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1、第四节 煤粉炉及点火装置一、炉膛结构及要求炉膛也称为燃烧室，它是供煤粉燃烧的地方。固态排渣煤粉炉的炉膛结构如图5-7所示。结 构要素：长方体空间，其四周布满水冷壁。炉底冷灰斗。炉顶顶棚管过热器。炉膛上部悬挂有屏式过热器。炉膛后上方为烟气 出口。炉膛出口的下部有后水冷壁弯曲而成的折焰角( 俗称鼻子)。炉膛：燃烧空间，换热部件。结构应保证燃料完全燃烧，又能使炉膛 出口烟温降低到灰熔点以下，以便使出口以 后对流受热面不结渣。炉膛应满足以下要求：(1)良好的炉内空气动力特性。指避免 火焰冲击炉墙，防止炉膛水冷壁结渣，减少 炉内死滞旋涡区，保证煤粉燃烧过程有足够 空间和时间。 (2)能布置足够的受热面，
2、将炉膛出 口烟温降到容许的数值，以保证炉膛出 口及其后的受热面不结渣。(3)有合适的热强度。按热强度确定 的炉膛容积及其截面尺寸和高度应能满 足煤粉气流在炉内充分发展、均匀混合 和完全燃烧的要求。二、炉膛热强度炉膛热强度包括炉膛容积热强度、炉膛断面热 强度和燃烧器区域壁面热强度。1炉膛容积热强度和断面热强度 炉膛容积常由炉膛容积热强度来决定。炉膛容 积热强度是指单位时间、单位炉膛容积放出的热量 ，即式中 qv炉膛容积热强度， kWm3；Vl炉膛容积，m3。对于一定参数、一定容量的锅炉来说 ，燃料单位时间在炉内的放热量是一定的。因此qv取得大，炉膛容积就小；取得小 ，炉膛容积就大。qv过大，炉膛
3、容积就过小，煤粉在炉内 停留时间短，燃烧不完全，同时水冷壁面积 小，炉温过高，容易造成结渣。qv过小，炉膛容积就过大，炉膛温度过 低，对燃烧不利，同时使锅炉造价和金属耗 量增加。 经验数据见表5-4。从表中可以看出、 越是容易燃烧的煤，所允许的值越qv越大。同样的炉膛容积，可以把炉膛做成瘦长形或矮 胖形。过于瘦长的炉膛，火焰的充满程度好，但燃 烧器区域由于没有足够水冷壁冷却烟气，引起燃烧 器区域结渣。过于矮胖的炉膛，会使燃烧器附近温 度低，对着火不利，而且火焰不易很好充满炉膛， 煤粉在炉内停留时间短，不完全燃烧热损失增加。炉膛的大体形状常由炉膛断面热强度和炉膛容 积热强度一起来确定。炉膛断面热
4、强度是指单位时 间、单位炉膛横断面积放出的热量，即当qv一定时，qA取得大，炉膛横断面Al就小， 炉膛就瘦长些; qA取得小，炉膛横断面Al就大，炉 膛就矮胖些。经验数据见表5-5。炉膛断面热强度决定后，用式(5-3)求得炉膛 横断面积，用它除炉膛容积，就得出炉膛平均高度 ，但炉膛宽度和深度仍需要决定。根据我国实际情况，低挥发分煤趋向于用直流 燃烧器四角布置，这种炉子要求炉膛宽度与深度相 等，亦即宽深比等于1，最大也不要超过1.2。高挥 发分煤趋向于用前墙或前后墙布置的旋流燃烧器。 如旋流燃烧器布置在前墙，则炉膛深度不能太小， 以免火焰冲到后墙引起结渣。另外，在决定炉膛宽度时还应考虑如下 因素
5、:(1)为了获得良好的蒸汽品质，汽包必 须保证一定长度，而炉膛宽度与汽包长度是 相配合的。 (2)炉膛宽度还应适应过热器系统的布 置。既不能太宽也不能太窄，太宽了蒸汽流 速过低，对过热器保护不利，而且烟气流速 也低，传热效果也差；太窄了蒸汽流速过高 ，使过热蒸汽系统压降过大，而且烟气流速 也高，飞灰磨损严重。(3)为了简化布置，尾部烟道宽度通常 和炉膛宽度相同。因而在决定炉膛宽度时还 必须考虑尾部受热面的布置。2燃烧器区域壁面热强度对于大容量锅炉，仅仅采用qV、qA 指标，还不 能全面反映出炉内的热力特性。采用燃烧器区域 壁面热强度qr作为炉膛设计和判断运行工况的辅助 指标。燃烧器区域壁面热强
6、度是指单位时间、单 位燃烧器区域壁面面积放出的热量，即式中 qr燃烧器区域壁面热强度，kWm3；Ar燃烧器区域的壁面面积，m2；a、b炉膛宽度和深度，m；n燃烧器的层数；sr燃烧器的间距，m。qr越大，说明火焰越集中，燃烧器区域的温度 水平就越高。这对燃料的着火和维持燃烧的稳定是 有利的。但过高qr ，意味着火焰过分集中，使燃 烧器区域局部温度过高，容易造成燃烧器区域水冷 壁结渣。按固态排渣煤粉炉：对于褐煤， qr可取O.931.16MWm2；对贫煤和无烟煤 qr可取1.4 2.1MWm2：；对烟煤 qr可取1.28 1.4MWm2。三、煤粉炉的结渣在固态排渣煤粉炉中，熔融的灰粒粘结并积聚 在
7、受热面或炉墙上的现象，叫做结渣或称结焦。1结渣的危害结渣会严重危及锅炉运行的安全和经济，造成以 下不良后果：(1)受热面上结渣时，会使传热减弱，工质吸热 量减少，排烟温度升高，排烟热损失增加，锅炉效 率降低，为了保持锅炉出力，在增加燃料量的同时 必须相应增加风量，这就使送、引风机负荷增加， 厂用电增加。(2)受热面结渣时，为了保持出力，就必须增大 风量。若此时通风设备容量有限，加上结渣容易使 烟气通道局部堵塞，而使风量增加不上去，锅炉只 好被迫降低出力运行。(3)炉内结渣后，炉膛出口烟温升高，导致过热汽温 升高，加上结渣不匀造成的热偏差，很容易引起过热器超 温损坏。此时，为了不使过热器超温，也
8、需要限制锅炉出 力；(4)水冷壁结渣，会使自身各部分受热不均，以致膨胀 不勾或水循环不良，引起水冷壁管损坏。(5)炉膛上部结渣掉落时，可能会破坏冷灰斗的水冷壁 ； (6)冷灰斗处结渣严重时，会使冷灰斗出口逐渐堵塞， 使锅炉无法继续运行。(7)燃烧器喷口结渣，会使炉内空气动力工况受到破坏 ，从而影响燃烧过程的进行。喷口结渣严重而被堵塞时， 锅炉只好降低出力运行，甚至被迫停炉。(8)结渣严重，除渣时间过长，可能导致灭火。2结渣的过程和原因在炉膛中心高温区域内，燃料中的灰分一般 为液态或呈软化状态。随着烟气的流动，烟温会 因水冷壁吸热而不断降低。当接触到受热面或炉 墙时，如果烟中的灰粒已冷却到固体状
9、态，就不 会造成结渣；如烟中的灰粒仍保持软化或熔化状 态，就会粘结在壁面上，形成结渣。结渣通常发生在炉内和炉膛出口的受热面上 。特别是未受水冷壁保护的曝露面积较大的炉墙 或卫燃带上，因为它们表面的温度高而且又很粗 糙，液态渣粒很容易黏附上去。结渣是一个自动加剧的过程。这是因为发生 结渣后，由于传热受阻，炉内烟气温度和渣层表 面温度都将升高，再加上渣层表面粗糙，渣与渣 之间的吸附力很大，渣粒就更容易粘附上去，从 而使结这过程愈演愈烈。形成结渣的原因是温度过高和灰熔点过 低。炉膛设计的容积热强度过大或锅炉超负 荷运行，使炉温过高；火焰偏斜，使高温火 焰靠近水冷壁，炉膛设计的断面热强度或燃 烧器区域
10、壁面热强度过大，使燃烧器区域水 冷壁温度过高；炉底调风等使火焰中心上移 ，以至炉膛出口烟温增高，这些都容易引起 结渣。除煤质不好(如灰熔点低)造成结渣外，炉 内空气供应不足，燃料与空气混合不充分等都 会在炉内产生较多的还原性气体(CO等），以 至灰的熔点降低，引起或加剧了结渣。吹灰、除渣不及时也会加重结渣。这是因 为积灰、结渣的壁面粗糙，容易结渣，而且随 着渣面温度的升高，结渣将自动加剧，越来越 重。 3防止结渣的措施防止结渣主要也是从不使炉温过高和防 止灰熔点降低着手。主要措施如下：(1)防止壁面及受热面附近温度过高炉膛热强度设计合理；避免锅炉超负荷运行；堵塞炉底漏风、降低炉膛负压；不使空气
11、量过大；直流燃烧器尽量利用下排燃烧器、旋流燃 烧器适当加强二次风旋流强度等都能防止火 焰中心上移； 保持各给粉机给粉量均衡，使直流燃 烧器四角气流的动量相等；切圆合适一二次风正确配合风速适宜防止燃烧器变形等。(2)防止炉内生成过多还原性气体保持合适的空气动力场、不使空气量 过小，能使炉内减少还原性气体，防止结渣 。(3)做好燃料管理，保持合适的煤粉细度和 均匀度尽量固定燃料品种，避免燃料多变 ， 清除煤中的石块，均可使结渣的可能 性减小。保持合适的煤粉细度和均匀度 ，不使煤粉过粗，以免火焰中心上移， 导致炉膛出口结渣，或者因煤粉落入冷 灰斗又燃烧而形成结渣。(4）加强运行监视，及时吹灰除渣运行中应根据仪表指示和实际观察来 判断是否有结渣。例如发现过热汽温偏高、 排烟温度升高、燃烧室负压减小等现象，就 要注意燃烧室及炉膛出口是否结渣。一旦发 现结渣，就应及时清除。此外吹灰器也应处 于完好状态，以保证定时有效地进行受热面 的吹灰工作。 (5)做好设备检修工作检修时应根据运行中的结渣情况， 适当地调整燃烧器。检查燃烧器有无变 形烧坏情况，及时校正修复。检修时应 彻底清除积存灰渣，而且应做堵塞漏风 工作。
