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1、第二章锅炉结构及原理第三节锅炉燃烧设备火床燃烧设备火室燃烧设备流化床燃烧旋风燃烧炉第三节锅炉燃烧设备 学习要求1.了解不同的燃烧设备的基本结构和工作原理;2.燃料燃烧过程和基本特性;3.锅炉设计的基本控制参数第三节锅炉燃烧设备火床燃烧设备火床燃烧是指燃料主要在火床(炉排)上完成燃烧全过程的一种燃烧方式.火床的种类:如图2-8，图2-9，图2-10所示固定炉排炉排：链条炉排炉：抛煤机翻转炉炉排：抛煤机倒转链条炉、振动炉炉排等.第三节锅炉燃烧设备第三节锅炉燃烧设备第三节锅炉燃烧设备第三节锅炉燃烧设备（一）链条炉排炉链条炉排炉是一种层燃炉,具有燃烧效
2、率高、环境污染小及机械化程度较高等特点.在容量为(D=1～35t/h)使用十分普遍.1链条炉的基本结构和工作原理基本结构如图2-8所示.工作原理:燃料进入炉排后，在高温火焰和前后拱的辐射传热作用下经干燥、水分蒸发、挥发分析出、着火燃烧和燃尽，然后进入灰渣(灰斗)燃烧所需的空气经空气预热器加热到一定温度后，由各个风室从炉排下方分别送入，经过炉排穿入煤层参加燃烧，燃烧生成的烟气通过炉膛的辐射换热和对流管束、省煤器、空气预热器后降到150～180℃，由引风机送入烟囱排入大气.第三节锅炉燃烧设备第三节锅炉燃烧设备2.链条炉排的燃烧过程及其基本特性链条炉
3、的燃烧过程从理论上分析共有四个区段,如图2-11所示.第三节锅炉燃烧设备链条炉的燃烧特性(1)着火特性燃料着火所需的着火热能是来自炉膛中高温烟气的对流传热与炉拱的热辐射.对于链条炉来说,合理地设计前后炉拱结构,良好地组织炉内燃烧空气动力工况是十分重要的.图2-12示出火床炉炉拱结构及流动图谱,其中图2-12a为常规的“L”形火焰燃烧炉拱;图2-12b为“α”形火焰燃烧的炉拱,它是根据后炉拱出口动量流率与前拱区上升动量流率的矢量合成来进行理论计算设计的.目的是前后拱合理搭配,使炉内气流在前拱区形成大回流,以利于新燃料的加热和烟气中焦炭颗粒的分离,
4、改善着火条件,提高锅炉效率.图2-12c为常规炉拱设计的结构和基本尺寸.第三节锅炉燃烧设备第三节锅炉燃烧设备2.气体成分分布特性图2-13a中可以看到链条炉排上气体成分分布特性;第三节锅炉燃烧设备在燃料的预热干燥阶段和燃尽阶段,O2浓度过剩;在焦炭旺盛燃烧区,O2浓度不足.为了满足燃烧的需要,应按图2-13b中曲线5组织分级配风,分四段送风.第三节锅炉燃烧设备(二）抛煤机炉抛煤机炉如图2-9所示，其采用悬浮燃烧与火床燃烧同时并进，即大颗粒在炉床上作火床燃烧，细小颗粒被烟气流托起，在炉膛空间作悬浮燃烧。抛煤机炉分类：风力抛煤机，机械抛煤机，机械—
5、风力抛煤机第三节锅炉燃烧设备抛煤机的工作原理如图2-14所示：第三节锅炉燃烧设备火床炉设计的两个控制参数:(1).炉排面积热负荷qR—炉排单位面积在单位时间内燃料燃烧所放出的热量.即(2-56)式中:qR为炉排面积热负荷(kW/㎡);B为燃料消耗量(kg/s);Qnet.v.ar为燃料的收到基低位发热量(kJ/kg);R为炉排有效面积(㎡)第三节锅炉燃烧设备(2).炉膛容积热负荷qV—炉膛单位容积在单位时间内燃料燃烧所放出热量,即(2-57)式中:qV为炉膛容积热负荷(kW/m3);V为炉膛容积(m3).第三节锅炉燃烧设备第三节锅炉燃烧设备二.
6、火室燃烧设备火室燃烧的定义:指燃烧在炉膛空间中以悬浮状态完成燃烧全过程的一种燃烧方式.通常,燃用液体和气体的炉子均为火室炉.燃用固体燃料的火室炉称之为煤粉炉.燃煤的电站锅炉均为煤粉炉居多.原煤必须经制粉系统研磨成很细的煤粉,煤粉颗粒直径一般在100μm以下,磨成细分以后,煤的表面积会增大上千倍,有利于燃烧.第三节锅炉燃烧设备火室燃烧的燃烧器由一、二、三次风口的有机组合，分为直流式和旋流式两大类型，并由炉膛、制粉系统和燃烧器组成燃烧设备。如图2-15，2-16所示。用于输送煤粉的空气称为煤粉燃烧的一次风,其对应的喷口称为一次风口.燃烧所需总空气量
7、的其余部分是二次风,其对应的喷口称为二次风口.制粉系统的排气(乏气)送入炉内燃烧时,称为三次风,对应喷口称为三次风口.第三节锅炉燃烧设备第三节锅炉燃烧设备第三节锅炉燃烧设备（一）煤粉的燃烧过程煤粉颗粒进入炉膛后,燃烧步骤:受到炉内火焰、高温烟气的加热,温度升高,开始把水分蒸发掉;温度再上升,煤中的挥发物则开始析出,并在煤粒周围燃烧,使煤粒进一步加热;在析出挥发物后,煤粉颗粒就变成了高温的焦炭颗粒,并进一步燃烧,直至燃尽为止.煤粉在炉内的停留一般为2～3s,燃尽后形成的灰渣大部分作为飞灰随气流排出.第三节锅炉燃烧设备煤的着火温度:煤粉的着火温度与
8、煤粉受热后挥发分开始析出的温度有关,与挥发分含量的高低有关,通常挥发分含量高的煤,其挥发分开始析出的温度低,容易着火.见表2-10.(在试验条件下测定
