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1、1第五章第五章 工工业锅炉的燃炉的燃烧设备n5.1燃料的燃烧过程燃料的燃烧过程n5.2固定炉排炉固定炉排炉n5.4链条炉排炉链条炉排炉n5.5往复炉排炉往复炉排炉n5.6抛煤机炉抛煤机炉n5.7流化床锅炉流化床锅炉n5.8煤粉炉煤粉炉n5.9燃油锅炉燃油锅炉n5.10燃气锅炉燃气锅炉n5.11工业锅炉燃烧设备的热力特性工业锅炉燃烧设备的热力特性25-15-1燃料的燃燃料的燃烧过程程n燃烧设备的分类燃烧设备的分类层燃炉（火床炉）层燃炉（火床炉）燃料在燃料在炉排炉排上燃烧。上燃烧。室燃炉室燃炉燃料随空气进入炉膛，燃料随空气进入炉膛，悬浮燃烧悬浮燃烧，如煤粉炉、油炉、燃气炉。如煤粉炉、油炉、燃气炉。
2、流化床炉流化床炉燃料在床内呈燃料在床内呈沸腾状态燃烧沸腾状态燃烧，如鼓泡流化床炉和循环流化床炉。如鼓泡流化床炉和循环流化床炉。3n燃烧设备应满足的基本要求燃烧设备应满足的基本要求燃料能燃料能及时、连续、稳定地及时、连续、稳定地着火燃烧；着火燃烧； 具有具有高的热效率高的热效率、热负荷热负荷； 运行运行安全可靠安全可靠、故障少、使用寿命长、调、故障少、使用寿命长、调节灵活；节灵活； 燃料燃料适应性广适应性广、负荷调节幅度大负荷调节幅度大； 燃烧排放物对环境的燃烧排放物对环境的污染小污染小； 噪声小噪声小； 机械化、自动化程度高等机械化、自动化程度高等。4一、煤的燃烧过程n煤在空气中的煤在空气中的
3、燃烧？燃烧？过程主要经历以下四阶段：过程主要经历以下四阶段： 1煤的加热与干燥煤的加热与干燥 煤粒被加热，煤粒被加热，t，当，当t=100左右时，煤中左右时，煤中的水分逐渐蒸发，煤被干燥。的水分逐渐蒸发，煤被干燥。2挥发分析出与焦炭的形成挥发分析出与焦炭的形成 煤粒被继续加热，当温度升高到一定值时，煤煤粒被继续加热，当温度升高到一定值时，煤粒粒析出挥发分析出挥发分。不同煤开始析出挥发分的温度。不同煤开始析出挥发分的温度也不同也不同 ，褐煤，褐煤130170，烟煤，烟煤170260，贫煤，贫煤350，无烟煤，无烟煤380400。煤中挥发分析出后，形成多孔。煤中挥发分析出后，形成多孔焦炭。焦炭。5
4、3挥发分着火与焦炭燃烧挥发分着火与焦炭燃烧随着温度的继续升高，挥发分与氧的反应随着温度的继续升高，挥发分与氧的反应速度加快。当达到一定温度时，挥发分开速度加快。当达到一定温度时，挥发分开始着火。此时的温度称煤的始着火。此时的温度称煤的着火温度着火温度。下下表表5-1给出不同煤在空气中的着火温度。给出不同煤在空气中的着火温度。挥发着火后，在焦炭周围形成火膜，当温挥发着火后，在焦炭周围形成火膜，当温度继续升高后，焦炭开始着火燃烧。度继续升高后，焦炭开始着火燃烧。焦炭焦炭燃烧发热量多，燃烧速度是煤燃烧的关键燃烧发热量多，燃烧速度是煤燃烧的关键阶段。阶段。 6表5-1煤在空气中的着火温度74燃尽阶段燃
5、尽阶段焦炭燃烧后，在焦炭表面形成一层灰壳，焦炭燃烧后，在焦炭表面形成一层灰壳，致使空气中的氧气难以扩散到焦炭表面。致使空气中的氧气难以扩散到焦炭表面。后期的燃烧速度更慢，称为后期的燃烧速度更慢，称为燃尽阶段燃尽阶段。n实际上煤的挥发分析出，焦炭的燃烧实际上煤的挥发分析出，焦炭的燃烧与燃尽并不是按上述各阶段机械的串与燃尽并不是按上述各阶段机械的串联进行，而是联进行，而是相互重叠相互重叠，挥发分的析，挥发分的析出几乎伴随煤的整个燃烧过程。出几乎伴随煤的整个燃烧过程。8n强化燃烧的途径强化燃烧的途径着火阶段着火阶段：合理的组织炉内：合理的组织炉内空气动力场空气动力场，保证供给足够的热量。保证供给足够
6、的热量。燃烧阶段燃烧阶段：煤粒、煤粒、炉膛温度、加强空炉膛温度、加强空气与燃料的气与燃料的混合混合。燃尽阶段燃尽阶段：此阶段与燃烧阶段无本质差别，：此阶段与燃烧阶段无本质差别，只是可燃成分少，燃烧速度慢。燃烧阶段的只是可燃成分少，燃烧速度慢。燃烧阶段的措施都可采用，另外，要有措施都可采用，另外，要有足够的炉排面积足够的炉排面积和炉膛容积和炉膛容积。9二、燃料油的燃烧过程n燃料油的燃烧方式：燃料油的燃烧方式：预蒸发燃烧、喷雾燃烧预蒸发燃烧、喷雾燃烧。在燃油锅炉中，油的燃烧一般采用在燃油锅炉中，油的燃烧一般采用喷雾燃烧喷雾燃烧方式（方式（ “油气油气”燃烧燃烧）。）。n1燃料油的喷雾燃烧过程燃料油
7、的喷雾燃烧过程雾化阶段雾化阶段（油喷嘴）（油喷嘴）蒸发阶段蒸发阶段（沸点）（沸点）“油气油气”与空气的与空气的混合阶段混合阶段（加强混合）（加强混合）着火燃烧阶段着火燃烧阶段（着火热）（着火热）10n2影响燃料油着火和稳定燃烧的主要因素影响燃料油着火和稳定燃烧的主要因素(1)回流区的大小回流区的大小 回流区愈大，回流的烟气量愈多，在回回流区愈大，回流的烟气量愈多，在回流区内燃烧就愈充分，回流区后的烟气温度流区内燃烧就愈充分，回流区后的烟气温度也就愈高，着火和燃烧愈稳定。也就愈高，着火和燃烧愈稳定。(2)混合物的初始温度混合物的初始温度 混合物的初始温愈高，加热到着火温度混合物的初始温愈高，加热
8、到着火温度所需要的热量愈少，着火速度愈快，燃烧愈所需要的热量愈少，着火速度愈快，燃烧愈稳定。提高混合物的初始温度的方法：采用稳定。提高混合物的初始温度的方法：采用预热空气预热空气。11(3)燃烧器区域的燃烧器区域的烟气温度烟气温度 燃烧器区域的烟气温度愈高，油雾蒸燃烧器区域的烟气温度愈高，油雾蒸发着火愈迅速，有利于油雾的燃烧与燃尽。发着火愈迅速，有利于油雾的燃烧与燃尽。(4)燃料油性质燃料油性质 燃料油的化学反应能力越强，燃烧愈强燃料油的化学反应能力越强，燃烧愈强烈，炉膛温度愈高，回流的烟气温度也就烈，炉膛温度愈高，回流的烟气温度也就愈高，促进着火与燃烧。愈高，促进着火与燃烧。12三、气体燃料
9、的燃烧过程n气体燃料是最气体燃料是最清洁清洁的燃料。的燃料。n气体燃料的燃烧过程分两个阶段：气体燃料的燃烧过程分两个阶段：第一阶段第一阶段：可燃气体和空气的：可燃气体和空气的混合混合（物理性接（物理性接触）；触）；第二阶段第二阶段：燃气的：燃气的着火与燃烧着火与燃烧（化学反应）。（化学反应）。n对于气体燃料而言，不同的燃烧方式其燃料燃对于气体燃料而言，不同的燃烧方式其燃料燃烧过程各异。烧过程各异。13（1）扩散式燃烧扩散式燃烧 燃烧起喷口喷出的单一燃气，即燃烧起喷口喷出的单一燃气，即一次空气系数一次空气系数为为0（混合、化学反应）。（混合、化学反应）。（2）部分预混式燃烧部分预混式燃烧 燃气与
10、部分空气在喷口之前预先混合，燃气与部分空气在喷口之前预先混合，一次空一次空气系数气系数为为0.450.75，喷口外与其余二次空气，喷口外与其余二次空气混合燃烧（混合、化学反应）混合燃烧（混合、化学反应） 。（3）完全预混式燃烧完全预混式燃烧 气体燃料与全部空气在燃烧器内混合，过量空气体燃料与全部空气在燃烧器内混合，过量空气系数为气系数为1.051.10 （化学反应）（化学反应） 。145-25-2固定炉排炉固定炉排炉n固定炉排炉是最简单固定炉排炉是最简单的一种层燃炉。它的的一种层燃炉。它的加煤加煤、拨火拨火和和除灰渣除灰渣等操作均由人工完成，等操作均由人工完成，故又称故又称手烧炉手烧炉。因此，
11、。因此，炉膛的深度和宽度都炉膛的深度和宽度都受到操作的限制，不受到操作的限制，不能太大，锅炉的容量能太大，锅炉的容量则均在则均在1t/h以下。以下。15n人工加入的新煤，人工加入的新煤，一方面一方面接受来自上方高温接受来自上方高温烟气及耐火砖衬的辐射热，烟气及耐火砖衬的辐射热，另一方面另一方面接受自接受自下而上经灰渣、燃料层的热空气及烟气的下而上经灰渣、燃料层的热空气及烟气的对对流热流热，还有与高温焦炭层的，还有与高温焦炭层的接触导热接触导热。新煤。新煤层在这样优越的条件下完成燃烧的各个阶段，层在这样优越的条件下完成燃烧的各个阶段，燃料层厚度不断减薄，直至形成灰渣，落入燃料层厚度不断减薄，直至
12、形成灰渣，落入灰坑。灰坑。n燃烧层结构（自下而上）：燃烧层结构（自下而上）：炉排炉排、灰渣层灰渣层、氧化层氧化层、还原层还原层、新燃料新燃料、火焰火焰。16n燃烧特点：燃烧特点：着火条件优越着火条件优越，燃烧效率低；，燃烧效率低；燃烧燃烧时间充足时间充足；周期性冒黑烟周期性冒黑烟?，污染环境，结构简单；，污染环境，结构简单；操作方便，基本上能燃烧操作方便，基本上能燃烧各种煤种各种煤种。17n为了改善手烧炉的燃烧，克服冒黑烟的缺为了改善手烧炉的燃烧，克服冒黑烟的缺点，在对手烧炉技术的改造中，发展形成点，在对手烧炉技术的改造中，发展形成了具有了具有双层炉排双层炉排的燃烧设备。双层炉排炉的燃烧设备。
13、双层炉排炉的煤层阻力较大，一般需要的煤层阻力较大，一般需要引风机引风机来增强来增强炉内的烟气流通。如果采用炉内的烟气流通。如果采用自然通风自然通风，则，则要求要求减小炉排面积热负荷减小炉排面积热负荷和和增加烟囱高度增加烟囱高度。n炉排常用炉排常用铸铁铸铁制造，有制造，有板状炉排板状炉排和和条状炉条状炉排排两种。两种。185-45-4链条炉排炉条炉排炉n一、链条炉的构造及工作原理一、链条炉的构造及工作原理 1.构造（构造（下下图图5-9）2.工作原理（工作原理（图图5-9d）煤闸门煤闸门的作用：可以上、下升降，用的作用：可以上、下升降，用以调节煤层厚度。以调节煤层厚度。除渣板（老鹰铁）除渣板（老
14、鹰铁）的作用：主要作用的作用：主要作用是铲除灰渣；可延长灰渣在炉内的停是铲除灰渣；可延长灰渣在炉内的停留时间；可减少炉排后端的漏风。留时间；可减少炉排后端的漏风。1920n3.链条炉排的结构型式链条炉排的结构型式 国产链条炉排：国产链条炉排：链带式链带式、横梁式横梁式和和鳞片式鳞片式。n链带式链条炉排链带式链条炉排属轻型结构，适用小容量供热锅炉，属轻型结构，适用小容量供热锅炉，见下图见下图5-10。炉排片的形状似链节，这些炉排片的形状似链节，这些“链节链节”串联形成串联形成一个宽阔的一个宽阔的环形链带环形链带。主动炉排片：组成主动链环，直接与固定在主主动炉排片：组成主动链环，直接与固定在主动轴
15、上的主动链轮啮合，担负传递整个炉排运动轴上的主动链轮啮合，担负传递整个炉排运动的拉力。主动轴由电动机通过变速箱驱动，动的拉力。主动轴由电动机通过变速箱驱动，图图5-10d。2122n从动炉排片：从动炉排片：不承受拉力不承受拉力，分为四种形，分为四种形式：式：薄片型薄片型炉排片炉排片大块型大块型炉排片炉排片活络芯片型活络芯片型炉排片炉排片拔柏葛炉拔柏葛炉排片排片 23n横梁式链条炉排横梁式链条炉排 下图下图5-15所示，采用所示，采用横梁作支架横梁作支架，炉排片嵌于支架炉排片嵌于支架(横梁横梁)的槽内，横梁的槽内，横梁搁置在链条的大链环上，搁置在链条的大链环上，横梁与传动横梁与传动链条固结在一起
16、链条固结在一起，当主动轴上的链轮，当主动轴上的链轮带动链条转动时，横梁及其上的整付带动链条转动时，横梁及其上的整付炉排便随之移动。炉排便随之移动。2425横梁式链条炉排的形式很多，最常用的是Coxe型链条炉排，如图图5-16所示。 26n鳞片式链条炉排鳞片式链条炉排由由多组链条多组链条和和炉排片炉排片组成，组成，如下图如下图5-17所示。所示。炉排片炉排片(鳞片鳞片)嵌在炉排夹板之间，炉排嵌在炉排夹板之间，炉排夹板用销钉固定在链条上。夹板用销钉固定在链条上。拉杆拉杆穿过节穿过节距套筒距套筒(其上套有铸铁滚筒其上套有铸铁滚筒)，把平行工，把平行工作的各组链条和炉排片串联起来，组成作的各组链条和炉
17、排片串联起来，组成链状软性结构，链状软性结构，图图5-17d。2728二、链条炉的燃烧过程n1特点特点单面引火单面引火，着火条件差。，着火条件差。无周期性无周期性，整个燃烧过程沿炉排长度由前，整个燃烧过程沿炉排长度由前至后，至后，连续顺序连续顺序地完成。地完成。燃烧过程的燃烧过程的区段性区段性，沿炉排长度方向，燃，沿炉排长度方向，燃烧层被划分为四个区域，烧层被划分为四个区域，图图5-18d。2930n2燃烧过程燃烧过程新煤区新煤区： 煤在此区段内预热干燥，从煤在此区段内预热干燥，从O1k线所示的线所示的斜面开始析出挥发分。斜面开始析出挥发分。挥发分析出和燃烧区挥发分析出和燃烧区： O2H为挥发
18、分析出殆尽线，煤在为挥发分析出殆尽线，煤在O1k至至O2H曲线相距不远，也就是说，挥发分在曲线相距不远，也就是说，挥发分在沿沿O1k线析出的同时，挥发分就开始着火。线析出的同时，挥发分就开始着火。31n焦炭燃烧区焦炭燃烧区：从：从O2H线焦炭开始着火，该区线焦炭开始着火，该区段是煤的主要燃烧区段。该区分为氧化区段是煤的主要燃烧区段。该区分为氧化区a和和还原区还原区b。a区：在该区氧气被迅速耗尽；区：在该区氧气被迅速耗尽；b区：在该区燃烧产物中的区：在该区燃烧产物中的CO2、H2O（气）被灼热的焦炭所还原。（气）被灼热的焦炭所还原。32n燃尽阶段燃尽阶段：单面引火，最上层的煤首先着火，：单面引火
19、，最上层的煤首先着火，因此灰渣也先在表面形成；空气由下进入，最因此灰渣也先在表面形成；空气由下进入，最底层的煤燃尽也快，较早形成灰渣。由此可见，底层的煤燃尽也快，较早形成灰渣。由此可见，在炉排末端未燃尽的焦炭处于上、下灰渣之间。在炉排末端未燃尽的焦炭处于上、下灰渣之间。O5点为燃尽点，随煤质特性的变化点为燃尽点，随煤质特性的变化O5点前后移点前后移动。动。33n3.烟气成分变化规律烟气成分变化规律 在在O1点以前，煤层预热干燥，通过煤层空气中的点以前，煤层预热干燥，通过煤层空气中的O2浓度基本不变，容积成分约为浓度基本不变，容积成分约为21%。从从O1以后，挥发分开始析出并着火燃烧，以后，挥发
20、分开始析出并着火燃烧，CO2浓浓度度，O2的浓度的浓度。在在O2点以后，焦炭开始着火燃烧，点以后，焦炭开始着火燃烧，O2，CO2；在；在O3点点，=1，CO2浓度出现第一个峰值浓度出现第一个峰值。34在在O3点后，开始还原反应，点后，开始还原反应，CO，CO2，同时，同时H2。在严重缺氧情况下，在严重缺氧情况下，CH4。在在O4点点，CO，H2到最大值到最大值，CO2到最小后，燃到最小后，燃烧层部分燃尽成灰，还原层渐薄，烧层部分燃尽成灰，还原层渐薄，CO和和H2，CO2。当达到当达到O5时时，还原区消失，还原区消失，CO2达一个新的峰值达一个新的峰值，此，此后，灰渣后，灰渣，焦炭层，焦炭层，O
21、2，在炉排末端，在炉排末端，O2几几乎乎21%。当出现还原反应时，表明氧量不足，表示当出现还原反应时，表明氧量不足，表示1，在还原区，在还原区段前、后，氧量过剩，表示段前、后，氧量过剩，表示1。35n4.4.链条炉的燃烧调节链条炉的燃烧调节 链条炉的燃烧调节：主要是链条炉的燃烧调节：主要是风量风量与与给煤量给煤量调调节。节。因燃烧层温度很高，化学反应速度快，燃烧速因燃烧层温度很高，化学反应速度快，燃烧速度主要取决于度主要取决于氧向焦炭的扩散速度和供给量氧向焦炭的扩散速度和供给量。风量，锅炉出力风量，锅炉出力，反之出力，反之出力。当当锅炉负荷变动锅炉负荷变动时，先调节时，先调节风量风量，然后调节
22、，然后调节给给煤量煤量，即调整炉排速度与之匹配，即调整炉排速度与之匹配，协同跟踪协同跟踪负负荷的变化。荷的变化。煤层厚度通过煤层厚度通过煤闸门煤闸门人工调节。一般人工调节。一般100150mm左右。煤层厚度通过试验确定。左右。煤层厚度通过试验确定。36三、改善链条炉燃烧的措施n1合理配风合理配风n分段配风分段配风链条炉的燃烧过程是链条炉的燃烧过程是分区段分区段的，沿炉排长的，沿炉排长度方向燃烧所需的空气量各不相同。度方向燃烧所需的空气量各不相同。一般都采用一般都采用“两端少，中间多两端少，中间多”的分段配的分段配风方式，即把炉排下的统仓风室沿长度方风方式，即把炉排下的统仓风室沿长度方向分成几段
23、，互相隔开做成多个独立的小向分成几段，互相隔开做成多个独立的小风室。每个小风室装设调节风门，可按燃风室。每个小风室装设调节风门，可按燃烧需要进行调节和分配风量，如烧需要进行调节和分配风量，如下图下图5-19中虚线所示。中虚线所示。3738n均匀送风均匀送风 均匀送风是指沿链条炉排均匀送风是指沿链条炉排宽度方向宽度方向的送风而言。的送风而言。实验结论表明，风仓横向配风的均匀性与实验结论表明，风仓横向配风的均匀性与进进风口风口结构结构、小风仓的、小风仓的宽高比宽高比、风室内空气的、风室内空气的轴向气流轴向气流和风仓和风仓密封性密封性等多种因素有关，其中以进风口尺等多种因素有关，其中以进风口尺寸的影
24、响最为显著。寸的影响最为显著。随风口与风室的随风口与风室的截面比的增大截面比的增大而更趋于均匀。而更趋于均匀。单侧进风单侧进风的链条炉：的链条炉：设置导风板设置导风板或采用或采用风仓节风仓节流挡板装置流挡板装置。炉排宽度较大炉排宽度较大的链条炉：采取双侧相对进风方的链条炉：采取双侧相对进风方式。式。39n2.炉拱炉拱(1)(1)作用（作用（图图5-20d）可改变自燃料层上升的可改变自燃料层上升的气流流动方向气流流动方向，使，使可燃气体与空气良好混合，为可燃气体的可燃气体与空气良好混合，为可燃气体的燃尽创造条件；燃尽创造条件；加速加速新入炉煤着火燃烧的作用。新入炉煤着火燃烧的作用。(2)(2)炉
25、拱的设置炉拱的设置 炉拱的形状、尺寸与燃料的性质密切相关。炉拱的形状、尺寸与燃料的性质密切相关。通常前、后拱同时布置，各自伸入炉膛形成通常前、后拱同时布置，各自伸入炉膛形成“喉口喉口”，对炉内气体有，对炉内气体有强烈的扰动作用强烈的扰动作用，如下图如下图5-20所示。所示。40 前拱前拱 要有一定的敞开度，保证有较好要有一定的敞开度，保证有较好热辐射条热辐射条件件。如。如图图5-20所示。所示。41 引燃拱引燃拱 前拱下部紧靠煤闸门处的炉拱，称为前拱下部紧靠煤闸门处的炉拱，称为引燃引燃拱拱。如上图所示。如上图所示。 引燃拱的作用：引燃拱的作用：再辐射再辐射引燃新进入炉内的引燃新进入炉内的煤；煤
26、；保护煤闸门保护煤闸门。42 后拱后拱Q与前拱形成与前拱形成喉口喉口。Q把炉排后端灼热过量氧的高温烟气，把炉排后端灼热过量氧的高温烟气，导导向燃烧中心向燃烧中心，使可燃气体在炉膛空间进，使可燃气体在炉膛空间进一步燃烧。一步燃烧。Q被导向前端的灼热高温烟气及被它所夹被导向前端的灼热高温烟气及被它所夹带的发红的炭粒在气流转弯向上时带的发红的炭粒在气流转弯向上时被分被分离离下来，落在刚进煤闸门的新煤上，将下来，落在刚进煤闸门的新煤上，将有利于着火燃烧。有利于着火燃烧。43燃用低挥发分的无烟煤时，采用燃用低挥发分的无烟煤时，采用低而长的低而长的后拱后拱，如下图所示。，如下图所示。 44燃用烟煤和褐煤时
27、，一般采用燃用烟煤和褐煤时，一般采用高而短的前拱高而短的前拱，后拱也不大长后拱也不大长（如下图所示），但组成的喉口（如下图所示），但组成的喉口应有较大的扰动。也有在喉口处应有较大的扰动。也有在喉口处加投二次风加投二次风的。的。 45n3.二次风二次风二次风的作用二次风的作用不在于补给空气不在于补给空气，主要在于加强对烟气的，主要在于加强对烟气的扰动与混合。扰动与混合。二次风可以是二次风可以是空气、蒸汽或烟气空气、蒸汽或烟气。二次风必须二次风必须具有一定的风量和风速具有一定的风量和风速。二次。二次风为总风量的风为总风量的515%。以获得在炉膛应。以获得在炉膛应有的穿透深度。风速有的穿透深度。风速
28、5080m/s，风压，风压20004000Pa。46n二次风的布置二次风的布置对小容量锅炉对小容量锅炉二次风常布置在二次风常布置在前墙或后墙前墙或后墙。布置在布置在前墙前墙，喷嘴轴线向下倾斜，喷嘴轴线向下倾斜1025。对无烟煤，二次风易布置在对无烟煤，二次风易布置在后墙鼻尖处后墙鼻尖处。对大容量锅炉对大容量锅炉二次风可二次风可采用前、后墙布置采用前、后墙布置（错开布置），以（错开布置），以形成切圆旋转气流，提高二次风的功能。形成切圆旋转气流，提高二次风的功能。n上述分区送风，炉拱和二次风等措施，不仅适用上述分区送风，炉拱和二次风等措施，不仅适用于链条炉，也适用于类似燃烧的其他炉型。于链条炉，也
29、适用于类似燃烧的其他炉型。47四、链条炉的分层燃烧技术n1给煤方式给煤方式对链条炉排炉燃烧的影响（对链条炉排炉燃烧的影响（不利不利）炉排上的煤密实，透气性差，炉排上的煤密实，透气性差，通风阻力大通风阻力大，送风，送风机电耗大；炉排上机电耗大；炉排上通风不均匀通风不均匀，易形成，易形成“火口火口”，使炉膛内过量空气系数增加，漏煤量增加。，使炉膛内过量空气系数增加，漏煤量增加。煤经过输煤装置卸入原煤斗时，块状煤易向两侧煤经过输煤装置卸入原煤斗时，块状煤易向两侧滚动，滚动，两侧块煤多两侧块煤多，中间细煤多中间细煤多。两侧两侧块煤多，块煤多，通风阻力小通风阻力小，易漏入冷空气，使炉膛过量空气系，易漏入
30、冷空气，使炉膛过量空气系数增加，炉膛温度降低，影响煤的燃烧、燃尽。数增加，炉膛温度降低，影响煤的燃烧、燃尽。n另外链条炉排炉中，煤在炉排上的位置不动，一另外链条炉排炉中，煤在炉排上的位置不动，一旦出现异常情况，炉排本身无法弥补，为了防止旦出现异常情况，炉排本身无法弥补，为了防止出现以上问题，一般采用出现以上问题，一般采用分层燃烧技术分层燃烧技术。48n2分层燃烧技术分层燃烧技术 保证炉排面上煤的颗粒度分布均匀，并使保证炉排面上煤的颗粒度分布均匀，并使块块煤煤位于煤层最下面，即紧贴炉排面；位于煤层最下面，即紧贴炉排面；中、小颗中、小颗粒粒位于煤层中间；位于煤层中间；细煤细煤位于煤层的最上面；位于
31、煤层的最上面；煤煤末末悬浮在炉膛空间燃烧，这就是分层燃烧技术。悬浮在炉膛空间燃烧，这就是分层燃烧技术。它有利于煤的燃烧、燃尽和提高锅炉燃烧热效它有利于煤的燃烧、燃尽和提高锅炉燃烧热效率。率。 煤的分层燃烧：煤的分层燃烧：机械分层机械分层和和风压分层风压分层。49分层燃烧装置的工作原理分层燃烧装置的工作原理 使落煤疏松和控制加煤量，并使落煤疏松和控制加煤量，并取消煤闸板取消煤闸板； 通过通过筛板筛板或或气力气力的作用，将煤按粒度分开，使的作用，将煤按粒度分开，使炉排上的煤层按炉排上的煤层按不同的粒径范围不同的粒径范围有序地分成二有序地分成二层或三层，有的还将层或三层，有的还将煤末煤末送入炉膛内燃
32、烧。送入炉膛内燃烧。滚动给煤机分离装置滚动给煤机分离装置 最常用的机械分层设备，主要部件有：滚筒、最常用的机械分层设备，主要部件有：滚筒、双层筛、振动装置，如双层筛、振动装置，如下图下图5-21所示。所示。5051五、煤的性质对链条炉燃烧的影响n1.水分水分当当Mar过高过高时，煤的着火阶段延长，时，煤的着火阶段延长，O1点后移，燃烧、燃尽段缩短，易点后移，燃烧、燃尽段缩短，易q4；当；当Mar过低过低时，煤中的细粒被吹飞或由炉排时，煤中的细粒被吹飞或由炉排漏煤，漏煤， ，可适当掺水，减少飞灰，可适当掺水，减少飞灰和漏煤损失。和漏煤损失。n2灰分灰分当当Aar过高过高时，时，O5点后移，点后移
33、，q4；当；当Aar过低过低时，灰渣层过薄，炉排易过热烧时，灰渣层过薄，炉排易过热烧坏。坏。 52n3.挥发分挥发分当当挥发分过低挥发分过低时，如无烟煤和贫煤，挥时，如无烟煤和贫煤，挥发分析出温度高，着火困难，即发分析出温度高，着火困难，即Q1k线线后移。燃烧及燃尽时间缩短，无烟煤和后移。燃烧及燃尽时间缩短，无烟煤和贫煤固定碳多，贫煤固定碳多， 。对对挥发分高挥发分高的煤，着火容易，且易完全的煤，着火容易，且易完全燃烧。但当炉膛容积热负荷较高，即炉燃烧。但当炉膛容积热负荷较高，即炉膛容积小时，膛容积小时，q3。53n4.煤的粘结性煤的粘结性粘结性强粘结性强的煤，高温下易在表面板结，的煤，高温下
34、易在表面板结，影响通风，不得不加强通风，使燃烧不影响通风，不得不加强通风，使燃烧不够稳定。够稳定。贫煤、无烟煤一类贫煤、无烟煤一类弱粘结和不粘结煤弱粘结和不粘结煤受受热时易形成细屑碎末，热时易形成细屑碎末， 。54n5.煤的颗粒度煤的颗粒度颗粒度颗粒度大小不均大小不均，碎屑细末嵌填于块煤之间，碎屑细末嵌填于块煤之间，水蒸汽不易散逸，着火和燃烧过程延长；水蒸汽不易散逸，着火和燃烧过程延长；粒度粒度大小过于悬殊大小过于悬殊，易引起在煤斗中的机械分，易引起在煤斗中的机械分离，颗粒大块跑边，细粒碎末居中，影响着火离，颗粒大块跑边，细粒碎末居中，影响着火燃烧，同时燃烧，同时 。通风阻力大，细末多的地方易
35、形成通风阻力大，细末多的地方易形成“火口火口”；55n利用炉排利用炉排往复运动往复运动来实现来实现给煤给煤、除渣除渣、拨火拨火机械化的燃烧设备，称为往复炉排机械化的燃烧设备，称为往复炉排炉。炉。 n一、结构一、结构1倾斜往复炉排炉倾斜往复炉排炉 结构为倾斜阶梯形，并具有结构为倾斜阶梯形，并具有1520左右的倾角，炉排由间隔布置左右的倾角，炉排由间隔布置的的活动炉排片活动炉排片和和固定炉排片固定炉排片组成，如下组成，如下图图5-22所示。所示。5-55-5往复炉排炉往复炉排炉56572水平往复炉排炉水平往复炉排炉 结构与倾斜往复炉排炉相似，如图结构与倾斜往复炉排炉相似，如图5-23所示。所示。5
36、8二、燃烧过程及特点n1.工作原理工作原理如如图图5-22d，图图5-23d所示。所示。煤从煤斗加入，借活动炉排的煤从煤斗加入，借活动炉排的往复推饲往复推饲作作用，由前向后缓缓移动，最后落在用，由前向后缓缓移动，最后落在水平燃水平燃尽炉排尽炉排上，灰渣燃尽后，排出炉外。上，灰渣燃尽后，排出炉外。采用采用分室供风分室供风，以解决空气的供需矛盾。，以解决空气的供需矛盾。59n2.燃烧过程燃烧过程煤的燃烧过程按煤的燃烧过程按预热干燥预热干燥、燃烧燃烧和和燃尽燃尽等阶段，等阶段，由前而后顺序进行。由前而后顺序进行。活动炉排往复运动，活动炉排往复运动，推煤推煤运动时，把部分新煤运动时，把部分新煤推到下一
37、层已燃着的炽热煤层上；推到下一层已燃着的炽热煤层上；返回返回时，又时，又把部分燃着的煤带回到未燃的煤层下面，使之把部分燃着的煤带回到未燃的煤层下面，使之成为底层着火的火源。成为底层着火的火源。炉排往复运动的耙拨作用，可炉排往复运动的耙拨作用，可改善燃烧层的透改善燃烧层的透气性气性，捣碎焦块，使包裹在煤外的灰衣脱落，捣碎焦块，使包裹在煤外的灰衣脱落，有利于燃尽。有利于燃尽。60n3特点特点优点：优点： 结构简单，制造方便，金属耗量低，着火结构简单，制造方便，金属耗量低，着火条件好。条件好。 实现加煤、除渣、拨火三项实现加煤、除渣、拨火三项机械化操作机械化操作。 能燃用低质煤，具有较好的消烟效果。
38、能燃用低质煤，具有较好的消烟效果。缺点：缺点： 活动炉排片易烧坏活动炉排片易烧坏，漏煤漏风严重漏煤漏风严重。61n分类：5-65-6抛煤机炉抛煤机炉62一、抛煤机n风力抛煤机风力抛煤机：借助于：借助于高速气流高速气流来播撒燃煤，所抛煤来播撒燃煤，所抛煤层，沿炉排长度方向的粒度分布是层，沿炉排长度方向的粒度分布是前部粒度较粗前部粒度较粗。n机械抛煤机机械抛煤机：借助于：借助于机械机械(旋转叶片旋转叶片)运动运动的能量来的能量来播撒燃煤，所抛煤层，沿炉排长度方向的粒度分布播撒燃煤，所抛煤层，沿炉排长度方向的粒度分布是是前细后粗前细后粗。n机械机械风力抛煤机风力抛煤机：以机械抛撒燃煤为主，风力抛：以
39、机械抛撒燃煤为主，风力抛撒为辅，所抛撒的煤层，综合两种播煤方式的特点，撒为辅，所抛撒的煤层，综合两种播煤方式的特点，粒度分布比较均匀，但因其是以机械抛煤为主，所粒度分布比较均匀，但因其是以机械抛煤为主，所以煤层特点依然是炉排以煤层特点依然是炉排前部较细，炉排后部较粗前部较细，炉排后部较粗。 目前，国内普遍采用的是机械目前，国内普遍采用的是机械风力抛煤机。风力抛煤机。631.机械-风力抛煤机的构造n由给煤部件和抛煤部件组成，如下由给煤部件和抛煤部件组成，如下图图5-24所示。所示。给煤部件给煤部件：由推煤活塞和调节平板组成。：由推煤活塞和调节平板组成。抛煤部件抛煤部件：由机械抛煤和风力抛煤。：由
40、机械抛煤和风力抛煤。机械抛煤部分机械抛煤部分：由击煤叶片及转子组成；：由击煤叶片及转子组成；风力抛煤部分风力抛煤部分：由播煤风槽，侧风管及冷：由播煤风槽，侧风管及冷却风喷口组成。却风喷口组成。64652.机械风力抛煤机的工作原理n机械抛煤，如机械抛煤，如图图5-24d所示。所示。机械抛煤机械抛煤：煤自煤斗：煤自煤斗1下滑，经推煤活塞下滑，经推煤活塞2的往复推饲，顺调节平板的往复推饲，顺调节平板4下落被抛煤下落被抛煤转子的叶片转子的叶片6抛撒于炉中。抛撒于炉中。辅助风力抛煤辅助风力抛煤：由播煤风槽：由播煤风槽9斜面上的一斜面上的一排喷口喷出的气流来完成。排喷口喷出的气流来完成。66冷却风冷却风：
41、（：（冷却以及部分播煤作用冷却以及部分播煤作用 ）在转子外）在转子外围的壳体内设有冷却风道围的壳体内设有冷却风道8，冷却风从风口，冷却风从风口5喷喷出，也起着部分的播煤作用。出，也起着部分的播煤作用。侧面风侧面风：（：（扰动混合作用扰动混合作用 ）风管）风管10中喷出的气中喷出的气流，很大程度上起着扰动混合作用。流，很大程度上起着扰动混合作用。风力抛煤：抛煤风力抛煤：抛煤, ,起二次风的作用。起二次风的作用。给煤量的调节给煤量的调节：改变滑块的往复频率或行程实现。：改变滑块的往复频率或行程实现。抛煤的远与近的控制抛煤的远与近的控制：改变转子的转速和调节板：改变转子的转速和调节板的伸、缩以改变转
42、子叶片的出煤角度来控制。的伸、缩以改变转子叶片的出煤角度来控制。67n1.构造构造 由机械由机械-风力抛煤机、炉膛和炉排组成，如下风力抛煤机、炉膛和炉排组成，如下图图5-25所示。所示。n2.工作过程工作过程 如如图图5-25d所示。所示。n3.特点特点加煤方式与手烧炉相仿加煤方式与手烧炉相仿;双面引火双面引火，对燃料的适应性广，对燃料的适应性广;煤层厚度、通风强弱可以控制和调节。煤层厚度、通风强弱可以控制和调节。二、机械-风力抛煤机炉6869n一、流化床的型式与结构一、流化床的型式与结构流化床燃烧？是一种燃烧化石燃料、废物和流化床燃烧？是一种燃烧化石燃料、废物和各种生物质燃料的燃烧技术。各种
43、生物质燃料的燃烧技术。基本原理：床料在流化状态下进行燃烧。早基本原理：床料在流化状态下进行燃烧。早期为期为鼓泡床沸腾炉鼓泡床沸腾炉，为提高燃料效率和脱硫，为提高燃料效率和脱硫效率，现又研究开发了新一代的效率，现又研究开发了新一代的循环流化床循环流化床锅炉（锅炉（CFB锅炉）锅炉）。目前最大容量的循环流化床锅炉配目前最大容量的循环流化床锅炉配300MW的汽轮发电机组。我国循环流化床锅炉的汽轮发电机组。我国循环流化床锅炉6，10，20，35，75，130，220，410，450，465t/h循环流化床锅炉。循环流化床锅炉。5-75-7流化床炉流化床炉70n设有一圆筒形容器，底部装有多孔板设有一圆筒
44、形容器，底部装有多孔板(筛板或气筛板或气体分布板体分布板)，多孔板上堆放一层颗粒物料，多孔板上堆放一层颗粒物料(即床即床层层)。如果气体通过颗粒层，该床层随着。如果气体通过颗粒层，该床层随着气体流气体流速的变化速的变化会呈现出不同的流动状态，会呈现出不同的流动状态，如上图所如上图所示示。711.固定床（图固定床（图a） 当气流速度较低时，气体仅是在静止颗粒的缝隙中流当气流速度较低时，气体仅是在静止颗粒的缝隙中流过，过，颗粒间保持接触颗粒间保持接触，床层高度床层高度Lm不变不变，称为固定，称为固定床。床。 2.临界流化床（如图临界流化床（如图b） 当气流速度增大到一定值时，所有颗粒都被上升气当气
45、流速度增大到一定值时，所有颗粒都被上升气流悬浮起来。此时，颗粒间的位置稍有串动，但仍保流悬浮起来。此时，颗粒间的位置稍有串动，但仍保持持接触接触，只是，只是床层变松略有膨胀床层变松略有膨胀，床层高度增至，床层高度增至Lmf。 这时床层处于初始或临界流化状态，称为临界流化这时床层处于初始或临界流化状态，称为临界流化床。此时空塔速度称为床。此时空塔速度称为临界流化速度临界流化速度（实验方法测得）（实验方法测得）。气体对颗粒的作用力与颗粒的重力相平衡。气体对颗粒的作用力与颗粒的重力相平衡。723鼓泡流化床（如图鼓泡流化床（如图c）当气流速度大于临界速度时（当气流速度大于临界速度时（3.54.5倍）倍
46、），一般会出现气体的，一般会出现气体的鼓泡鼓泡现象（除了非常均现象（除了非常均匀的颗粒床会均匀膨胀外），具有明显的不匀的颗粒床会均匀膨胀外），具有明显的不稳定性。稳定性。粒群在床层中松散开，床层增高，每个颗粒粒群在床层中松散开，床层增高，每个颗粒均浮动于气流之中，但有均浮动于气流之中，但有明显的上界面明显的上界面，这，这种床层称为种床层称为鼓泡流化床鼓泡流化床。734柱塞流化床（如图柱塞流化床（如图d）当气流速度继续增大时，气泡在上升过程中当气流速度继续增大时，气泡在上升过程中会发生会发生合并和长大合并和长大，气泡甚至会大的几乎充，气泡甚至会大的几乎充满床层的整个截面。满床层的整个截面。对于对
47、于小颗粒床小颗粒床，颗粒围绕着上升气流空隙沿壁，颗粒围绕着上升气流空隙沿壁面向下流动，称为面向下流动，称为轴向柱塞流轴向柱塞流。对于对于大颗粒床大颗粒床，在气泡上面的那部分床层就像，在气泡上面的那部分床层就像活塞一样被推向上部，然后颗粒从柱塞的顶部活塞一样被推向上部，然后颗粒从柱塞的顶部向下降落，最后柱塞消失。这时，另一个柱塞向下降落，最后柱塞消失。这时，另一个柱塞又形成，重复上述过程。这种不稳定的脉动流又形成，重复上述过程。这种不稳定的脉动流动称为动称为柱塞流动柱塞流动。745湍流床（如图湍流床（如图e）当流化速度较高时，柱塞状态结束，床层的上表面当流化速度较高时，柱塞状态结束，床层的上表面
48、消失，消失，夹带夹带变得相当明显。炉内形成上部颗粒浓度变得相当明显。炉内形成上部颗粒浓度小的稀相区和下部颗粒浓度较大的浓相区，此状态小的稀相区和下部颗粒浓度较大的浓相区，此状态为为湍流床湍流床。6稀相流化床（如图稀相流化床（如图f）当气体速度大于颗粒的带出速度（当气体速度大于颗粒的带出速度（67倍临界速倍临界速度）时，颗粒被气体带出床层，这种状态称为颗粒度）时，颗粒被气体带出床层，这种状态称为颗粒气体输送的气体输送的稀相流化床（快速床状态）稀相流化床（快速床状态）。上下部颗。上下部颗粒浓度差别减少，粒浓度差别减少，中心中心为气固两相流垂直向上流动，为气固两相流垂直向上流动，四周环形区四周环形区
49、气固向下反流，床内颗粒气固向下反流，床内颗粒内循环倍率很内循环倍率很高高。75n为了维持快速床状态，这些颗粒必须用分离器为了维持快速床状态，这些颗粒必须用分离器从气流中分离下来，然后再送回床层循环燃烧。从气流中分离下来，然后再送回床层循环燃烧。这样的床层称为这样的床层称为循环流化床循环流化床。采用这种燃烧技。采用这种燃烧技术的锅炉称为术的锅炉称为循环流化床锅炉循环流化床锅炉。循环倍率循环倍率（单位时间内循环颗粒的质量与燃（单位时间内循环颗粒的质量与燃料消耗量的比值）是循环流化床锅炉的一个料消耗量的比值）是循环流化床锅炉的一个重要参数。重要参数。n如果如果流化速度进一步提高流化速度进一步提高，炉
50、膛所有的颗粒均，炉膛所有的颗粒均被带出，不存在颗粒内循环状态，即被带出，不存在颗粒内循环状态，即气力输送气力输送。煤粉在煤粉炉内燃烧就属于这种状态。煤粉在煤粉炉内燃烧就属于这种状态。76二、循环流化床锅炉（CFBB）n循环流化床锅炉是近年来国际上发展起来的循环流化床锅炉是近年来国际上发展起来的新一代高效、低污染、洁净煤燃烧技术。新一代高效、低污染、洁净煤燃烧技术。n燃料以及脱硫剂在床内多次循环，反复进行燃料以及脱硫剂在床内多次循环，反复进行低温燃烧和脱硫反应低温燃烧和脱硫反应，在炉内能达到，在炉内能达到90%的的脱硫效率，低温燃烧抑制了脱硫效率，低温燃烧抑制了NOx的生成。在的生成。在国际上得
51、到迅速的发展。国际上得到迅速的发展。77n1. 基本原理基本原理循环流化床炉是由循环流化床炉是由鼓泡流化床鼓泡流化床发展而来的，发展而来的，两者的主要区别：两者的主要区别：循环流化床流化速度高（循环流化床流化速度高（310m/s；13m/s）存在气固分离器（循环倍率高达存在气固分离器（循环倍率高达50），燃烧效），燃烧效率可达率可达99%或更高。或更高。原理：一般原理：一般粗颗粒粗颗粒在燃烧室的下部燃烧，在燃烧室的下部燃烧，细细颗粒颗粒在燃烧室的上部燃烧，被在燃烧室的上部燃烧，被烟气夹带出燃烟气夹带出燃烧室的细颗粒烧室的细颗粒采用各种分离装置收集下来，采用各种分离装置收集下来，再送回床内循环燃
52、烧。再送回床内循环燃烧。78n2.循环流化床燃烧过程及特点循环流化床燃烧过程及特点由由流化床燃烧室流化床燃烧室、气固分离装置气固分离装置和和飞灰回送飞灰回送装置装置组成，组成，如下图如下图5-31所示（所示（图图5-31d）。）。（1）燃烧区域的划分）燃烧区域的划分 从燃烧的观点考虑，循环流化床锅炉可从燃烧的观点考虑，循环流化床锅炉可以划分为三个不同的燃烧区域，即炉膛下部以划分为三个不同的燃烧区域，即炉膛下部密相区密相区、炉膛上部、炉膛上部稀相区稀相区和和高温气固分离区高温气固分离区。798081炉膛下部密相区炉膛下部密相区一次风将床料和加入的煤粒流化。一次风将床料和加入的煤粒流化。新鲜燃料新
53、鲜燃料和和从高温分离器收集下来的从高温分离器收集下来的未燃尽的焦炭未燃尽的焦炭被送入被送入床内。床内。燃料中燃料中挥发分析出挥发分析出和和一部分燃烧一部分燃烧在该区域进行。在该区域进行。该区域通常处于该区域通常处于还原性气氛还原性气氛，为防止锅炉受热，为防止锅炉受热面腐蚀，受热面用耐火混凝土覆盖。面腐蚀，受热面用耐火混凝土覆盖。该区域充满灼热的物料，为燃料的加热、着火该区域充满灼热的物料，为燃料的加热、着火和燃烧和燃烧提供了一个稳定的热源提供了一个稳定的热源。82炉膛上部稀相区炉膛上部稀相区该区域处于该区域处于富氧状态富氧状态，被输送到该区域的，被输送到该区域的焦炭焦炭和部分挥发分和部分挥发分
54、大多数在这里燃烧。大多数在这里燃烧。焦炭颗粒在炉膛截面的中心区向上运动，在贴焦炭颗粒在炉膛截面的中心区向上运动，在贴近炉壁处沿炉壁向下移动，或在中心区随颗粒近炉壁处沿炉壁向下移动，或在中心区随颗粒团向下运动。团向下运动。焦炭颗粒沿炉膛高度循环运动焦炭颗粒沿炉膛高度循环运动，在炉内的停留时间增长，对焦炭颗粒的燃烧十在炉内的停留时间增长，对焦炭颗粒的燃烧十分有利。分有利。83高温分离器区高温分离器区由于焦炭颗粒在分离器内的停留时间由于焦炭颗粒在分离器内的停留时间很短，且该处的氧浓度又很低，所以很短，且该处的氧浓度又很低，所以焦炭焦炭在旋风分离器内的燃烧份额很小。在旋风分离器内的燃烧份额很小。不过，
55、不过，一氧化碳和挥发分一氧化碳和挥发分常常在这里常常在这里燃烧。燃烧。84n（2）特点）特点低温燃烧，低温燃烧，燃料效率燃料效率和和脱硫效率高脱硫效率高。煤种煤种适应性广适应性广。负荷调节范围宽。负荷调节范围宽。与带烟气脱硫装置的煤粉炉相比，与带烟气脱硫装置的煤粉炉相比，投投资和运行费用适中资和运行费用适中。磨损严重磨损严重。85n煤粉炉是把煤先磨成煤粉，然后用空气把煤煤粉炉是把煤先磨成煤粉，然后用空气把煤粉送入炉膛，在粉送入炉膛，在悬浮状态悬浮状态下着火燃烧。下着火燃烧。如下如下图图5-32所示为固态排渣煤粉燃烧炉。所示为固态排渣煤粉燃烧炉。 n煤粉的特点：煤粉的特点：煤粉与空气的煤粉与空气
56、的接触面积大接触面积大，改善了着火条，改善了着火条件，强化了燃烧。件，强化了燃烧。煤种的煤种的适应性广适应性广，燃烧效率高。，燃烧效率高。燃烧燃烧调节方便调节方便，适应负荷变化快。，适应负荷变化快。n适应范围：广泛应用大型电站锅炉。适应范围：广泛应用大型电站锅炉。5-8 煤粉炉煤粉炉868788一、炉膛n煤粉炉的炉膛，既是供煤粉煤粉炉的炉膛，既是供煤粉燃烧燃烧的空间，又是的空间，又是锅炉锅炉换热换热的重要组成部件，的重要组成部件，见下图见下图。n炉膛四周布满水冷壁，底部是炉膛四周布满水冷壁，底部是冷灰斗冷灰斗。炉膛不。炉膛不仅要有仅要有适当的容积适当的容积，而且要有，而且要有合理的几何形状合理
57、的几何形状。n1炉膛容积炉膛容积 炉膛容积的大小应满足两个条件：炉膛容积的大小应满足两个条件：燃烧燃烧：保证煤粉在炉膛内有：保证煤粉在炉膛内有足够的燃烧时足够的燃烧时间间。传热传热：能布置足够的受热面，使：能布置足够的受热面，使炉膛出口炉膛出口温度不致过高而引起结渣温度不致过高而引起结渣。8990n2炉膛出口温度炉膛出口温度煤粉炉炉膛出口温度受结渣条件的限制，在任煤粉炉炉膛出口温度受结渣条件的限制，在任何情况下，何情况下，不得超过灰的变形温度不得超过灰的变形温度t1，并留有，并留有裕度。如裕度。如t2-t1100， t2-100；当；当缺乏灰熔点资料时，缺乏灰熔点资料时， 1150。为保持炉膛
58、内有较高的温度水平，保证燃烧强为保持炉膛内有较高的温度水平，保证燃烧强烈，烈，炉膛出口温度也不宜过低炉膛出口温度也不宜过低，对煤粉炉，对煤粉炉 1000。91二、煤粉燃烧器n燃烧器是煤粉炉的主要燃烧设备，燃烧器是煤粉炉的主要燃烧设备，作用作用：将：将煤粉和空气煤粉和空气送入炉膛送入炉膛，并使煤粉在炉膛中，并使煤粉在炉膛中稳稳定地着火和燃烧定地着火和燃烧。n燃烧器的分类：燃烧器的分类：92n煤粉燃烧器有煤粉燃烧器有一次风一次风(热空气与煤粉的混合气流热空气与煤粉的混合气流)和和二次风二次风(热空气热空气)，有些锅炉还有，有些锅炉还有三次风三次风。一次风一次风：煤粉：煤粉空气混合气流，一次风率约占
59、空气混合气流，一次风率约占2030。一次风的作用：气流。一次风的作用：气流输送煤粉输送煤粉，为煤粉中挥发分燃烧为煤粉中挥发分燃烧提供氧气提供氧气。二次风二次风：煤粉完全燃烧、燃尽：煤粉完全燃烧、燃尽提供足够的氧气提供足够的氧气，加强对煤粉气流的加强对煤粉气流的搅拌和混合作用搅拌和混合作用。二次风率。二次风率约占约占7080。三次风三次风：储仓式制粉系统的乏气储仓式制粉系统的乏气，乏气中带有，乏气中带有一定量很细的煤粉，约占总风量的一定量很细的煤粉，约占总风量的5左右。左右。931单锅壳旋流式煤粉燃烧器n构造构造 如下图如下图5-33所示，由所示，由二次风蜗壳二次风蜗壳、一次风管一次风管、扩流锥
60、扩流锥和和煤粉均流挡块煤粉均流挡块组成。组成。n工作原理工作原理 如如图图5-33d所示，一次风煤粉气流由一次风所示，一次风煤粉气流由一次风管经扩流锥喷口，形成扩散的煤粉空气混合气管经扩流锥喷口，形成扩散的煤粉空气混合气流送入炉膛，二次风经二次风蜗壳，从喷口射流送入炉膛，二次风经二次风蜗壳，从喷口射出后形成旋转射流。利用旋转射流，能形成有出后形成旋转射流。利用旋转射流，能形成有利于着火的高温烟气利于着火的高温烟气回流区回流区，并使气流强烈混，并使气流强烈混合。合。9495962双蜗壳旋流式煤粉燃烧器n构造构造 如下图如下图所示，由大小两个蜗壳和套管组成。所示，由大小两个蜗壳和套管组成。n(2)
61、(2)工作原理工作原理 一次风煤粉气流经一次风煤粉气流经一次风蜗壳一次风蜗壳，二次风经，二次风经二二次风蜗壳次风蜗壳，发生旋转，从喷口射出后形成旋转，发生旋转，从喷口射出后形成旋转射流。利用旋转射流，能形成有利于着火的高射流。利用旋转射流，能形成有利于着火的高温烟气回流区，并使气流强烈混合。如温烟气回流区，并使气流强烈混合。如图图5-345-34所示。所示。979899三、煤粉制备系统n煤粉制备系统简称煤粉制备系统简称制粉系统制粉系统，是煤粉炉的重，是煤粉炉的重要组成部分，它与锅炉的安全、经济运行密要组成部分，它与锅炉的安全、经济运行密切相关。切相关。n制粉系统：制粉系统：储仓式制粉系统储仓式
62、制粉系统和和直吹式制粉系直吹式制粉系统统。工业锅炉常采用直吹式制粉系统。煤粉。工业锅炉常采用直吹式制粉系统。煤粉是由各种尺寸不同和形状不规划的颗粒组成。是由各种尺寸不同和形状不规划的颗粒组成。 煤粉基本特性煤粉基本特性： 易吸附空气，具有易吸附空气，具有流动流动性性；能用；能用气力输送气力输送；易；易氧化而自燃氧化而自燃。100n磨煤机磨煤机是制粉系统中最重要的设备，其性能是制粉系统中最重要的设备，其性能对煤粉细度、出力、磨煤电耗、金属耗量有对煤粉细度、出力、磨煤电耗、金属耗量有很大影响。很大影响。n原煤原煤碎煤机碎煤机破碎破碎磨煤机磨煤机煤粉，磨煤机煤粉，磨煤机的分类（按转速）：的分类（按转
63、速）：高速高速风扇式磨煤机，竖井式磨煤机；风扇式磨煤机，竖井式磨煤机；中速中速平盘式、碗式、球式中速磨煤机；平盘式、碗式、球式中速磨煤机；低速低速球磨机球磨机在工业锅炉中常用：在工业锅炉中常用：竖井式磨煤机竖井式磨煤机和和风扇式风扇式磨煤机磨煤机。1011竖井式磨煤机n结构形式结构形式 竖井式磨煤机是一种竖井式磨煤机是一种快速锤击式磨煤机快速锤击式磨煤机，如图所示，如图所示。102n工作原理工作原理 如如图图5-35d所示，经预先除铁，破碎后的碎所示，经预先除铁，破碎后的碎煤自进煤口送入；煤在锤子的高速打击和与煤自进煤口送入；煤在锤子的高速打击和与外壳护甲板的撞击下被磨成细末煤粉，细煤外壳护甲
64、板的撞击下被磨成细末煤粉，细煤粉被从粉被从两侧轴向进入的热空气两侧轴向进入的热空气携带经竖井由携带经竖井由喷口进入炉膛燃烧。喷口进入炉膛燃烧。n特点：结构简单，紧凑；煤粉细度粗，磨特点：结构简单，紧凑；煤粉细度粗，磨损快。适用于褐煤和较软的烟煤。损快。适用于褐煤和较软的烟煤。1032风扇式磨煤机n结构形式（结构形式（如下图如下图5-36所示）所示）n工作原理工作原理 煤随热空气轴向进入，受装于叶片上的煤随热空气轴向进入，受装于叶片上的冲冲击板的冲击击板的冲击和和与护板的撞击与护板的撞击，被打碎成细粉。，被打碎成细粉。在磨煤机上部装有在磨煤机上部装有分离器分离器，符合细度要求的，符合细度要求的煤
65、粉经燃烧器吹入炉膛燃烧。煤粉经燃烧器吹入炉膛燃烧。104105n燃油炉燃油炉( (下图下图所示）的主要燃烧设备是油燃烧器。所示）的主要燃烧设备是油燃烧器。油燃烧器主要由油燃烧器主要由油喷嘴油喷嘴和和调风器调风器两部分组成。两部分组成。5-9燃油锅炉106n一、油喷嘴一、油喷嘴 油喷嘴的型式：油喷嘴的型式：机械雾化喷嘴机械雾化喷嘴、蒸汽雾化蒸汽雾化喷嘴喷嘴。n1.机械雾化喷嘴机械雾化喷嘴 最常用的是最常用的是压力式雾化喷嘴压力式雾化喷嘴、回油式压力雾回油式压力雾化喷嘴与转杯式雾化喷嘴化喷嘴与转杯式雾化喷嘴。压力式雾化喷嘴压力式雾化喷嘴结构形式：如结构形式：如图图5-37d所示，主要由所示，主要由
66、分流分流片片、旋流片旋流片和和雾化片雾化片构成。构成。107雾化原理雾化原理如下图如下图5-37所示，经油泵升压的压力油，所示，经油泵升压的压力油，由进油管经由进油管经分流片分流片的小孔汇合到环形槽中，的小孔汇合到环形槽中，然后流经然后流经旋流片旋流片的切向槽切向进入旋流片的切向槽切向进入旋流片中心的中心的旋流室旋流室，从而获得高速的旋转运动，从而获得高速的旋转运动，最后由最后由雾化片的喷孔雾化片的喷孔喷出，在离心力的作喷出，在离心力的作用下，迅速被粉碎成细小的油滴，同时形用下，迅速被粉碎成细小的油滴，同时形成一个成一个空心雾化锥空心雾化锥。雾化角一般在雾化角一般在60100范围内，油粒的范围
67、内，油粒的平均直径小于平均直径小于150m。108109n油压越高油压越高，油的流速越快，油雾化后的，油的流速越快，油雾化后的颗粒就愈细。油压过低则雾化质量不良，颗粒就愈细。油压过低则雾化质量不良，但油压在但油压在2.0MPa以上，随着油压的升以上，随着油压的升高，雾化质量改善不良，一般高，雾化质量改善不良，一般保证最低保证最低0.7MPa。n可改变油压来调节喷油量，以适应不同可改变油压来调节喷油量，以适应不同的工况。但是的工况。但是负荷调节范围较小负荷调节范围较小（喷油（喷油量与油压的平方根成正比）。量与油压的平方根成正比）。110回油式油喷嘴回油式油喷嘴结构形式结构形式 如下图如下图5-3
68、8所示。所示。雾化原理雾化原理 与简单压力式雾化喷嘴基本相同。不与简单压力式雾化喷嘴基本相同。不同的是旋流室前、后有两个油通道，一同的是旋流室前、后有两个油通道，一个个喷向炉内喷向炉内，另一个则通过，另一个则通过回油管和回回油管和回油阀流回油箱油阀流回油箱。111112n特点：特点：回油量大回油量大，则喷出的油量小，所以，则喷出的油量小，所以调节范围广（调节范围广（0100%），且喷），且喷油量减小，雾化质量有所改善。油量减小，雾化质量有所改善。回油进入油箱，使其温度升高，可回油进入油箱，使其温度升高，可能影响安全；能影响安全；油泵的电耗量油泵的电耗量增加。增加。113转杯式油喷嘴转杯式油喷嘴
69、结构型式结构型式 如下图如下图5-39所示，由所示，由高速旋转的转杯高速旋转的转杯和和输输油空心轴油空心轴组成。组成。雾化原理雾化原理 如如图图5-39d所示，油通过空心轴进至转杯根所示，油通过空心轴进至转杯根部，由于高速旋转运动，油沿转杯内壁向杯部，由于高速旋转运动，油沿转杯内壁向杯口方向流动，随着转杯直径的增大，内表面口方向流动，随着转杯直径的增大，内表面积也越来越大，迫使积也越来越大，迫使油膜油膜越来越薄，最终在越来越薄，最终在离心力离心力的作用下甩离杯口，化为油雾。的作用下甩离杯口，化为油雾。1141152蒸气雾化油喷嘴（1）普通蒸汽雾化喷嘴）普通蒸汽雾化喷嘴n结构型式结构型式 如下图
70、如下图5-40所示。所示。n雾化原理雾化原理它是利用它是利用高压蒸汽的喷射高压蒸汽的喷射，将燃料油雾化的，将燃料油雾化的油喷嘴。油喷嘴。如如图图5-40d所示，蒸汽由蒸汽引入管进入所示，蒸汽由蒸汽引入管进入环形套管，从头部喷孔高速喷出，将中心油环形套管，从头部喷孔高速喷出，将中心油管中的燃料油引射带出，并撞碎成细小油滴。管中的燃料油引射带出，并撞碎成细小油滴。116117（2）Y型蒸汽雾化喷嘴型蒸汽雾化喷嘴n结构型式：为减少蒸汽用量，大容量锅炉结构型式：为减少蒸汽用量，大容量锅炉一般采用一般采用如下图如下图5-40+5-40+所示的所示的Y Y型蒸汽雾化型蒸汽雾化喷嘴喷嘴。n工作原理：蒸汽通过
71、工作原理：蒸汽通过内管内管进入头部一圈小进入头部一圈小孔孔汽孔汽孔，而油则由，而油则由外管外管流入头部与汽流入头部与汽孔孔相对应的相对应的油孔油孔。油和汽在。油和汽在混合孔混合孔中中相遇，相互猛烈撞击喷入炉膛而将油雾化，相遇，相互猛烈撞击喷入炉膛而将油雾化，如如图图5-40+5-40+所示。所示。118119二、调风器（配风器）n1作用：对燃油供给适量的空气，并形成有作用：对燃油供给适量的空气，并形成有利的利的空气动力场空气动力场，使空气和油雾，使空气和油雾密切混合密切混合，达，达到及时着火，充分燃尽。到及时着火，充分燃尽。n2分类：分类：旋流式旋流式和和平流式平流式。旋流式调风器旋流式调风器
72、结构形式：结构形式：如下图如下图5-41所示。所示。工作原理：气流沿切向通道流入旋流调风器，工作原理：气流沿切向通道流入旋流调风器，使气流围绕轴呈使气流围绕轴呈螺旋线型旋转螺旋线型旋转，离开火道后，离开火道后，形成旋转射流。改变形成旋转射流。改变可动叶片角度可动叶片角度，可调节，可调节火焰形状火焰形状。120121平流式调风器平流式调风器结构形式（结构形式（如下图如下图5-42所示）所示）工作原理工作原理空气由大风箱经可调圆筒形风门，进入调风器内，空气由大风箱经可调圆筒形风门，进入调风器内，一部分空气（一部分空气（一次风一次风），经过稳焰器产生强烈旋），经过稳焰器产生强烈旋转，与从油喷嘴喷出的
73、油雾混合，在稳焰器后形转，与从油喷嘴喷出的油雾混合，在稳焰器后形成成旋转的雾化锥旋转的雾化锥，促进了油雾与空气的早期混合，促进了油雾与空气的早期混合，形成回流区，加速油雾的着火、燃烧；形成回流区，加速油雾的着火、燃烧；未经过稳焰器的空气（未经过稳焰器的空气（二次风二次风）为）为直流直流，气流速，气流速度衰减较慢，射程长，后期扰动强烈，使未燃烧度衰减较慢，射程长，后期扰动强烈，使未燃烧的燃气与空气混合好，对燃油在炉膛内的燃烧、的燃气与空气混合好，对燃油在炉膛内的燃烧、燃尽起很大作用。燃尽起很大作用。122123n1扩散式燃气燃烧器扩散式燃气燃烧器 扩散式燃气燃烧器：燃料燃烧所需的全扩散式燃气燃烧
74、器：燃料燃烧所需的全部空气是在燃烧过程中供给的。根据空气的部空气是在燃烧过程中供给的。根据空气的供给方式：供给方式：自然供风式自然供风式和和鼓风式鼓风式。自然供风式扩散燃气燃烧器自然供风式扩散燃气燃烧器自然供风式扩散燃气燃烧器种类很多。它自然供风式扩散燃气燃烧器种类很多。它是依靠是依靠自然抽力自然抽力或或扩散扩散供给空气，与燃气供给空气，与燃气混合后燃烧，燃烧前空气与燃气不预混，混合后燃烧，燃烧前空气与燃气不预混，即一次空气系数即一次空气系数1=0。5-10燃气锅炉124结构形式结构形式 此型燃烧器有多种形式，此型燃烧器有多种形式，下图下图5-43所示所示为为排管燃烧器排管燃烧器。工作原理工作
75、原理 低压燃气通过管圈上的火孔流出，依靠低压燃气通过管圈上的火孔流出，依靠自自然扩散然扩散供给空气，在炉膛内混合燃烧。供给空气，在炉膛内混合燃烧。 125126鼓风式扩散燃气燃烧器鼓风式扩散燃气燃烧器 燃气燃烧所需的全部空气由燃气燃烧所需的全部空气由鼓风机鼓风机一次供给，一次供给，但燃气与空气在燃烧前并不实现预混，因此仍属但燃气与空气在燃烧前并不实现预混，因此仍属于扩散燃烧。于扩散燃烧。结构形式结构形式 套管式套管式、旋流式旋流式、平流式平流式。如下图如下图5-44所示所示为套管式扩散燃气燃烧器。为套管式扩散燃气燃烧器。工作原理工作原理 燃气从中间小管中流出，空气从大管和小管之燃气从中间小管中
76、流出，空气从大管和小管之间的夹套中流出，两者在火道或炉膛中边混合边间的夹套中流出，两者在火道或炉膛中边混合边燃烧。燃烧。1271282部分预混式燃气燃烧器n燃气与燃烧所需的部分空气在燃烧器内预先混燃气与燃烧所需的部分空气在燃烧器内预先混合，喷出喷嘴后再与其余二次空气边混合、边合，喷出喷嘴后再与其余二次空气边混合、边燃烧。燃烧。n根据空气供给方式：根据空气供给方式：大气式燃气燃烧器大气式燃气燃烧器和和鼓风鼓风式部分预混式燃气燃烧器式部分预混式燃气燃烧器。n大气式燃气燃烧器大气式燃气燃烧器根据用途：根据用途：多火孔头部多火孔头部或或单火孔头部单火孔头部。多火孔大气式燃气燃烧器：适用于民用燃多火孔大
77、气式燃气燃烧器：适用于民用燃气具、小型锅炉及工业炉；气具、小型锅炉及工业炉；单火孔大气式燃气燃烧器：适用于中、小单火孔大气式燃气燃烧器：适用于中、小型工业锅炉。型工业锅炉。129结构形式结构形式 由燃气喷嘴、一次空气调节机构、支撑、收由燃气喷嘴、一次空气调节机构、支撑、收缩管、喉管、扩散管和头部等部件组成，缩管、喉管、扩散管和头部等部件组成，如下如下图图5-45所示。所示。工作原理工作原理 燃气以高速从喷嘴喷出，使燃气以高速从喷嘴喷出，使收缩管收缩管形成真空，形成真空，将燃烧所需的部分空气（一次空气）吸入，燃将燃烧所需的部分空气（一次空气）吸入，燃气与空气在气与空气在喉管喉管内混合，再经内混合
78、，再经扩散管扩散管，使动压，使动压转化为静压，混合气体以一定速度从头部火孔转化为静压，混合气体以一定速度从头部火孔喷入炉膛，进行燃烧。喷入炉膛，进行燃烧。130131n鼓风式部分预混燃气燃烧器鼓风式部分预混燃气燃烧器结构形式结构形式 如下图如下图5-46所示，由配风器、燃气分流器所示，由配风器、燃气分流器和火道组成。和火道组成。工作原理工作原理天然气由管子送入燃烧器的内环套，经内筒天然气由管子送入燃烧器的内环套，经内筒中部和端部的两排小孔，从内筒外面喷向内中部和端部的两排小孔，从内筒外面喷向内部，并部，并与高速旋转的空气流强烈混合后与高速旋转的空气流强烈混合后进入进入火道燃烧。火道燃烧。132
79、133供应燃烧用的全部空气经供应燃烧用的全部空气经鼓风机鼓风机加压后送加压后送入蜗壳，在蜗壳内强烈旋转并沿轴向前进，入蜗壳，在蜗壳内强烈旋转并沿轴向前进，一部分空气（一部分空气（一次风一次风）进入内筒继续旋转）进入内筒继续旋转向前，与燃气混合；另一部分空气（向前，与燃气混合；另一部分空气（二次二次风风）沿着内筒进口处的外圆周上均布的一）沿着内筒进口处的外圆周上均布的一排曲边矩形孔，进入外环套旋转向前，然排曲边矩形孔，进入外环套旋转向前，然后从外环套出口端部环缝流出，与火道内后从外环套出口端部环缝流出，与火道内与已着火的气流边混合、边燃烧。与已着火的气流边混合、边燃烧。 1343无焰式燃气燃烧器
80、n燃气燃烧所需的全部空气在燃烧器喷口前已燃气燃烧所需的全部空气在燃烧器喷口前已与燃气与燃气充分混合充分混合，混合后的气体在火道内充，混合后的气体在火道内充分燃烧，燃烧热强度高，燃烧速度快，分燃烧，燃烧热强度高，燃烧速度快，燃气燃气瞬间燃尽瞬间燃尽，燃烧时几乎看不见火焰。，燃烧时几乎看不见火焰。n下图下图5-47所示为所示为引射式无焰燃气燃烧器引射式无焰燃气燃烧器，其结构和工作原理与大气式燃气燃烧器基本其结构和工作原理与大气式燃气燃烧器基本相同。相同。135136n1炉排面积热负荷炉排面积热负荷qR 定义：单位炉排面积，单位时间内所燃烧定义：单位炉排面积，单位时间内所燃烧燃料放热的热功率，即燃料
81、放热的热功率，即 nqR是层燃炉最主要的热力特性参数，也是锅是层燃炉最主要的热力特性参数，也是锅炉设计时，确定炉设计时，确定层燃炉炉排有效面积的唯一层燃炉炉排有效面积的唯一参数参数。5-11工业锅炉燃烧设备的热力特性137nqR=f(煤的燃烧特性、煤灰熔融性、燃烧煤的燃烧特性、煤灰熔融性、燃烧设备形式等设备形式等)nqR过大，则过大，则R过小，燃烧反应强烈，过小，燃烧反应强烈，温度温度过高过高，易，易烧坏炉排烧坏炉排，煤层，煤层易结渣易结渣，燃料在炉，燃料在炉排上的停留时间短，排上的停留时间短，q4增大，增大，L降低；反降低；反之之qR过小，则过小，则R过大，锅炉过大，锅炉体积增大体积增大，造
82、造价增加价增加。138n2炉膛容积热负荷炉膛容积热负荷qV 定义：单位炉膛容积，单位时间内所定义：单位炉膛容积，单位时间内所燃烧燃料放热的热功率，即燃烧燃料放热的热功率，即 nqV是锅炉是锅炉设计和运行设计和运行的重要的热力特性的重要的热力特性参数。参数。139nqV=f(燃料的燃烧特性、燃烧方式、锅炉燃料的燃烧特性、燃烧方式、锅炉容量等容量等)nqV过大，则过大，则V过小，炉内过小，炉内温度过高温度过高，导致，导致炉内炉内结渣结渣，燃料在炉内逗留时间过短，燃料在炉内逗留时间过短，q3、q4增加，增加，l降低；反之降低；反之qV过小，则炉内过小，则炉内温度下降温度下降，燃烧不稳定燃烧不稳定，q
83、3、q4增加，增加，L降低。而且降低。而且V增加，增加，投资增加投资增加。140n3炉膛断面热负荷炉膛断面热负荷qF （对室燃炉）（对室燃炉） 定义：燃烧器区域单位炉膛截面积，定义：燃烧器区域单位炉膛截面积，单位时间内所燃烧燃料放热的热功率，即单位时间内所燃烧燃料放热的热功率，即 nqF是是室燃炉炉膛设计和运行中的重要的热室燃炉炉膛设计和运行中的重要的热力特性参数之一力特性参数之一。141nqF=f(燃料的燃烧特性、燃烧方式、锅炉燃料的燃烧特性、燃烧方式、锅炉容量等容量等)nqF过大，则燃烧器区段过大，则燃烧器区段F过小，该区段过小，该区段温度温度高高，易结渣易结渣；反之；反之qF过小，则燃烧器区段过小，则燃烧器区段F过大，该区段过大，该区段温度水平低温度水平低，造成，造成燃烧不稳定燃烧不稳定。142n习题：1，46，912，16，17，21
