2层燃燃烧方式及其设备PPT演示课件

52层燃燃烧方式及其设备一、层燃炉的工作特性1.层燃炉的燃烧过程特点:有一个金属栅格炉排(或炉篦子)炉排.燃料在炉排上形成均匀的、有一定厚度的燃料层进行燃烧。层燃燃烧有时也叫做火床燃烧。火床二字形象地表达了这种燃烧方式的特点。,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，除渣和拨火。所谓拨火就是拨动火床，其目的在于平整和松碎燃料层，使火床的通风均衡、流畅，并能除去燃料颗粒外部包裹的灰层，从而达到燃料迅速而安全的燃烧。,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三类：燃料层不移动的固定火床炉，如手烧炉和抛煤机炉，燃料层沿炉排面移动的炉子，如倾斜推饲炉和振动炉排炉，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。,2.层燃炉的热负荷表征火床炉工作热强度的指标有炉排面可见热负荷和炉膛容积可见热负荷。（1）炉排面可见热负荷由于火床炉中绝大部分燃料是在炉排上燃烧的，也就是说炉排面积是保证火床燃烧的根本条件，所以用一个所谓的“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kWm2。,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。过分地提高炉排面热负荷，一味追求过小的炉排面积，必然会使空气流经燃料层时的速度过高，并使燃料的燃烧时间过短。前者会导致飞走的未燃煤量增大，后者则引起燃烧的不完全，这都会使燃料燃烧的损失达到不能允许的程度。而且，无限制地增大炉排面热负荷也是做不到的。,（2）炉膛容积可见热负荷虽然绝大部分燃料是在火床上燃烧的，但仍有一部分可燃物是在炉膛容积中燃烧掉的。因此，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kWm3。,显然，也应有一个合理的限值。不过，火床炉的炉膛容积热负荷的限值范围是较宽。火床炉的热负荷都冠以“可见”二字。这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。在实际使用过程中，也可以不加“可见”二字，因为这是不言而喻的。,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。,炉排通风截面比是一个影响大、涉及因素多、而且颇为敏感的炉排特性指标。它必须根据所用煤种、炉排型式、通风方式等情况来加以选择。,（2）炉排片冷却度这是炉排片工作可靠性的指标。为了很好地冷却炉排片，应该保证它有一定的高度，以使其有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,二、固定炉排炉1.手烧炉加煤、拨火、除灰都由人工操作，劳动强度大，燃烧效率低，还有周期性冒黑烟的缺点。但结构简单、操作方便、煤种的适应性较好，目前我国在0.7MW以下的锅炉仍被采用。,1炉排；2燃烧层；3炉室；4落灰室；5炉门；6灰门,（1）炉条炉排由很多炉条组成。燃烧所需的空气，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,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0-0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。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,（2）燃烧层结构及气体成分,一灰渣区；一氧化区；一还原区；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，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。,不难看出，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。碳黑是0.5lm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。,（3）手烧炉的燃烧过程新煤受热有两个热源：一是新煤下部灼热的焦碳层；一是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。这就使在链条炉等机械化层燃炉中较难着火燃烧的无烟煤或贫煤，在手烧炉中也能顺利地着火燃烧。,图1-4手烧炉空气供需情况,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。jk线：焦炭燃烧所需空气量的变化。,4、手烧炉改进燃烧的措施改进操作，加煤做到“少、勤、匀、快”。少就是每次加煤要少加；勤就是勤加，缩短燃烧周期；匀就是煤要在炉排上加得均匀;快就是加煤要快，使炉门开启的时间短。将固定炉排改成摇动炉排。在炉外有手柄，手柄连接在拉杆上，每块炉排都有短杆与拉杆相连。除灰时只要摇动手柄，经拉杆的摆动，带动炉排片向左、右各有30%的转动，使灰渣落至灰坑。需要拨火时，也可将手柄轻轻摇动儿下，使燃烧层松动。这样就可以减轻除灰和拨火的劳动强度，也有利于提高热效率。,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,(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。,双层炉排燃烧层的结构如图1-6所示。煤中挥发分是在上炉排挥发，挥发时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。,图1-6双层炉排燃烧层结构示意图空气流向；烟气流向一灰渣区；一氧化区；一还原区；一干燥干馏区,2抛煤机炉抛煤机炉是指抛煤机和固定火床的组合。这种炉子在容量不太大的锅炉(一般D10th)中得到较广泛的应用。（1）抛煤机的分类按照抛煤的原理，抛煤机可以分为机械的、风力的以及机械与风力联合的三种。机械抛煤机用旋转的叶片或摆动的刮板来抛散燃料，风力抛煤机用气流来吹播燃料，而风力机械抛煤机则兼用以上两种抛煤方式。,机械抛煤机所抛成的煤层，其沿炉排长度方向的颗粒分布情况是粗粒落于远处，细粒落于近处，细粒煤甚至就落在抛煤机出口之下，堆成小丘。风力抛煤机则与之相反，粗粒煤堆于炉排的前端，细粒煤则被吹向后端。风力机械抛煤机由于同时采用了风力和机械播煤，故燃料在火床上的颗粒度分布相对地比较均匀。在国内，前两者使用较少，故此处主要介绍风力机械抛煤机。,（2）风力机械抛煤机的结构和工作过程风力机械抛煤机如图5-4所示。,抛煤机炉子有如下优点：燃料适应性较好，对水分较多，粘结性强、灰分熔点较低和着火较困难的燃料都适用。但对燃料的颗粒度有一定的要求，燃用低挥发分煤时飞灰中的机械不完全燃烧损失较大，抛煤机炉子燃烧过程猛烈，调节灵活，适应负荷变动的能力很强，抛煤机炉子投资少，金属耗量也不多。,缺点：锅炉初始排尘浓度高，并存在冒黑烟的问题，在现阶段对大气的污染较为严重，亟待改进；炉排上煤粒分布还不够均匀，细粒煤堆在炉排前部，粗粒煤则落在炉排后部，因此与每一台抛煤机相对应的一组炉排上，火床前后端的燃尽程度也就不相同，这会增大炉渣的机械不完全燃烧损失，再计及如上所述的这种炉子飞灰机械不完全燃烧损失较大这一因素，总的机械不完全燃烧损失就较高，这种炉子每班要清炉23次，而清炉时燃烧过程会受到不小的影响，锅炉负荷难免有所降低；这种炉子的清炉操作在目前还比较繁重。以上缺点在锅炉容量增大时就越显著，而在小容量锅炉中则不太突出。抛煤机炉一般适用于蒸发量在10th以下的锅炉。,三、移动炉排炉1链条炉链条炉是工业锅炉中最常用的机械化层燃炉，它从加煤到排除灰渣都实现了机械化，运行稳定可靠，应用广泛。（1)链条炉的结构和工作原理,1一煤斗；2一煤闸门；3一炉排（包括前链轮及后滚筒）；4一主动链轮；5一分段送风仓；6一防渣箱；7一看火孔及检查门；8一除渣板(老鹰铁)；9一渣斗；10一灰斗,常用的链条炉排有以下三种结构形式：(a)链带式链条炉排俗称轻型炉排或小炉排，常用于10t/h以下的小型工业锅炉。,(b)鳞片式链条炉排容量较大的锅炉(1035t/h的蒸汽锅炉，7一29MW的热水锅炉)常用鳞片式炉排。国内生产的鳞片式炉排是一种不漏煤炉排，其炉排结构如图1-10所示。,(c)横梁式链条炉排横梁式链条炉的结构简图如图1-3所示，其特点是在链条5上装有支架6(支架又称横梁)，炉排片7都装在支架上。链轮4通过链条来带动支架运动，炉排片不受拉力，整个炉排刚性较好。但结构笨重，金属耗量大，制造安装要求也较高。,(2)链条炉的燃烧过程链条炉的燃烧过程是沿着炉排长度由前往后分阶段进行的。,1新燃料区；2一析出挥发分区；3一焦炭燃烧区(其中：3a一氧化区3b还原区)；4一燃尽区,a)烟气成分；b)空气供应量的变化曲线1一无分段送风时空气供应量；2一燃烧所需空气量；3一焦炭燃烧所需空气置；4一挥发分燃烧所需空气量；5一有分段送风时按需分配空气供应量；6一有分段送风时按推迟配风法分配的空气供应量,(3)链条炉炉膛布置链条炉的问题：炉内的气体“成层”地上升，不能混合。这样就无法使炉排中部所放出的可燃气体和炉排两端的过剩空气混合在一起，因而也就无法使可燃气体在炉膛内燃尽。着火条件较差，燃料引燃主要依靠炉膛内的辐射。难以着火的燃料无法被引燃。措施：分段送风设置炉拱加装二次风。,把炉排下的统仓风室沿炉排长度方向分成几段做成几个独立的小风室，每个小风室按该区段所需的空气量分别调节，这种送风方式称为分段送风或称分区送风。采用分段送风并加以调节后，送风量的分配可改为图538b虚线所示，这可以大大地改善统仓送风的空气供需不平衡状况，因而提高锅炉热效率。分段送风的段数分的越多，进风量的分配越为有利，但分段太多会使结构复杂，一般根据容量不同或炉排长度不同分成49段。,何谓炉拱？是炉膛下部直接遮蔽炉排面的那部分平面隔墙或垂直炉墙的伸出部分。炉拱的作用：加快新燃料的引燃促进炉膛内气体混合。,炉拱并不产生热量，它的引燃作用主要在于通过吸收来自火焰和高温烟气的辐射热，并加以集中地辐射到新燃料上，使之升温、着火。或者在输送高温烟气的同时，烟气流也将炽热的炭粒夹带并散落在新燃料层上，形成炽热的炭粒覆盖层进行导热加热。根据炉拱在炉膛中的位置，有：前拱后拱中拱,前拱位于炉排的前端，起加快新燃料的引燃作用，所以又叫做引燃拱。过去。,后拱位于炉排的后部。后拱能将炉排上强烈燃烧区的高温烟气输送到前拱区，大幅度地增补那里的热量，提高那里的炉温，从而有效地强化了那里的辐射传热，加速了引燃。后拱的这种引燃作用是通过前拱起作用的，因而可称之为间接引燃。后拱输出的高温烟气对前端新燃料层表面的直接冲刷以及炽热的炭粒夹带到前部，并散落在新燃料层上也会产生对流传热作用，从而形成直接引燃。直接引燃的作用要比间接引燃作用小得多。后拱的作用在混合。后拱将后部大量富氧气体引到前部，并与前拱一起在前后拱间造成诸如旋涡、对冲等的优良气体动力条件。,拱型图,中拱是布置在火床中部燃烧旺盛区的短拱,它可以看成是特低后拱中关键的一部分，是一种强对流型炉拱。由于它能很容易地将高温烟气引入着火区，而又不使炉排后段死灰区的低温烟气进入引燃区，因而具有很好的引燃性能。中拱的另一突出优点是不会发生拱区的烟气闷塞或冒正压。,为了获得良好的配合，炉拱一般均组合使用。鉴于前拱和后拱的组合具有最佳的引燃和混合性能，因此我国基本上都采用“人”字形前拱和“人”字形后拱所组成的双“人”字形拱组，在布置恰当时，能在前后拱间形成气流旋涡，从而大大地促进了混合，如图5-19所示。,何谓二次风？火床上方以压力送入炉膛的强烈气流。作用：扰乱炉内气流，使之自相混合，从而使化学不完全燃烧损失和炉膛内的过量空气系数都得以降低。和混合炉拱相比，二次风的优点是：布置灵活，调节方便，而且炉膛结构也不会因之复杂化。缺点：消耗一定的能量。,配合炉拱使用。若布置恰当，还能有其它作用：(1)能将高温烟气引带至炉排前端，对煤层的引燃有作用。(2)利用二股二次风的对吹组织起烟气的旋涡流动。这可以延长飞煤在炉膛中的行程，增加燃烧时间，还由于气流的旋涡分离作用，使部分飞煤摔回炉排，减少飞煤的逸出量。有利于消烟除尘，降低飞灰带走的损失。(3)充分利用高速二次风射流引带和推送烟气的作用，能使烟气流完全按照所要求的路线流动，从而达到延长烟气在炉内的行程、改善炉内气流的充满度、控制燃烧中心的位置、防止炉内局部结渣等目的。(4)二次风射流所形成的气幕能起封锁烟气流的作用，这可以用来防止烟气流短路，使炉膛中的可燃气体和飞煤不致未经燃烧就逸出炉膛。(5)空气二次风可以提供部分氧气，帮助燃烧。不过由于二次风不经过燃料层，因此，过多的二次风会增大过量空气系数，增加排烟热损失。,二次风所用的工质可以是空气，也可以就蒸汽，甚至是烟气。为使二次风内产生足够的扰动，要求有一定的出口动量流率，即一定的风量和出口速度。由于火床上的主要燃烧过程的需要，以及炉排冷却之必需，一次风量不宜过小。因此，空气二次风的风量不大，并与燃用燃料的品种有关，一般为总风量的515。这样，空气二次风的出口速度就要求较高，并随工质温度，上升烟气的动量流率、所需的射程而变。二次风的初速一般为5080ms，相应的风压约为20004000Pa。空气二次风的风量和风速粗略地可参照表5-3选取。,二次风的布置形式：前后墙布置。四角切向布置.,（4）链条炉的特点着火条件差，难燃用无烟煤或贫煤，或水分较多的煤;难燃用粘结性强的煤和易熔性灰的煤，否则难以通风而烧不透，要求灰的熔点不得低于1200。细末多的煤也不适用，因为细末容易被吹起；燃烧层中氧化区和还原区在上，挥发分析出在下，空气由下向上流动，挥发分的挥发一般都在富氧条件下进行，故不易冒黑烟。,尽管采用分段送风、设炉拱或二次风，情况有所改善，但在运行中还存在以下问题：(1)煤仓供煤，由于煤向下的垂直压力较大，和煤闸板的挤压，使进入炉中的煤层比较密实。(2)煤层都是由些颗粒大小不等的煤粒混合在一起构成的，常称为:煤的粒径无序掺混。(3)煤经过运煤装置向下卸至贮煤仓时；块状煤易向两侧滚动，因此常造成炉排上的煤层分布不均匀，两侧块煤多而中部细碎煤粒较多。,由于上述原因造成煤层透气性差，通风阻力大，送风机电耗增加；炉排上通风分布不匀，易于形成“火口”，使炉膛内过剩空气系数要求偏大，或漏煤量较多；炉排两侧块煤多通风阻力小，易漏入冷空气使炉温下降，过剩空气系数上升。最终结果是煤不易烧透，排渣含碳量高，锅炉效率和出力都下降。特别是燃用煤种与锅炉要求不吻合，燃用挥发分少灰分多、碎末多的劣质煤时，锅炉效率和出力都比设计数值低很多。,采用分层燃烧技术进行改善。分层燃烧装置主要是改进炉子的给煤装置。一般是在落煤口的出口装给煤器，使落煤疏松和控制加煤量，而取消煤闸门；然后通过筛板或气力的作用，将煤按粒度分离分档，使炉排上的煤层按不同粒径范围有序地分成二层或三层，有的还将粉末送至炉膛内燃烧。,2.抛煤机链条炉抛煤机固定炉排炉和链条炉排结合起来，就可以在一定程度上相互取长补短，收到较好的效果。抛煤机型式的不同，可以分为二种：一种为风力抛煤机链条炉(常称风播炉)，在这种炉子中，由于粉末大多播向炉排后部，故其炉排与普通链条炉排一样是顺转的。另一种为风力机械抛煤机链条炉，此时由于以机械抛煤为主，因此其煤粒分布为前细后粗，这时炉排转动的方向就应与普通链条炉排相反，即所谓倒转炉排。后一种使用较多。,燃烧情况大致与链条炉相似：燃烧自上而下发展，沿炉排长度形成燃料加热干燥、析出挥发分和焦炭燃烧几个阶段(见图5-23中的区域a)。图5-23区域b中的燃烧则具有抛煤机炉子的各项特点：连续落下的煤粒总是盖在正在燃烧或将燃尽的焦炭层上，下部引燃作用十分强烈，着火条件优越，而且煤粒经过炉内分选，落在炉排每个断面上的煤的粒度组成比较一致，因此炉排热强度可以提高，能适应的煤种范围也比较广。由于燃烧的燃料层较薄，而且比较均匀地分布在炉排面上，因此沿炉排长度方向各横断面上的燃烧情况是相似的，火床上面的气体成分也比较均匀，化学不完全燃烧损失一般很小。同时由于煤层薄，燃烧又很猛烈，因此炉子的热惯性小，调节灵敏。此外，煤粒在炉膛中穿过高温烟气时，一部分表面已经焦化，加之火床中煤粒的粒度又比较一致，因此无论燃煤性质是否属于粘结，火床中一般都不会出现结大块渣的现象。,(4)抛煤机链条炉的燃料适应性适宜于燃用细屑不过多、挥发分中等以上的燃料。与普通抛煤机炉所规定的相同，即06mm粉末不超过60%，其中03mm的粉末不超过35%。煤块的最大尺寸不超过3-40mm，最好不大于25mm，以保证其燃尽。当燃用低挥发分燃料时，飞灰含碳量很多，机械不完全燃烧损失大大增加；此时即使采用飞灰复燃装置，收效也不大；因此抛煤机链条炉一般宜燃用Vr1520的燃料。燃用灰分过高的燃料时，因除渣要求而加快炉排速度，这时有可能使炉排面起端部分的煤层来不及着火。因而要求Ar30%。此外，燃煤中水分过高，将导致给煤机构堵塞失灵，故要求Mar17%。,四、往复推饲炉和振动炉排炉1.往复推饲炉（1）往复推饲炉排炉的构造及工作原理最常用的往复炉排是倾斜式往复炉排，其构造简图示于图1-26。,煤从煤斗加入，由于活动炉排片不断往复运动，将煤从炉排上缓慢由前向后，由上向下移动，最后落集在燃尽炉排上，燃尽后灰渣下落至渣斗6。空气由炉排下送入。,（2）往复推饲炉排炉的燃烧过程燃烧和燃尽阶段也与链条炉相似。与链条炉主要不同之点就是煤与炉排有相对运动。煤是由活动炉排片的往复运动，被向下推饲而滚动的炉排片向后下方推动时，部分新煤被推饲到已燃着的煤的上部；炉排片向前方返程时，又将一部分已燃着的煤带到尚未燃烧的煤的底部。,很显然，上述的特点使煤在着火前的准备阶段的条件得到改善，因而适宜燃用水分和灰分较高，而发热量较低的劣质煤。煤在被推动的过程中受到挤压，破坏焦块或灰壳；煤向下翻滚时，煤层又得到松动与平整。这种炉子有自动拨火的能力，不仅可燃用易结焦的煤，而且不会产生火口，或燃烧层表面板结，避免链条炉拨火带来劳动强度大，和开启侧墙炉门而使锅炉效率降低的缺点。组织好烟气在炉内的流动过程，使在炉排前端产生的可燃气体及碳黑，经过中部高温燃烧区燃尽，而避免冒黑烟(图1-27)。,但是，这种炉子对煤的粒度要求较严，直径一般不宜超过40mm，否则难以烧透。炉排推饲时，炉排片的头部不断与炽热的焦炭接触，又无冷却条件，而常易烧坏，特别是燃用固定碳含量大的无烟煤时更为严重。这种炉排的漏煤也较严重。除上述对煤质的适应性较好、有自动拨火能力、有消除黑烟的作用而外，结构简单、制造容易，金属耗量及耗电量都比链条炉少，也是一个优点。除上述对煤粒度要求较严、炉排片头部易烧坏、滑煤较严重而外，炉排倾斜炉体高大;对负荷变化的适应性较差，都是不利之处。,2.振动炉排炉（1）振动炉排炉的构造及工作原理振动炉排是小容量锅炉采用的一种结构简单、钢耗量少的燃烧装置，