃烧为多相反应， 完全燃烧困难。
（三）燃烬阶段（灰渣形成阶段） 固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
焦炭块即将燃烧完全，外面包围的灰渣使空气难 于进入炭快内部，使燃烧缓慢。 燃烬阶段：放热不多，需要的空气量减少。
**** 燃烬为固体燃料所特有。
氧化层：主要进行氧化反应
灰渣层:冷空气进入，炉篦和灰渣被冷却，而 空气则被预热。 *** 灰渣具有保护炉篦过热和均匀分散空气的作用
气体成分及温度变化：
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
火焰
新加煤 焦炭
灰渣
炉篦
气体成分（%）
燃料层高度 500 1000 1500 温度（℃）
4 燃烧规律：
了解
800K 1390K 38.3% 48%
1720K 2170K
60% 71%
3
煤的燃烧过程
挥发份的燃烧
加
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
焦炭的燃烧
焦炭含量占55~97%， 燃烧时间占90%，发热 量占60~95%
（五）固体燃料（煤）的燃烧方法
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
燃料层基本只有氧化层，层内燃烧温度达1300℃以 上，燃烧后产物主要是CO2，几乎没有其他可燃气 体。直接进入燃烧室的二次空气供给挥发分燃烧， 燃烧产物与燃料层中逸出的燃烧产物混合后排出 燃烧室
加
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
完全燃烧（直火）式层燃特点： 燃层薄，燃料在炉篦上和燃烧室内完全燃烧
5 人工操作燃烧室的空气供需状况
略
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
ab cd
进入炉内的总空气量 实际参与燃烧的有效
空气量
ef gh 实际需要空气量 焦炭燃烧所需空气量
固 体 （二)机械化层燃燃烧室 燃 料 燃 回转炉篦、倾斜推动炉篦、振动炉篦三种。 烧 过 同属于前给式燃烧室。 程 及 设 备
水煤浆的种类水煤浆的种类煤浆特征使用方式特点用途50煤50管道运输降低运输费旧和新设计燃煤锅炉70煤29直接燃用燃料费用低于燃油民用燃旧的燃油设计锅炉60煤40直接燃用燃料减小降负荷燃油和燃气锅炉直接燃用燃料降低燃料费直接燃用燃料降低燃料费替代燃料替代油内燃机直接燃用直接燃用燃料减小降负荷燃油和燃气锅炉水煤浆的要求与特点1非牛顿流体一种高浓度煤粉颗粒在水中的悬浮混合物可以泵送或雾化喷入炉中2需有稳定的剪切应力和良好的稳定性抵制煤粉颗粒沉积3低粘度和很好的流变特性4雾化水煤浆时要求其颗粒容易分离5水煤浆在制造过程中进行净化处理处理以后可除去原料煤中灰分的5075和黄铁矿硫的4090并回收原料煤热值的9098
准备
火焰 新加煤
燃烧 焦炭 燃烬 灰渣 炉篦
燃烧层结构
具体燃烧过程：
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
新燃料层：煤上下夹击受热，干燥、干馏， 将水汽、挥发物等带离煤层进入炉膛空间， 挥发分及CO着火燃烧； 焦炭层:主要燃烧放热区，温度最高
还原层：气流中CO2与碳起还原反应，即
CO2 +C─→2CO，温度越高，速度越快
加
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
燃烧室中的半煤气，根据需要可在燃烧室中或在 窑炉内与二次空气混合再燃烧 半煤气燃烧特点： 燃料层比较厚，一次空气量不足，二次空气量较 直火式的大，约占总空气量的30~60% 由于还原层的吸热反应，燃烧温度比直火式的低 多数半煤气燃烧室产生的半煤气并不在燃烧室内 燃烧，而是在窑炉内与二次空气混合燃烧。所以 半煤气燃烧室空间比直火式的小，燃烧室内温度 也较低，约1000~1100 ℃
固定炉条
活动炉条
α
组成：活动炉条、固定炉条（相间布置、相互搭 接）。 倾斜角:小于自然休止角。 空气:由下向上流动。
（3）振动炉篦燃烧室
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
2 1
3 4
5
6 7 8
11 10
9
组成：激振器、板状炉条、弹簧板、下框架、 密封板 空气:由下方供入
2 燃烧过程特点（链条炉）
干馏：挥发物分解。
温 度 预 热 干燥 干馏
吸热、不需空气
时间
（二）燃烧阶段 固 体 包括：挥发物燃烧、焦炭燃烧。 燃 料 1 挥发物燃烧 燃 挥发物为碳氢化合物，先于焦炭着火燃烧。 烧 过 挥发物的着火温度可看作固体燃料的着火温度。 程 及 设 挥发物种类、多少 备
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
三项操作指标：填煤、拨火、除渣。
按煤与空气加入位置，分：逆流式、顺流式、
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
交叉式三类
逆流式（上饲式） 顺流式（下饲式） 交叉式（前饲式）
按操作方式，分：人工操作层燃燃烧（室）、
机械层燃燃烧（室）
（一） 人工操作层燃燃烧室 固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
倾斜炉篦
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
阶梯炉篦：由多块炉条从 上而下倾斜设置，相邻两 块炉条有30~40mm的叠盖， 以防漏煤。 设置阶梯炉条目的：燃料下 滑时，水分先蒸发，燃料有 较充分的燃烧时间 阶梯炉篦燃烧室：阶梯炉 条与水平炉条构成
三种阶梯倾斜角：
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
（1）炉条倾斜角=燃料堆自然休止角 燃料层厚度在整个炉篦上一致 （2）炉条倾斜角<燃料堆自然休止角 燃料层厚度在整个炉篦上为：上厚下薄 （3）炉条倾斜角>燃料堆自然休止角 燃料层厚度在整个炉篦上为：上薄下厚
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
3 燃烧过程特点（水平炉篦）
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
（3）全煤气式
加
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
特征：炉篦上燃料层厚度为直火式的3倍以上， 一 次空气量不足，二次空气量为零。
燃烧产物中可燃成分占35~48%
实质是煤的气化
二 固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
层燃燃烧室（完全或半煤气燃烧）
燃烧状态：
大部分燃料在炉篦（栅）上燃烧。 可燃气体及一小部分细屑燃料则在燃烧室空间内 呈悬浮燃烧。
所需二次空气量小，约占总空气量的10~15%
挥发物与二次空气需在燃烧室空间混合燃烧，要 求有较大的燃烧室空间
（2）半煤气式
加
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
特征：炉篦上燃料层厚度为直火式的2~3倍， 一次空气量不足 一次空气的氧在燃料底层的100~200mm范围基本 耗尽，与直火式氧化层一样，主要进行氧化反应 放热 C气
A B
C
D E F
配风量
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
链条炉原则性配风方案
配风量 配风量
(a) 尽早配风法
(b)强风后吹法
(c) 推迟配风法
（三） 层燃燃烧室主要尺寸计算
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
1 燃烧室热强度（热力强度）
（1）炉篦面积热强度qF—单位面积炉篦在单 位时间内燃烧燃料所放出的能量
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
Ⅰ—新燃料区 Ⅱ—挥发物逸出、燃 烧区
煤斗
煤闸门
Ⅰ
Ⅱ Ⅲa Ⅲb D E H F
Ⅳ
AB C G
Ⅲa—焦炭燃烧氧化区 Ⅲb—焦炭燃烧还原区 Ⅳ—灰渣区 AG AB BC CD D
空气
E F
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
煤斗
煤闸门
Ⅰ
Ⅱ Ⅲa Ⅲb D E H F
2C O 2 2C O Q 2C O O 2 2C O2 Q
氧化层中的CO2向上通过炙热焦炭层，发生还原反 应，吸热
CO2 C 2CO 163kJ / mol 该层即还原层
加
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
还原层中CO2不断减少，CO不断增加，气体温度 不断下降。随温度下降，还原反应逐渐减慢，最 后停止。 气流再向上，进入新煤层，一方面把煤加热使之 干燥、干馏，一面把煤放出的挥发分和水分带走 进入炉膛空间。 半煤气式层燃燃烧产物含有较多可燃气体，其含 量和成分与燃料性质、燃层厚度等因素有关。如 烟煤半煤气为：CO7~20%，H25~12%， CH40~2%，N250~60%，CO210~15%；低热值为 2500~400kJ/m3；
煤的干燥 煤的热解及挥发分析出
加
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
2
当煤加热到足够高的温度时，先变成塑性 状态，失去棱角而使其形状变得更接近于球形， 同时开始释放挥发份。
H 2O、CO2、C2 H6、C2 H4、CH 4、焦油、 CO、H2
挥发份释放后留下的是多孔的炭。热解过 程中不同的煤有着不同程度的膨胀。
燃 料 §4.7 固体燃料燃烧过程及设备 及 其 燃 烧
一
固体燃料的燃烧过程
固 体 分准备、燃烧、燃尽三个阶段。 燃 料 燃 烧 （一）准备阶段 过 程 准备阶段分干燥、预热、干馏三个阶段。 及 设 备
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
干燥：入窑加热至110℃左右，除掉物理水。 预热：干燥后的升温。
(3)计算炉膛面积 F
F BQnet,ar 3600q F
4 水煤浆燃烧：煤粉与一定液体介质混合，类似 于重油状态的燃烧。
**块煤层燃的三种方式： 固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
（1）完全燃烧式（直火式）
加
特征：炉篦上燃料层较薄（烟煤100~200mm，无 烟煤60~150mm），一次空气量充足
C O 2 C O2 Q 2C O 2 2C O Q 2C O O 2 2C O2 Q
（四）煤的燃烧过程
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
煤的结构特点
具体到
加
煤是由很多不同结构的含C、H、O、N、S 的有机聚合物粒子和矿物杂质混合而成， 各种有机聚合物粒子之间常由不同的碳氢 支链连结成更大的粒子。 煤的燃烧过程： 干燥 热解及挥发分析出 挥发分燃烧 焦炭燃烧
1
略
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
（2）炉膛容积热强度qV—单位炉膛空间容积 在单位时间内燃烧燃料放出的热量。
qV
BQnet ,ar 3600V
q F、q V与F或V成反比，提高它们，可 减少炉篦面积 或炉膛体积
但过分提高q F，q V 并不可取，因为会导致 不完全 燃烧损失 ，所以不是面积或容积 越小越好， q F，q V 都是一合理的数值范围
加
2 煤粉喷流燃烧法（悬浮燃烧法）：原煤经 破碎、风干、粉磨，制得的煤粉随空气喷 至燃烧室燃烧。 3 沸腾燃烧法：介于二者之间，原煤破碎成 8mm以下（多2~3mm），喂入沸腾燃烧室内， 空气由风压较高的的鼓风机从下鼓入，使燃 料在沸腾状态下燃烧。
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
• 燃料颗粒大，氧化层厚； • 燃料挥发分高，氧化层薄；灰分多，氧化层厚
• 如果燃烧层稳定，氧化层的厚度几乎不随鼓风量 变化 • 改变煤层的厚度还可以改变烟气的成分
• 一次空气主要是供给焦炭燃烧的需要，二次空气 则是供给挥发物、CO以及部分被气流扬起的细小 煤粒等燃烧的需要； • 一般取空气过剩系数1.3~1.7
加
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
加热速率对挥发分析出的速率及其成分有很 大的影响； 慢速加热时大部分转化成碳，而快速加热 时则得到很少，甚至无碳。 煤粒终温对挥发分析出的最终产量影响很大： 随着热解温度的提高，挥发分产量可高达70% 以上，即挥发分并不是一个确定不变的常数。
1 构造及主要原理
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
（1）回转炉篦燃烧室（链条炉） 无端链状炉条：缓慢回转。 煤：由煤斗下部经煤闸门带入燃烧室。 灰渣：由尾部排出 空气：风舱中自下 而上穿过炉篦 *** 回转炉篦作用：承托煤层、加煤、除渣。
（2）倾斜推动炉篦燃烧室
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
2 计算步骤
略
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
（1）根据对热量的要求，考虑燃烧室效率， 确定燃烧室需要发出的热量或燃煤量B。
(2)根据工艺要求 选择燃烧室形式
B 200kg/ h，可采用人工操作 B 200kg/h ，尽量采用机械化操作
略
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
1 构造及主要原理 燃料煤 空气 烟气 灰渣细屑 可燃挥发物、CO、细小煤屑
2 8 7 1 6 4 5 9
10
3
2 炉篦（炉栅、炉排）
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
炉篦多由铸铁制成，有：板状、梁状
炉篦通风孔隙的大小、多少，影响：通风均匀性
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
按不同的布置方式，炉篦分为：水平炉篦、倾 斜炉篦、阶梯炉篦三种 水平炉篦：
略
qF
BQnet ,ar 3600 F
q F — 炉 篦 面 积 热 强 度 ，w / m 2 k B — 每 小 时 进 入 燃 烧 室 的 料 量 ， g/ h 燃 k Q net ,ar — 燃 料 的 低 位 发 热 量 ， g k J/k F — 炉篦面积，（包括 条 通风孔 积， 炉 及 面 按水平面上投影计）
2 焦炭燃烧
焦炭是固体燃料的主要燃质，主要热量来源。 焦炭燃烧所需时间长，燃烧为多相反应， 完全燃烧困难。
（三）燃烬阶段（灰渣形成阶段） 固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
焦炭块即将燃烧完全，外面包围的灰渣使空气难 于进入炭快内部，使燃烧缓慢。 燃烬阶段：放热不多，需要的空气量减少。
**** 燃烬为固体燃料所特有。
氧化层：主要进行氧化反应
灰渣层:冷空气进入，炉篦和灰渣被冷却，而 空气则被预热。 *** 灰渣具有保护炉篦过热和均匀分散空气的作用
气体成分及温度变化：
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
火焰
新加煤 焦炭
灰渣
炉篦
气体成分（%）
燃料层高度 500 1000 1500 温度（℃）
4 燃烧规律：
了解
800K 1390K 38.3% 48%
1720K 2170K
60% 71%
3
煤的燃烧过程
挥发份的燃烧
加
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
焦炭的燃烧
焦炭含量占55~97%， 燃烧时间占90%，发热 量占60~95%
（五）固体燃料（煤）的燃烧方法
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
燃料层基本只有氧化层，层内燃烧温度达1300℃以 上，燃烧后产物主要是CO2，几乎没有其他可燃气 体。直接进入燃烧室的二次空气供给挥发分燃烧， 燃烧产物与燃料层中逸出的燃烧产物混合后排出 燃烧室
加
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
完全燃烧（直火）式层燃特点： 燃层薄，燃料在炉篦上和燃烧室内完全燃烧
5 人工操作燃烧室的空气供需状况
略
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
ab cd
进入炉内的总空气量 实际参与燃烧的有效
空气量
ef gh 实际需要空气量 焦炭燃烧所需空气量
固 体 （二)机械化层燃燃烧室 燃 料 燃 回转炉篦、倾斜推动炉篦、振动炉篦三种。 烧 过 同属于前给式燃烧室。 程 及 设 备
水煤浆的种类水煤浆的种类煤浆特征使用方式特点用途50煤50管道运输降低运输费旧和新设计燃煤锅炉70煤29直接燃用燃料费用低于燃油民用燃旧的燃油设计锅炉60煤40直接燃用燃料减小降负荷燃油和燃气锅炉直接燃用燃料降低燃料费直接燃用燃料降低燃料费替代燃料替代油内燃机直接燃用直接燃用燃料减小降负荷燃油和燃气锅炉水煤浆的要求与特点1非牛顿流体一种高浓度煤粉颗粒在水中的悬浮混合物可以泵送或雾化喷入炉中2需有稳定的剪切应力和良好的稳定性抵制煤粉颗粒沉积3低粘度和很好的流变特性4雾化水煤浆时要求其颗粒容易分离5水煤浆在制造过程中进行净化处理处理以后可除去原料煤中灰分的5075和黄铁矿硫的4090并回收原料煤热值的9098
准备
火焰 新加煤
燃烧 焦炭 燃烬 灰渣 炉篦
燃烧层结构
具体燃烧过程：
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
新燃料层：煤上下夹击受热，干燥、干馏， 将水汽、挥发物等带离煤层进入炉膛空间， 挥发分及CO着火燃烧； 焦炭层:主要燃烧放热区，温度最高
还原层：气流中CO2与碳起还原反应，即
CO2 +C─→2CO，温度越高，速度越快
加
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
燃烧室中的半煤气，根据需要可在燃烧室中或在 窑炉内与二次空气混合再燃烧 半煤气燃烧特点： 燃料层比较厚，一次空气量不足，二次空气量较 直火式的大，约占总空气量的30~60% 由于还原层的吸热反应，燃烧温度比直火式的低 多数半煤气燃烧室产生的半煤气并不在燃烧室内 燃烧，而是在窑炉内与二次空气混合燃烧。所以 半煤气燃烧室空间比直火式的小，燃烧室内温度 也较低，约1000~1100 ℃
固定炉条
活动炉条
α
组成：活动炉条、固定炉条（相间布置、相互搭 接）。 倾斜角:小于自然休止角。 空气:由下向上流动。
（3）振动炉篦燃烧室
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
2 1
3 4
5
6 7 8
11 10
9
组成：激振器、板状炉条、弹簧板、下框架、 密封板 空气:由下方供入
2 燃烧过程特点（链条炉）
干馏：挥发物分解。
温 度 预 热 干燥 干馏
吸热、不需空气
时间
（二）燃烧阶段 固 体 包括：挥发物燃烧、焦炭燃烧。 燃 料 1 挥发物燃烧 燃 挥发物为碳氢化合物，先于焦炭着火燃烧。 烧 过 挥发物的着火温度可看作固体燃料的着火温度。 程 及 设 挥发物种类、多少 备
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
三项操作指标：填煤、拨火、除渣。
按煤与空气加入位置，分：逆流式、顺流式、
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
交叉式三类
逆流式（上饲式） 顺流式（下饲式） 交叉式（前饲式）
按操作方式，分：人工操作层燃燃烧（室）、
机械层燃燃烧（室）
（一） 人工操作层燃燃烧室 固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
倾斜炉篦
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
阶梯炉篦：由多块炉条从 上而下倾斜设置，相邻两 块炉条有30~40mm的叠盖， 以防漏煤。 设置阶梯炉条目的：燃料下 滑时，水分先蒸发，燃料有 较充分的燃烧时间 阶梯炉篦燃烧室：阶梯炉 条与水平炉条构成
三种阶梯倾斜角：
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
（1）炉条倾斜角=燃料堆自然休止角 燃料层厚度在整个炉篦上一致 （2）炉条倾斜角<燃料堆自然休止角 燃料层厚度在整个炉篦上为：上厚下薄 （3）炉条倾斜角>燃料堆自然休止角 燃料层厚度在整个炉篦上为：上薄下厚
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
3 燃烧过程特点（水平炉篦）
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
（3）全煤气式
加
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
特征：炉篦上燃料层厚度为直火式的3倍以上， 一 次空气量不足，二次空气量为零。
燃烧产物中可燃成分占35~48%
实质是煤的气化
二 固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
层燃燃烧室（完全或半煤气燃烧）
燃烧状态：
大部分燃料在炉篦（栅）上燃烧。 可燃气体及一小部分细屑燃料则在燃烧室空间内 呈悬浮燃烧。
所需二次空气量小，约占总空气量的10~15%
挥发物与二次空气需在燃烧室空间混合燃烧，要 求有较大的燃烧室空间
（2）半煤气式
加
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
特征：炉篦上燃料层厚度为直火式的2~3倍， 一次空气量不足 一次空气的氧在燃料底层的100~200mm范围基本 耗尽，与直火式氧化层一样，主要进行氧化反应 放热 C气
A B
C
D E F
配风量
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
链条炉原则性配风方案
配风量 配风量
(a) 尽早配风法
(b)强风后吹法
(c) 推迟配风法
（三） 层燃燃烧室主要尺寸计算
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
1 燃烧室热强度（热力强度）
（1）炉篦面积热强度qF—单位面积炉篦在单 位时间内燃烧燃料所放出的能量
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
Ⅰ—新燃料区 Ⅱ—挥发物逸出、燃 烧区
煤斗
煤闸门
Ⅰ
Ⅱ Ⅲa Ⅲb D E H F
Ⅳ
AB C G
Ⅲa—焦炭燃烧氧化区 Ⅲb—焦炭燃烧还原区 Ⅳ—灰渣区 AG AB BC CD D
空气
E F
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
煤斗
煤闸门
Ⅰ
Ⅱ Ⅲa Ⅲb D E H F
2C O 2 2C O Q 2C O O 2 2C O2 Q
氧化层中的CO2向上通过炙热焦炭层，发生还原反 应，吸热
CO2 C 2CO 163kJ / mol 该层即还原层
加
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
还原层中CO2不断减少，CO不断增加，气体温度 不断下降。随温度下降，还原反应逐渐减慢，最 后停止。 气流再向上，进入新煤层，一方面把煤加热使之 干燥、干馏，一面把煤放出的挥发分和水分带走 进入炉膛空间。 半煤气式层燃燃烧产物含有较多可燃气体，其含 量和成分与燃料性质、燃层厚度等因素有关。如 烟煤半煤气为：CO7~20%，H25~12%， CH40~2%，N250~60%，CO210~15%；低热值为 2500~400kJ/m3；
煤的干燥 煤的热解及挥发分析出
加
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
2
当煤加热到足够高的温度时，先变成塑性 状态，失去棱角而使其形状变得更接近于球形， 同时开始释放挥发份。
H 2O、CO2、C2 H6、C2 H4、CH 4、焦油、 CO、H2
挥发份释放后留下的是多孔的炭。热解过 程中不同的煤有着不同程度的膨胀。
燃 料 §4.7 固体燃料燃烧过程及设备 及 其 燃 烧
一
固体燃料的燃烧过程
固 体 分准备、燃烧、燃尽三个阶段。 燃 料 燃 烧 （一）准备阶段 过 程 准备阶段分干燥、预热、干馏三个阶段。 及 设 备
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
干燥：入窑加热至110℃左右，除掉物理水。 预热：干燥后的升温。
(3)计算炉膛面积 F
F BQnet,ar 3600q F
4 水煤浆燃烧：煤粉与一定液体介质混合，类似 于重油状态的燃烧。
**块煤层燃的三种方式： 固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
（1）完全燃烧式（直火式）
加
特征：炉篦上燃料层较薄（烟煤100~200mm，无 烟煤60~150mm），一次空气量充足
C O 2 C O2 Q 2C O 2 2C O Q 2C O O 2 2C O2 Q
（四）煤的燃烧过程
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
煤的结构特点
具体到
加
煤是由很多不同结构的含C、H、O、N、S 的有机聚合物粒子和矿物杂质混合而成， 各种有机聚合物粒子之间常由不同的碳氢 支链连结成更大的粒子。 煤的燃烧过程： 干燥 热解及挥发分析出 挥发分燃烧 焦炭燃烧
1
略
固 体 燃 料 燃 烧 过 程 及 设 备
（2）炉膛容积热强度qV—单位炉膛空间容积 在单位时间内燃烧燃料放出的热量。
qV
BQnet ,ar 3600V
q F、q V与F或V成反比，提高它们，可 减少炉篦面积 或炉膛体积
但过分提高q F，q V 并不可取，因为会导致 不完全 燃烧损失 ，所以不是面积或容积 越小越好， q F，q V 都是一合理的数值范围