锅炉与锅炉房设备4

锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page1第四章燃烧设备§4.1层燃炉§4.2流化床炉§4.3煤粉炉§4.4燃烧设备的强度与选型返回锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page2§4.1层燃炉第四章锅炉燃烧是个复杂的化学—物理过程，其影响因素很多。一、燃烧设备的分类1.层燃炉——固体燃料被层铺在炉排上进行层状燃烧的炉子，如：手烧炉、链条炉、抛煤机炉等；2.沸腾炉——燃料被气流托起携带呈上下翻滚沸腾状燃烧的炉如：流化床、鼓泡床、循环流化床、增压流化床等；3.室燃炉——燃料呈雾状细颗粒随空气喷入炉内呈悬浮状燃烧的炉子，如：煤粉炉、油炉、气炉等；锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page3§4.1层燃炉着火前的热力准备阶段；挥发份着火与焦炭的燃烧阶段；灰渣形成及燃尽阶段。二、固体燃料的燃烧过程1.燃料燃烧的几个阶段：2.燃料完全燃烧的必备条件保持一定的高温环境；供给足够而适度的空气量，并确保燃料与空气有良好的接触和充分混合的氛围；燃料要有一定的燃烧时间及燃烧空间；及时排出低温燃烧产物（如：低温烟气和灰渣）。第四章锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page4§4.1层燃炉层燃炉燃烧d＝15～25mm的煤块时，温度只需达到1000～1100℃左右，燃烧即处于扩散燃烧区，在保证火床稳定的情况下，必须加强送风，提高空气与焦炭颗粒之间的相对速度即可。煤粉炉，由于煤粉颗粒很小(d＝100μm)，温度达到1700℃以上，燃烧才能进入扩散燃烧区。只有在燃烧中心区的粗颗粒煤粉才能处于扩散燃烧区，在燃烧中心以外，特别是在炉膛出口处，煤粉均处于过度燃烧区甚至动力燃烧区中燃烧。所以，强化燃烧必须同时提高炉膛温度和加强燃料与空气的混合。第四章锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page5§4.1层燃炉（手烧炉）一、手烧炉：加煤、拨火和除渣由人工完成(1t/h)二、手烧炉燃烧特性1、双面引火2、周期性变化炉排长度不超过2.2m,一般为铸铁板状炉排大块高挥发分的烟煤褐煤条状炉排低挥发分、低灰熔点的煤三、双层炉排结构第四章锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page6二、链条炉1．链条炉的构造炉排重力煤斗运动炉排的有效长度冷却煤闸门送风除渣板（老鹰铁）升降控制渣斗燃烧1）链条炉排有效长度：煤闸门到除渣板的炉排长度，实际参与燃烧的炉排有效面积的深度。2）防焦箱：纵向安装在炉膛两侧，一般嵌入炉墙，一般贴近运动着的炉排，主要作用有：保护炉墙防止侧墙粘渣结瘤，确保炉排上煤的横向均布第四章§4.1层燃炉（链条炉）锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page7第四章§4.1层燃炉（链条炉）锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page8§4.1层燃炉（链条炉）2.链条炉排结构1）炉排通风截面比：炉排通风孔隙总截面积与炉排有效面积的百分比。2）结构型式鳞片式：p90链带式：p923.链条炉燃烧层结构及其特性(1)煤在链条炉排层面上，燃料燃烧层的各个燃烧阶段分界面与炉排面有一定的倾斜角。第四章锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page9第四章§4.1层燃炉（链条炉）锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page10第四章§4.1层燃炉（链条炉）锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page11§4.1层燃炉（链条炉）Ⅲ—焦炭燃烧区：Ⅲa—焦炭氧化燃烧区；Ⅲb—焦炭燃烧还原区；Ⅳ—灰渣形成、余燃、冷却区（在挡渣器尖端之前400~500mm范围内）第四章(2)煤在排层面上的燃烧过程分四个燃烧区段：Ⅰ—新煤预热、干燥区(距煤闸门200~300mm范围内)；Ⅱ—挥发份逸出着火、焦炭形成区；锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page12§4.1层燃炉（链条炉）4．燃料性质对链条炉燃烧的影响(1)水分：与着火燃尽的关系，8％～10％(2)灰分：含量干燥基=30%，灰熔点高于1200oC(3)挥发份：着火难易程度(4)煤的粘结性：通风(5)煤的粒度：堆积，通风阻力第四章锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page13§4.1层燃炉（链条炉）5．链条炉的燃烧调节出力主要取决于燃料层厚度、送风量和炉排速度。(1)燃料层厚度的调节：100～150mm(2)给料速度(3)送风量调节：对适应负荷的变动最为灵敏当锅炉负荷变化时，总是先调节送风量，随即调节炉排速度与之配合第四章锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page14§4.1层燃炉(链条炉）（1）分段送风：a-b—曲线为统仓送风时炉内空气量分布情况；c-d—曲线为链条炉燃烧理论空气量分布情况；1-4为链条炉分段送风后各个燃烧区段实际空气量分布情况。6.链条炉燃烧改善措施：第四章锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page15(2)炉拱链条炉前拱（点火拱）主要将炉内火焰和高温烟气的辐射热聚集于炉排前端的新煤区，加速新煤着火前的热力准备阶段及挥发份逸出着火形成的完成；并和后拱形成喉口，加速炉内高温烟气的扰动。链条炉后拱主要利用炉膛负压，有效地将炉排后端上方空间的高温烟气流和过量空气流导向燃烧中心，在喉口形成高速旋涡流，将烟气中灼热的焦炭粒子抛撒到新煤层面上，形成“火雨”加速新煤的引燃；同时，使烟气中的焦炭粒子和CO延长了在炉内的燃烧时间，与过量氧充分混合完全燃烧。第四章§4.1层燃炉（链条炉）1)链条炉炉拱的作用锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page16§4.1层燃炉注：链条炉燃用高挥发份优质烟煤时，一般采用开式炉膛。褐煤烟煤无烟煤h11400～2200mm1600～2600mm1600～2600mma1(0.3～0.4)l(0.1～0.2)l(0.1～0.25)lh2800～1100mm800～1100mm900～1300mma2(0.25～0.35)l(0.25～0.35)l(0.6～0.7)lh3400～550mm400～550mm400～550mmα212°～18°12°～18°8°～10°第四章锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page17§4.1层燃炉对挥发分高，热量高的烟煤和部分褐煤：采用短而较高的前拱；对于难燃煤（无烟煤、贫煤、发热量低的劣质煤）：除设置前拱外，还需采用低而长的后拱第四章对劣质烟煤：低而长的后拱和高的前拱相结合对难着火的无烟煤：同上，且是唯一选择2)炉拱设置原则锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page18§4.1层燃炉（3）增设二次风：作用:链条炉二次风(热空气、蒸汽)一般布置在前、后拱喉口部位向下倾斜5~10°（严禁二次风在有效射程内直接吹射到煤的燃烧层面上），主要用来加速炉内高温烟气的扰动：使烟气中的焦炭粒子和CO延长了在炉内的燃烧时间，与过量氧充分混合完全燃烧；调节控制炉内高温烟气流动力场，改善炉膛充满度，防止水冷壁局部结渣及局部烟气短路。②当燃用低挥发份优质烟煤时，二次风一般布置在后拱，除加速炉内高温烟气的扰动外，还可以将火焰和高温烟气的辐射热导向前拱区，加速新煤着火前的热力准备阶段及挥发份逸出着火。①当燃用高挥发份优质烟煤时，二次风一般布置在前拱，除加速炉内高温烟气的扰动外，还可以将火焰和高温烟气的辐射热导向燃烧中心，防止前拱区的新煤提前着火、引燃；第四章锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page19§4.1层燃炉二次风的风压一般为2000～4000Pa；二次风的风量及风速：褐煤烟煤无烟煤占总给风量（％）875出口风速（m/s）6560～6550～60二次风的布置方法和原则:前墙布置——产生旋转四角切园第四章锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page20§4.2流化床主要型式：鼓泡床、湍动床、快速床、循环流化床等应用领域：石油、化工、冶金、能源、环保等主要优点：燃料适应性广；低温燃烧，NOx排放低可实现炉内脱硫；燃烧效率高强化燃烧和传热一、流态化基本原理流态化过程：固体粒子与气体或液体接触而转变为类似流体状态的过程沸腾燃烧（流化燃烧）：将流态化过程用于燃料燃烧沸腾炉（流化床炉）：燃烧设备第四章锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page21§4.2流化床1.固定床流速较低时，颗粒静止不动，流体只在颗粒之间的缝隙中通过料层高度不变实际流速线形增长通风阻力随风速的平方关系增大2.流化床颗粒不再由布风板所支持，而全部由流体的磨擦力所承托。此时，对于单个颗粒来讲，可在床层中自由运动；就整个床层而言，具有了许多类似流体的性质—流态化。此时：料层膨胀，床高增加颗粒间实际空气流速保持不变料层阻力变化不大，由托起的颗粒质量决定第四章锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page22§4.2流化床第四章空截面气流速度w：以布风板界面积作为计算截面的气流速度临界流化速度wlj：颗粒床层从静止状态转变为流态化时的最低速度。极限流化速度wjx：颗粒床层从流态化状态转变为气力输送时的最低速度。锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page23§4.2流化床三、流化床的型式与结构1．鼓泡式流化床1)给煤2)布风板3)风室4)炉膛5)埋管2．循环流化床3.常用燃烧设备比较第四章锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page24§4.2流化床给煤方式：正压给煤及负压给煤布风板：兼有炉排(停炉时)和布风装置的作用。风室：较多是等压风室结构，空气流速一般在1.5m/s以下灰渣溢流口：中心线离布风板高度一般在1400～1500mm沉浸受热面，又名埋管，有立式和卧式两种锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page25§4.2流化床四、循环流化床的原理和特点1.组成炉膛、加料（含石灰石加料）、排渣、返料、布风板等第四章炉膛不分流化段和悬浮燃烧段，出口直接与气固分离器相接。高温烟气经分离器进入对流管束，被分离下来的飞灰经回料器重新返回炉内，与新添加的煤一起继续燃烧并再次被气流携带出炉膛，如此往复不断地“循环”，燃尽的灰渣则从炉子下部的排灰口(冷灰管)排出。离开气固分离器后的高温烟气经由对流管束和尾部烟道中省煤器排于炉外。锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page26§4.2流化床3.循环流化床的特点⑴不再有鼓泡床那样清晰的界面，固体颗粒充满整个上升段空间；⑵有强烈的物料返混，颗粒团不断形成和解体，并且向各个方向运动⑶颗粒与气体之间相对速度大，而且与床层空隙率和颗粒循环流量有关；⑷运行流化速度为鼓泡流化床的2~3倍；⑸床层压降随流化速度和颗粒的质量流量而变化；⑹颗粒横向混合良好；⑺强烈的颗粒返混、颗粒的外部循环和良好的横向混合，使整个上升段内温度分部均匀；⑻改变上升段内的存料量，固体物料在床内的停留时间可在几分第四章锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page27§4.2流化床钟到数小时范围调节；⑼流化气体的整体性状呈塞状流；⑽流化气体(二次风)根据需要可在反应器的不同高度加入。五、循环流化床锅炉的特点1.循环流化床锅炉的主要工作条件项目数值项目数值温度(℃)850~950床层压降（kPa）11~12流化速度（m/s）4~6炉内颗粒浓度(kg/m3)炉膛上部：150~600床料粒度(μm)100~700炉膛下部：10~40床料密度(kg/m3)1800~2600Ca/S摩尔比1.5~4燃料粒度(mm)12壁面传热系数W/(m2.K)210~250脱硫剂粒度(mm)1左右第四章锅炉及锅炉房设备.ppt,02/2010Page28§4.2流化床2.循环流化床锅炉的特点循环流化床锅炉可分为两个部分组成：第一部分由炉膛(快速流化床)、气固分离器、返料器和外置热交换器(有些循环流化床锅炉没有该设备)等组成，上述部件形成了一个固体物料循环回路。第二部分为对流烟道、布置有过热器、再热器、省煤器和空气予热器等。与常规火炬燃烧相近，循环流化床锅炉的特点如下：1)燃料适应性广煤在流化床炉中呈流化态燃烧，料层温床一般较低，但因料层很厚，流化床犹如一个大的“蓄热池”；仅占料层颗粒总量5%左右的新燃料，一进入流化床就被炽热料层所“吞没”，迅速着火燃烧。如此优越的着火条件，是目前其他燃烧设备都不可比拟的。第四章锅炉及锅炉房设备.ppt,0