鍋爐與鍋爐房課件

1、第四章 燃燒設備4.1 層燃爐 4.2 流化床爐4.3 煤粉爐4.4 燃燒設備的強度與選型 返 回4.1 層燃爐第四章鍋爐燃燒是個復雜的化學物理過程，其影響因素很多。 一、燃燒設備的分類 1.層燃爐固體燃料被層鋪在爐排上進行層狀燃燒的爐子， 如：手燒爐、鏈條爐、拋煤機爐等； 2.沸騰爐燃料被氣流托起攜帶呈上下翻滾沸騰狀燃燒的爐 如：流化床、鼓泡床、循環(huán)流化床、增壓流化床等； 3.室燃爐燃料呈霧狀細顆粒隨空氣噴入爐內呈懸浮狀燃燒 的爐子，如：煤粉爐、油爐、氣爐等；4.1 層燃爐 著火前的熱力準備階段； 揮發(fā)份著火與焦炭的燃燒階段； 灰渣形成及燃盡階段。 二、固體燃料的燃燒過程 1. 燃料燃燒的幾

2、個階段：2. 燃料完全燃燒的必備條件 保持一定的高溫環(huán)境； 供給足夠而適度的空氣量，并確保燃料與空氣有良好 的接觸和充分混合的氣氛； 燃料要有一定的燃燒時間及燃燒空間； 及時排出低溫燃燒產物如：低溫煙氣和灰渣。 第四章4.1 層燃爐層燃爐燃燒d1525mm的煤塊時，溫度只需到達10001100左右，燃燒即處于擴散燃燒區(qū)，在保證火床穩(wěn)定的情況下，必須加強送風，提高空氣與焦炭顆粒之間的相對速度即可。煤粉爐，由于煤粉顆粒很小(d100m)，溫度到達1700以上，燃燒才能進入擴散燃燒區(qū)。只有在燃燒中心區(qū)的粗顆粒煤粉才能處于擴散燃燒區(qū)，在燃燒中心以外，特別是在爐膛出口處，煤粉均處于過度燃燒區(qū)甚至動力燃燒

3、區(qū)中燃燒。所以，強化燃燒必須同時提高爐膛溫度和加強燃料與空氣的混合。第四章4.1 層燃爐 手燒爐 一、手燒爐：加煤、撥火和除渣由人工完成 ( 1t/h)二、手燒爐燃燒特性1、雙面引火2、周期性變化m, 一般為鑄鐵板狀爐排 大塊高揮發(fā)分的煙煤褐煤條狀爐排 低揮發(fā)分、低灰熔點的煤三、雙層爐排結構第四章 二、鏈條爐1鏈條爐的構造 爐排重力煤斗運動爐排的有效長度冷卻煤閘門送風除渣板（老鷹鐵）升降控制渣斗燃燒1鏈條爐排有效長度：煤閘門到除渣板的爐排長度，實際參與燃燒的爐排有效面積的深度。2防焦箱：縱向安裝在爐膛兩側，一般嵌入爐墻，一般貼近運動著的爐排，主要作用有： 保護爐墻 防止側墻粘渣結瘤，確保爐排上

4、煤的橫向均布 第四章4.1 層燃爐鏈條爐第四章4.1 層燃爐鏈條爐4.1 層燃爐鏈條爐 2. 鏈條爐排結構1爐排通風截面比：爐排通風孔隙總截面積與爐排有效 面積的百分比。2結構型式 鱗片式：p90 鏈 帶式：p923. 鏈條爐燃燒層結構及其特性 (1) 煤在鏈條爐排層面上，燃料燃燒層的各個燃燒階段分界面與爐排面有一定的傾斜角。 第四章第四章4.1 層燃爐鏈條爐第四章4.1 層燃爐鏈條爐4.1 層燃爐鏈條爐 焦炭燃燒區(qū)：a焦炭氧化燃燒區(qū)；b焦炭燃燒復原區(qū)；灰渣形成、余燃、冷卻區(qū)在擋渣器尖端之前400500mm范圍內 第四章 (2) 煤在排層面上的燃燒過程分四個燃燒區(qū)段： 新煤預熱、枯燥區(qū)(距煤閘

5、門200300mm范圍內)； 揮發(fā)份逸出著火、焦炭形成區(qū)； 4.1 層燃爐鏈條爐4燃料性質對鏈條爐燃燒的影響 (1) 水分：與著火燃盡的關系，810 (2) 灰分：含量枯燥基=30%，灰熔點高于1200oC (3)揮發(fā)份：著火難易程度 (4) 煤的粘結性：通風 (5) 煤的粒度：堆積，通風阻力 第四章4.1 層燃爐鏈條爐 5鏈條爐的燃燒調節(jié) 出力主要取決于燃料層厚度、送風量和爐排速度。 (1) 燃料層厚度的調節(jié)：100150mm (2) 給料速度 (3) 送風量調節(jié)：對適應負荷的變動最為靈敏當鍋爐負荷變化時，總是先調節(jié)送風量，隨即調節(jié)爐排速度與之配合 第四章4.1 層燃爐(鏈條爐1分段送風：a

6、-b曲線為統(tǒng)倉送風時爐內空氣量分布情況；c-d曲線為鏈條爐燃燒理論空氣量分布情況；1-4 為鏈條爐分段送風后各個燃燒區(qū)段實際空氣量分布情況。 6. 鏈條爐燃燒改善措施： 第四章 (2) 爐拱 鏈條爐前拱點火拱主要將爐內火焰和高溫煙氣的輻射熱聚集于爐排前端的新煤區(qū)，加速新煤著火前的熱力準備階段及揮發(fā)份逸出著火形成的完成；并和后拱形成喉口，加速爐內高溫煙氣的擾動。 鏈條爐后拱主要利用爐膛負壓，有效地將爐排后端上方空間的高溫煙氣流和過量空氣流導向燃燒中心，在喉口形成高速旋渦流，將煙氣中灼熱的焦炭粒子拋撒到新煤層面上，形成“火雨加速新煤的引燃；同時，使煙氣中的焦炭粒子和CO延長了在爐內的燃燒時間，與過

7、量氧充分混合完全燃燒。 第四章4.1 層燃爐鏈條爐 1) 鏈條爐爐拱的作用4.1 層燃爐注：鏈條爐燃用高揮發(fā)份優(yōu)質煙煤時，一般采用開式爐膛。 褐 煤煙煤無 煙 煤h114002200mm16002600mm16002600 mma1(0.30.4)l(0.10.2)l(0.10.25)lh28001100 mm8001100 mm9001300 mma2(0.250.35)l(0.250.35)l(0.60.7)lh3400550 mm400550 mm400550 mm212181218810第四章4.1 層燃爐 對揮發(fā)分高，熱量高的煙煤和局部褐煤：采用短而較高的前拱；對于難燃煤無煙煤、貧煤

8、、發(fā)熱量低的劣質煤：除設置前拱外，還需采用低而長的后拱第四章 對劣質煙煤：低而長的后拱和高的前拱相結合 對難著火的無煙煤：同上，且是唯一選擇2) 爐拱設置原那么4.1 層燃爐 3增設二次風： 作用 : 鏈條爐二次風(熱空氣、蒸汽)一般布置在前、后拱喉口部位向下傾斜510嚴禁二次風在有效射程內直接吹射到煤的燃燒層面上，主要用來加速爐內高溫煙氣的擾動：使煙氣中的焦炭粒子和CO延長了在爐內的燃燒時間，與過量氧充分混合完全燃燒；調節(jié)控制爐內高溫煙氣流動力場，改善爐膛充滿度，防止水冷壁局部結渣及局部煙氣短路。 當燃用低揮發(fā)份優(yōu)質煙煤時，二次風一般布置在后拱，除加速爐內高溫煙氣的擾動外，還可以將火焰和高溫

9、煙氣的輻射熱導向前拱區(qū)，加速新煤著火前的熱力準備階段及揮發(fā)份逸出著火。 當燃用高揮發(fā)份優(yōu)質煙煤時，二次風一般布置在前拱，除加速爐內高溫煙氣的擾動外，還可以將火焰和高溫煙氣的輻射熱導向燃燒中心，防止前拱區(qū)的新煤提前著火、引燃； 第四章4.1 層燃爐 二次風的風壓一般為20004000Pa；二次風的風量及風速： 褐 煤煙 煤無 煙 煤占總給風量（）875出口風速 （m/s）6560655060 二次風的布置方法和原那么:前墻布置產生旋轉 四角切園第四章4.2 流化床 主要型式：鼓泡床、湍動床、快速床、循環(huán)流化床等應用領域：石油、化工、冶金、能源、環(huán)保等主要優(yōu)點： 燃料適應性廣； 低溫燃燒，NOx排

10、放低 可實現爐內脫硫； 燃燒效率高 強化燃燒和傳熱 一、流態(tài)化根本原理 流態(tài)化過程：固體粒子與氣體或液體接觸而轉變?yōu)轭愃屏黧w狀態(tài)的過程沸騰燃燒流化燃燒：將流態(tài)化過程用于燃料燃燒沸騰爐流化床爐：燃燒設備第四章4.2 流化床 固定床流速較低時，顆粒靜止不動，流體只在顆粒之間的縫隙中通過 料層高度不變 實際流速線形增長 通風阻力隨風速的平方關系增大2. 流化床顆粒不再由布風板所支持，而全部由流體的磨擦力所承托。此時，對于單個顆粒來講，可在床層中自由運動；就整個床層而言，具有了許多類似流體的性質流態(tài)化。此時： 料層膨脹，床高增加 顆粒間實際空氣流速保持不變 料層阻力變化不大，由托起的顆粒質量決定 第四

11、章4.2 流化床 第四章空截面氣流速度w：以布風板界面積作為計算截面的氣流速度臨界流化速度wlj：顆粒床層從靜止狀態(tài)轉變?yōu)榱鲬B(tài)化時的最低速度。極限流化速度wjx：顆粒床層從流態(tài)化狀態(tài)轉變?yōu)闅饬斔蜁r的 最低速度。 4.2 流化床 三、流化床的型式與結構1鼓泡式流化床 1) 給煤 2) 布風板 3) 風室 4) 爐膛 5) 埋管2循環(huán)流化床3. 常用燃燒設備比較 第四章4.2 流化床給煤方式：正壓給煤 及負壓給煤布風板：兼有爐排(停爐時)和布風裝置的作用。 風室：較多是等壓風室結構，空氣流速一般在以下 灰渣溢流口：中心線離布風板高度一般在14001500mm 沉浸受熱面，又名埋管，有立式和臥式兩

12、種 4.2 流化床 四、循環(huán)流化床的原理和特點 1. 組成爐膛、加料含石灰石加料、排渣、返料、布風板等第四章爐膛不分流化段和懸浮燃燒段，出口直接與氣固別離器相接。高溫煙氣經別離器進入對流管束，被別離下來的飛灰經回料器重新返回爐內，與新添加的煤一起繼續(xù)燃燒并再次被氣流攜帶出爐膛，如此往復不斷地“循環(huán)，燃盡的灰渣那么從爐子下部的排灰口(冷灰管)排出 。離開氣固別離器后的高溫煙氣經由對流管束和尾部煙道中省煤器排于爐外。 4.2 流化床 3. 循環(huán)流化床的特點 不再有鼓泡床那樣清晰的界面，固體顆粒充滿整個上升段空間； 有強烈的物料返混，顆粒團不斷形成和解體，并且向各個方向運動 顆粒與氣體之間相對速度大

13、，而且與床層空隙率和顆粒循環(huán)流量有關； 運行流化速度為鼓泡流化床的23倍； 床層壓降隨流化速度和顆粒的質量流量而變化； 顆粒橫向混合良好； 強烈的顆粒返混、顆粒的外部循環(huán)和良好的橫向混合，使整個上升段內溫度分部均勻； 改變上升段內的存料量，固體物料在床內的停留時間可在幾分第四章4.2 流化床 鐘到數小時范圍調節(jié)； 流化氣體的整體性狀呈塞狀流； 流化氣體(二次風)根據需要可在反響器的不同高度參加。五、循環(huán)流化床鍋爐的特點1. 循環(huán)流化床鍋爐的主要工作條件項 目數 值項 目數 值溫 度 ()850950床層壓降（kPa）1112流化速度（m/s）46爐內顆粒濃度(kg/m3 ) 爐膛上部：1506

14、00床料粒度 (m)100700爐膛下部：1040床料密度 (kg/m3)18002600Ca/S摩爾比1.54燃料粒度 (mm)12壁面?zhèn)鳠嵯禂礧/(m2.K)210250脫硫劑粒度 (mm)1左右第四章4.2 流化床 2. 循環(huán)流化床鍋爐的特點 循環(huán)流化床鍋爐可分為兩個局部組成：第一局部由爐膛(快速流化床)、氣固別離器、返料器和外置熱交換器(有些循環(huán)流化床鍋爐沒有該設備)等組成，上述部件形成了一個固體物料循環(huán)回路。第二局部為對流煙道、布置有過熱器、再熱器、省煤器和空氣予熱器等。與常規(guī)火炬燃燒相近，循環(huán)流化床鍋爐的特點如下：1)燃料適應性廣 煤在流化床爐中呈流化態(tài)燃燒，料層溫床一般較低，但因

15、料層很厚，流化床猶如一個大的“蓄熱池；僅占料層顆?？偭?%左右的新燃料，一進入流化床就被熾熱料層所“吞沒，迅速著火燃燒。如此優(yōu)越的著火條件，是目前其他燃燒設備都不可比較的。 第四章4.2 流化床 2燃燒反響強烈 流化床中顆粒相對運動十分劇烈，煤粒不僅著火迅速，而且和空氣混合也很好，過量空氣系數在時已可得到充分的氧氣供給，燃燒反響速度極快，爐排熱強度可比層燃爐高出13倍；流化床容積熱強度近于煤粉爐的10倍，鏈條爐的45倍 。3)強化了傳熱 床內溫度相當均勻，受熱面主要以接觸方式傳熱，灼熱的顆粒與管壁的碰撞十分強烈，而且固體粒子的熱容量比氣體大許多倍，強化了傳熱過程。再那么，這種碰撞又把阻礙傳熱的

16、管外灰污層刷凈，熱阻大為減小。所以，沉浸受熱面有較高的傳熱系數，可達220350W/(m2/ K)，比其他類型鍋爐的對流受熱面高好幾倍。第四章4)有利保護環(huán)境 采用爐內添加石灰石實現燃燒過程中脫硫，降低了 SO2 排放本錢。由于采用分級送風和低溫燃燒(爐內溫度僅為850- 900oC )，能有效抑制氮氧化物(NOx)的生成和大大減少排放對大氣的污染.4.2 流化床3. 循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)點 1燃料適應性廣 2燃燒效率高：燃燒效率通常在97.5%99.5%范圍內。 3高效脫硫：比鼓泡流化床鍋爐更加有效。 4氮氧化物低：循環(huán)流化床鍋爐的NOx排放范圍為 50150ppm 或40120mg/MJ。

17、5其它污染物排放低：循環(huán)流化床鍋爐其它污染物如CO、 HCl等的排放也很低。MW/m2， 接近或高于煤粉爐。 7給煤點少第四章 8燃料預處理系統(tǒng)簡單4.2 流化床 12 投資和運行費用適中：投資和運行費用略高于常規(guī)煤粉爐，比配置脫硫裝置的煤粉爐低1520%。 4. 尚待進一步研究的問題物料的別離床內固體濃度確實定受熱面布置和溫度控制返料裝置磨損問題尾部受熱面布置第四章9 易于實現灰渣綜合利用10負荷調節(jié)范圍大，負荷調節(jié)快 負荷調節(jié)比可達(34) : 111 床內不布置埋管受熱面 4.3 煤粉爐 一、煤粉爐特點 煤粉爐的燃煤磨制成煤粉，并與空氣混合成霧狀氣粉混合物噴射到爐內呈懸浮狀態(tài)燃燒。煤粉爐

18、的容量和燃燒率的提高，不受爐排面積可見熱強度的限制；燃燒效率高；爐膛體積較大;燃料適應性廣； (1)(3)(2)(4)二、煤粉的根本性質 第四章(5)燃燒調節(jié)和運行管理易實現自動化。4.3 煤粉爐 1. 煤粉的性質 (1) 由煤粉制備系統(tǒng)磨制成1000m以下(2050m居多)不規(guī) 那么的細小顆粒組成； (2) 剛磨制的煤粉，有較強的吸附空氣的能力，其流動性便于管道輸送；干煤粉疏松性好，輕輕堆放時的自然傾角為2530，堆積重度為t/m3； (3) 煤粉與空氣接觸面增大了假設干倍，對于高VdafMPa的爆炸壓力； (4) 影響煤粉爆炸的因素有：高Vdaf、過細的煤粉細度Rx、煤粉濃度、霧狀氣粉混合

19、物的含氧濃度及其溫度、流速、濕度等。 高Vdaf的煤粉易自燃自爆，而Vdaf 10%的煤粉無爆炸危險 煤粉濃度的危險濃度下限：煤粉濃度在1.22kg/m3范圍內為爆炸危險濃度； 第四章4.3 煤粉爐 輸粉氣流的含氧濃度其體積比降低到15%16%時，一 般不易引起爆炸； 煤粉制備系統(tǒng)中煤粉管道應有一定的傾斜角度，使管內的氣粉混合物有適當的流速1630m/s：流速過高易引起爆炸；流速過低易造成氣粉別離，煤粉在管內沉積而失去流動性； 2. 煤粉的細度 1) 煤粉細度Rx 將磨制的煤粉用標準篩孔尺寸的篩子進行篩分，篩分后殘留在篩面上粗煤粉的重量與煤粉篩分前總重量的百分比： 第四章式中：x標準篩孔的內邊

20、長度m； a殘留在篩面上的粗煤粉重量, g； b通過標準篩孔篩分后的細煤粉重量, g； 4.3 煤粉爐 對于磨礦產品，顆粒分布符合： 式中：b反映顆粒粗細程度，在相同n條件下，b越大，Rx越小 n均勻性系數，n越大，煤粉越均勻，第四章2) 煤的經濟細度經濟細度：與所對應的煤粉的細度。 褐煤的經濟細度：R90=40%60%； 煙煤的經濟細度：R90=25%40% 無煙煤的經濟細度：R90=6%14%。 篩號每cm2的篩孔數篩孔的內邊長度(m)金屬絲直徑d (m)3090020013070490090554.3 煤粉爐 煤粉的均勻性一般以煤粉顆粒的均勻性指數n表示，n值一般接近于1，n值越大，煤粉

21、的均勻性就越好。 第四章3) 煤粉的均勻度 煤粉顆粒的品質特性只用煤粉細度表示還不夠全面，還應以煤粉的均勻度表述。如：有甲、乙兩種煤粉，其R90值相等，但甲種煤粉留在篩面上的煤粉中較粗的顆粒比乙種煤粉要多，而通過標準篩孔的煤粉中較細的顆粒也比乙種煤粉多，那么甲種煤粉就不均勻。粗顆粒多不完全燃燒熱損失大；細顆粒多，磨制時的電耗和金屬消耗增大，故均勻性不好的煤粉燃燒和煤粉制備時的經濟性差。4.3 煤粉爐 三、磨煤機其工作性能對煤粉細度、煤粉出力、磨煤電耗、磨煤機金屬耗量和枯燥煤粉的能力等有影響。破碎機理：壓碎、擊碎和研碎1. 豎井式磨煤機 7501500rpm，多排高速旋轉的重錘，其粗粉別離主要靠轉子上方的豎井。產生微弱的通風力,與阻力小的燃燒器配合，多用于中小型鍋爐.錘頭磨損很快，即使用耐磨合金鋼制造或耐磨合金堆焊，一般壽命都不到600h。 2. 風扇式磨煤機7501500rpm，風扇式磨煤機本身就是排粉機，其葉輪很厚，葉輪和外殼護板都用錳鋼制成；能產生15003500Pa的壓頭，因此它既能磨煤粉又能克服煤粉系統(tǒng)的阻力，完成輸送煤粉及一次風的任務,適合磨制高水份、高揮發(fā)份的褐煤和高可磨度(Kkm)的煙煤。第四章4.3 煤粉爐