第5章 52 層燃燃燒方式及其設備=西安交通大學-鍋爐原理

1、(a)固定床；固定床；(b)流動床；流動床；(c)鼓泡床；鼓泡床；(d)湍流床；湍流床；(e)快速床；快速床；(f)噴流床噴流床2床層的幾種狀態(tài)床層的幾種狀態(tài)固定床：床料高度未發(fā)生明顯的變化。固定床：床料高度未發(fā)生明顯的變化。流動床：料層高度發(fā)生變化，未產(chǎn)生大量的氣泡，擾動并不強烈。流動床：料層高度發(fā)生變化，未產(chǎn)生大量的氣泡，擾動并不強烈。鼓泡床：床內(nèi)大量氣泡，不斷上移，小氣泡聚集成較大氣泡穿過料層并破裂，兩相混合鼓泡床：床內(nèi)大量氣泡，不斷上移，小氣泡聚集成較大氣泡穿過料層并破裂，兩相混合強烈，與水被加熱沸騰時的情況相似。但料層還可看到比較清晰的界面。強烈，與水被加熱沸騰時的情況相似。但料層還

2、可看到比較清晰的界面。湍流床：床料內(nèi)氣泡消去，看不清料層界面，但床內(nèi)仍存在一個密相區(qū)和稀相區(qū)。湍流床：床料內(nèi)氣泡消去，看不清料層界面，但床內(nèi)仍存在一個密相區(qū)和稀相區(qū)?？焖俅玻捍擦仙舷聺舛雀呌谝恢拢毿〉拇擦项w粒將聚成一個個小顆粒團上移，在快速床：床料上下濃度更趨于一致，但細小的床料顆粒將聚成一個個小顆粒團上移，在上移過程中有時小顆粒團聚集成較大粒團，較大粒團一般沿流動方向呈條狀。上移過程中有時小顆粒團聚集成較大粒團，較大粒團一般沿流動方向呈條狀。噴流床：空氣速度再增加時，床料將均勻地、快速地全部噴出床外，也稱做氣力輸送。噴流床：空氣速度再增加時，床料將均勻地、快速地全部噴出床外，也稱做氣力

3、輸送。流動床、鼓泡床、湍流床、快速床都可稱為流化床。流動床、鼓泡床、湍流床、快速床都可稱為流化床。5.2 層燃燃燒方式及其設備層燃燃燒方式及其設備5.2.1 層燃爐的工作特性層燃爐的工作特性1. 1. 層燃爐的燃燒過程層燃爐的燃燒過程特點特點: : 金屬柵格金屬柵格爐排爐排 (爐篦子爐篦子). .有時也叫做有時也叫做火床火床燃燒。燃燒?；鸫不鸫残蜗蟮乇硇蜗蟮乇磉_了這種燃燒方式的特點。達了這種燃燒方式的特點。 也劃分為預熱干燥階段、揮發(fā)分析出并也劃分為預熱干燥階段、揮發(fā)分析出并著火階段、燃燒階段和燃盡階段。著火階段、燃燒階段和燃盡階段。三項主要操作三項主要操作: :加煤加煤 除渣除渣 撥火撥火撥

4、火就是撥動火床，平整和松碎料層，撥火就是撥動火床，平整和松碎料層，使通風均衡、流暢，并除去燃料顆粒外使通風均衡、流暢，并除去燃料顆粒外部包裹的灰層。部包裹的灰層。 為實現(xiàn)操作的機械化，已有很多爐排的結(jié)為實現(xiàn)操作的機械化，已有很多爐排的結(jié)構(gòu)型式和與之相配合的輔助機構(gòu)。構(gòu)型式和與之相配合的輔助機構(gòu)。按燃料層相對于爐排的運動方式按燃料層相對于爐排的運動方式, ,有：有： 燃料層不移動的固定火床爐，如手燒爐燃料層不移動的固定火床爐，如手燒爐和拋煤機爐和拋煤機爐。 燃料層沿爐排面移動的爐子，如傾斜推燃料層沿爐排面移動的爐子，如傾斜推飼爐和振動爐排爐飼爐和振動爐排爐。 燃料層隨爐排面一起移動的爐子，如鏈燃

5、料層隨爐排面一起移動的爐子，如鏈條爐和拋煤機鏈條爐。條爐和拋煤機鏈條爐。 2. 層燃爐的熱負荷層燃爐的熱負荷（1）爐排面可見熱負荷）爐排面可見熱負荷火床爐中絕大部分燃料是在爐排上燃燒的，用一火床爐中絕大部分燃料是在爐排上燃燒的，用一個所謂的個所謂的“爐排面可見熱負荷爐排面可見熱負荷”來表示燃燒的強來表示燃燒的強烈程度。烈程度。爐排面可見熱負荷是爐排單位面積在單位時間內(nèi)爐排面可見熱負荷是爐排單位面積在單位時間內(nèi)燃燒燃料所放出的熱量，單位為燃燒燃料所放出的熱量，單位為kWm2。 對于某一種爐子型式，燃燒某一種燃料，對于某一種爐子型式，燃燒某一種燃料，爐排面可見熱負荷有一爐排面可見熱負荷有一合理的合

6、理的限值。限值。（2）爐膛容積可見熱負荷）爐膛容積可見熱負荷仍有一部分可燃物在爐膛容積中燃燒。仍有一部分可燃物在爐膛容積中燃燒。與爐排面熱負荷相應，還有一個爐膛容積可與爐排面熱負荷相應，還有一個爐膛容積可見熱負荷，單位為見熱負荷，單位為kWm3。 也應有一個合理的限值。但范圍較寬。也應有一個合理的限值。但范圍較寬?！翱梢娍梢姟倍侄质且驗樵诨鸫矤t中要分別測出燃料在火床上是因為在火床爐中要分別測出燃料在火床上和爐膛容積中的燃燒放熱量是非常困難的，和爐膛容積中的燃燒放熱量是非常困難的，所以在爐排面和容積熱負荷中，都是有條件所以在爐排面和容積熱負荷中，都是有條件地把燃料燃燒的全部熱量作為比較基礎，

7、而地把燃料燃燒的全部熱量作為比較基礎，而以以“可見可見”二字來區(qū)別于其它。二字來區(qū)別于其它。3. 爐排片的工作特性爐排片的工作特性爐排片必須滿足通風和冷卻的要求。爐排片必須滿足通風和冷卻的要求。指標主要有爐排通風截面比和爐排片冷卻度。指標主要有爐排通風截面比和爐排片冷卻度。 爐排通風截面比須根據(jù)所用煤種、爐排型式、通爐排通風截面比須根據(jù)所用煤種、爐排型式、通風方式等加以選擇。風方式等加以選擇。 （2）爐排片冷卻度）爐排片冷卻度是可靠性指標。是可靠性指標。為很好地冷卻爐排片，應保證有一定的高度，為很好地冷卻爐排片，應保證有一定的高度，以足夠的側(cè)面積被空氣沖刷冷卻。以足夠的側(cè)面積被空氣沖刷冷卻。空

8、氣冷卻爐排片的程度用冷卻度來表示。冷空氣冷卻爐排片的程度用冷卻度來表示。冷卻度是被空氣沖刷的爐排片側(cè)面積與同燃料卻度是被空氣沖刷的爐排片側(cè)面積與同燃料層接觸的爐排片表面積之比，即層接觸的爐排片表面積之比，即爐排片寬度爐排片高度25.2.2 固定爐排爐固定爐排爐1. 手燒爐手燒爐加煤、撥火、除灰加煤、撥火、除灰都由人工操作，強都由人工操作，強度大，效率低，冒度大，效率低，冒黑煙。黑煙。結(jié)構(gòu)簡單、操作方結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、煤種的適應性便、煤種的適應性較好，較好，0.7MW以下以下采用。采用。1爐排；爐排；2燃燒層；燃燒層；3爐室；爐室；4落灰室；落灰室；5爐門；爐門；6灰門灰門（1）爐條）爐條爐排

9、由很多爐條組爐排由很多爐條組成。成。燃燒空氣由灰門進燃燒空氣由灰門進入，穿過爐排進入入，穿過爐排進入爐排上的燃燒層。爐排上的燃燒層。有條狀爐條及板狀有條狀爐條及板狀爐條兩種。爐條兩種。(a)條狀爐排；條狀爐排；(b)板狀爐排板狀爐排 條狀爐排的通風截面比比較大，約為條狀爐排的通風截面比比較大，約為20%一一40%，空氣在燃燒層中擴散較快，空氣匯合面距爐排面空氣在燃燒層中擴散較快，空氣匯合面距爐排面較近?？諝鈪R合面即為燃燒層中燃燒最強烈的區(qū)較近?？諝鈪R合面即為燃燒層中燃燒最強烈的區(qū)域。適用于揮發(fā)分高的煤。域。適用于揮發(fā)分高的煤。板狀爐排的通風截面比比較小，約為板狀爐排的通風截面比比較小，約為8%

10、一一20%，空氣送入相對集中，在燃燒層中擴散較慢，燃燒空氣送入相對集中，在燃燒層中擴散較慢，燃燒層中的高溫區(qū)距爐排面較遠。適用于無煙煤或貧層中的高溫區(qū)距爐排面較遠。適用于無煙煤或貧煤煤（2）燃燒層結(jié)構(gòu)及氣體成分）燃燒層結(jié)構(gòu)及氣體成分一灰渣區(qū)；一灰渣區(qū)； 一氧化區(qū)；一氧化區(qū)； 一還原區(qū)；一還原區(qū)； 一干燥干餾區(qū)一干燥干餾區(qū) 空氣從爐排下送入，先經(jīng)灰渣區(qū)，空氣中的氧沒有變化。然空氣從爐排下送入，先經(jīng)灰渣區(qū)，空氣中的氧沒有變化。然后流過灼燒的焦炭層，焦炭在燃燒，空氣中的氧逐漸減少，后流過灼燒的焦炭層，焦炭在燃燒，空氣中的氧逐漸減少，而二氧化碳逐漸增多形成氧化區(qū)。繼而氧氣不足，氧仍緩慢而二氧化碳逐漸增

11、多形成氧化區(qū)。繼而氧氣不足，氧仍緩慢減少，而一部分二氧化碳還原成一氧化碳，形成還原區(qū)。最減少，而一部分二氧化碳還原成一氧化碳，形成還原區(qū)。最后經(jīng)過新煤的干燥干餾區(qū)。后經(jīng)過新煤的干燥干餾區(qū)。 手燒爐煤中的揮發(fā)分在干燥干餾區(qū)揮發(fā)，是手燒爐煤中的揮發(fā)分在干燥干餾區(qū)揮發(fā)，是在嚴重缺氧的條件下?lián)]發(fā)的，必然產(chǎn)生碳黑在嚴重缺氧的條件下?lián)]發(fā)的，必然產(chǎn)生碳黑而冒黑煙。而冒黑煙。不論是任何種類的機械化層燃爐或室燃爐，不論是任何種類的機械化層燃爐或室燃爐，只要是揮發(fā)分是在缺氧情況下?lián)]發(fā)，都會冒只要是揮發(fā)分是在缺氧情況下?lián)]發(fā)，都會冒黑煙。黑煙。碳黑是碳黑是0.5lm的固體碳末，很難燃燒，的固體碳末，很難燃燒，并由于很

12、細，一般旋風式等除塵器難以捕捉，并由于很細，一般旋風式等除塵器難以捕捉，因而隨煙氣排出而形成黑煙。因而隨煙氣排出而形成黑煙。（3）手燒爐的燃燒過程）手燒爐的燃燒過程新煤受熱有兩個熱源：新煤受熱有兩個熱源：新煤下部灼熱的焦碳層；新煤下部灼熱的焦碳層；新煤表面受火焰及爐墻的輻射熱。新煤表面受火焰及爐墻的輻射熱。新煤層是雙面受熱，溫度上升快，新煤層是雙面受熱，溫度上升快，著火條件很好，也可認為手燒爐是著火條件很好，也可認為手燒爐是無限制著火。無限制著火。圖圖1-4手燒爐空氣供需情況手燒爐空氣供需情況 加煤時開啟爐門，大量冷空加煤時開啟爐門，大量冷空氣涌入爐內(nèi)，不僅使爐溫降氣涌入爐內(nèi)，不僅使爐溫降低，

13、而且破壞爐內(nèi)負壓，爐低，而且破壞爐內(nèi)負壓，爐排下的空氣難以穿過燃料層，排下的空氣難以穿過燃料層，使燃燒情況惡化。爐門關(guān)閉使燃燒情況惡化。爐門關(guān)閉后，開始由于煤層厚，阻力后，開始由于煤層厚，阻力大而進風雖少。隨著燃燒的大而進風雖少。隨著燃燒的進行，煤層逐漸變薄，進風進行，煤層逐漸變薄，進風也就逐漸增多。也就逐漸增多。 ab線：空氣量的供給。線：空氣量的供給。 ef線：整個燃燒周期中線：整個燃燒周期中需要的空氣量。需要的空氣量。 cd線：供入的空氣實際線：供入的空氣實際有效參與燃燒的量。有效參與燃燒的量。jk線：焦炭燃燒所需空線：焦炭燃燒所需空氣量的變化。氣量的變化。 4、手燒爐改進燃燒的措施、手

14、燒爐改進燃燒的措施(a)改進操作，改進操作， “少、勤、勻、快少、勤、勻、快”。(b)將固定爐排改成搖動爐排。將固定爐排改成搖動爐排。1一下爐門（灰門）；一下爐門（灰門）；2一下爐排；一下爐排；3一中爐門；一中爐門；4一水冷爐排下集箱；一水冷爐排下集箱；5一上一上爐門；爐門；6一汽鍋；一汽鍋；7一水冷爐排；一水冷爐排；8一爐膛出口；一爐膛出口；9一煙氣導向板一煙氣導向板(c)改變?nèi)紵龑咏Y(jié)構(gòu)，使揮發(fā)分在富氧情況下?lián)]發(fā)，而消改變?nèi)紵龑咏Y(jié)構(gòu)，使揮發(fā)分在富氧情況下?lián)]發(fā)，而消除冒黑煙。雙層爐排就是采用這種措施的一種方法。除冒黑煙。雙層爐排就是采用這種措施的一種方法。揮發(fā)分在上爐排揮揮發(fā)分在上爐排揮發(fā)，由

15、上爐門進入發(fā)，由上爐門進入的空氣尚未進入氧的空氣尚未進入氧化區(qū)，揮發(fā)是在富化區(qū)，揮發(fā)是在富氧情況下進行，這氧情況下進行，這就從根本上避免黑就從根本上避免黑煙的形成。煙的形成。 雙層爐排燃燒層結(jié)構(gòu)示意圖雙層爐排燃燒層結(jié)構(gòu)示意圖 一灰渣區(qū)；一灰渣區(qū)；一氧化區(qū)；一氧化區(qū)；一還原區(qū)；一還原區(qū)；一干燥干餾區(qū)一干燥干餾區(qū) 2拋煤機爐拋煤機爐拋煤機和固定火床的組合。拋煤機和固定火床的組合。用在容量不太大的鍋爐用在容量不太大的鍋爐(一一般般D10th) 。拋煤機的分類拋煤機的分類機械的、風力的以及機械機械的、風力的以及機械與風力聯(lián)合與風力聯(lián)合機械拋煤機用旋轉(zhuǎn)的葉片機械拋煤機用旋轉(zhuǎn)的葉片或擺動的刮板來拋散燃料，

16、或擺動的刮板來拋散燃料，風力拋煤機用氣流來吹播風力拋煤機用氣流來吹播燃料，而風力機械拋煤機燃料，而風力機械拋煤機則兼用以上兩種拋煤方式。則兼用以上兩種拋煤方式。機械拋煤機，粗粒落于遠處，細機械拋煤機，粗粒落于遠處，細粒落于近處，細粒煤甚至就落在粒落于近處，細粒煤甚至就落在拋煤機出口之下，堆成小丘。拋煤機出口之下，堆成小丘。風力拋煤機則與之相反。風力拋煤機則與之相反。風力機械拋煤機的顆粒度分布比風力機械拋煤機的顆粒度分布比較均勻。較均勻。前兩者使用較少。前兩者使用較少。 （2）風力機械拋煤機的結(jié)構(gòu)和工作過程）風力機械拋煤機的結(jié)構(gòu)和工作過程風力機械拋煤機如圖風力機械拋煤機如圖5-4所示。所示。 拋

17、煤機爐優(yōu)點：拋煤機爐優(yōu)點： 燃料適應性較好。對水分較多，粘結(jié)性強、燃料適應性較好。對水分較多，粘結(jié)性強、灰分熔點較低和著火較困難的燃料都適用?；曳秩埸c較低和著火較困難的燃料都適用。但對燃料的顆粒度有一定的要求，燃用低揮但對燃料的顆粒度有一定的要求，燃用低揮發(fā)分煤時飛灰中的機械不完全燃燒損失較大；發(fā)分煤時飛灰中的機械不完全燃燒損失較大； 拋煤機爐子燃燒過程猛烈，調(diào)節(jié)靈活，適拋煤機爐子燃燒過程猛烈，調(diào)節(jié)靈活，適應負荷變動的能力很強；應負荷變動的能力很強； 拋煤機爐子投資少，金屬耗量也不多。拋煤機爐子投資少，金屬耗量也不多。 缺點：缺點：初始排塵濃度高，冒黑煙；初始排塵濃度高，冒黑煙；煤粒不夠均勻，

18、細粒煤堆在爐排前部，粗粒煤粒不夠均勻，細粒煤堆在爐排前部，粗粒煤則落在爐排后部，總的機械不完全燃燒損失煤則落在爐排后部，總的機械不完全燃燒損失就較高，就較高，每班要清爐每班要清爐2- -3次，清爐時燃燒過程會受到次，清爐時燃燒過程會受到影響；影響；清爐操作繁重。清爐操作繁重。一般適用于蒸發(fā)量在一般適用于蒸發(fā)量在10 th以下的鍋爐。以下的鍋爐。5.2.3 移動爐排爐移動爐排爐1鏈條爐鏈條爐最常用的機械化層燃爐。從加煤到排除灰渣都實現(xiàn)了最常用的機械化層燃爐。從加煤到排除灰渣都實現(xiàn)了機械化，運行穩(wěn)定可靠，機械化，運行穩(wěn)定可靠，應用廣泛應用廣泛。1一煤斗；一煤斗；2一煤閘門；一煤閘門；3一爐排（包括

19、前鏈輪及后滾筒）；一爐排（包括前鏈輪及后滾筒）；4一主動鏈輪；一主動鏈輪；5一分段送風倉；一分段送風倉； 6一防焦箱；一防焦箱；7一看火孔及檢查門；一看火孔及檢查門；8一除渣板一除渣板(老鷹鐵老鷹鐵)；9一渣斗；一渣斗；10一灰斗；一灰斗；11一后墻水冷壁一后墻水冷壁管；管；12一后墻水冷壁下集箱；一后墻水冷壁下集箱；13一前墻水冷壁下集箱；一前墻水冷壁下集箱；14一前墻水冷壁管一前墻水冷壁管 （1) 鏈條爐鏈條爐的結(jié)構(gòu)和工作的結(jié)構(gòu)和工作原理原理關(guān)鍵部件是爐排。對鏈條爐排的共同要求是：結(jié)構(gòu)簡關(guān)鍵部件是爐排。對鏈條爐排的共同要求是：結(jié)構(gòu)簡單，省金屬，漏煤少，通風阻力小，運行平穩(wěn)可靠。單，省金屬，

20、漏煤少，通風阻力小，運行平穩(wěn)可靠。 常用的鏈條爐排有三種結(jié)構(gòu)形式：常用的鏈條爐排有三種結(jié)構(gòu)形式：（a）鏈帶式鏈條爐排）鏈帶式鏈條爐排俗稱輕型爐排或小爐排，常用于俗稱輕型爐排或小爐排，常用于 1520的燃料。的燃料。燃用灰分過高的燃料時，因除渣要求而加快爐排速度，這燃用灰分過高的燃料時，因除渣要求而加快爐排速度，這時有可能使爐排面起端部分的煤層來不及著火。因而要求時有可能使爐排面起端部分的煤層來不及著火。因而要求Aar30%。此外，燃煤中水分過高，將導致給煤機構(gòu)堵塞失靈，故要此外，燃煤中水分過高，將導致給煤機構(gòu)堵塞失靈，故要求求Mar17%。5.2.4 往復推飼爐和振動爐排爐往復推飼爐和振動爐排

21、爐1. 往復推飼爐往復推飼爐（1）往復推飼爐排爐的構(gòu)造及工作原理）往復推飼爐排爐的構(gòu)造及工作原理 煤從煤斗加入，由于活煤從煤斗加入，由于活動爐排片不斷往復運動，動爐排片不斷往復運動，將煤從爐排上緩慢由前將煤從爐排上緩慢由前向后，由上向下移動，向后，由上向下移動，最后落集在燃盡爐排上，最后落集在燃盡爐排上，燃盡后灰渣下落至渣斗燃盡后灰渣下落至渣斗6。空氣由爐排下送入?？諝庥蔂t排下送入。 圖圖5-30 傾斜式往復爐結(jié)構(gòu)簡圖傾斜式往復爐結(jié)構(gòu)簡圖1一活動爐排片；一活動爐排片；2一固定爐排片；一固定爐排片；3一支撐棒；一支撐棒；4一爐拱；一爐拱；5一燃盡爐排；一燃盡爐排；6一渣斗；一渣斗；7一固定粱；一

22、固定粱；8一活動框；一活動框；9一滾輪；一滾輪；10一電動機；一電動機；l1一推拉桿；一推拉桿；12一偏心輪一偏心輪（2）往復推飼爐排爐的燃燒過程）往復推飼爐排爐的燃燒過程燃燒和燃盡階段也與鏈條爐相似。不同之點是煤與爐排有相燃燒和燃盡階段也與鏈條爐相似。不同之點是煤與爐排有相對運動。對運動。圖5-31 往復爐排燃燒過程2. 振動爐排爐振動爐排爐（1）振動爐排爐的構(gòu)造及工作原理）振動爐排爐的構(gòu)造及工作原理在長方形的焊接上框架上，沿長度方向又焊結(jié)了一系列平行布置的7型梁8，鑄鐵爐排片4就放在?！?”型梁上。通過拉桿5及壓簧10，將彈簧6的上端與7型梁固定。彈簧板的下端則固定在下框架11的固定支座12上，與下框架間成55。一70。傾角。9為側(cè)梁。爐前有電動機2，帶動激振器1。激振器是一個