【正文】 是一個(gè)復(fù)雜的物理過程，需要消耗能量。 鍋爐的燃燒設(shè)備 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 鍋爐的燃燒設(shè)備 圖 油的霧化與燃燒 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 前已提及，油的霧化質(zhì)量對(duì)燃燒速度和燃燒的完全程度起著重要作用。所以，當(dāng)油蒸氣和氧的混合燃燒過程強(qiáng)烈時(shí)，只要有油蒸氣可以即刻燃盡，也即此時(shí)的燃燒速度取決于蒸發(fā)速度；如果蒸發(fā)速度很快而燃燒緩慢，顯然燃燒過程的速度此時(shí)取決于油蒸氣和空氣混合物的燃燒速度。 鍋爐的燃燒設(shè)備 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 由上不難發(fā)現(xiàn)，油粒的燃燒經(jīng)歷了兩個(gè)互相依存的過程：一方面燃燒反應(yīng)需要由油的蒸發(fā)來提供反應(yīng)物質(zhì)；另一方面油的蒸發(fā)又需依賴燃燒反應(yīng)提供熱量。當(dāng)二者混合達(dá)到一定程度（化學(xué)當(dāng)量）時(shí)，就開始著火燃燒并形成火焰鋒面。 油從油噴嘴向爐內(nèi)噴射形成霧化炬 ,如圖 。因此，必須重視油噴嘴的設(shè)計(jì)、制造，以保證油的霧化質(zhì)量。另外，如有尚未蒸發(fā)的油滴會(huì)因急劇受熱發(fā)生裂化，一部分較輕的分子從油滴中飛濺而出，較重的部分可能變成固態(tài)物質(zhì) —— 焦?；?yàn)r青。 鍋爐的燃燒設(shè)備 油的燃燒過程 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 油及其蒸氣都是由碳?xì)浠衔锝M成的，其中高分子碳?xì)浠衔锼嫉谋壤^大。 鍋爐的燃燒設(shè)備 燃油爐 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 鍋爐燃用重質(zhì)油時(shí)，需要預(yù)先加熱以降低其黏度，再由油泵加壓送至爐前，然后通過油噴嘴噴入爐內(nèi)，此時(shí)油被散開并形成極細(xì)的霧狀油滴，這個(gè)過程稱為霧化。 鍋爐的燃燒設(shè)備 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 油作為一種液體燃料，有兩類燃燒方式。爐膛深度不宜過小，以免火焰噴到對(duì)面爐墻而引起結(jié)渣。對(duì)于小型供熱鍋爐，火焰長度也不宜小于 6～ 7m。過高易造成受熱面結(jié)渣，過低又影響燃盡，降低鍋爐經(jīng)濟(jì)性。因此，煤粉爐的爐膛截面熱負(fù)荷 qF的推薦值一般為 1860～2330kW/m2。 鍋爐的燃燒設(shè)備 爐膛 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 煤粉爐的爐膛除要有適當(dāng)體積外，還必須有合理的幾何形狀。煤粉爐的爐膛體積熱負(fù)荷 qV，通常推薦為 140～235kW/m3，據(jù)此可確定爐膛體積的大小。 鍋爐的燃燒設(shè)備 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 鍋爐的燃燒設(shè)備 圖 SZS10— — W型鍋爐簡圖 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 鍋爐的燃燒設(shè)備 圖 旋流式燃燒器 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 鍋爐的燃燒設(shè)備 圖 旋流式燃燒器 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 煤粉爐的爐膛，既是供煤粉燃燒的空間，又是鍋爐換熱的重要組成部件。 旋流式燃燒器的旋流強(qiáng)度易于調(diào)節(jié)，有利于燃燒的調(diào)整。旋轉(zhuǎn)射流在卷吸了煙氣后，其軸向速度迅速衰減，切向速度也由于射流的擴(kuò)散使轉(zhuǎn)動(dòng)半徑加大而衰減，因而射流的射程較短，不致沖到對(duì)面爐墻上而形成渣瘤，影響正常運(yùn)行。旋轉(zhuǎn)射流的擴(kuò)散使火焰在爐膛中的充滿度良好，另一方面射流內(nèi)緣和外緣會(huì)帶動(dòng)周圍氣流一起向前流動(dòng)，形成卷吸現(xiàn)象。因此，只要調(diào)節(jié)葉輪位置，即改變間隙大小，就可調(diào)節(jié)氣流的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度，調(diào)節(jié)比較靈活，調(diào)節(jié)性能也較好。葉輪的位置是可調(diào)的，當(dāng)葉輪拉出時(shí)，葉輪和二次風(fēng)殼的圓錐形殼壁之間間隙增大，部分二次風(fēng)便從間隙里直流而過。一次風(fēng)攜帶煤粉進(jìn)入一次風(fēng)殼，借蘑菇形擴(kuò)散錐的作用，使煤粉氣流一進(jìn)爐膛就迅速向四周擴(kuò)散。 鍋爐的燃燒設(shè)備 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 圖 為軸向葉片可調(diào)節(jié)的旋流式燃燒器。因其射流中心為負(fù)壓區(qū)，造成高溫?zé)煔饣亓?，使一次風(fēng)和煤粉的溫度迅速升高而著火燃燒。前者的一次風(fēng)為直流，二次風(fēng)氣流通過蝸殼旋流器產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。目前，在小型煤粉爐上用得較多的燃燒器有 蝸殼式和旋流式 兩種。在磨煤機(jī)上部裝了分離器，合乎細(xì)度要求的煤粉經(jīng)燃燒器吹入爐膛燃燒。 風(fēng)扇式磨煤機(jī)的結(jié)構(gòu)形式與風(fēng)機(jī)相似，主要由葉輪、機(jī)殼等部件組成。 鍋爐的燃燒設(shè)備 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 豎井式磨煤機(jī)的運(yùn)行功率主要取決于磨煤量，其制粉電耗不會(huì)因負(fù)荷的降低而增大。當(dāng)煤粉的細(xì)度不符合要求時(shí)，還可以通過改變擋板角度進(jìn)行調(diào)節(jié)。 鍋爐的燃燒設(shè)備 煤粉制備設(shè)備－磨煤機(jī) 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 經(jīng)過預(yù)先除鐵、破碎后的碎煤自進(jìn)煤口送入，煤在錘子的高速打擊和外殼甲板的撞擊下變成細(xì)末煤粉，細(xì)粉被從兩側(cè)軸向進(jìn)入的熱空氣攜帶，經(jīng)豎井由噴口進(jìn)入爐膛燃燒。供熱鍋爐容量不大，通常采用結(jié)構(gòu)簡單、電耗及金屬量都較低的豎井式磨煤機(jī)或風(fēng)扇式磨煤機(jī)。 鍋爐的燃燒設(shè)備 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 原煤先經(jīng)碎煤率不高的碎煤機(jī)打碎，然后再在磨煤機(jī)中磨制成煤粉。煤粉爐多用于大容量的電廠鍋爐。 煤粉爐是把煤先磨成煤粉，然后用空氣將煤粉噴入爐內(nèi)呈懸浮狀燃燒的爐子。 鍋爐的燃燒設(shè)備 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 鍋爐的燃燒設(shè)備 圖 流化床爐結(jié)構(gòu)示意圖 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 鍋爐的燃燒設(shè)備 圖 料層的不同狀態(tài) （ a）固定床；（ b）流化床；（ c）氣力輸送 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 鍋爐的燃燒設(shè)備 圖 料層的不同狀態(tài) （ a）固定床；（ b）流化床；（ c）氣力輸送 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 鍋爐的燃燒設(shè)備 圖 流化床爐結(jié)構(gòu)示意圖 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 鍋爐的燃燒設(shè)備 圖 循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)簡圖 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 煤粉爐和燃油爐、燃?xì)鉅t統(tǒng)稱為室燃爐。來自爐膛的高溫氣經(jīng)分離器進(jìn)入對(duì)流管束，而被分離下來的飛灰則經(jīng)回料器重新返回爐內(nèi)，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(fù)不斷地循環(huán)。 圖 一循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)簡圖。 圖 子的結(jié)構(gòu)示意圖，主要由給煤機(jī)、布風(fēng)板、風(fēng)室、灰渣溢流口，以及沉浸受熱面等幾部分組成。 鍋爐的燃燒設(shè)備 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 2. 流化床爐的形式與結(jié)構(gòu) 流化床爐的形式有鼓泡流化床爐和循環(huán)流化床爐兩種。當(dāng)風(fēng)速繼續(xù)增大并超過一定限度 Wjx時(shí)，穩(wěn)定的流化床工況就被破壞，顆粒將全部隨氣流飛走。這種處于流化狀態(tài)的料床， 稱為流化床 （圖 ） 。 鍋爐的燃燒設(shè)備 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 當(dāng)氣流速度增大并到達(dá)某一較高值 W1j時(shí)，氣流對(duì)煤粒的推力恰好等于煤粒的重力，也即此時(shí)床層顆粒完全由空氣流托曳，不再受布風(fēng)板支持，煤粒開始飄浮移動(dòng)，料層高度略有增長。 當(dāng)空氣以較低的氣流速度通過料層時(shí)，煤粒在布風(fēng)板上靜止不動(dòng)，料層厚度不變，這一階段 稱為固定床 （圖） 。 鍋爐的燃燒設(shè)備 流化床爐 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 1. 流化床爐及其特性 流化床燃燒是一種介于層狀燃燒與懸浮燃燒之間的燃燒方式。 鍋爐的燃燒設(shè)備 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 鍋爐的燃燒設(shè)備 圖 鏈條爐結(jié)構(gòu)簡圖 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 鍋爐的燃燒設(shè)備 圖 鱗片式鏈條爐排結(jié)構(gòu) 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 鍋爐的燃燒設(shè)備 圖 鱗片式鏈條爐排總圖 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 鍋爐的燃燒設(shè)備 圖 輕型鏈帶式鏈條爐排片及主動(dòng)鏈環(huán) 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 鍋爐的燃燒設(shè)備 圖 輕型鏈帶式鏈條爐排總圖 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 鍋爐的燃燒設(shè)備 圖 接觸式側(cè)密封裝置 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 鍋爐的燃燒設(shè)備 圖 鏈條爐排上燃燒分布區(qū) 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 鍋爐的燃燒設(shè)備 圖 送風(fēng)量的分配 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 鍋爐的燃燒設(shè)備 圖 燃用無煙煤的鏈條爐 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 鍋爐的燃燒設(shè)備 圖 燃用煙煤、褐煤的鏈條爐 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 流化床燃燒是 20世紀(jì) 60年代開始發(fā)展起來的新型燃燒技術(shù)。一般二次風(fēng)初速控制在50～ 80m/s，二次風(fēng)量控制在總風(fēng)量的 5%～ 15%，相應(yīng)風(fēng)壓為 2022～ 4000Pa。 鍋爐的燃燒設(shè)備 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 二次風(fēng)的布置形式視鍋爐類型和燃料品種而異。二次風(fēng)作用不在于補(bǔ)給空氣，主要在于加強(qiáng)對(duì)煙氣的擾動(dòng)和混合。在燃燒層上方借噴嘴送入爐膛高速氣流，以進(jìn)一步強(qiáng)化爐內(nèi)氣流的擾動(dòng)和混合，從而防止結(jié)焦，降低氣體不完全燃燒熱損失和爐膛過量空氣系數(shù)。前拱的長度，一般以保證喉口的煙速在 7～ 10m/s為宜， 如圖 。燃用煙煤和褐煤的鏈條爐，因這種煤的揮發(fā)分都較高，著火并不困難，重要的是使?fàn)t內(nèi)氣流獲得更強(qiáng)烈的擾動(dòng)和混合。因此，后拱又稱作對(duì)流拱， 如圖 。同時(shí)也使導(dǎo)向前端的煙氣中未燃盡的熾熱炭粒在氣流轉(zhuǎn)彎時(shí)分離下來，落在前端新煤上，有助于新煤的燃燒。 前拱用來反射爐內(nèi)的輻射熱，加速新煤的預(yù)熱和著火，并減少爐排前端燃燒時(shí)對(duì)水冷壁管的輻射，保持該處的溫度，強(qiáng)化燃燒，同時(shí)保證煤閘門不會(huì)因受高溫而燒壞。為改善鏈條爐著火條件，加速煤的燃燒，通常把鏈條爐燃燒室的前、后墻內(nèi)壁設(shè)置成向爐內(nèi)凸出的拱形，稱為爐拱。 鍋爐的燃燒設(shè)備 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 （ 2）爐拱 爐拱在鏈條爐中有著相當(dāng)重要的作用。統(tǒng)倉送風(fēng)時(shí)送風(fēng)量的分配情況如該圖中 ab線所示，而沿爐排長度所需空氣量的曲線如該圖 cd線所示。對(duì)于較寬的爐子，則由鍋爐左、右兩側(cè)同時(shí)送風(fēng)，以免空氣分布不均。將爐排下的風(fēng)倉沿爐排長度方向分隔成幾個(gè)區(qū)段，互相隔開做成風(fēng)室，每個(gè)風(fēng)室各自裝設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)門以調(diào)節(jié)風(fēng)量。如果對(duì)供給的空氣不加以分配和控制，即采用統(tǒng)倉送風(fēng)，就會(huì)出現(xiàn)爐排中段燃燒所需空氣量不足，而爐排前端和后端空氣量過剩的情況，必然會(huì)影響爐內(nèi)燃燒的正常進(jìn)行，使鍋爐熱損失增加。在灰渣形成階段，可燃物所剩無幾，需要空氣也不多。 鍋爐的燃燒設(shè)備 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 4. 改善鏈條爐燃燒的措施 （ 1）分區(qū)配風(fēng) 如前所述，鏈條爐的燃燒過程是分區(qū)的，沿爐排長度方向燃燒所需空氣量各不相同。鏈條爐著火準(zhǔn)備階段的條件不如手燒爐，造成貧煤、無煙煤在鏈條爐中難以燃用。進(jìn)入爐子的煤，主要依靠來自爐膛的高溫輻射，自上而下著火、燃燒。燃燒著的煤移動(dòng)到爐排后端成灰渣，即灰渣形成區(qū) Ⅳ 。由于燃燒層厚度一般超過氧化區(qū)的高度，因此焦炭燃燒區(qū)又可分氧化區(qū) Ⅲ a和還原區(qū) Ⅲ b兩塊。煤隨爐排移動(dòng)到中部 Ⅱ 區(qū)，煤在 O1K至 O2H區(qū)間內(nèi)析出全部揮發(fā)物。 鍋爐的燃燒設(shè)備 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 3. 鏈條爐的燃燒過程 鏈條爐中的煤燃燒過程是沿著爐排長度由前往后分階段進(jìn)行的，其燃燒分布區(qū) 見圖 。鱗片式爐排采用了接觸式側(cè)密封裝置， 如圖 。間隙過大，空氣會(huì)大量竄入爐內(nèi)，影響燃料燃燒，使?fàn)t溫降低，熱損失增大；間隙過小，則又可能因熱膨脹而卡死爐排或加重爐排與兩側(cè)爐墻摩擦，增大動(dòng)力消耗。但此型爐排的主動(dòng)鏈環(huán)受的拉力大，又處于高溫下工作，容易拉斷，其余的一般爐排片厚度很薄，也是既受力又受熱，運(yùn)行中有時(shí)也會(huì)斷裂。此型爐排的通風(fēng)截面比為 %～ 12%。在兩側(cè)和中間安插有由主動(dòng)鏈環(huán)構(gòu)成的鏈條，它直接與主動(dòng)軸承上的鏈輪相嚙合。 圖 國產(chǎn)快裝鍋爐上的輕型鏈帶式鏈條爐排總圖。這種爐排的爐排片形狀酷似鏈節(jié)， 如圖 。所以，鱗片式鏈條爐排的寬度不能太寬，一般不大于 。 但是這種爐排結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，金屬耗量和機(jī)械加工量較大。此外，承受拉力的鏈條被置于爐排面之下，免受燃燒層的直接加熱，從而使?fàn)t排運(yùn)行更趨可靠。鏈條爐排速度一般為 2～ 20m/h，依燃料品種和負(fù)荷大小而異。 在支架的前、后端各有一軸，前軸為主動(dòng)軸，其上的鏈輪帶動(dòng)爐排運(yùn)行；后軸為從動(dòng)軸，軸上有光滑的大圓滾筒，可讓鏈條自由滾滑而過。當(dāng)爐排行至尾部并轉(zhuǎn)入空行后，爐排片借自重一片片地順序翻轉(zhuǎn)過來，倒掛在夾板間，借以卸除殘留的灰渣、煤屑。平行工作的各根鏈條，借拉桿 3依次相串聯(lián)，拉桿外的節(jié)距套管 2則用以保證各根鏈條平行相隔一定的距離。由于通風(fēng)孔道略向前傾，有利于將熾熱氣流導(dǎo)向爐子前端，以加速引火燃燒。 在爐排寬度方向上有若干根平行設(shè)置的鏈條 1，鏈條上裝有爐排中間夾板 5或側(cè)密封夾板 6，爐排片 7就嵌插在左右夾板之間，一片緊挨一片地前后交疊成鱗片狀，以減少漏煤損失，一般僅有 %～ %的煤漏掉。 鍋爐的燃燒設(shè)備 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 2. 鏈條爐排的結(jié)構(gòu)形式 鏈條爐排的結(jié)構(gòu)形式有多種，目前我國供熱鍋爐常用的是鱗片式鏈條爐排和鏈帶式鏈條爐排。通常是以側(cè)水冷壁下集箱兼作防渣箱。 在爐膛的兩側(cè)，分別裝置有縱向的防渣箱。 鍋爐的燃燒設(shè)備 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 煤閘門至除渣板的距離，稱為爐排有效長度，約占鏈條總長的 40%。 煤閘門可以上、下升降，是用以調(diào)節(jié)所需煤層厚度的。煤自爐前由緩緩移動(dòng)的鏈條爐排引入爐內(nèi)，與空氣氣流交叉而遇， 如圖 。 鍋爐的燃燒設(shè)備 層燃爐 人工操作層燃爐 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 加煤、撥火和除渣三項(xiàng)主要操作部分或全部機(jī)械化的層燃爐，統(tǒng)稱 機(jī)械化層燃爐爐、鏈條爐排爐、往復(fù)爐排爐、振動(dòng)爐排爐和下飼燃煤式爐等多種，其中鏈條爐排爐應(yīng)用最為廣泛。 鍋爐的燃燒設(shè)備 單元 3 燃料與燃燒設(shè)備 人工操作層燃爐也即手燒爐，是最古老、最簡單的燃燒