煤的層燃技術(shù)

1、煤的層燃技術(shù)煤的層燃技術(shù)主要內(nèi)容主要內(nèi)容1 1、煤的層燃原理、煤的層燃原理概述、燃料層的阻力及其氣動穩(wěn)定性、層燃的熱質(zhì)交換與概述、燃料層的阻力及其氣動穩(wěn)定性、層燃的熱質(zhì)交換與化學(xué)反應(yīng)過程?；瘜W(xué)反應(yīng)過程。2 2、層燃設(shè)備的運(yùn)行、層燃設(shè)備的運(yùn)行不同給料排渣方式層燃爐的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行特點(diǎn)、層燃爐的風(fēng)不同給料排渣方式層燃爐的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行特點(diǎn)、層燃爐的風(fēng)室與爐排冷卻設(shè)計室與爐排冷卻設(shè)計1 煤的層燃原理1.1 煤的層狀燃燒概述 煤的層狀燃燒，簡稱層燃，通常是將粒狀煤放在某種金屬支撐物上，形成一定厚度的燃料層，另將燃燒所需空氣從支撐物下部通入，使煤與空氣燃燒過程處于氣固兩相流動中的固定床狀態(tài)。層燃是燃燒設(shè)備最早形

2、式，所用的支撐物常稱為爐排。 早期的層燃使用固定爐排，人工加煤。由于人力耗費(fèi)大、燃燒效率低、熱損失大等缺點(diǎn)，固定爐排僅在容量很小的鍋爐上使用。其后人們對其進(jìn)行了多種改進(jìn)，開發(fā)出自動給煤的拋煤機(jī)層燃爐、可自動給煤和除渣的鏈條爐排爐等。固定爐排爐燃燒過程1-新煤層；2-干燥層；3-熱解層；4-還原層；5-氧化層；6-還原層 層燃爐中，煤的燃燒通常要經(jīng)歷干燥和熱解、揮發(fā)分著火、焦炭燃燒和燃盡四個階段。雖然這四個階段有先有后，但彼此相互聯(lián)系重疊進(jìn)行。 煤被投放在爐排上后，首先被加熱干燥；當(dāng)溫度升高到100以后，煤中所含水分大量析出；當(dāng)加熱到溫度大于130-400，煤中的揮發(fā)分開始析出，同時形成焦炭。隨

3、著揮發(fā)分的析出，在一定氧濃度和溫度條件下，發(fā)生著火和燃燒，形成明亮的火焰。 空氣 煤各種煤的揮發(fā)分析出溫度及著火溫度 不同的煤的揮發(fā)分含量不同，一般揮發(fā)分越多的煤，開始析出的溫度越低，著火溫度也越低，著火也越容易。層燃爐煤層厚度方向上氣體成分的變化-灰渣帶；-氧化帶；-還原帶；-干餾帶在氧化帶中，炭的燃燒除了產(chǎn)生CO2以外，還產(chǎn)生少量的CO。在氧化帶末端，氧化濃度已趨于零，CO2濃度達(dá)到最大，而且燃燒溫度也最高。實(shí)驗(yàn)表明氧化帶的厚度大約等于煤塊尺寸的34倍。當(dāng)煤層厚度大于氧化帶厚度時，在氧化帶之上將出現(xiàn)一個還原帶，CO2被C還原成CO。這一還原反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以隨著CO濃度的增大，氣體溫度逐

4、漸下降。 根據(jù)煤層厚度的不同，所得到的燃燒反應(yīng)及其產(chǎn)物也不同，因此就出現(xiàn)了兩種不同的層狀燃燒法，即“薄煤層”燃燒法和“厚煤層”燃燒法。薄煤層燃燒法的煤層較薄，對于煙煤只有100150mm，在煤層中不產(chǎn)生還原反應(yīng)。 厚煤層燃燒法也稱為半煤氣燃燒法，煤層較厚，對煙煤來講大約為200400mm，目的是為了使部分燃燒產(chǎn)物得到還原，使燃燒產(chǎn)物中含有一些CO，改善爐膛溫度分布。 當(dāng)揮發(fā)分接近燒完時，氧氣擴(kuò)散到焦炭表面，而后焦炭開始燃燒，并放出大量熱量。因?yàn)榻固颗c氧的反應(yīng)是氣固異相反應(yīng)，速率較慢，而焦炭是煤中主要的可燃質(zhì)，所以煤的燃燒速率主要決定于焦炭的燃燒速率。焦炭的燃燒速率則決定于焦炭本身的化學(xué)反應(yīng)活性

5、、氧氣供給情況以及溫度。若焦炭化學(xué)反應(yīng)能力大大超過氧氣擴(kuò)散能力，燃燒速率取決于擴(kuò)散能力，提高化學(xué)反應(yīng)能力則對燃燒速率影響不大，此時處于擴(kuò)散控制燃燒狀態(tài)。 而當(dāng)擴(kuò)散能力大大超過化學(xué)反應(yīng)能力，焦炭表面的氧氣很充分，燃燒速率取決于化學(xué)反應(yīng)能力，處于動力控制燃燒狀態(tài)。 當(dāng)化學(xué)反應(yīng)能力和擴(kuò)散能力相差不大，燃燒速率既與化學(xué)反應(yīng)能力有關(guān)，也和擴(kuò)散能力有關(guān)時，處于過渡控制燃燒狀態(tài)。 在層狀燃燒中，溫度較高，化學(xué)反應(yīng)能力較強(qiáng)，而煤粒較大，擴(kuò)散能力較弱，一般屬于擴(kuò)散燃燒，這時，過分提高煤層溫度對強(qiáng)化燃燒的作用不大，因此，為了提高層燃爐中煤層的燃燒速率，主要措施是增強(qiáng)空氣中氧向焦炭表面的擴(kuò)散，常用方法包括加強(qiáng)通風(fēng)和

6、撥火等。 加強(qiáng)通風(fēng)可以提高空氣通過煤層的速度，從而提高空氣沖刷焦炭顆粒的速度和擴(kuò)散能力。撥火可以去除焦炭燃燒常常形成的灰殼，此灰殼將妨礙空氣向未燃表面的擴(kuò)散，使焦炭難以燃盡。特別是灰分多、熔點(diǎn)低的煤，形成的灰殼厚而密實(shí)，空氣難以滲透。燃盡階段進(jìn)行得很緩慢，放熱量不多，需要的空氣也很少，但需要維持較高的爐溫和較長的時間。 對于爐膛中的飛灰，由于溫度一般較煤層中低，化學(xué)反應(yīng)能力較弱，而飛灰一般又較細(xì)，擴(kuò)散能力較強(qiáng)。因此，一般屬于動力燃燒或過渡燃燒。所以適當(dāng)提高爐膛溫度是強(qiáng)化爐膛中飛灰燃燒的重要因素。1.2 燃料層的阻力及其氣動穩(wěn)定性 當(dāng)燃料穩(wěn)定在爐排上時，煤塊的重量必須不小于氣流作用在煤塊上的動壓

7、沖力，即：aaacudCd246223a 對于一定直徑的煤塊，當(dāng)煤塊的重量和氣流對煤塊的沖力相等時，煤塊處于一種臨界平衡狀態(tài)，若再提高空氣流速，煤塊將被吹走，造成不完全燃燒。為了能在單位爐排上燃燒更多的燃料，必須提高氣流速度，因而必須保證煤塊有一定的直徑。但另一方面，煤塊越小，反應(yīng)面積越大，燃燒反應(yīng)越強(qiáng)烈。顯然，應(yīng)同時考慮上述兩個方面，確定一個合適的塊度。dCgaacgru34 令重力與氣流的動壓力相等，則可以得到顆粒不被吹走的氣流的臨界速度ugr： 可見，臨界速度隨顆粒尺寸減小而降低。定義比值卷吸準(zhǔn)則數(shù)Y為udgCYgraca2 對于球形顆粒，卷吸準(zhǔn)則數(shù) Y=4/3。對于不定形狀的顆粒，由于

8、其單位質(zhì)量的表面積比球形顆粒大的多，因此Y比球形顆粒小得多，約為0.14。適合于層燃的燃料顆粒尺寸一般為550mm。將爐排上的燃料層表達(dá)為整體的力平衡，則：式中，A為燃料層的截面積，m2；h為燃料層的高度，m；是有效截面上的氣體速度，m/s；m為固體顆粒之間的距離，m；S為單位體積燃料層中顆粒的外表面積，m2； 為燃料層的總阻力系數(shù)，從固體顆粒層阻力的研究中，可得阻力系數(shù) 與Re的關(guān)系：在氣體流過燃料層和流過通道和管道之間時，阻力系數(shù) 為： 在有燃燒時，爐排上燃料層的阻力將大大超過冷態(tài)時的阻力，為冷態(tài)時的910倍。1.3 層燃的熱質(zhì)交換與化學(xué)反應(yīng)過程 由于燃煤顆粒的非均勻性以及燃料成分的多變性

9、，層燃過程的熱質(zhì)交換是非常復(fù)雜的。在理論分析時，通?？梢哉J(rèn)為：（1）煤塊或煤粒是圓球形的；（2）在煤粒上氧的擴(kuò)散和傳熱只沿著顆粒的半徑方向進(jìn)行；（3）在熄火的情況下，由于煤粒的溫度較低，因而燃料表面不存在CO2+C CO的還原反應(yīng)，反應(yīng)處于動力區(qū)，擴(kuò)散到煤?？扇己诵牡难踉诮固勘砻嫔现簧蒀O2；（4）在焦炭表面上進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)為一級反應(yīng)，可以用阿侖尼烏斯（Arrhenius）公式表示；)exp(RTEAka有灰渣層的燃煤顆?？扇己诵幕以鼘樱?）忽略煤粒向周圍環(huán)境的輻射散熱損失。根據(jù)以上假定，可得單位時間內(nèi)從周圍環(huán)境向灰層表面擴(kuò)散的氧量：式中，r1為灰層外表面的半徑，m； ad為從周圍環(huán)境到灰層

10、表面的氧的傳質(zhì)系數(shù)，W/(m2.K)；c1、c0分別為灰層外表面和周圍環(huán)境中氧的體積濃度；s為CO2分子中氧和碳的質(zhì)量比；qc為在可燃核的表面單位時間內(nèi)碳的消耗量，kg/s。單位時間內(nèi)穿過灰層的氧量：式中，r1為灰層外表面的半徑，m；Da 為從灰層外表面穿過空氣邊界層的擴(kuò)散系數(shù)，m2/s; ba為灰層的當(dāng)量厚度; 1為灰層外表面，kg/m3；c2、c1分別為煤粒的可燃核表面、灰層外表面氧的體積濃度；s為CO2分子中氧和碳的質(zhì)量比；qc為在可燃核的表面單位時間內(nèi)碳的消耗量，kg/s。式中，r2為煤?？扇己诵牡陌霃?，m；2為煤粒的可燃核表面中氧的密度，kg/m3；k0為化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)； s為CO

11、2分子中氧和碳的質(zhì)量比；qc為在可燃核的表面單位時間內(nèi)碳的消耗量，kg/s。在煤粒可燃核的表面上，單位時間內(nèi)反應(yīng)消耗的氧量：單位時間內(nèi)通過灰層傳出的熱量：式中，r1為灰層外表面的半徑，m；a為灰層的熱導(dǎo)率，W/(m.K); ba為灰層的當(dāng)量厚度; T2、T1分別為煤粒的可燃核表面和灰層外表面溫度，K；Qc為碳的發(fā)熱量，kJ/kg； qc為在可燃核的表面單位時間內(nèi)碳的消耗量，kg/s。rrrrba0011)(從灰層表面向周圍的對流傳熱量：式中，r1為灰層外表面的半徑，m；aa為從灰層表面向周圍環(huán)境的放熱系數(shù)，W/(m2.K)；T1、T0分別為煤粒的灰層外表面和周圍環(huán)境溫度，K；Qc為碳的發(fā)熱量，

12、kJ/kg；qc為在可燃核的表面單位時間內(nèi)碳的消耗量，kg/s。則可得到煤粒的可燃核表面溫度T2：TCQTDbrTREkbrsaadaaac0020100021exp1 可知，在穩(wěn)定燃燒的情況下，可燃核的表面溫度T2與下列因素有關(guān)：空氣中氧的濃度（C0）、灰層溫度（T1）、灰層厚度（ba）、碳的反應(yīng)能力（0、E）、灰層表面和周圍環(huán)境的傳熱及傳質(zhì)速度（aa、Da）等。固體燃料層的Thring模型在分析層燃爐中的化學(xué)反應(yīng)過程可假定：（1）燃料層是由固體燃料塊組成，在這些燃料塊之間有許多網(wǎng)格狀槽道；（2）在燃料塊與流過這些槽道的氣流中心區(qū)之間，夾著包圍在燃料塊周圍的氣體邊界層；（3）燃料塊的燃燒處于

13、擴(kuò)散區(qū)；（4）從化學(xué)反應(yīng)的觀點(diǎn)看，燃料層分為3個區(qū)域。區(qū)域：在這一區(qū)域中，在燃料表面和空氣流中的氧之間，發(fā)生下面的反應(yīng)：COO212C區(qū)域：在這一區(qū)域中，在燃料表面和空氣流中的氧之間，發(fā)生下面的反應(yīng)：OCO21O22C區(qū)域：在這一區(qū)域中，燃料顆粒在表面上按下面的還原反應(yīng)式直接和CO2反應(yīng)：OC2O2CCI 氧到達(dá)固體塊表面的區(qū)域； CO2和CO混合的渦流區(qū)； CO2到達(dá)固體表面的區(qū)域；O2；CO2；- - - -CO2 層燃設(shè)備的運(yùn)行2.1 不同給料排渣方式層燃爐的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行特點(diǎn)2.1.1 固定爐排爐固定爐排爐 在固定爐排爐中，新煤加入爐內(nèi)后，沿煤層高度自上而下依次完成燃燒過程，則煤層燃燒結(jié)構(gòu)

14、可分為新煤的熱力準(zhǔn)備層（干燥層、干餾層）、還原層、氧化層和灰渣層。 空氣通過爐排和灰渣層被加熱，和熾熱的焦炭相遇，劇烈反應(yīng)，O2被迅速消耗，產(chǎn)生了CO2和一定的CO，而溫度則逐漸升高，達(dá)到了最大值。這一區(qū)域稱為氧化層。在氧化層以上氧氣基本消耗完，煙氣中的CO2和熾熱的焦炭相遇，進(jìn)行下列還原反應(yīng)：CO2CCO2 煙氣中的CO2逐漸減少，而CO不斷增加。由于還原反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度逐漸下降。這一區(qū)域成為還原層。在還原層上部，由于溫度減低，還原反應(yīng)逐漸停止，再以上則為揮發(fā)分析出層、干燥層和新煤層。 層燃爐應(yīng)保持較薄的煤層，劇烈燃燒的煤層厚度應(yīng)接近氧化層高度，使燃燒完全，煙氣中不致產(chǎn)生過多的CO。 加

15、強(qiáng)通風(fēng)可以強(qiáng)化燃燒，但是氧化層的高度卻基本不變。這是因?yàn)槊簩又械娜紵龑儆跀U(kuò)散燃燒，加強(qiáng)通風(fēng)后，進(jìn)入煤層的O2量增加，但是由于空氣和煤粒之間的相對速度加快，O2擴(kuò)散到焦炭表面的速度加快了，所以隨風(fēng)量的增加，碳和氧的反應(yīng)也以同樣的速度增加，增加的O2在氧化層中消耗，氧化層厚度不變。 由于氧化層厚度不隨通風(fēng)速度而變，在需要提高鍋爐負(fù)荷時，首先應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)，使煤的燃燒速率加快，同時應(yīng)當(dāng)勤添煤，并保持煤層厚度基本不變。 固定爐排爐中最原始的形式是手燒爐，因其加煤、撥火及清渣均靠人工完成而得名。手燒爐結(jié)構(gòu)簡單，煤種適應(yīng)性好，運(yùn)行操作亦容易掌握。在中國目前的工業(yè)鍋爐，尤其是燃煤的小型生活用爐中手燒爐依然占有相

16、當(dāng)?shù)谋壤?.1.2 鏈條爐排爐（1）鏈條爐的結(jié)構(gòu)）鏈條爐的結(jié)構(gòu)1-煤斗；2-煤閘門；3-爐排；4-送風(fēng)道；5-防焦箱；6-看火孔；7-老鷹鐵；8-渣井；9-灰斗；10-人孔；11-下導(dǎo)軌 鏈條爐至今已有150年的歷史，是應(yīng)用最廣泛的火床爐。由于機(jī)械化程度較高，加煤、清渣及除灰等繁重操作均不必靠人力完成，又無須常規(guī)煤粉鍋爐所需的價格昂貴的煤粉制備裝置，鏈條爐不僅大量應(yīng)用于工業(yè)鍋爐，而且也應(yīng)用于小型電站鍋爐。 鏈條爐的爐排由很多的爐排片構(gòu)成，各爐排片由活動的鏈條連接。爐排的前端與后端分別設(shè)鏈輪。電機(jī)通過減速機(jī)構(gòu)帶動鏈輪低速轉(zhuǎn)動，鏈輪又拖動鏈條及與其相連的爐排片緩慢移動。煤斗設(shè)在爐排的一端，煤落在

17、爐排上，被移動的爐排逐漸帶到燃燒室；經(jīng)過燃燒產(chǎn)生灰渣和煙氣，同時放出熱量。產(chǎn)生的灰渣被移動著的爐排帶出爐外。即靠鏈條爐排的移動實(shí)現(xiàn)了加煤與除渣的機(jī)械化。因此，鏈條爐基本上是機(jī)械化的火床爐。 新添燃料從位于鍋爐前部的煤斗直接落至爐排上，爐排自前往后緩慢移動，視燃料種類不同，爐排速度一般在0.05-0.5cm/s之間。煤隨爐排先經(jīng)過煤閘門，被刮成一定厚度的煤層厚進(jìn)入爐膛。煤閘門受高溫輻射，它是由鑄鐵板嵌上耐火磚塊構(gòu)成，并在下部通水冷卻。通過調(diào)節(jié)位于煤斗側(cè)面的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)煤閘門的升降，以控制所需的煤層厚度。燃燒所需的一次空氣由爐排下方送入，而風(fēng)室沿爐排長度方向被分成若干小段，每段風(fēng)量可根據(jù)燃耗

18、需要由擋板單獨(dú)調(diào)節(jié)。進(jìn)入爐內(nèi)的燃料逐漸受熱，著火燃燒，當(dāng)行至爐排尾部時，焦炭已將燃盡，形成的灰渣越過老鷹鐵后落入尾部的渣井中。鏈條爐的關(guān)鍵燃燒設(shè)備是爐排，爐排型式有鏈帶式、橫梁式及鱗片式三種。主要特點(diǎn)：爐排片裝在許多剛性很強(qiáng)的橫梁上，橫梁與傳動鏈條固結(jié)在一起，當(dāng)主動軸上的鏈輪帶動鏈條時，橫梁及其上的整副爐排片便隨之移動。優(yōu)點(diǎn)：爐排片本身不受拉力，因而經(jīng)久耐用。此外，Coxe型爐排片還有一個長尾巴，運(yùn)行時前后爐排片可相互交疊，可以減少漏煤損失。而且它的通風(fēng)截面?。s為4.5%），通風(fēng)間隙分布均勻，爐排冷卻條件好，適宜于無煙煤的燃燒。爐排片的更換簡單方便，檢修工作量也小。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)笨重，金屬耗用量

19、大，當(dāng)受熱不均勻時橫梁還可能扭曲。風(fēng)室與框架的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造安裝要求亦較高。1-爐排片；2-橫梁；3-鏈條橫梁式爐排結(jié)構(gòu)型式很多，常用Coxe型爐排。運(yùn)行方向Coxe型鏈條爐排結(jié)構(gòu)（2）擋渣設(shè)備老鷹鐵結(jié)構(gòu)及布置1-爐排片；2-收集漏煤的凹窩；3-漏煤處；4-老鷹鐵；5-灰渣；6-灰渣下落處主要作用：刮起灰渣，防止灰渣落進(jìn)爐排，保護(hù)后軸滾輪；其次為灰渣行進(jìn)添置障礙，增加灰渣層的厚度，使燃燒進(jìn)一步完善。缺點(diǎn)：不能阻擋尾部漏風(fēng)。由于它結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，又不易出事故，因而在工業(yè)鍋爐上應(yīng)用十分普遍。 老鷹鐵是一塊形如鷹鐵的鑄鐵板塊，位于鏈條爐排末端即將轉(zhuǎn)彎處。（3）鏈條爐的燃燒及配風(fēng)）鏈條爐的燃燒及

20、配風(fēng)鏈條爐燃燒區(qū)域分布1-干燥區(qū)；2-干餾區(qū)；3-主要燃燒區(qū)（3a-氧化區(qū)；3b-還原區(qū)）；4-燃盡區(qū) 第一區(qū)段是預(yù)熱干燥。燃料自煤斗落下后，一面隨爐排緩慢行進(jìn)，一面受爐煙及高溫磚墻的輻射加熱，水分逐漸蒸發(fā)。但煤的導(dǎo)熱性能很差，使熱量的傳遞速度很慢，約為爐排速度的1/10。所以，第一區(qū)段拖得較長。 自O(shè)1K線便開始揮發(fā)分析出并燃燒為第二區(qū)段。由于燃料層跟隨爐排向后移動，而熱量的傳遞為自上而下進(jìn)行，因此各區(qū)段的分界面必向后傾斜，影響傾斜程度的主要因素是爐排速度及熱量傳遞速度。各種燃料都有自身的揮發(fā)分析出溫度，對同種燃料該溫度又基本上為一定值，因而揮發(fā)分析出線O1K所表示的也是一等溫面。 從O2L

21、開始進(jìn)入燃燒氧化區(qū)段，該區(qū)段燃燒猛烈，溫度很高（在1200以上），是鏈條爐燃燒的主要區(qū)段，它沿高度又可分成氧化層及焦炭還原層。 最后一個區(qū)段為燃盡區(qū)段，燃料至此已基本燃盡形成灰渣，并隨著爐排的移動而最終翻入渣井。上層燃料受熱最強(qiáng)，溫度最高，最早形成灰渣；下層燃料空氣供應(yīng)充分，容易燃盡，形成灰渣也較早，未燃盡的焦炭被上、下灰渣所夾，出現(xiàn)尾部渣層的夾炭，使機(jī)械不完全燃燒損失增大。鏈條爐煙氣成分及空氣供應(yīng)量的變化曲線1-分段送風(fēng)時空氣供應(yīng)量；2-燃燒所需空氣量；3-當(dāng)分段送風(fēng)時空氣供應(yīng)量 從O1點(diǎn)以前，煤層正在受到加熱烘干，因此通過煤層的空氣中氧氣的濃度基本上保持不變，其容積成分約為21%。從O1點(diǎn)

22、以后，揮發(fā)分不斷析出，O2點(diǎn)就開始著火燃燒，隨即焦炭也開始進(jìn)行反應(yīng)。因此爐排上部氣體中CO2成分不斷增加，氧氣成分相應(yīng)減少，直到耗盡為止。與此相對應(yīng)的，出現(xiàn)了第一個CO2極值點(diǎn)。其后，隨著主要燃燒區(qū)段中還原區(qū)的出現(xiàn)和加厚，氣體中CO和H2成分不斷增多，CO2成分逐漸減少，缺氧情況相當(dāng)嚴(yán)重，以至于連揮發(fā)分中的可燃?xì)怏w成分CH4等也無法燃盡。 當(dāng)CO和H2成分達(dá)到最大值后，隨著煤層部分燒成灰渣，還原區(qū)厚度減薄，這兩個成分又逐漸下降。當(dāng)還原區(qū)消失時（此時煤還在進(jìn)行氧化反應(yīng)），出現(xiàn)了第二個CO2極值點(diǎn)。此后，灰渣不斷增多，焦炭層厚度愈來愈薄，所需O2量減少，因此煤層上氣體中O2成分不斷增高，最高可能達(dá)

23、到21%。在爐排的頭、尾兩區(qū)段，煤層上氣體中O2成分不斷增高，最高可能達(dá)到21%。在爐排的頭、尾兩區(qū)段，煤層上氣體中O2有余（a 1）,而在中部區(qū)段，O2卻相當(dāng)缺乏，不完全燃燒產(chǎn)物CO和H2則很多（ a 1）。 還可以看出，沿爐排長度的空氣供應(yīng)量和燃燒所需的空氣量之間是不適應(yīng)的。顯然，如果爐排下所供入的空氣作自然的、不加控制的分配，即所謂統(tǒng)倉送風(fēng)的話，必然出現(xiàn)爐排兩端供應(yīng)的空氣過多，勢必造成爐膛中總的過量空氣系數(shù)a過高，而使?fàn)t溫降低，對燃燒不利，并使排煙熱損失增加。原則性配風(fēng)方案(a)盡早配風(fēng)法(b)強(qiáng)風(fēng)后吹法(c)推遲配風(fēng)法 對鏈條爐而言，配風(fēng)是一個十分重要的問題。合理的配風(fēng)能改善燃燒工況，

24、減少排煙熱損失、化學(xué)不完全燃燒損失以及機(jī)械不完全燃燒熱損失，提高燃燒的經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行的連續(xù)性及可靠性。若配風(fēng)不好，不僅會增大以上各項(xiàng)熱損失，還可能出現(xiàn)著火與燃燒困難、火床面結(jié)渣等情況。合理配風(fēng)包括沿爐排長度的分段送風(fēng)和沿爐排寬度的均勻送風(fēng)。 影響配風(fēng)比例的因素很多，還受現(xiàn)場測定精度的限制。切實(shí)可行的辦法是：先根據(jù)各燃燒區(qū)段的工作特點(diǎn)，全面分析不同配風(fēng)比例對燃燒經(jīng)濟(jì)性及安全性的影響，然后從中得出比較合理的原則性配風(fēng)方案，再由運(yùn)行人員據(jù)此進(jìn)行調(diào)試，最后確定出最佳的配風(fēng)比例。 盡早配風(fēng)法：在燃燒前期（前后拱間的火床區(qū)段）大量送風(fēng)，以達(dá)到燃燒迅速強(qiáng)烈的目的。 缺點(diǎn)：對于優(yōu)質(zhì)煤因火床前部燃燒過猛，煙氣體積

25、劇增，致使后拱內(nèi)的煙氣流出不暢而形成煙氣在后拱出口處的堵塞。為避免出現(xiàn)正壓不得不大幅度減小后拱區(qū)內(nèi)的送風(fēng)，導(dǎo)致高溫火床因驟然減風(fēng)而結(jié)渣，堵塞風(fēng)孔，影響燃燒的繼續(xù)進(jìn)行，大大縮短了火床的有效長度。而渣層下的未燃焦炭也使機(jī)械部完全燃燒損失猛增到難以接受的程度。 對于劣質(zhì)煤，由于過分集中的前期燃燒造成后拱內(nèi)火床層的可燃質(zhì)急劇減少，使之無法形成強(qiáng)燃區(qū)，從而導(dǎo)致燃盡區(qū)的溫度過低，焦炭燃盡困難。此外，前、后拱間火床區(qū)段的大量送風(fēng)，使形成的大量飛灰直飛而出，不像后拱內(nèi)的飛灰，靠轉(zhuǎn)彎時的慣性力而甩向火床頭部進(jìn)一步燃盡。因而，飛灰的未燃盡碳損失也較大。(a)盡早配風(fēng)法(b)強(qiáng)風(fēng)后吹法 強(qiáng)風(fēng)后吹法是指在最后一兩個風(fēng)

26、室大量鼓風(fēng)，使之形成強(qiáng)燃區(qū)。目的是讓大量被風(fēng)吹起的高溫碳粒，在出后拱拐彎時甩向爐前，散落在新燃料上形成覆蓋層，為引燃區(qū)提供高溫?zé)嵩?，改善著火條件。 強(qiáng)風(fēng)后吹法是以引燃為核心的配風(fēng)法，多用于難燃燒的煤。其缺點(diǎn)是送風(fēng)過于集中，燃燒強(qiáng)度很高，易使火床嚴(yán)重結(jié)渣，增加運(yùn)行的困難。此外，由于碳粒覆蓋層較厚，影響了高溫爐墻及上層熱碳粒對新燃料層的加熱，使預(yù)熱、干燥過程拖得很長，降低了爐排的有效長度。(c)推遲配風(fēng)法 所謂推遲配風(fēng)法，即對燃燒前期的火床層少量通風(fēng)甚至不通風(fēng)，僅靠相鄰風(fēng)室的漏風(fēng)保持燃燒，以使部分燃煤氣化，從而消耗掉來自爐排后部的過量空氣。對后拱下燃燒中期的火床層則加強(qiáng)送風(fēng)，形成一個強(qiáng)燃區(qū)，以便對

27、前、后兩頭起促燃作用。對尾部燃盡區(qū)送風(fēng)量可大幅度減少，避免空氣過多而增加排煙損失。 推遲配風(fēng)法比以上兩種配風(fēng)法都更為優(yōu)越。其最大的優(yōu)點(diǎn)是“燒中間、促兩頭”，既促進(jìn)了爐排頭部燃料的著火和燃燒，又保證了尾部灰渣的進(jìn)一步燃盡，還滿足了中部旺盛燃燒區(qū)的空氣需要，減少了不完全燃燒熱損失。而且拱間區(qū)段的燃燒強(qiáng)度也可降低，使拱區(qū)出口處的煙氣不易發(fā)生壅塞現(xiàn)象。此外，前部煤的氣化區(qū)域的存在，也能有效地吸收來自后拱的過量空氣，最終使總的過量空氣系數(shù)較大幅度地減小，降低排煙熱損失。 應(yīng)該指出，推遲配風(fēng)法的應(yīng)用，必須與良好的爐拱設(shè)計相配合，即應(yīng)以引燃及混合性能良好的拱形為前提，只有這樣，才能取得最好的使用效果。（4

28、4）鏈條爐的燃料適應(yīng)性及其燃料調(diào)整）鏈條爐的燃料適應(yīng)性及其燃料調(diào)整 鏈條爐的燃料顆粒均勻度、所含的水分、灰分及灰熔點(diǎn)等，都影響著鏈條爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。未經(jīng)篩選的原煤，由于粒度不一，易使煤層堆得過實(shí)，影響煤中水分的蒸發(fā)和熱量的傳遞，使著火和整個燃燒過程推遲。而且，密實(shí)的燃料層還增加了通風(fēng)的阻力，使火床容易出現(xiàn)火口，破壞燃料層的穩(wěn)定。另一方面，不均勻的顆粒在煤斗中易產(chǎn)生機(jī)械分離，大塊粗粒集中在兩側(cè)，碎屑細(xì)末則積存在中間，最終導(dǎo)致整個火床的送風(fēng)不均勻和燃燒惡化，因而在鏈條爐中，最好能燃用篩選過的燃料。若無條件，也希望0-6mm的細(xì)末量不超過50%，最大的煤塊尺寸不大于40mm，以保證充分燃燒。

29、 鏈條爐屬單面點(diǎn)火，著火條件不如手燒爐優(yōu)越，且運(yùn)行時燃燒層本身也無自身擾動作用，撥火操作依然需靠人力。這些均限制了鏈條爐的燃料適應(yīng)能力。 鏈條爐中不宜燃燒強(qiáng)結(jié)焦性的煤種。因這類煤在爐內(nèi)高溫作用下，燃燒層表面易結(jié)焦并形成板狀焦塊，增加了床層的阻力，使空氣的供給困難，嚴(yán)重影響了燃燒的正常進(jìn)行。另外，鏈條爐也不宜于燃燒一些受熱時易爆裂成碎屑細(xì)末的貧煤，因?yàn)轱w灰及漏煤造成的機(jī)械不完全燃燒損失過大。 燃料含水量的過高或過低，也影響鏈條爐的燃燒過程。水分過高，使著火推遲，燃盡困難，排煙損失增大，建議水分最好不大于14%；水分過低，尤其是含細(xì)屑多的煤，使飛灰及漏煤量增大，相應(yīng)的熱損失也增大，合適的水分為8%

30、-10%。為此，可對爐前煤適當(dāng)加水，使細(xì)末黏結(jié)成團(tuán)以減少飛灰及漏煤損失。同時，水分蒸發(fā)還促使煤層疏松，擴(kuò)大了燃煤與空氣的接觸面積，有利于燃料的完全燃燒。若是強(qiáng)結(jié)焦性的煤，加少量水也可使結(jié)焦減輕。對高揮發(fā)分煤，適量加水可延緩揮發(fā)分的析出過程，降低析出速度，以利于揮發(fā)分的燃盡，減少化學(xué)不完全燃燒損失。 同樣，燃料的含灰量也不可過多，尤其對鏈條爐，除了焦炭的嚴(yán)重包灰以外，火床尾部的焦炭層被上下灰渣所夾，更增加了燃盡的困難。因此，燃料的干燥基含灰量不宜超過30%。此外，燃料的灰熔點(diǎn)也不可過低，否則，熔渣堵塞通風(fēng)孔，會破壞燃燒過程。為此，建議灰的熔化溫度應(yīng)大于1200。 鏈條爐的燃燒調(diào)整：鏈條爐的燃燒調(diào)

31、整至關(guān)重要，不僅影響鍋爐的效率，甚至威脅到鍋爐的運(yùn)行安全。鍋爐負(fù)荷變動時，首先需調(diào)節(jié)送風(fēng)量，緊接著再調(diào)節(jié)燃料量（通過爐排速度的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的），只有兩者配合恰當(dāng)，才能獲得正常的燃燒工況。 所謂正常是指燃料應(yīng)在離煤閘門0.3m處開始著火，并在擋渣設(shè)備前0.3-0.5處基本上結(jié)束燃燒。（過早，會燒壞煤閘門；過遲，燃料又來不及燃盡）。 給煤量不僅決定于爐排速度，還與煤層厚度有關(guān)。煤層厚度是通過人工調(diào)節(jié)煤閘門的高度實(shí)現(xiàn)的。通?？刂圃?00-150mm左右。對黏結(jié)性煙煤，薄些為宜，約為60-120mm；不黏結(jié)性煙煤可達(dá)80-140mm；對無煙煤及貧煤，控制在100-160mm左右?？傮w原則： 對高揮發(fā)分煤

32、，采用薄煤層、快送煤的方式，以減少煤層上方氣體成分沿爐排長度分布的不均勻性； 對低揮發(fā)分煤，采用厚煤層、慢送煤的方式，以避免產(chǎn)生前部斷火、后部跑火的現(xiàn)象； 對高水分及高灰分的劣質(zhì)煤，采用厚煤層、慢送煤的方式，后部燃盡良好。2.1.3 拋煤機(jī)爐拋煤機(jī)爐 拋煤機(jī)爐分拋煤機(jī)固定爐和拋煤機(jī)鏈條爐。前者適宜于蒸發(fā)量較小的鍋爐，對蒸發(fā)量較大的鍋爐多采用后者。（1）拋煤機(jī)拋煤機(jī)工作原理1-給煤設(shè)備；2-計煤設(shè)備；3-傾斜板；4-風(fēng)力拋煤設(shè)備風(fēng)力拋煤機(jī)機(jī)械風(fēng)力拋煤機(jī)機(jī)械拋煤機(jī) 機(jī)械拋煤機(jī)三種拋煤機(jī)的煤層特點(diǎn)：風(fēng)力拋煤機(jī)：借助于高速氣流來播撒燃料，其爐排前部粒度較粗，越往后越細(xì)，至爐排尾部粒度最細(xì)；機(jī)械拋煤機(jī)：

33、依靠旋轉(zhuǎn)的槳葉或擺動的刮板來播撒燃料，沿爐排長度的粒度分布是前細(xì)后粗，這樣的煤層特點(diǎn)對大顆粒煤的燃盡是很不利的；機(jī)械-風(fēng)力拋煤機(jī)：兩種播煤方式兼而有之，但以機(jī)械拋煤為主。由于結(jié)合了兩種播煤方式，因而粒度分布比較均勻，目前國內(nèi)也多采用這種型式。 拋煤機(jī)工作性能的好壞是以拋煤的均勻程度來衡量，其中包括沿爐排長度及寬度方向的厚度均勻及粒度均勻。 拋煤機(jī)的拋程調(diào)節(jié)有兩種方法：一是改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；二是通過改變調(diào)節(jié)平板的前后位置，以改變槳葉的擊煤角度。機(jī)械風(fēng)力拋煤機(jī)結(jié)構(gòu)1-調(diào)節(jié)手輪；2-活塞推煤機(jī)；3-煤斗；4-轉(zhuǎn)子 機(jī)械-風(fēng)力拋煤機(jī)包括給煤和拋煤兩個主要部件，給煤部件由推煤活塞及調(diào)節(jié)平板組成。拋煤部件則

34、由擊煤槳葉及轉(zhuǎn)子組成。工作時，煤從煤斗內(nèi)落于調(diào)節(jié)平板上，再通過往復(fù)移動的活塞將煤推出，煤落在擊煤槳葉上，由轉(zhuǎn)子帶動的槳葉便將其連續(xù)不斷地播撒于爐排面上。拋煤機(jī)的伺服電動機(jī)通過減速系統(tǒng)帶動偏心軸、曲柄連桿機(jī)構(gòu)和搖臂，使推煤活塞往復(fù)運(yùn)動。同時帶動轉(zhuǎn)子使槳葉做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，將推下的煤粒不斷拋出。（2）拋煤機(jī)倒轉(zhuǎn)爐排鏈條爐機(jī)械風(fēng)力拋煤機(jī)鏈條爐結(jié)構(gòu) 拋煤機(jī)鏈條爐是拋煤機(jī)和鏈條爐排相結(jié)合的產(chǎn)物。它既保留了拋煤機(jī)固定爐排的著火條件優(yōu)越、燃燒強(qiáng)度高及煤粒適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，又克服了人工除渣帶來的繁重體力勞動，使加煤、除渣均實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，同時為鍋爐容量的進(jìn)一步提高創(chuàng)造了有利條件。1-爐排；2-風(fēng)力拋煤機(jī)；3-爐膛；4

35、-鍋筒；5-省煤器；6-空氣預(yù)熱器；7-水冷壁 由于拋煤機(jī)會把大顆粒的煤拋得比較遠(yuǎn)，因此所使用的爐排的轉(zhuǎn)動方向與一般爐排相反，從后向前的運(yùn)動，延長了大顆粒的燃燒時間，小顆粒的煤雖然所經(jīng)過的燃燒時間較短，因?yàn)轭w粒較細(xì)，仍然會較快地燃盡，因此這種燃燒設(shè)備的燃燒效率會較高。 只是在煤中細(xì)小的顆粒較多時，飛灰損失會較大。拋煤機(jī)鏈條爐按其播煤方式可分為：風(fēng)力拋煤機(jī)爐和機(jī)械-風(fēng)力拋煤機(jī)爐。前者的爐排移動方向與一般鏈條爐相同；而后者正好相反，即所謂倒轉(zhuǎn)爐排。 自機(jī)械風(fēng)力拋煤機(jī)播撒出來的煤粒，在爐排長度上具有自然分選的作用：粗的拋在爐后，細(xì)的拋在爐前。為了將細(xì)顆粒也拋得更遠(yuǎn)一些，避免爐前堆積，增加它在爐排上燃

36、燒的時間，在拋煤機(jī)出口下方裝設(shè)有拋煤風(fēng)噴口，熱空氣從沿拋煤機(jī)寬度的縫形口內(nèi)吹出。拋煤風(fēng)實(shí)際產(chǎn)生的作用不止是輸送細(xì)煤粒，它同時還產(chǎn)生了形同煤粉爐中一次風(fēng)的效力，預(yù)先與在爐膛空間中燃燒的細(xì)煤粉充分混合，為懸浮燃燒做好準(zhǔn)備。 拋煤機(jī)在拋煤機(jī)爐膛的工作中是相當(dāng)重要的，而且拋煤風(fēng)壓的高低對鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性能存在相當(dāng)大的影響。拋煤風(fēng)壓太高時，不僅飛灰損失增大，同時灰渣未燃盡損失也隨之增加，當(dāng)不用拋煤風(fēng)，或采用較低風(fēng)壓時，飛灰量顯著減少，但是懸浮燃燒中心有空氣不足現(xiàn)象，懸浮燃燒組織不好。推薦風(fēng)壓為600-1000Pa，具體應(yīng)根據(jù)燃煤水分及顆粒度調(diào)試決定。 從拋煤機(jī)鏈條爐的煤層結(jié)構(gòu)、粒度分布以及爐排起端部分燃

37、煤的著火條件分析，爐排下的分段送風(fēng)依然必不可少。而且由于爐膛內(nèi)懸浮燃燒的小于1mm細(xì)煤量較多，燃燒條件又遠(yuǎn)不如煤粉爐優(yōu)越，因而必須有一個高大的開式爐膛來滿足其燃燒的需求。同時，為了加強(qiáng)細(xì)屑與空氣的擾動與組合，延長其在爐內(nèi)的停留時間，以便盡量降低飛灰中的含碳量，可在爐排上方布置適當(dāng)?shù)亩物L(fēng)。 此外，二次風(fēng)所形成的旋轉(zhuǎn)氣流還可分離部分灰粒，使煙氣中的飛灰含量降低，減輕后部受熱面的磨損。但是二次風(fēng)噴口的布置，必須避免二次風(fēng)射流干擾破壞正常的拋煤工況。當(dāng)前墻布置二次風(fēng)時，應(yīng)放在拋煤機(jī)的上方，噴口略向下傾斜，使噴出的氣流正好蓋住揚(yáng)起的細(xì)屑；當(dāng)前、后墻布置時，應(yīng)使氣流具有較長的行程，以利于燃料的燃盡。（3

38、）拋煤機(jī)鏈條爐的燃料適應(yīng)性及其燃燒調(diào)整 燃煤的顆粒要求： 一般來說，煤塊的尺寸應(yīng)小于25mm，最大不超過40mm，0-6mm的細(xì)屑含量不宜超過60%，其中0-3mm的細(xì)屑應(yīng)少于35%。 燃料的水分、灰分及揮發(fā)分要求： 燃料的水分過高，會導(dǎo)致拋煤機(jī)的堵塞，影響正常的拋煤工況及鍋爐運(yùn)行，因而要求燃煤的水分含量不大于15%，當(dāng)燃燒含濕量較高的煤時，采用空氣預(yù)熱能對燃燒起良好的影響，預(yù)熱空氣溫度通常為120-160。 對低揮發(fā)分的燃料，因其燃盡困難，要求燃料的揮發(fā)分不少于15%-20%。 燃料的灰分多少，對拋煤機(jī)鏈條爐的運(yùn)行也有影響。當(dāng)灰分增加時，發(fā)熱量下降，燃煤量便隨之上升。這時，爐排速度應(yīng)該加快。

39、否則，渣層過厚影響正常通風(fēng)，對燃燒不利。但爐排速度的增大，勢必會影響爐排起端部分煤層的及時著火，所以燃煤的灰分最好不要超過30%。 拋煤機(jī)鏈條爐的燃料適應(yīng)范圍很廣，可燃用褐煤、貧煤、煙煤及無煙煤等多種燃料。雖然拋煤機(jī)鏈條爐的一個主要優(yōu)點(diǎn)是適于燃用未經(jīng)分選過的原煤，但燃煤的顆粒度對機(jī)械不完全燃燒損失影響最大，因而要求也就更加嚴(yán)格。 拋煤機(jī)鏈條爐燃燒調(diào)整的關(guān)鍵是，必須保證爐排起端部分煤層的及時著火，并盡量擴(kuò)大猛烈的薄層燃燒區(qū)，以便充分發(fā)揮薄層燃燒的優(yōu)勢。為此，爐排速度必須根據(jù)燃料的特性（主要是揮發(fā)分及灰分）進(jìn)行調(diào)整。比如，當(dāng)燃煤的揮發(fā)分較低時，爐排速度必須放慢。否則，爐排起端部分燃煤的預(yù)熱干燥區(qū)段

40、過于延長，將影響爐排的有效利用長度，從而使猛烈的薄層燃燒區(qū)域縮短，爐溫也有所下降，不利于燃料的著火及燃盡。另外，落于爐排末端的煤粒，也將因停留時間過短，來不及燃盡便翻入渣斗，引起機(jī)械不完全燃燒損失增加。當(dāng)燃煤的灰分增大時，爐排速度應(yīng)相應(yīng)加快。否則，燃料量的增加將促使起端煤層及末端渣層過厚，由此大大增加了一次風(fēng)的阻力，使火床燃燒的穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性受到影響。2.2 層燃爐的風(fēng)室與爐排冷卻設(shè)計2.2.1 爐排面積熱負(fù)荷 在層燃鍋爐中，燃燒強(qiáng)度用爐排面積熱負(fù)荷表示。爐排面積熱負(fù)荷qR是指單位時間內(nèi)，對應(yīng)于單位爐排面積上燃料燃燒所放出的熱量。式中，B為燃料消耗量，kg/s；Qar,net為燃料應(yīng)用基低位發(fā)

41、熱量，kJ/kg；R為爐排有效面積，m2。 爐排面積熱負(fù)荷qR越高，表示在單位爐排面積上燃燒的燃料量越多。如果qR取得過高，則要求通過煤層的空氣速度就要增高，吹走的煤屑將增多，如果它們在爐膛內(nèi)來不及燒完，將造成燃料的不完全燃燒損失加大。 對于機(jī)械化可動爐排，如果qR取得過高，很多煤可能沒有燒完全就隨爐渣帶出爐外，使燃燒效率降低。爐排面積應(yīng)滿足燃燒燃料量的要求。它取決于計劃燃燒的燃料量和燃燒速率。燃料量多，燃燒速率慢，爐排面積就大；反之就小。于是可得爐排面積R為： 爐排面積熱負(fù)荷qR是一個經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對某一爐型、某一燃料，有一個合理數(shù)值。 qR過小，R過大，造成材料、空間的浪費(fèi)；甚至由于煤層過薄，通風(fēng)不均勻，造成燃燒不良，降低爐膛溫度，增加不完全燃燒損失。 qR過大，R過小，會使通過煤層的風(fēng)