层燃燃烧方式及其设备锅炉原理.PPT

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5.2 层燃燃烧方式及其设备
5.2.1 层燃炉的工作特性
1. 层燃炉的燃烧过程 特点: 金属栅格—炉排 (炉篦子). 有时也叫做"火床"燃烧。"火床"形象地表达 了这种燃烧方式的特点。
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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。
三项主要操作:
加煤 除渣 拨火
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 部包裹的灰层。
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加煤时开启炉门，大量冷空 气涌入炉内，不仅使炉温降 低，而且破坏炉内负压，炉 排下的空气难以穿过燃料层 ，使燃烧情况恶化。炉门关 闭后，开始由于煤层厚，阻 力大而进风虽少。随着燃烧 的进行，煤层逐渐变薄，进 风也就逐渐增多。
ab线：空气量的供给。
ef线：整个燃烧周期中 需要的空气量。
cd线：供入的空气实际 有效参与燃烧的量。
2．床层的几种状态
(a)固定床；(b)流动床；(c)鼓泡床；(d)湍流床；(e)快速床；(f)喷流床
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。 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。 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。 流动床、鼓泡床、湍流床、快速床都可称为流化床。
结构简单、操作方 便、煤种的适应性 较好 ，0.7MW以下 采用。
1—炉排；2—燃烧层；3—炉室； 4—落灰室；5—炉门；6—灰门
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（1）炉条
炉排由很多炉条组成 。
燃烧空气由灰门进入 ，穿过炉排进入炉排 上的燃烧层。
有条状炉条及板状炉 条两种。
(a)条状炉排；(b)板状炉排
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条状炉排的通风截面比比较大，约为20%一40% ，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 区域。适用于挥发分高的煤。
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。
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 层接触的炉排片表面积之比，即
2炉排片高度 炉排片宽度
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5.2.2 固定炉排炉
1. 手烧炉
加煤、拨火、除灰 都由人工操作，强 度大，效率低，冒 黑烟。
而二氧化碳逐渐增多形成氧化区。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
后经过新煤的干燥干馏区。
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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 而冒黑烟。
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 黑烟。
（1）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 个所谓的“炉排面可见热负荷”来表示燃烧的强 烈程度。
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kW／m2。
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qlp
BQar,net Alp
B —单位时间进入炉子的燃料量；
Alp —炉排有效面积； Qar,net —燃料的应用基低位发热量。
碳黑是0.5～lμm的固体碳末，很难燃烧，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。
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（3）手烧炉的燃烧过程
新煤受热有两个热源：
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 无限制着火。
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图1-4手烧炉空气供需情况
板状炉排的通风截面比比较小，约为8%一20% ，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 贫煤
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（2）燃烧层结构及气体成分
Ⅰ一灰渣区； Ⅱ一氧化区； Ⅲ一还原区； Ⅳ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
后流过灼烧的焦炭层，焦炭在燃烧，空气中的氧逐渐减少，
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合理的限值。
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（2）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。
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kW／m3。
qV
BQar,net Vl
Vl —炉膛容积。
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也应有一个合理的限值。但范围较宽。
“可见”二字
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， 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，而 以“可见”二字来区别于其它。
挥发分在上炉排挥 发，由上炉门进入 的空气尚未进入氧 化区，挥发是在富 氧情况下进行，这 就从根本上避免黑 烟的形成。
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3. 炉排片的工作特性 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。
（1）炉排通风截面比 f tf
炉排面上各通风孔（缝 ）截面积之和
f tf
炉排的总面积
100 %
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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。
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（2）炉排片冷却度
是可靠性指标。
jk线：焦炭燃烧所需空 气量的变化。
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4、手烧炉改进燃烧的措施 (a) 改进操作， “少、勤、匀、快”。 (b)将固定炉排改成摇动炉排。
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(c)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。
1一下炉门（灰门）；2一下炉排；3一中炉门；4一水冷炉排下集箱；5一上 炉门；6一汽锅；7一水冷炉排. ；8一炉膛出口；9一烟气导向板 20
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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。
按燃料层相对于炉排的运动方式,有：
① 燃料层不移动的固定火床炉，如手烧炉 和抛煤机炉。
② 燃料层沿炉排面移动的炉子，如倾斜推 饲炉和振动炉排炉。
③ 燃料层随炉排面一起移动的炉子，如链 条炉和抛煤机链条炉。
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2. 层燃炉的热负荷