链条炉排及炉拱知识

链条炉排(炉拱、分段送风、二次风等改善燃烧工况的措施 )
引风——负压
鼓风——负荷
炉排——火床
新控制策略主要特点
1、实现时刻追随室外温度变化，按需供热；
2、实现稳定控制负荷，输出热量控制精度为3%；
3、实现优化燃烧，使火床分布合理稳定，既不半膛火也不落火；
4、实施本控制方案可节煤约15~25%，节电10~30%。

链条炉排是工业锅炉中历史悠久、结构可靠、运行稳定的一种机械化燃煤设备 , 获得了广泛的应用。

一、链条炉排的结构
链条炉排的外形好像皮带输送机 , 其结构如图 3-6 所示。

其运行过程是煤从煤斗内依靠自重落到炉排前端 , 随炉排自前向后缓慢移动 , 经煤闸板进入炉膛。

煤闸板的高度可以自由调节 , 以控制煤层的厚度。

空气从炉排下面分区送风室引人 , 与煤层运动方向相交。

煤在炉膛内受到辐射加
热 , 依次完成预热、干燥、着火、燃烧 , 直到燃尽。

灰渣则随炉排移动到后部 , 经过挡渣板 ( 俗称老鹰铁 ) 落入后部水冷灰渣斗 , 由除渣机排出。

链条炉排的结构形式一般可分链带式、横梁式和鳞片式三种。

1. 链带式炉排
链带式炉排属于轻型炉排 , 适用于蒸发量 10t/h 以下的锅炉 , 其炉排片连
接结构如图 3-7 所示。

炉排片分为主动炉排片和从动炉排片两种 , 用圆钢拉
杆串联在一起 , 形成一条宽幅的链带 , 围绕在前链轮和后滚筒上。

主动炉排片担负传递整个炉排运动的拉力 , 因此其厚度比从动炉排片厚 , 由可锻铸铁制成。

一台蒸发量 4t/h 的锅炉 , 由主动炉排片组成的主动链条共有三条( 两侧和中间 ) 直接与前轴 ( 主动轴 ) 上的三个链轮相啃合。

从动炉排片 , 由于不承受拉力 , 可由强度低的普通灰口铸铁制成。

链带式炉排的优点是 : 比其他链条炉排金属耗量低 , 结构简单 , 制造、安装和运行都比较方便。

缺点是 : 炉排片用圆钢串联 , 必须保证加工和装配质
量 , 否则容易折断 , 而且不便于检修和更换 ; 长时间运行后 , 由于炉排片互柏磨损严重 , 使炉排间隙增大 , 漏煤损失增多。

2. 横梁式炉排
横梁式炉排适用于蒸发量 20~40t/h 甚至更大的锅炉。

其结构与链带式炉排的主要区别在于采用了许多刚性较大的横梁 , 如图 3-8 所示。

炉排片装在横梁的相应槽内 , 横梁固定在传动链条上。

传动链条一般是两条 ( 当炉排很宽时 , 可装置多条) , 由装在前轴 ( 主动轴 ) 上的链轮带动。

横梁式炉排的优点是 : 结构刚性大 , 炉排片受热不受力 ,而横梁和链条受力
不受热 , 比较安全耐用 ; 炉排面积可以较大 , 阻力小而风量分布均匀 ;
运行中漏煤、漏风量少。

缺点是 : 结构笨重 , 金属耗量多 , 约是链带式炉排的 2.7 倍 ; 制造和安装要求高 ; 受热不均时 , 横梁易出现扭曲、跑偏等故障。

3. 鳞片式炉排
鳞片式炉排适用于蒸发量 10~60t/h 的锅炉。

其炉排面通常由 4~12 根互相平行的链条 ( 类似自行车上的链条结构 ) 组成。

每根链条用锄栓将若干个由大环、小环、垫圈、衬管等元件组成的链条串在一起 , 如图 3-9 所示。

炉排片通过夹板组装在链条上 , 前后交叠 , 相互紧贴 , 呈鱼鳞状 , 其工作
过程如图 3-10 所示。

当炉排片行至尾部向下转入空程以后 , 便依靠自重依次翻转过来 , 倒挂在夹板上 , 能自动清除灰渣 , 并获得冷却。

各相邻链条之间 , 用拉杆与套管相连 , 使链条之间的距离保持不变。

鳞片式炉排的优点是 : 煤层与整个炉排面接触 , 而链条不直接受热 , 运行
安全可靠 ; 炉排间隙甚小 , 漏煤很少 ; 炉排片较薄 , 冷却条件好 , 能够不停炉更换 ; 由于链条为柔性结构 , 当主动轴上链轮的齿形略有参差时 ,
能自行调整其松紧度 , 保持啃合良好。

缺点是 : 结构复杂、金属耗量多 , 该炉排比链带式炉排约高 30%; 当炉排较宽时 , 炉排片容易脱落或卡住。

在目前的引进技术中 , 采用层状燃烧的燃烧设备 , 基本上为以上几种形式的链条炉排。

由于引进国外先进的炉排生产线 , 炉排片的铸造精度和整体装配水平都有很大提高 , 不但减少漏煤 , 而且减少运行故障率。

二、链条炉排的燃烧特点链条炉排的着火条件较差。

煤的着火主要依靠炉膛火焰和拱的辐射热 , 因而上面的煤先着火 , 然后逐步向下燃烧。

这样的燃烧过程 , 在炉排上就出现了明显的区域分层 , 如图 3- 11 所示。

煤进入炉膛后 , 随炉排逐渐由前向后缓慢移动。

在炉排的前部 , 是新煤燃烧准备区 , 主要进行煤的预热和干燥。

紧接着是挥发分析出着火并开始进入燃烧区。

在炉排的中部 , 是焦炭燃烧区 , 该区温度很高 , 同时进行着氧化和还原反应过程 , 放出大量热量。

在炉排的后部 , 是灰渣燃尽区 , 对灰渣中剩余的焦炭继续燃烧。

-
在燃烧准备区和燃尽区都不需要很多空气 , 而在焦炭燃烧区则必须保证有足
够的空气 , 如果不采取分段送风 , 会出现空气在炉膛前后两端过剩 , 在中
部不足的弊病。

为了改善上述燃烧状况 , 通常采取以下三种措施 :
1. 炉拱布置炉墙向炉膛内突出的部分称为炉拱。

炉拱的主要作用是储蓄热量 , 调整燃烧中心 , 提高炉膛温度 , 加速新煤着火。

其次是延长烟气流程 , 促进燃料充分燃烧。

炉拱有前拱、中拱和后拱三种。

其中经常使用的是前拱和后拱。

中拱多用于锅炉改造中 , 当供应的煤质较差时 , 作为改善燃烧条件的补充措施。

(1) 前拱 : 前拱位于炉排上方的前炉墙下部 , 一般由引燃拱 ( 又称点火拱 ) 和混合拱 ( 又称大拱 ) 两部分组成。

引燃拱的位置较低 , 靠近煤闸板 , 一般距炉排面约 300~ 400mm, 主要作用是吸收高温烟气中的热量 , 再反射到炉
排 J 前部 , 加速新煤的着火燃烧。

混合拱的位置较高 , 主要作用是促进烟气和空气良好混合 , 延长烟气流程 , 使其充分燃烧。

图 3-12所示是常见的几种前拱结构形状。

图 3-12(a )所示的前拱 , 由小斜型引燃拱和低而长的混合拱组成 , 起遮盖作用 , 可减少炉排前部两侧的水冷壁管吸热 , 保持炉膛前部有较高的温
度 , 以利于新煤烘干和着火。

图 3-12(b) 所示的前拱 , 由倾斜型引燃拱和较高的水平混合拱组成 , 能有
效地将热量反射到新煤上 , 改善燃烧条件。

图 3-12(c) 所示的前拱 , 由抛物线型引燃拱和较高的水平混合拱组成 , 可
将热量集中反射到新煤上 , 即起到“ 聚集“ 的作用 , 使燃烧条件更好。

但这种拱的曲线复杂 , 砌筑和悬挂困难，表面不可能光洁 , 不容易收到理想的反射效果 , 所以实际应用不多。

(2) 中拱 : 中拱位于炉排的中上方 , 如图 3-13 所示。

中拱的作用是将主燃烧区的高温烟气引导到炉膛前部 , 促使新煤迅速着火。

同时 , 可以储蓄热量。

保证主燃烧区的煤充分燃烧。

中拱通常呈前高后低倾斜布置 , 倾角为 12 。

左右。

倾角越大 , 从主燃区导人着火区的烟气量越多 , 越有利于煤的引燃。

但倾角过大时 , 则中拱前部出口端过高 , 使烟气流速降低 , 不利于传热。

中拱后部出口端的高度应尽可能地低 , 中拱的长度以能遮盖主燃烧区为宜。

(3) 后拱 : 后拱位于炉排上方的后炉墙下部 , 如图 3-14所示。

后拱的作用 , 是将燃尽区的高温烟气和过剩的空气引导到炉膛中部和前部 , 以延长烟气流
程 , 保证主燃烧区所需要的热量 , 以及促进新煤引燃 , 同时提高炉排后部
温度 , 使灰渣中的固定炭燃尽。

(4) 常用炉拱举例 : 炉拱的形状和尺寸与燃用的煤种密切相关 , 必须有针对性的选用 , 同时各拱之间还需互相配合 , 才能收到明显的效果。

图 3-14 是燃烧元烟煤的炉拱简图。

由于无烟煤含挥发分低 , 着火较困难 , 单靠炉膛前部的烟气辐射热是很不够的 , 因而采用低而长的后拱 , 遮盖着炉排有效长度的 50%~60%, 迫使后部烟气带出的炽热炭粒 , 在烟气向前流动时被甩下来 , 促进前部的新煤较快地着火。

图 3-15 是又一种燃烧元烟煤的炉拱。

其前拱短 , 下部有足够厚度的高温烟气层向新煤辐射放热 ; 后拱虽比图 3-14 所示的短一些 , 但与前拱配合后形成了一个“ 喉部与区域 , 能促进可燃物与空气的良好混合并充分燃尽。

图 3-16 是燃烧烟煤或褐煤的炉拱。

由于烟煤或褐煤含挥发分较高 , 容易着火 , 燃烧最强烈的区域偏向炉排的前端 , 故前拱的形状与图 3-15 所示相似 , 后拱则较短。

当燃烧含挥发分很高的煤时 , 前拱还可以适当提高 , 以使炉膛空间开阔些。

图 3-17 是燃烧多种煤的炉拱。

其前拱采用抛物线型 , 使炉膛前部温度较高 ; 后拱保持适当的长度。

为了适应燃烧劣质煤的要求 , 有的采用将后拱加长到炉排有效长度的 50% 以上 , 如图 3-17 中假想线的位置。

甚至采用全封闭式的炉拱 , 炉拱几乎百分之百地覆盖炉膛空间 , 只在前部两侧开烟气出口窗 , 供高温烟气流过。

2. 分段送风为了适应链条炉排燃烧各区段需要不同风量的特点 , 在炉排下面隔成几个风室进行分段送风 ( 一次风 ), 如图 3-18 所示。

每个风室之间应严密不漏 , 以防短路而失去调节作用。

为使整个炉排宽度的风量分布均匀 , 宜采用双侧进风。

每个风室的风量 , 均用单独的挡风板分别调节。

各挡风板的开度 , 需根据不同煤种的特性 , 经过反复运行试验 , 找出使煤燃烧最佳的开启位置。

当煤种变化时 , 还需要重新调整 , 以达到最经济的运行效果。

一台锅炉最多采用 5~6 个风室 , 送风分段越多 , 风量越容易符合燃烧需要 , 见图 3-19, 但分段过多 , 将使结构复杂 , 总的经济效果并不理想。

3. 二次风
在层燃炉中 , 从炉排下方送入炉膛的空气称为一次风 , 从炉排上方高速吹人
炉膛的气流称为二次风。

在室燃炉中 , 随燃料进入炉膛的空气称为一次风 , 为加强扰动、混合和燃尽而喷人炉膛的气流称为二次风。

二次风的作用：
(1) 搅动烟气 , 使烟气与空气很好混合 , 减少气体未完全燃烧热损失 ;
(2) 造成烟气旋涡 , 延长烟气流程 , 使飞灰中可燃物质在炉膛内停留较长时间 , 得到充分燃尽 ;
(3) 依靠旋涡的分离作用 , 把未燃尽的炭粒甩回火床复燃 , 降低飞灰含炭量 , 减少固体未完全燃烧热损失 , 降低锅炉初始排尘浓度。

(4) 当用空气做二次风时 , 还可补充一次风的不足 , 促进完全燃烧。

合理的布置与使用二次风 , 一般可提高锅炉热效率 5%
左右。

二次风多数使用空气 , 有时使用蒸汽、烟气 , 或者以上两种气体的混合物 ; 如用空气作二次风 , 最好是热风 , 以利于提高炉膛温度。

风速一般为 40~7Om/s, 但要选用较大风压约 2000~4000Pa 的风机。

二次风量占总风量的百分比 : 对挥发分含量较少的无烟煤约为 5%, 对挥发分含量较多的烟煤
约为 7%~8%, 对挥发分和水分含量都较多的褐煤约为 10% 。

二次风量不宜过大 , 否则对燃烧不利 , 而且增加排烟热损失 , 降低锅炉热效率 ; 如用蒸汽作二
次风 , 即使锅炉在低负荷运行时也不会造成炉膛空气过剩系数太高 , 但其缺点是要耗用蒸汽 , 影响锅炉净效率。

如混合使用蒸汽和空气作二次风 , 即利用高速蒸汽的引射作用 , 将空气带人炉膛 , 能够综合提高锅炉运行的经济性。

二次风可单独由前墙或后墙一面引人 , 也可由前、后墙同时引人 , 主要根据炉膛出口方向与炉膛深度而定。

当由前、后墙同时引入时 , 应将风嘴设在炉膛喉部 , 而且要将风嘴的方向错开布置 , 如图 3-18 所示。

也有将二次风嘴布置在炉膛四角 , 使气流相切于一个“ 假想圆“, 从而促使炉膛烟气形成
旋涡 , 以利强烈混合。

二次风嘴设置高度 , 应在炉排面以上约 1.5~2.om 外 , 水平或向下倾斜 10 。

~25 。

角。

风嘴多用灰口铸铁制成。

在锅炉升火前 , 应
先开启二次风 , 当锅炉停用时 , 应后关闭二次风 , 以免炉膛高温辐射热将风嘴烧坏。

炉拱、分段送风、二次风等改善燃烧工况的措施 , 除用于链条炉外 , 还可用于其他层燃炉上 , 尤其是二次风用于抛煤机链条炉上 , 对于飞灰的燃尽消除锅炉冒黑烟作用较大。

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