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1、第四节第四节 煤粉炉及点火装置煤粉炉及点火装置 一、炉膛结构及要求一、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。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固态排渣煤粉炉的炉膛结构如图5-75-7所示。结所示。结构要素：长方体空间，其四周布满水冷壁。构要素：长方体空间，其四周布满水冷壁。 炉底炉底冷灰斗冷灰斗。 炉顶炉顶顶棚管过热器顶棚管过热器。 炉膛上部炉膛上部悬挂有屏式过热器。炉膛后上方为悬挂有屏式过热器。炉膛后上方为烟气烟气出口出口。 炉膛出口的下部有后水冷壁弯曲而成的炉膛出口的下部有后水冷壁弯曲而成的折焰角折焰角( (俗称鼻子俗称鼻子) )。 炉
2、膛：燃烧空间，换热部件。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。后对流受热面不结渣。 炉膛应满足以下要求：炉膛应满足以下要求： (1)(1)良好的炉内空气动力特性良好的炉内空气动力特性。指避免。指避免火焰冲击炉墙，防止炉膛水冷壁结渣，减少火焰冲击炉墙，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炉内死滞旋涡区，保证煤粉燃烧过程有足够空间和时间。空间和时间。 (2)(2)能布置足够的受热面，将能布置足够的受热面，将炉膛出炉膛出口
3、烟温口烟温降到容许的数值，以保证炉膛出降到容许的数值，以保证炉膛出口及其后的受热面不结渣。口及其后的受热面不结渣。 (3)(3)有合适的有合适的热强度热强度。按热强度确定。按热强度确定的炉膛容积及其截面尺寸和高度应能满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、均匀混合足煤粉气流在炉内充分发展、均匀混合和完全燃烧的要求。和完全燃烧的要求。 二、炉膛热强度二、炉膛热强度 炉膛热强度包括炉膛热强度包括炉膛容积热强度炉膛容积热强度、炉膛断面热炉膛断面热强度强度和和燃烧器区域壁面热强度燃烧器区域壁面热强度。 1 1炉膛容积热强度和断面热强度炉膛容积热强度和断面热强度 炉膛容积常由炉膛容
4、积热强度来决定。炉膛容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，积热强度是指单位时间、单位炉膛容积放出的热量，即即 式中式中 q qv v炉膛容积热强度，炉膛容积热强度， kWkWm m3 3； V Vl l炉膛容积，炉膛容积，m m3 3。 对于一定参数、一定容量的锅炉来说，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。燃料单位时间在炉内的放热量是一定的。 因此因此q qv v取得大，炉膛容积就小；取得小，取得大，炉膛容积就小；取得小，炉膛容积就大。炉膛容积就大。 q qv v过大，炉膛容积就过小，煤粉在炉内过大，炉膛容积就
5、过小，煤粉在炉内停留时间短，燃烧不完全，同时水冷壁面积停留时间短，燃烧不完全，同时水冷壁面积小，炉温过高，容易造成结渣。小，炉温过高，容易造成结渣。 q qv v过小，炉膛容积就过大，炉膛温度过过小，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低，对燃烧不利，同时使锅炉造价和金属耗量增加。量增加。 经验数据见表经验数据见表5-45-4。从表中可以看出、。从表中可以看出、越是容易燃烧的煤，所允许的值越越是容易燃烧的煤，所允许的值越q qv v越大。越大。 同样的炉膛容积，可以把炉膛做成瘦长形或矮同样的炉膛容积，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
6、燃胖形。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，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。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。炉膛断面热强度是指单位时积热强度一起来确定。炉膛断面热强度是指单位时间、单位炉膛横断面积放出的热量，
7、即间、单位炉膛横断面积放出的热量，即 当当q qv v一定时，一定时，q qA A取得大，炉膛横断面取得大，炉膛横断面A Al l就小，就小，炉膛就瘦长些炉膛就瘦长些; ; q qA A取得小，炉膛横断面取得小，炉膛横断面A Al l就就大，炉大，炉膛就矮胖些。膛就矮胖些。 经验数据见表经验数据见表5-55-5。 炉膛断面热强度决定后，用式炉膛断面热强度决定后，用式(5-3)(5-3)求得炉膛求得炉膛横断面积，用它除炉膛容积，就得出炉膛平均高度，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。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根据我
8、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，亦即宽深比等于等，亦即宽深比等于1 1，最大也不要超过，最大也不要超过1.21.2。高挥。高挥发分煤趋向于用前墙或前后墙布置的旋流燃烧器。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，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。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另外，在决定炉膛宽度时还应考虑如下因素因素: : (1) (1)为了获得良好的蒸汽品质，汽包必为了获得良好的蒸汽品质
9、，汽包必须保证一定长度，而炉膛宽度与汽包长度是须保证一定长度，而炉膛宽度与汽包长度是相配合的。相配合的。 (2)(2)炉膛宽度还应适应过热器系统的布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，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。高，飞灰磨损严重。 (3)(3)为了简化布置，尾部烟道宽度通常为了简化布置，尾部烟道宽度通常和炉
10、膛宽度相同。因而在决定炉膛宽度时还和炉膛宽度相同。因而在决定炉膛宽度时还必须考虑尾部受热面的布置。必须考虑尾部受热面的布置。 2 2燃烧器区域壁面热强度燃烧器区域壁面热强度 对于大容量锅炉，仅仅采用对于大容量锅炉，仅仅采用q qV V、q qA A 指标，还不指标，还不能全面反映出炉内的热力特性。采用燃烧器区域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壁面热强度q qr r作为炉膛设计和判断运行工况的辅助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度是指单位时间、单指标。燃烧器区域壁面热强度是指单位时间、单位燃烧器区域壁面面积放出的热量，即位燃烧器区域壁面面积放出的热量，
11、即 式中式中 q qr r燃烧器区域壁面热强度，燃烧器区域壁面热强度，kWkWm m3 3； A Ar r燃烧器区域的壁面面积，燃烧器区域的壁面面积，m m2 2； a a、bb炉膛宽度和深度，炉膛宽度和深度，m m； nn燃烧器的层数；燃烧器的层数； s sr r燃烧器的间距，燃烧器的间距，m m。 q qr r越大，说明火焰越集中，燃烧器区域的温度越大，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。但过高有利的。但过高q qr r ，意味着火焰过分集中，使燃意味着火焰过分集中，使燃烧器区域局部温度过高，容易造
12、成燃烧器区域水冷烧器区域局部温度过高，容易造成燃烧器区域水冷壁结渣。壁结渣。 按固态排渣煤粉炉：按固态排渣煤粉炉： 对于褐煤，对于褐煤， q qr r可取可取O.93O.93 1.16MW1.16MWm m2 2； 对贫煤和无烟煤对贫煤和无烟煤 q qr r可取可取1.4 1.4 2.1MW 2.1MWm m2 2：；：； 对烟煤对烟煤 q qr r可取可取1.28 1.28 1.4MW 1.4MWm m2 2。 三、煤粉炉的结渣三、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固态排渣煤粉炉中，熔融的灰粒粘结并积聚在受热面或炉墙上的现象，叫做结渣或称结焦。在受热面或炉墙上的现象，叫
13、做结渣或称结焦。 1 1结渣的危害结渣的危害 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：下不良后果： (1)(1)受热面上结渣时，会使传热减弱，工质吸热受热面上结渣时，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，必须相应增加风量，这就使送、引风机负荷增加，厂用电增加。厂用电增加。 (2)(2)受热面结渣时，为了保持出力，就必须增大受热面结渣时，为
14、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好被迫降低出力运行。 (3)(3)炉内结渣后，炉膛出口烟温升高，导致过热汽温炉内结渣后，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，也需要限制锅炉出温损坏。此时，为了不使过热器超温，也需要限制锅炉出力；力； (4)(4)水冷壁结渣，会使自身各部分受热不均，以致膨胀
15、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。不勾或水循环不良，引起水冷壁管损坏。 (5)(5)炉膛上部结渣掉落时，可能会破坏冷灰斗的水冷壁；炉膛上部结渣掉落时，可能会破坏冷灰斗的水冷壁； (6)(6)冷灰斗处结渣严重时，会使冷灰斗出口逐渐堵塞，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。使锅炉无法继续运行。 (7)(7)燃烧器喷口结渣，会使炉内空气动力工况受到破坏，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
16、炉。炉只好降低出力运行，甚至被迫停炉。 (8)(8)结渣严重，除渣时间过长，可能导致灭火。结渣严重，除渣时间过长，可能导致灭火。 2 2结渣的过程和原因结渣的过程和原因 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态，就不墙时，如果烟中的灰粒已冷却到固体状态，就不会造成结渣；如烟中的灰粒仍保持软化或熔化状会造成结渣；如烟中的灰粒仍保持软化或熔化状态，就会粘结在壁面
17、上，形成结渣。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。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，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。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，渣与渣面温度都将升高，再加上渣层表面粗糙，渣与渣之间的
18、吸附力很大，渣粒就更容易粘附上去，从之间的吸附力很大，渣粒就更容易粘附上去，从而使结这过程愈演愈烈。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形成结渣的原因是温度过高和灰熔点过低。低。 炉膛设计的容积热强度过大或锅炉超负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焰靠近水冷壁，炉膛设计的断面热强度或燃烧器区域壁面热强度过大，使燃烧器区域水烧器区域壁面热强度过大，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，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，
19、这些都容易引起结以至炉膛出口烟温增高，这些都容易引起结渣。渣。 除煤质不好除煤质不好( (如灰熔点低如灰熔点低) )造成结渣外，炉造成结渣外，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会在炉内产生较多的还原性气体(CO(CO等），以等），以至灰的熔点降低，引起或加剧了结渣。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，越来越着渣面温度的升高，结渣将自动加
20、剧，越来越重。重。 3 3防止结渣的措施防止结渣的措施 防止结渣主要也是从不使炉温过高和防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：止灰熔点降低着手。主要措施如下： (1)(1)防止壁面及受热面附近温度过高防止壁面及受热面附近温度过高 炉膛热强度设计合理；炉膛热强度设计合理； 避免锅炉超负荷运行；避免锅炉超负荷运行； 堵塞炉底漏风、降低炉膛负压；堵塞炉底漏风、降低炉膛负压； 不使空气量过大；不使空气量过大； 直流燃烧器尽量利用下排燃烧器、旋流燃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烧器适当加强二次风旋流强度等都能防止火焰中心上移；焰中
21、心上移； 保持各给粉机给粉量均衡，使直流燃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；烧器四角气流的动量相等； 切圆合适切圆合适 一二次风正确配合一二次风正确配合 风速适宜风速适宜 防止燃烧器变形等。防止燃烧器变形等。 (2)(2)防止炉内生成过多还原性气体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。过小，能使炉内减少还原性气体，防止结渣。(3)(3)做好燃料管理，保持合适的煤粉细度和做好燃料管理，保持合适的煤粉细度和均匀度均匀度 尽量固定燃料品种，避免燃料多变，尽量固定燃料品种，避免燃料多变，
22、 清除煤中的石块，均可使结渣的可能性清除煤中的石块，均可使结渣的可能性减小。保持合适的煤粉细度和均匀度，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。斗又燃烧而形成结渣。 (4(4）加强运行监视，及时吹灰除渣）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、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于完好状态，以保证定时有效地进行受热面的吹灰工作。的吹灰工作。 (5)(5)做好设备检修工作做好设备检修工作 检修时应根据运行中的结渣情况，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，而且应做堵塞漏风彻底清除积存灰渣，而且应做堵塞漏风工作。工作。
