锅炉型式及特点

锅炉的型式及特点燃烧设备的分类层燃炉一一燃料被层铺在炉排上进行燃烧的炉子，最常用。如：手烧炉、链条炉、抛煤机炉等；沸腾炉（流化床炉）——燃料在炉室中完全被空气流所“流化”，形成一种类似于液体沸腾状态燃烧的炉子。如：流化床、鼓泡床、循环流化床、增压流化床等；室燃炉——燃料随空气进入炉室呈悬浮状燃烧的炉子。如：煤粉炉、油炉、气炉等；一、固定炉排炉（手烧炉）定义：手烧炉是层燃炉中最简单的一种。因其加煤、拨火清渣皆靠人工来完成而得名。对煤种适应性广，运行操作容易掌握，但劳动强度大。在我国目前使用的工业锅炉中依然占相当的比例，尤其在小型炉中（D<2t/h）o由于周期性加煤，导致共需的不平衡及燃烧过程的周期性变化，这就导致炉子经济性降低（燃烧效率约为50-60%），有时明显冒黑烟。为了节能和消烟除尘，在运行中可采用“勤、少、快、均'即勤加煤、少加煤、快加煤、煤层均的操作方法。近年来也开发了一些新炉型，如双层炉排炉、简易煤气炉、明火反烧炉等。手烧锅炉的燃烧特点煤在手烧锅炉炉排上的燃烧情况。整个燃烧过程是沿燃料层的高度由下向上逐层进行的。空气从炉排的下部进入炉膛，首先接触到具有一定温度的炉排，空气被加热的同时炉排得到了冷却，然后穿过灰渣层，空气温度继续提高，接着与炽热的焦炭相遇化合产生二氧化碳，同时放出大挝热地，这一层称为“氧化层”『二氧化碳继续上升，与上面的炽热的焦炭发生还原反应，生成一氧化碳，这一层称为“还原层”J生成的一氧化碳仍是可燃气体，与煤中的挥发分共同升到炉膛空间继续燃烧。在还原层上部，是刚刚投入的新煤，但实际情况燃烧分层界限并不清晰。当空气充足时，还原层很薄，产生的一氧化碳很少，炉膛空间主要是煤中挥发分的燃烧。当空气量较少时，氧化层不能使碳与氧充分化合。生成较多的一氧化碳，当炉膛空间空气量严重不足时，一氧化碳不能继续燃烧，挥发出来的碳氢化合物就在高温缺氧的条件下进行热分解，生成大量碳黑，由烟囱排出后造成大气的污染。手烧炉料层厚度应控制在L00-L50no,以使燃烧保持稳定，过厚会增加通风阻力，增加一氧化碳的量？过蒲容易使通风不均匀，造成“火口”，空气从火口大量窜入炉膛，使炉温降低。因此，手烧炉宜采用增加投煤次数而减少投煤量的操作方法。手烧炉的优缺点L-手烧炉的优点（1：-着火迅速而稳定新煤通过炉门直接加在灼热的焦炭层上，燃烧所需空气由炉排底部经加热后进入燃烧层。新煤下部受下方炽热焦炭的高温加热，上部受炉膛高温烟气和炉砖的辐射和对流传热，温度很快升高，大大缩短了着火所需要的时间。这种着火方式称为“双面引火”。■2-燃烧时间充足投煤和定期除灰渣时间由锅炉操作工根据实际需要来控制，有利于完全燃烧。（W：煤种适应范围广由于着火条件优越，煤在炉内停留时间又长，几乎任何煤种都可以在炉排上燃烧和燃尽。-.手烧炉的缺点¥劳动强度大，只适用于低压小容量的锅炉。二燃烧过程呈周期性不协调。手烧炉排大多采用自然通风，依靠烟囱的抽力造成炉膛负压，从炉排下面吸入所需要的空气，所以进入炉膛内的空气量主要取决于煤层的厚度，手烧炉是间断加煤，因而通风阻力亦随之变化°加煤时，煤层最厚且炉门敞开，大量冷空气从炉排上面流人炉内，降低炉温，而此时煤层又最厚，炉排下的空气无法穿透阻力较大的煤层，吸入炉膛的空气量就少.怛这时煤中分解出来的可燃气体和焦炭的燃烧却需要较多的空气量，因而空气量供不应求，挥爰分在高温缺氧的条件下进行热分解，生成大量炭黑，出现了烟囱冒黑烟的现象，随着焦炭和挥发分的不断燃烧，煤层逐渐减薄.所需空气量减少.但此时通风阻力相应减少，炉排吸入空气量增多。出现空气过剩。由于吸入的空气量与燃烧过程所需要的空气量周期性地不协调，造成不完全燃烧损失过高，降低锅炉热效率。1.单层手烧炉1.1结构二、链条炉排炉定义：链条炉排炉是一种结构比较完善的燃烧设备。由于机械化程度高（加煤、清渣、除灰等均有机械完成），制造工艺成熟，运行稳定可靠，人工拨火能使燃料燃烧的更充分，燃烧率也较高，适用于大、中、小型工业锅炉。国产链条炉排按结构可分链带式、横梁式和鳞片式链条炉排。A链带式链条炉排属于轻型结构适用于额定蒸发量小于10t/Hd的蒸汽锅炉或相应容量的燃烧锅炉。B横梁式链条炉排是用刚性很强的横梁作支架，炉排片嵌于支架横梁的槽内，当主动轴上的链轮带动链条转动时横梁及其上的整付炉排随之移动。C鳞式链条炉排适用于额定蒸发量大于10t/Hd的蒸汽锅炉或相应容量的燃烧锅炉。链条炉排锅炉，是一种卧式三回程水火管混合式锅炉，在锅筒内布置一束螺纹烟管。炉膛左右二侧装有光管水冷墙。采用轻型链条炉排实现机械加煤，配有鼓风机、引风机进行机械通风，并装有刮板式出渣机实现自动出渣。该炉前后拱采用新型的节能技术炉拱。燃料自煤斗落到炉排上，进入炉膛燃烧后，火焰经过后拱折射向上通过本体两侧燃烬室折向转到前烟箱，再由前烟箱折回锅内管束，通过后烟箱进入省煤器，然后由引风机抽引通过烟道至烟囱排向大气。1.链条炉的燃烧过程（1）特点：链条炉中煤的燃烧过程是沿着炉排长度由前往后分阶段进行的。链条炉第一个特点是“单面引火”，着火条件较差。燃煤随着炉排一同移动，整个燃烧过程燃煤没有扰动。因此，链条炉对燃煤是有选择的，对煤质的变化较为敏感，直接影响锅炉的运行和出力。第二个特点是燃烧过程的区段性。（2）链条炉的燃烧过程（链条炉燃烧过程与烟气成分）I区段是燃料的预热干燥区段II区段是挥发物逸出并燃烧区段m区段是焦碳燃烧区段w区段是燃尽区段三、抛煤机炉定义：抛煤机炉是用机械或风力将煤抛散在炉排上的一种层燃炉。有两种型式：一种是抛煤机固定炉，适用于容量小于10t/h的炉子；另一种是抛煤机链条炉排炉，多用于容量大于10t/h的炉子。前者为抛煤机和水平翻转炉排相结合的炉子，具有着火条件妞双面着火）、煤种适应面广、金属耗量少及初投资剩等优点；但查渣次数多，劳动强度大，降低了燃烧效率，限制了锅炉容量的提高；另外，受热面磨损较严重，烟尘排放浓度较大。后者为抛煤机和链条炉排相组合的炉子，不但着火条件好、燃烧强度高、煤种适应面广，又克服了人工清渣，使加煤、除渣皆实现了机械化，可使锅炉容量进一步提高；其主要缺点是飞灰量大，烟尘排放浓度高，受热面磨损较严重。抛煤机链彳抛入炉膛时呈三优越、燃烧热、及减少飞灰不完全燃」煤种适应范产物。在抛煤燃烧过程中抛煤机链彳抛入炉膛时呈三优越、燃烧热、及减少飞灰不完全燃」煤种适应范t燃烧。此种燃烧具有着火条件还配有二次风及飞灰回燃装置以充分燃烬Z损失，提高运行效率，,减少污染排放。与链条炉排相比，此种锅炉的炉排热强度、炉膛热强度及燃烧效率都比较高。锅炉热效率大于84%，容量为10〜30蒸吨。1台75蒸吨锅炉每年节煤8100吨，年减少CO2排放1.33万吨，寿命期内可减少CO2排放19.97万吨。四、循环流化床锅炉定义：循环流化床锅炉是在鼓泡床锅炉（沸腾炉）的基础上发展起来的，因此鼓泡床的一些理论和概念可以用于循环流化床锅炉。但是又有很大的差别。早期的循环流化床锅炉流化速度比较高，因此称作快速循环循环床锅炉。快速床的基本理论也可以用于循环流化床锅炉。鼓泡床和快速床的基本理论已经研究了很长时间，形成了一定的理论。要了解循环流化床的原理，必须要了解鼓泡床和快速床的理论以及物料从鼓泡床一湍流床一快速床各种状态下的动力特性、燃烧特性以及传热特性。流态化：当固体颗粒中有流体通过时，随着流体速度逐渐增大，固体颗粒开始运动，且固体颗粒之间的摩擦力也越来越大，当流速达到一定值时，固体颗粒之间的摩擦力与它们的重力相等，每个颗粒可以自由运动，所有固体颗粒表现出类似流体状态的现象，这种现象称为流态化。对于液固流态化的固体颗粒来说，颗粒均匀地分布于床层中，称为“散式”流态化。而对于气固流态化的固体颗粒来说，气体并不均匀地流过床层，固体颗粒分成群体作紊流运动，床层中的空隙率随位置和时间的不同而变化，这种流态化称为“聚式”流态化。循环流化床锅炉属于“聚式”流态化。固体颗粒（床料）、流体（流化风）以及完成流态化过程的设备称为流化床。

这是循环流化床锅炉的主要优点之一。在循环流化床锅炉中按重量计，燃料仅占床料的1〜3%，其余是不可燃的固体颗粒，如脱硫剂、灰渣等。因此，加到床中的新鲜煤颗粒被相当于一个“大蓄热池”的灼热灰渣颗粒所包围。由于床内混合剧烈，这些灼热的灰渣颗粒实际上起到了无穷的“理想拱”的作用，把煤料加热到着火温度而开始燃烧。在这个加热过程中，所吸收的热量只占床层总热容量的千分之几，因而对床层温度影响很小，而煤颗粒的燃烧，又释放出热量，从而能使床层保持一定的温度水平，这也是流化床一般着火没有困难，并且煤种适应性很广的原因所在。燃烧效率高循环流化床锅炉的燃烧效率要比鼓泡流化床锅炉高，通常在95〜99%范围内，可与煤粉锅炉相媲美。循环流化床锅炉燃烧效率高是因为有下述特点：气固混合良好燃烧速率高，其次是飞灰的再循环燃烧。高效脱硫由于飞灰的循环燃烧过程，床料中未发生脱硫反应而被吹出燃烧室的石灰石、石灰能送回至床内再利用;另外，已发生脱硫反应部分，生成了硫酸钙的大粒子，在循环燃烧过程中发生碰撞破裂，使新的氧化钙粒子表面又暴露于硫化反应的气氛中。这样循环流化床燃烧与鼓泡流化床燃烧相比脱硫性能大大改善。当钙硫比为1.5〜2.0时，脱硫率可达85〜90%。而鼓泡流化床锅炉，脱硫效率要达到85〜90%，钙硫比要达到3〜4，钙的消耗量大一倍。与煤粉燃烧锅炉相比，不需采用尾部脱硫脱硝装置，投资和运行费用都大为降低。氮氧化物(NOX)排放低氮氧化物排放低是循环流化床锅炉另一个非常吸引人的特点。运行经验表明，循环流化床锅炉的NOX排放范围为50〜150ppm或40〜120mg/MJ。循环流化床锅炉NOX排放低是由于以下两个原因：一是低温燃烧，此时空气中的氮一般不会生成NOX;二是分段燃烧，抑制燃料中的氮转化为NOX，并使部分已生成的NOX得到还原。燃烧强度高，炉膛截面积小炉膛单位截面积的热负荷高是循环流化床锅炉的另一主要优点。其截面热负荷约为3.5〜4.5MW/m2,接近或高于煤粉炉。同样热负荷下鼓泡流化床锅炉需要的炉膛截面积要比循环流化床锅炉大2〜3倍。负荷调节范围大，负荷调节快当负荷变化时，只需调节给煤量、空气量和物料循环量，不必像鼓泡流化床锅炉那样采用分床压火技术。也不象煤粉锅炉那样，低负荷时要用油助燃，维持稳定燃烧。一般而言，循环流化床锅炉的负荷调节比可达(3〜4)：1。负荷调节速率也很快，一般可达每分钟4%。(7)易于实现灰渣综合利用循环流化床燃烧过程属于低温燃烧，同时炉内优良的燃尽条件使得锅炉的灰渣含炭量低(含炭量小于1%)，属于低温烧透，易于实现灰渣的综合利用，如作为水泥掺和料或做建筑材料。同时低温烧透也有利于灰渣中稀有金属的提取。床内不布置埋管受热面循环流化床锅炉的床内不布置埋管受热面，因而不存在鼓泡流化床锅炉的埋管受热面易磨损的问题。此外，由于床内没有埋管受热面，启动、停炉、结焦处理时间短，可以长时间压火等。燃料预处理系统简单循环流化床锅炉的给煤粒度一般小于13mm，因此与煤粉锅炉相比，燃料的制备破碎系统大为简化。给煤点少循环流化床锅炉的炉膛截面积小，同时良好的混合和燃烧区域的扩展使所需的给煤点数大大减少。既有利于燃烧，也简化了给煤系统。五、煤粉燃烧锅炉定义：煤粉锅炉，提高了煤的燃烧速率，高效节能，起停简单。由炉膛，燃烧器，点火装置等构成。8-烟囱；9一送风机；10—绐水泵；"一运煤皮带运松机；12—煤仓；捧一灰车1.优点（1）煤粉集中供应：煤粉由制粉厂集中磨制、统一供应，煤粉质量稳定。工作环境友好：全系统密闭运行，自动上煤、集中排灰、无粉尘跑冒。（2）锅炉起停简单：锅炉系统可实现即开即停，30秒切断点火源进入正常运行；切断煤粉供给即可实现停炉。（3）测控水平较高：自动监控、调整运行参数，使系统处于最佳运行状态；同时降低了劳动强度以及人为因素对锅炉运行的影响。（4）高效节能：煤粉燃烧充分、锅炉换热效果好、空气过剩系数小，系统热效率高；对功率较大的用电设备配备变频器，节电效果明显。（5）洁净排放：煤粉锅炉可实施炉内脱硫，燃烧器采用低温空气分级设计，燃烧温度场均匀，避免局部高温，燃烧过程产生的SO2、NOX含量低；烟气采用布袋除尘，烟尘排放浓度低；布袋除尘器收集的飞灰经密闭系统排出，去集中处理和利用，无二次污染。（6）节约用地：取消锅炉房边堆煤场与渣场，节约用地与投资。2.缺点：（1）需配备庞大的磨煤系统，电耗大；（2）不能低负荷运行，更不能压火；（3）飞灰多，易污染环境。六、沸腾炉定义：沸腾炉是一种燃煤锅炉，是近年发展起来的一种新的燃烧技术之一。现代沸腾路炉是利用“聚式流态化床”技术的热工设备。流体从下而上流过静止的粒状物料层时，若流速超过一定限度，则散料层开始膨胀、蠕动而具有流动性，变成假流体状态，这一过程称为散料层的流化。流化后的粒料上下翻动与流体的沸腾相似，故又称沸腾层，用此方法处理物料的热工设备称为沸腾炉。沸腾炉主要用于处理矿石粒度为3~0毫米的一种炉型。沸腾焙烧以流态化技术为基础。固体颗粒在气流的作用下，构成流态化床层似沸腾状态，被称作流态化床或沸腾床。这样矿石可在沸腾状态下进行加热还原，有利于提高焙烧矿质量。焙烧炉由主炉和副炉组成。主、副炉中间设有隔板，上部连通，炉膛为方形断面，主炉下部还原带为圆形筒体，底部设有气体分布板。副炉内有10层档料板。炉体为砌砖结构，金属外壳。主、副炉在不同高度上，设有三排煤气烧嘴，供燃烧用。此外，还有测温