第5章 层燃燃烧方式及其设备

后拱输出的高温烟气对前端新燃料层表面的直接冲刷 以及炽热的炭粒夹带到前部，并散落在新燃料层上也 会产生对流传热作用，从而形成直接引燃。 直接引燃的作用比间接引燃作用小得多。
后拱的作用在混合。后拱将后部大量富氧气体引到 前部，并与前拱一起在前后拱间造成诸如旋涡、对冲 等的优良气体动力条件 。
中拱是布置在火床中部燃烧旺盛区的短拱
（1）炉排面可见热负荷
火床炉中绝大部分燃料是在炉排上燃烧的，用一 个所谓的“炉排面可见热负荷”来表示燃烧的强 烈程度。 炉排面可见热负荷是炉排单位面积在单位时间内 燃烧燃料所放出的热量，单位为kW／m2。
qlp
BQar,net Alp
B —单位时间进入炉子的燃料量；
Alp —炉排有效面积； Qar,net —燃料的应用基低位发热量。
1一下炉门（灰门）；2一下炉排；3一中炉门；4一水冷炉排下集箱；5一上 炉门；6一汽锅；7一水冷炉排；8一炉膛出口；9一烟气导向板
挥发分在上炉排挥 发，由上炉门进入 的空气尚未进入氧 化区，挥发是在富 氧情况下进行，这 就从根本上避免黑 烟的形成。
双层炉排燃烧层结构示意图
Ⅰ一灰渣区；Ⅱ一氧化区；Ⅲ一还原区；Ⅳ一干燥干馏区
何谓二次风？
火床上方以压力送入炉膛的强烈气流。 作用：扰乱炉内气流，使之混合，降低q3和 炉膛α 。 和混合炉拱相比，优点： 布置灵活，调节方便，炉膛结构简单。 缺点：消耗一定的能量。
配合炉拱使用。若布置恰当，还能有其它作用：
(1) 将烟气引带至前端，有引燃作用。 (2) 对吹组织起烟气的旋涡流动。可延长飞煤在炉膛中 的行程，增加燃烧时间，旋涡分离作用使部分飞煤摔回 炉排，逸出量。有利于消烟除尘，降低飞灰带走的损失。 (3) 射流引带和推送烟气的作用能使烟气流按所要求的路 线流动，延长烟气行程、改善充满度、控制燃烧中心的 位置、防止炉内局部结渣。 (4) 形成的气幕能起封锁烟气流，可用来防止烟气流短路， 使炉膛中的可燃气体和飞煤不致未经燃烧就逸出炉膛。 (5) 空气二次风可提供—部分氧气，帮助燃烧。不过由于 二次风不经过燃料层，因此，过多的二次风会增大过量 空气系数，增加排烟热损失。
为很好地冷却炉排片，应保证有一定的高度， 以足够的侧面积被空气冲刷冷却。 空气冷却炉排片的程度用冷却度来表示。冷 却度是被空气冲刷的炉排片侧面积与同燃料 层接触的炉排片表面积之比，即
2 炉排片高度 炉排片宽度
5. 2 固定炉排炉
1. 手烧炉 加煤、拨火、除灰 都由人工操作，强 度大，效率低，冒 黑烟。 结构简单、操作方 便、煤种的适应性 较好， 0.7MW 以下 采用。
板状炉排的通风截面比比较小，约为 8%一 20%， 空气送入相对集中，在燃烧层中扩散较慢，燃烧 层中的高温区距炉排面较远。适用于无烟煤或贫 煤
（2）燃烧层结构及气体成分
Ⅰ一灰渣区； Ⅱ一氧化区； Ⅲ一还原区； Ⅳ一干燥干馏区
空气从炉排下送入，先经灰渣区，空气中的氧没有变化。然 后流过灼烧的焦炭层，焦炭在燃烧，空气中的氧逐渐减少， 而二氧化碳逐渐增多形成氧化区。继而氧气不足，氧仍缓慢 减少，而一部分二氧化碳还原成一氧化碳，形成还原区。最 后经过新煤的干燥干馏区。
（ 1) 链条炉 的结构和工作 原理
1一煤斗；2一煤闸门；3一炉排（包括前链轮及后滚筒）；4一主动链轮；5一分段送风仓； 6一防焦箱；7一看火孔及检查门；8一除渣板(老鹰铁)；9一渣斗；10一灰斗；11一后墙水冷壁 管；12一后墙水冷壁下集箱；13一前墙水冷壁下集箱；14一前墙水冷壁管
关键部件是炉排。对链条炉排的共同要求是：结构简 单，省金属，漏煤少，通风阻力小，运行平稳可靠。
常用的链条炉排有三种结构形式：
（a）链带式链条炉排
俗称轻型炉排或小炉排，常用于<10t/h。
（b）鳞片式链条炉排 容量较大的锅炉(10~35t/h的蒸汽锅炉，7-29 MW的热水 锅炉)常用鳞片式炉排。是一种不漏煤炉排。
（c）横梁式链条炉排 其特点是在链条5上装有支架6(支架又称横梁)，炉排片7都装 在支架上。链轮4通过链条来带动支架运动，炉排片不受拉 力，整个炉排刚性较好。但结构笨重，金属耗量大，制造安 装要求也较高。
2．抛煤机炉
抛煤机和固定火床的组合。 用在容量不太大的锅炉 ( 一 般D≤10t／h) 。 抛煤机的分类 机械的、风力的以及机械 与风力联合 机械抛煤机用旋转的叶片 或摆动的刮板来抛散燃料， 风力抛煤机用气流来吹播 燃料，而风力机械抛煤机 则兼用以上两种抛煤方式。
机械抛煤机，粗粒落于远处，细 粒落于近处，细粒煤甚至就落在 抛煤机出口之下，堆成小丘。 风力抛煤机则与之相反。 风力机械抛煤机的颗粒度分布比 较均匀。 前两者使用较少。
二次风的布置形式：
前后墙布置。
四角切向布置.
（4）链条炉的特点
着火条件差，难燃用无烟煤或贫煤，或水分 较多的煤; 粘结性强的煤和易熔性灰的煤，难以通风而 烧不透，要求灰的熔点不得低于1200℃。 细末多的煤也不适用，易被吹起； 燃烧层中氧化区和还原区在上，挥发分析出 在下，空气由下向上流动，挥发分的挥发一 般都在富氧条件下进行，故不易冒黑烟。
第5章 层燃燃烧方式及其设备
5. 1 层燃炉的工作特性
1. 层燃炉的燃烧过程
特点: 金属栅格—炉排 (炉篦子).
有时也叫做 " 火床 " 燃烧。 " 火床 " 形象地表 达了这种燃烧方式的特点。
也划分为预热干燥阶段、挥发分析出并 着火阶段、燃烧阶段和燃尽阶段。 三项主要操作:
加煤
除渣
拨火
拨火就是拨动火床，平整和松碎料层， 使通风均衡、流畅，并除去燃料颗粒外 部包裹的灰层。
（3）手烧炉的燃烧过程
新煤受热有两个热源：
新煤下部灼热的焦碳层；
新煤表面受火焰及炉墙的辐射热。
新煤层是双面受热，温度上升快， 着火条件很好，也可认为手烧炉是 无限制着火。
加煤时开启炉门，大量冷空 气涌入炉内，不仅使炉温降 低，而且破坏炉内负压，炉 排下的空气难以穿过燃料层， 使燃烧情况恶化。炉门关闭 后，开始由于煤层厚，阻力 大而进风虽少。随着燃烧的 进行，煤层逐渐变薄，进风 也就逐渐增多。
缺点：
①初始排尘浓度高，冒黑烟；
②煤粒不够均匀，细粒煤堆在炉排前部，粗粒 煤则落在炉排后部，总的机械不完全燃烧损失 就较高， ③每班要清炉2-3次，清炉时燃烧过程会受到 影响； ④清炉操作繁重。 一般适用于蒸发量在10 t／h以下的锅炉。
5. 3 移动炉排炉
1．链条炉
最常用的机械化层燃炉。从加煤到排除灰渣都实现了 机械化，运行稳定可靠，应用广泛。
（2）链条炉的燃烧过程
属前饲炉。沿炉排长度由前往后分阶段进行的。
1—新燃料区；2一析出挥发分区；3一焦炭燃烧区(其中：3a一氧化 区 3b—还原区)；4一燃尽区
a)烟气成分；b)空气供应量的变化曲线 1一无分段送风时空气供应量；2一燃烧所需空气量； 3一焦炭燃烧所需空气置；4一挥发分燃烧所需空气量； 5一有分段送风时按需分配空气供应量； 6一有分段送风时按推迟配风法分配的空气供应量
所用的工质可以是空气，也可以是蒸汽，甚至是烟气。 为产生足够的扰动，要求有一定的出口动量流率，即风量 和出口速度。由于火床上的主要燃烧过程的需要，以及炉 排冷却之必需，一次风量不宜过小。因此，空气二次风的 风量不大，并与燃用燃料的品种有关，一般为总风量的5 ％～15％。这样，空气二次风的出口速度就要求较高，并 随工质温度，上升烟气的动量流率、所需的射程而变。二 次风的初速一般为50～80m／s，相应的风压约为2000～ 4000Pa。
对于某一种炉子型式，燃烧某一种燃料， 炉排面可见热负荷有一合理的限值。
（2）炉膛容积可见热负荷
仍有一部分可燃物在炉膛容积中燃烧。 与炉排面热负荷相应，还有一个炉膛容积可 见热负荷，单位为kW／m3。
qV
BQar,net Vl
Vl —炉膛容积。
也应有一个合理的限值。但范围较宽。
“可见”二字
是因为在火床炉中要分别测出燃料在火床上 和炉膛容积中的燃烧放热量是非常困难的， 所以在炉排面和容积热负荷中，都是有条件 地把燃料燃烧的全部热量作为比较基础，而 以“可见”二字来区别于其它。
ab线：空气量的供给。 ef线：整个燃烧周期中 需要的空气量。 cd线：供入的空气实际 有效参与燃烧的量。 图1-4手烧炉空气供需情况 jk线：焦炭燃烧所需空 气量的变化。
4、手烧炉改进燃烧的措施
(a) 改进操作， “少、勤、匀、快”。
(b) 将固定炉排改成摇动炉排。
(c) 改变燃烧层结构，使挥发分在富氧情况下挥发，而消 除冒黑烟。双层炉排就是采用这种措施的一种方法。
3. 炉排片的工作特性
炉排片必须满足通风和冷却的要求。 指标主要有炉排通风截面比和炉排片冷却度。
（1）炉排通风截面比 f tf
f tf
炉排面上各通风孔（缝 ）截面积之和 100% 炉排的总面积
炉排通风截面比须根据所用煤种、炉排型式、通 风方式等加以选择。
（2）炉排片冷却度 是可靠性指标。
（3）链条炉炉膛布置
问题：
气体“成层”地上升，不能混合。无法使中部放出 的可燃气体和两端的过剩空气混合，可燃气体无法 在炉膛内燃尽。 着火条件较差，燃料引燃主要依靠炉膛内的辐射。 难以着火的燃料无法被引燃。
措施：分段送风；设置炉拱；加装二次风。
分段送风：把统仓风室沿长度方向分成几 段做成几个独立的小风室，每个小风室按 该区段所需的空气量分别调节。或称分区 送风。
手烧炉煤中的挥发分在干燥干馏区挥发，是 在严重缺氧的条件下挥发的，必然产生碳黑 而冒黑烟。 不论是任何种类的机械化层燃炉或室燃炉， 只要是挥发分是在缺氧情况下挥发，都会冒 黑烟。
碳黑是 0.5 ～ lμ m 的固体碳末，很难燃烧， 并由于很细，一般旋风式等除尘器难以捕捉， 因而随烟气排出而形成黑烟。