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第四章燃烧设备引言•燃烧设备基本任务——共性提供尽可能良好的燃烧条件——把燃料的化学能最大限度地释放出来并将其转化为热能•分类——按组织燃烧过程的基本原理和特点层燃炉（火床炉）——燃料被层铺在炉排上进行燃烧的炉子。流化床炉（沸腾炉）——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室燃炉（悬燃炉）——燃料随空气进入炉室呈悬浮状燃烧的炉子。第一节层燃炉•燃烧燃料中的可燃物质和空气中的氧发生激烈的发热、发光的化学反应过程•加速燃烧反应速度，缩短燃烧时间措施提高炉内温度增大参与燃烧反应物质的浓度及反应空间的压力一、煤的燃烧过程•燃烧反应式，从质量平衡角度说明总的结果•为便于研究，划分为几个阶段1.着火前的热力准备阶段2.挥发物与焦炭的燃烧阶段3.燃尽阶段二、人工操作层然炉•人工操作层然炉（又称手烧炉）手烧炉的构造和工作特性•手烧炉的燃烧特点改善手烧炉燃烧的措施分段控制送入空气采用间断送二次风改进炉排结构，采用摇动炉排三链条炉排炉•简称链条炉，机械化层燃炉的一种，结构比较完善•机械化层燃炉加煤、拨火和除渣三项主要操作部分或全部由机械操作的层燃炉1、链条炉的构造•除渣板作用延长灰渣炉内停留时间减少炉排后端漏风•炉排有效长度——煤闸门至除渣板的距离•防渣箱的作用保护炉墙不受高温燃烧层的侵蚀和磨损防止炉墙粘结渣瘤，使煤横向均布，避免两侧漏风2、链条炉排的结构形式•鳞片式链条炉排鳞片式炉排结构通风孔道略向前倾？•链带式链条炉排轻型链带式炉排片及主动链环小快型炉排片结构接触式侧密封装置3、链条炉的燃烧过程及特点•燃烧特点：“单面引火”煤进入炉子后，主要依靠来自炉膛的高温辐射，自上而下地着火、燃烧燃烧过程的区段性燃烧过程沿炉排长度从前至后，连续顺序完成由于两个速度合成，燃烧各个阶段分界面与水平面成一倾角燃烧工况稳定炉排上任何一处的燃烧工况不随时间而变动I——新燃料的预热干燥区段•从O1K线（等温面）所示的斜面开始逸出挥发物•等温面倾斜程度取决于炉排运动速度和自上而下的燃烧的传播速度燃料层的导热性能很差，向下的燃烧传播速度仅为0.2～0.5m／h，约只有炉排速度(2~20m／h)的几十分之一燃烧准备阶段在炉排上占居有相当长的区段II——挥发物逸出并燃烧区段•O1K与O2H两线相距不远挥发物沿O1K线析出的同时，就开始在层间空隙着火燃烧，燃烧层的温度急速上升，到挥发物析放殆尽的O2H线，温度已达1100～1200℃III——焦炭燃烧区段•从O2H线开始焦炭着火燃烧，温度上升至1200℃以上，燃烧异常激烈，是燃料的主要燃烧阶段•氧化区IIIa和还原区IIIb来自炉排下空气中的氧气在氧化区中被迅速耗尽燃烧产物中的二氧化碳和水蒸气上升至还原区，立即被炽热的焦炭所还原，此处温度略低于氧化区Ⅳ——燃尽区段（灰渣形成区）•炉排末端焦炭夹在上、下灰渣层中燃烬•对多灰分煤不利，易造成较大的q4，使O5点向后延伸，而需要增长炉排长度烟气成分沿炉排长度变化•α＜1当燃烧层中出现还原反应，表明供应空气量不足以适应燃烧•α＞1在还原反应区的前后两段，燃烧层上的气体中有过剩氧4、煤的性质对链条炉燃烧的影响•单面引火、燃烧层本身无自行扰动功能。对煤质变化敏感，适应范围较窄•如实际燃料与设计燃料相比（1）W↑→O1K面右移炉排有效长度恒定q4hz↑W↓→有利于各区域左移小颗粒易被吹起→q4fh↑(喷洒水分)（2）V↓→着火困难，O1K面右移→q4hz↑V↑→O2H面右移→q3↑War＝8～10％（4）焦结性强→O2不易扩散焦炭内部→q4hz↑弱→粉状→q4fh↑（3）A↑→III、Ⅳ区尾部灰层高，不易燃烧→q4hz↑灰熔点较低→III、Ⅳ区尾部焦炭包裹在熔融灰渣中不易燃烧→q4hz↑Ad≤30%，t3＞1200℃A↓→V区灰层薄，炉排尾部易受高温→工作环境差（5）颗粒度影响我国燃煤锅炉热效率和污染环境的根本问题在于：燃用煤质多变、颗粒度大小不当及灰含量很高的原煤。如能按以上分析采取相应措施，热效率可增加5％~10％5、链条炉的燃烧调节•主要是送风量和给煤量的调节，使之合理配合，以保证燃烧工况的正常与稳定锅炉负荷变动时，先调节送风量，后改变给煤量（调整炉排速度与之匹配)，协同跟踪负荷的变化煤层合理厚度由试验确定，定后不宜变动，除非煤质(如水分、粒度)变化很大，或锅炉负荷有大幅度改变时，才予适当调整判断运行工况是否正常•进煤闸门后0.2～0.3m，煤应开始发火点燃，在除渣板前0.3～0.5m处应基本燃尽•燃烧层上的火焰麦黄而匀密，燃烧层平整又无发黑或喷火穿孔的地方•烟囱排烟清淡略呈灰色六、改善链条炉燃烧的措施•根据分析，在空气供应、炉膛结构及炉内气流组织采取措施有：分区配风炉拱二次风第四节燃油炉•室燃炉特点——结构及燃烧方式没有炉排，燃烧过程在悬浮状态进行，容量的提高不受炉排面的制造和布置的限制燃烧速度和效率高——反应面积大，α较小炉膛体积较大——燃料在炉中停留时间短燃料适应性广燃烧调节和运行、管理易于实现机械化和自动化•油的燃烧方式预蒸发型；喷雾型一、油的燃烧过程•实际参与燃烧反应的不是液体“油”，而是“油气”燃料油（液体燃料）的沸点总是低于它的着火点，液体燃料的燃烧总是在蒸气状态下进行的油与空气接触面积决定了燃烧速度喷雾燃烧方式四个阶段•雾化阶段——燃料油通过油喷嘴破碎成细小颗粒的过程雾化质量的好坏，直接影响到燃料油在炉膛内燃烧的化学反应速度和燃烧效率•蒸发阶段——将燃料油加热到沸点，连续产生油蒸汽的过程•“油气”与空气的混合阶段。加强两者混合的主要措施：一是提高燃烧器出口空气流速；二是加强燃烧器出口气流的扰动；三是送入一定量的一次风与油雾预先混合，以防油雾产生热裂解现象•着火燃烧阶段油的燃烧•油的燃烧过程不单包括混合物的均相燃烧，同时还包含有对油粒表面的传热和传质过程蒸发速度和燃烧速度•须避免现象油气热解→碳黑粒子；油滴裂化→焦粒二、油的雾化•良好燃烧的决定条件是雾化质量和合理配风——油燃烧器主要由油喷嘴（油雾化器）和调风器组成•油喷嘴任务把油均匀地雾化成油雾细粒并送入炉膛进行燃烧，保证雾化质量的前提下，随锅炉负荷的变化调节喷油量•调风器任务正确地控制风和油的比例；保证燃烧所需空气量连续均匀地与油雾混合，构成有利的空气动力场，使着火迅速、火焰稳定、燃烧安全油喷嘴类型机械雾化油喷嘴介质雾化油喷嘴——以蒸汽或空气作介质压力式回油式转杯式压力式油喷嘴•系统简单•调节性能差，适用于基本负荷或负荷稳定的锅炉雾化质量与喷嘴进油压力（黏度/结构特性）有关。油压下降，雾化质量下降依靠改变油压调节油量，流量与压力平方根成正比回油式油喷嘴•油进入旋流室后，一部分由雾化片中间小孔高速旋转喷出，另一部分则由旋流室背面的回油孔返回回油式油喷嘴特点•优点：调节幅度大；喷油量降低时，雾化质量反而有所改善•缺点：返回油泵入口或油箱的大量热回油，使油泵或油箱工作温度升高，可能影响安全；油泵耗电量增加；系统较复杂转杯式油喷嘴•转杯的转速对雾化质量起保证作用。粘度高的油要求有较高转速蒸汽雾化油喷嘴•利用高压蒸汽的喷射将燃料油雾化•通过中心油管伸缩、改变蒸汽喷孔截面积大小→实现蒸汽量及喷油量的调节•雾化质量好，结构简单，运行安全可靠；•蒸汽消耗量较大，平均耗气量0.4～0.6kg蒸汽／kg重油Y型蒸汽雾化油喷嘴•减少蒸汽用量——0.02～0.03kg蒸汽／kg油三、调风器的型式与原理•性能要求一次风——根部风，防止热分解高温烟气回流区——提供着火所需热量和稳定火焰较高流速的二次风——强化燃烧燃烧器间的油和空气分布均匀•旋流式调风器四、改善燃油炉燃烧的措施•改善燃烧减少硫化物和氮氧化物•低氧燃烧（α=1.03~1.05）加强扰动，燃烧均匀完全，不产生局部过热，有效降低SO3、NOx生成增大气体和固体不完全燃烧热损失微正压炉膛，防渗漏•分级燃烧——将燃料所需空气由不同设备和部位送入炉内供其燃烧的技术火焰上部风第六节燃烧设备的工作强度与选型•炉排可见热强度——单位面积的炉排，在单位时间内所燃烧的煤的放热量•炉膛体积可见热强度“可见”qR、qv，合理限值。表4-4~62kW/m3600arnet,RRBQq3kW/m3600arnet,vlVBQq炉排有效面积炉膛体积设计或改造锅炉•根据给定参数→估算B→参考表4-4，选定qv、qR→计算R、Vl→选定炉子宽度和深度（尽可能符合制造厂的定型尺寸）→炉膛高度•燃烧设备选型参照表4-8，4-9