链条炉排(炉拱分段送风二次风等改善燃烧工况的措施)

链条炉排(炉拱、分段送风、二次风等改善燃烧工况的措施)引风——负压鼓风——负荷炉排——火床新控制策略主要特点1、实现时刻追随室外温度变化，按需供热；2、实现稳定控制负荷，输出热量控制精度为3%；3、实现优化燃烧，使火床分布合理稳定，既不半膛火也不落火；4、实施本控制方案可节煤约15~25%，节电10~30%。链条炉排是工业锅炉中历史悠久、结构可靠、运行稳定的一种机械化燃煤设备,获得了广泛的应用。一、链条炉排的结构链条炉排的外形好像皮带输送机,其结构如图3-6所示。其运行过程是煤从煤斗内依靠自重落到炉排前端,随炉排自前向后缓慢移动,经煤闸板进入炉膛。煤闸板的高度可以自由调节,以控制煤层的厚度。空气从炉排下面分区送风室引入,与煤层运动方向相交。煤在炉膛内受到辐射加热,依次完成预热、干燥、着火、燃烧,直到燃尽。灰渣则随炉排移动到后部,经过挡渣板(俗称老鹰铁)落入后部水冷灰渣斗,由除渣机排出。链条炉排的结构形式一般可分链带式、横梁式和鳞片式三种。1.链带式炉排链带式炉排属于轻型炉排,适用于蒸发量10t/h以下的锅炉,其炉排片连接结构如图3-7所示。炉排片分为主动炉排片和从动炉排片两种,用圆钢拉杆串联在一起,形成一条宽幅的链带,围绕在前链轮和后滚筒上。主动炉排片担负传递整个炉排运动的拉力,因此其厚度比从动炉排片厚,由可锻铸铁制成。一台蒸发量4t/h的锅炉,由主动炉排片组成的主动链条共有三条(两侧和中间)直接与前轴(主动轴)上的三个链轮相啃合。从动炉排片,由于不承受拉力,可由强度低的普通灰口铸铁制成。链带式炉排的优点是:比其他链条炉排金属耗量低,结构简单,制造、安装和运行都比较方便。缺点是:炉排片用圆钢串联,必须保证加工和装配质量,否则容易折断,而且不便于检修和更换;长时间运行后,由于炉排片互柏磨损严重,使炉排间隙增大,漏煤损失增多。2.横梁式炉排横梁式炉排适用于蒸发量20~40t/h甚至更大的锅炉。其结构与链带式炉排的主要区别在于采用了许多刚性较大的横梁,如图3-8所示。炉排片装在横梁的相应槽内，横梁固定在传动链条上。传动链条一般是两条(当炉排很宽时,可装置多条),由装在前轴(主动轴)上的链轮带动。横梁式炉排的优点是:结构刚性大,炉排片受热不受力,而横梁和链条受力不受热,比较安全耐用;炉排面积可以较大,阻力小而风量分布均匀;运行中漏煤、漏风量少。缺点是:结构笨重,金属耗量多,约是链带式炉排的2.7倍;制造和安装要求高;受热不均时,横梁易出现扭曲、跑偏等故障。3.鳞片式炉排鳞片式炉排适用于蒸发量10~60t/h的锅炉。其炉排面通常由4~12根互相平行的链条(类似自行车上的链条结构)组成。每根链条用锄栓将若干个由大环、小环、垫圈、衬管等元件组成的链条串在一起,如图3-9所示。炉排片通过夹板组装在链条上,前后交叠,相互紧贴,呈鱼鳞状,其工作过程如图3-10所示。当炉排片行至尾部向下转入空程以后,便依靠自重依次翻转过来,倒挂在夹板上,能自动清除灰渣,并获得冷却。各相邻链条之间,用拉杆与套管相连,使链条之间的距离保持不变。鳞片式炉排的优点是:煤层与整个炉排面接触,而链条不直接受热,运行安全可靠;炉排间隙甚小,漏煤很少;炉排片较薄,冷却条件好,能够不停炉更换;由于链条为柔性结构,当主动轴上链轮的齿形略有参差时,能自行调整其松紧度,保持啃合良好。缺点是:结构复杂、金属耗量多,该炉排比链带式炉排约高30%;当炉排较宽时,炉排片容易脱落或卡住。在目前的引进技术中,采用层状燃烧的燃烧设备,基本上为以上几种形式的链条炉排。由于引进国外先进的炉排生产线,炉排片的铸造精度和整体装配水平都有很大提高,不但减少漏煤,而且减少运行故障率。二、链条炉排的燃烧特点链条炉排的着火条件较差。煤的着火主要依靠炉膛火焰和拱的辐射热,因而上面的煤先着火,然后逐步向下燃烧。这样的燃烧过程,在炉排上就出现了明显的区域分层,如图3-11所示。煤进入炉膛后,随炉排逐渐由前向后缓慢移动。在炉排的前部,是新煤燃烧准备区,主要进行煤的预热和干燥。紧接着是挥发分析出着火并开始进入燃烧区。在炉排的中部,是焦炭燃烧区,该区温度很高,同时进行着氧化和还原反应过程,放出大量热量。在炉排的后部,是灰渣燃尽区,对灰渣中剩余的焦炭继续燃烧。-在燃烧准备区和燃尽区都不需要很多空气,而在焦炭燃烧区则必须保证有足够的空气,如果不采取分段送风,会出现空气在炉膛前后两端过剩,在中部不足的弊病。为了改善上述燃烧状况,通常采取以下三种措施:1.炉拱布置炉墙向炉膛内突出的部分称为炉拱。炉拱的主要作用是储蓄热量,调整燃烧中心,提高炉膛温度,加速新煤着火。其次是延长烟气流程,促进燃料充分燃烧。炉拱有前拱、中拱和后拱三种。其中经常使用的是前拱和后拱。中拱多用于锅炉改造中,当供应的煤质较差时,作为改善燃烧条件的补充措施。(1)前拱:前拱位于炉排上方的前炉墙下部，一般由引燃拱(又称点火拱)和混合拱(又称大拱)两部分组成。引燃拱的位置较低,靠近煤闸板，一般距炉排面约300~400mm，主要作用是吸收高温烟气中的热量，再反射到炉排J前部，加速新煤的着火燃烧。混合拱的位置较高，主要作用是促进烟气和空气良好混合，延长烟气流程,使其充分燃烧。图3-12所示是常见的几种前拱结构形状。图3-12(a)所示的前拱,由小斜型引燃拱和低而长的混合拱组成,起遮盖作用,可减少炉排前部两侧的水冷壁管吸热,保持炉膛前部有较高的温度,以利于新煤烘干和着火。图3-12(b)所示的前拱,由倾斜型引燃拱和较高的水平混合拱组成,能有效地将热量反射到新煤上,改善燃烧条件。图3-12(c)所示的前拱,由抛物线型引燃拱和较高的水平混合拱组成,可将热量集中反射到新煤上,即起到“聚集“的作用,使燃烧条件更好。但这种拱的曲线复杂,砌筑和悬挂困难，表面不可能光洁,不容易收到理想的反射效果,所以实际应用不多。(2)中拱:中拱位于炉排的中上方,如图3-13所示。中拱的作用是将主燃烧区的高温烟气引导到炉膛前部,促使新煤迅速着火。同时,可以储蓄热量。保证主燃烧区的煤充分燃烧。中拱通常呈前高后低倾斜布置,倾角为12。左右。倾角越大,从主燃区导人着火区的烟气量越多,越有利于煤的引燃。但倾角过大时,则中拱前部出口端过高,使烟气流速降低,不利于传热。中拱后部出口端的高度应尽可能地低,中拱的长度以能遮盖主燃烧区为宜。(3)后拱:后拱位于炉排上方的后炉墙下部,如图3-14所示。后拱的作用,是将燃尽区的高温烟气和过剩的空气引导到炉膛中部和前部,以延长烟气流程,保证主燃烧区所需要的热量,以及促进新煤引燃,同时提高炉排后部温度,使灰渣中的固定炭燃尽。(4)常用炉拱举例:炉拱的形状和尺寸与燃用的煤种密切相关,必须有针对性的选用,同时各拱之间还需互相配合,才能收到明显的效果。图3-14是燃烧无烟煤的炉拱简图。由于无烟煤含挥发分低,着火较困难,单靠炉膛前部的烟气辐射热是很不够的,因而采用低而长的后拱,遮盖着炉排有效长度的50%~60%,迫使后部烟气带出的炽热炭粒,在烟气向前流动时被甩下来,促进前部的新煤较快地着火。图3-15是又一种燃烧无烟煤的炉拱。其前拱短,下部有足够厚度的高温烟气层向新煤辐射放热;后拱虽比图3-14所示的短一些,但与前拱配合后形成了一个“喉部与区域,能促进可燃物与空气的良好混合并充分燃尽。图3-16是燃烧烟煤或褐煤的炉拱。由于烟煤或褐煤含挥发分较高,容易着火,燃烧最强烈的区域偏向炉排的前端,故前拱的形状与图3-15所示相似,后拱则较短。当燃烧含挥发分很高的煤时,前拱还可以适当提高,以使炉膛空间开阔些。图3-17是燃烧多种煤的炉拱。其前拱采用抛物线型,使炉膛前部温度较高;后拱保持适当的长度。为了适应燃烧劣质煤的要求,有的采用将后拱加长到炉排有效长度的50%以上,如图3-17中假想线的位置。甚至采用全封闭式的炉拱,炉拱几乎百分之百地覆盖炉膛空间,只在前部两侧开烟气出口窗,供高温烟气流过。2.分段送风为了适应链条炉排燃烧各区段需要不同风量的特点,在炉排下面隔成几个风室进行分段送风(一次风),如图3-18所示。每个风室之间应严密不漏,以防短路而失去调节作用。为使整个炉排宽度的风量分布均匀,宜采用双侧进风。每个风室的风量,均用单独的挡风板分别调节。各挡风板的开度,需根据不同煤种的特性,经过反复运行试验,找出使煤燃烧最佳的开启位置。当煤种变化时，还需要重新调整，以达到最经济的运行效果。一台锅炉最多采用5~6个风室,送风分段越多,风量越容易符合燃烧需要,见图3-19,但分段过多,将使结构复杂,总的经济效果并不理想。3.二次风在层燃炉中,从炉排下方送入炉膛的空气称为一次风,从炉排上方高速吹人炉膛的气流称为二次风。在室燃炉中,随燃料进入炉膛的空气称为一次风,为加强扰动、混合和燃尽而喷人炉膛的气流称为二次风。二次风的作用：(1)搅动烟气,使烟气与空气很好混合,减少气体未完全燃烧热损失;(2)造成烟气旋涡,延长烟气流程,使飞灰中可燃物质在炉膛内停留较长时间,得到充分燃尽;(3)依靠旋涡的分离作用,把未燃尽的炭粒甩回火床复燃,降低飞灰含炭量,减少固体未完全燃烧热损失,降低锅炉初始排尘浓度。(4)当用空气做二次风时,还可补充一次风的不足,促进完全燃烧。合理的布置与使用二次风,一般可提高锅炉热效率5%左右。二次风多数使用空气,有时使用蒸汽、烟气,或者以上两种气体的混合物;如用空气作二次风,最好是热风,以利于提高炉膛温度。风速一般为40~7Om/s,但要选用较大风压约2000~4000Pa的风机。二次风量占总风量的百分比:对挥发分含量较少的无烟煤约为5%,对挥发分含量较多的烟煤约为7%~8%,对挥发分和水分含量都较多的褐煤约为10%。二次风量不宜过大,否则对燃烧不利,而且增加排烟热损失,降低锅炉热效率;如用蒸汽作二次风,即使锅炉在低负荷运行时也不会造成炉膛空气过剩系数太高,但其缺点是要耗用蒸汽,影响锅炉净效率。如混合使用蒸汽和空气作二次风,即利用高速蒸汽的引射作用,将空气带人炉膛,能够综合提高锅炉运行的经济性。二次风可单独由前墙或后墙一面引人,也可由前、后墙同时引人,主要根据炉膛出口方向与炉膛深度而定。当由前、后墙同时引入时,应将风嘴设在炉膛喉部,而且要将风嘴的方向错开布置,如图3-18所示。也有将二次风嘴布置在炉膛四角,使气流相切于一个“假想圆“,从而促使炉膛烟气形成旋涡,以利强烈混合。二次风嘴设置高度,应在炉排面以上约1.5~2.om外,水平或向下倾斜10。~25。角。风嘴多用灰口铸铁制成。在锅炉升火前,应先开启二次风,当锅炉停用时,应后关闭二次风,以免炉膛高温辐射热将风嘴烧坏炉拱、分段送风、二次风等改善燃烧工况的措施,除用于链条炉外,还可用于其他层燃炉上,尤其是二次风用于抛煤机链条炉上,对于飞灰的燃尽消除锅炉冒黑烟作用较大。