燃烧设备概论

1、链条炉的构造
• 除渣板作用
▪ 延长灰渣炉内停留时间 ▪ 减少炉排后端漏风
• 炉排有效长度——煤闸 门至除渣板的距离
• 防渣箱的作用
▪ 保护炉墙不受高温燃烧层 的侵蚀和磨损
▪ 防止炉墙粘结渣瘤，使煤 横向均布，避免两侧漏风
2、链条炉排的结构形式
• 鳞片式链条炉排
▪ 鳞片式炉排结构
▪ 通风孔道略向前倾？
▪ 燃烧速度和效率高——反应面积大，α较小 ▪ 炉膛体积较大——燃料在炉中停留时间短 ▪ 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
• 油的燃烧方式
▪ 预蒸发型；喷雾型
一、油的燃烧过程
• 实际参与燃烧反应的不是液体“油”， 而是“油气”
▪ 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 行的
回油式油喷嘴特点
• 优点：
▪ 调节幅度大； ▪ 喷油量降低时，雾化质量反而有所改善 • 缺点：
▪ 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；
▪ 油泵耗电量增加； ▪ 系统较复杂
转杯式油喷嘴
• 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
蒸汽雾化油喷嘴
• 氧化区IIIa和还原区IIIb
▪ 来自炉排下空气中的氧气在氧化区中被迅速 耗尽
▪ 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 低于氧化区
Ⅳ——燃尽区段 （灰渣形成区）
• 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q4 ，使O5
点向后延伸，而需要增长炉排长度
第四章 燃烧设备
引言
• 燃烧设备基本任务——共性 ▪ 提供尽可能良好的燃烧条件——把燃料的化学能最 大限度地释放出来并将其转化为热能
• 分类——按组织燃烧过程的基本原理和特点 ▪ 层燃炉（火床炉）——燃料被层铺在炉排上进行燃 烧的炉子。 ▪ 流化床炉（沸腾炉）——燃料在炉室中完全被空气 流所“流化”，形成一种类似于液体沸腾状态燃烧 的炉子 ▪ 室燃炉（悬燃炉）——燃料随空气进入炉室呈悬浮 状燃烧的炉子。
第一节 层燃炉
• 燃烧
▪ 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
• 加速燃烧反应速度，缩短燃烧时间措施
▪ 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
压力
一、煤的燃烧过程
• 燃烧反应式，从质量平衡角度说明总的 结果
• 为便于研究，划分为几个阶段
1. 着火前的热力准备阶段 2. 挥发物与焦炭的燃烧阶段 3. 燃尽阶段
（4）焦结性 （5）颗粒度
强→ O2不易扩散焦炭内部→ q4hz↑ 弱→粉状→q4fh↑
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。 如能按以上分析采取相应措施，热效率可增加5％~10％
5、链条炉的燃烧调节
• 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
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▪ 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
• 雾化阶段——燃料油通过油喷嘴破碎成细小颗 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 的化学反应速度和燃烧效率
• 蒸发阶段——将燃料油加热到沸点，连续产生 油蒸汽的过程
• “油气”与空气的混合阶段。加强两者混合的 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 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
烟气成分沿炉排长度变化
• α＜1
▪ 当燃烧层中出现还 原反应，表明供应 空气量不足以适应 燃烧
• α＞1
▪ 在还原反应区的前 后两段，燃烧层上 的气体中有过剩氧
4、煤的性质对链 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 质变化敏感，适应范围较窄
• 如实际燃料与设计燃料相比
（1）W↑→ O1K面右移 炉排有效长度恒定 q4hz↑ W↓→ 有利于各区域左移 小颗粒易被吹起→q4fh↑(喷洒水分)
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▪ 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)，协同跟踪 负荷的变化
▪ 煤层合理厚度由试验确定，定后不宜变动， 除非煤质(如水分、粒度)变化很大，或锅炉 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
• 进煤闸门后0.2～0.3m，煤应开始发火点 燃，在除渣板前0.3～0.5m处应基本燃尽
▪ 燃烧准备阶段在炉排上占居有相当长的区段
II——挥发物逸 出并燃烧区段
• O1K与O2H两线相距不远
▪ 挥发物沿O1K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 挥发物析放殆尽的O2H线，温度已达1100～ 1200℃
III——焦炭 燃烧区段
• 从12O002℃H线以开上始，焦燃炭烧着异火常燃激烧烈，，温是度燃上料升的至主 要燃烧阶段
▪ 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
• 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 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
油喷嘴类型
机械雾化油喷嘴
压力式 回油式 转杯式
介质雾化油喷嘴——以蒸汽或空气作介质
接触式侧密封装置
• 链带式链条炉排
▪ 轻型链带式炉排片及主动链环
▪ 小快型炉排片结构
3、链条炉的燃烧过程及特点
• 燃烧特点：
▪ “单面引火”
✓ 煤进入炉子后，主要依靠 来自炉膛的高温辐射，自 上而下地着火、燃烧
▪ 燃烧过程的区段性
✓ 燃烧过程沿炉排长度从前 至后，连续顺序完成
✓ 由于两个速度合成，燃烧 各个阶段分界面与水平面 成一倾角
• 着火燃烧阶段
油的燃烧
• 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 传质过程
▪ 蒸发速度和燃烧速度
• 须避免现象
▪ 油气热解→碳黑粒子；油滴裂化→焦粒
源自文库
二、油的雾化
• 良好燃烧的决定条件是雾化质量和合理配风—— 油燃烧器
▪ 主要由油喷嘴（油雾化器）和调风器组成
• 油喷嘴任务
压力式油喷嘴
• 系统简单 • 调节性能差，适用于基本负荷或负荷稳
定的锅炉
▪ 雾化质量与喷嘴进油压力（黏度/结构特性） 有关。油压下降，雾化质量下降
▪ 依靠改变油压调节油量，流量与压力平方根 成正比
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旋 转喷出，另一部分则由旋流室背面的回油孔返回
二、人工操作层然炉
• 人工操作层然炉（又称手烧炉）
▪ 手烧炉的构造和工作特性
• 手烧炉的燃烧特点
▪ 改善手烧炉燃烧的措施
✓ 分段控制送入空气 ✓ 采用间断送二次风 ✓ 改进炉排结构，采用摇动炉排
三 链条炉排炉
• 简称链条炉，机械化层燃炉的一种，结 构比较完善
• 机械化层燃炉
▪ 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
War＝8～10％ （2） V ↓→ 着火困难，O1K面右移→ q4hz↑
V↑→ O2H面右移→ q3↑
（3）A↑→III、Ⅳ区尾部灰层高，不易燃烧→ q4hz↑ A ↓→V区灰层薄，炉排尾部易受高温→ 工作环境差 灰熔点较低→III、Ⅳ区尾部焦炭包裹在熔融灰渣中不 易燃烧→ q4hz↑
Ad≤30%，t3＞1200 ℃
qR
BQnet,ar 3600R
qv
BQnet,ar 3600Vl
炉排有 效面积
kW/m 2
kW/m 3
炉膛 体积
设计或改造锅炉
• 根据给定参数→估算B→参考表4-4，选 定qv、qR→计算R、Vl→选定炉子宽度和 深度（尽可能符合制造厂的定型尺寸） →炉膛高度
• 燃烧设备选型参照表4-8，4-9
• 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
积大小→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
； • 蒸汽消耗量较大，平均耗气量0.4～0.6kg
蒸汽／kg重油
Y型蒸汽雾化油喷嘴
• 减少蒸汽用量——0.02～0.03kg蒸汽／kg 油
三、调风器的型式与原理
▪ 燃烧工况稳定
✓ 炉排上任何一处的燃烧工 况不随时间而变动
I——新燃料的 预热干燥区段
• 从O1K线（等温面）所示的斜面开始逸出 挥发物
• 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
▪ 燃料层的导热性能很差，向下的燃烧传播速 度仅为0.2～0.5m／h，约只有炉排速度 (2~20m／h)的几十分之一
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• 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
• 烟囱排烟清淡略呈灰色
六、改善链条炉燃烧的措施
• 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：
二次风 炉拱 分区配风
第四节 燃油炉
• 室燃炉特点——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 不受炉排面的制造和布置的限制
• 性能要求
▪ 一次风——根部风，防止热分解 ▪ 高温烟气回流区——提供着火所需热量和稳
定火焰 ▪ 较高流速的二次风——强化燃烧 ▪ 燃烧器间的油和空气分布均匀
• 旋流式调风器
四、改善燃油炉燃烧的措施
• 改善燃烧减少硫化物和氮氧化物 • 低氧燃烧（α=1.03~1.05）
▪ 加强扰动，燃烧均匀完全，不产生局部过热，有效 降低SO3、NOx生成
▪ 增大气体和固体不完全燃烧热损失 ▪ 微正压炉膛，防渗漏
• 分级燃烧——将燃料所需空气由不同设备和部 位送入炉内供其燃烧的技术
▪ 火焰上部风
第六节 燃烧设备的 工作强度与选型
• 炉排可见热强度—— 单位面积的炉排，在 单位时间内所燃烧的 煤的放热量
• 炉膛体积可见热强度
“可见”
qR、qv，合理限值。 表4-4~6
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抓住每一次机会不能轻易流失，这样 我们才 能真正 强大。2 0.12.10 2020年 12月10 日星期 四2时1 8分8秒 20.12.1 0
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