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1、广州市特种承压设备检测研究院培训中心 联系电话：；83566192 传真电话：,锅炉作业人员培训教材,编制：许贤顺,锅炉燃烧设备、保护装置,第一章 燃烧设备第一节 燃烧方式第二节 煤的燃烧过程第三节 固定炉排第四节 链条炉排第五节 倾斜往复炉排第六节 流化床燃烧第七节 循环流化床第八节 燃油燃烧器（室燃炉）,第二章 保护装置第一节 水位传感器第二节 温度传感器第三节 压力传感器第四节 火焰传感器第五节 防爆门,层燃炉,流化床炉,第一章 锅炉燃烧设备,大家都知道：汽锅和炉子是锅炉的两大基本组成部分。燃料在炉子中燃烧，燃烧放出的热量则为汽锅受热面吸收。一个放热，一个吸热。显而易见，放热是根本，是锅
2、炉生产蒸汽或热水的基础。或者说，只有在燃料燃烧良好的前提下，研究汽锅受热面如何更好地吸热才有意义。如前所述，燃烧是燃料中的可燃物质与氧进行的剧烈氧化反应，是一种复杂的物理化学综合过程。它既需要提供温度和浓度条件，又需要一定的时间和空间条件。炉子，作为锅炉燃烧设备，就在于为燃料的良好燃烧提供和创造这些物理、化学条件，使其将化学能最大限度地转化为热能；同时也应尽可能兼顾炉内辐射换热的要求。可见，燃烧设备的配置及其结构的完善程度，将直接关系到锅炉运行的安全、可靠和经济性。（转页后续）,第一节 燃烧方式,第一节 燃烧方式,鉴于燃料有固体、液体和气体三大类别，燃烧特性差别很大；再说锅炉容量、参数又有大小
3、高低之分，所以为适应和满足各种锅炉的需要，燃烧设备有着多种型式。按照燃烧方式的不同，它们可划分为如下三类：层燃炉-燃料被层铺在炉排上进行燃烧的炉子，也叫火床炉。它是目前国内供热锅炉中采用得最多的一种燃烧设备，常用的有手烧炉、风力-机械抛煤机炉、链条炉排以及往复炉排和振动炉排炉等多种形式。流化床炉-燃料在炉室中完全被空气流所“流化”，形式一种类似于液体沸腾状态燃烧的炉子，又名沸腾炉。室燃炉-燃料随空气流进入炉室呈悬浮状燃烧的炉子，如燃用煤粉的煤粉炉，燃用液体、气体燃料的燃油炉和燃气炉。,第二节 煤的燃烧过程,在燃烧技术中，把从氧和燃料可燃物质的混合、扩散至发光放热的剧烈氧化反应完成的整个过程，称
4、为燃烧过程。试验表明，燃料的燃烧过程是一个非常复杂的物理化学过程，不可能用简单的公式来表示其微观特性。为便于研究，习惯上将煤的燃烧过程划分为三个阶段：,一、着火前的热力准备阶段。,二、挥发物与焦炭的燃烧阶段。,三、灰渣形成阶段。,第二节 煤的燃烧过程,一、着火前的热力准备阶段。煤进入炉内首先被加热、干燥，当其温度升至100时，水分迅即汽化，直到至完全烘干。随着煤的温度继续升高，挥发分开始析出，最终形成多孔的焦炭。在这一阶段，炉子的中心任务是要及时为新入炉的煤提供足够的热量，使之迅速升温，尽快完成着火前的热力准备。对于层燃炉，煤的预热干燥热量主要源于火焰、灼热的炉墙及灰渣等的热辐射、高温烟气的对
5、流放热和与已燃燃料的接触传热。此外，炉子结构如前、后拱的设置等对加速新入炉煤的预热干燥也起着重要作用。煤在炉子中预热干燥所需热量的大小和时间长短，与其特性、所含水分、炉内温度水准等多种因素有关。煤的水分愈多，预热所需热量愈多，干燥时间愈长。挥发物愈多，开始逸出的温度就较低；反之，挥发物逸出的温度就较高。显然，提高炉温或采用预热空气，都将有利煤的预热干燥。,第二节 煤的燃烧过程,二、挥发物与焦炭的燃烧阶段。如前所述，挥发物是由碳氢化合物、氢、一氧化碳等组成的可燃气态物质。它在燃料加热逸出的同时就开始氧化，只是氧化进程缓慢，既无火焰，也无光亮。当析出的挥发物达到一定温度和浓度时，马上着火燃烧，发光
6、发热，在燃料颗粒外围形成一层火膜。此时，放出的热量一部分被汽锅受热面吸收，另一部分则用来提高燃料自身温度，以致将它加热至赤红，为焦炭燃烧创造了高温条件。所以，通常把挥发物着火温度就粗略地看作燃料的着火温度。一般来说，挥发物多的燃料，着火温度较低；反之，着火温度较高。如褐煤350-400左右就可着火燃烧，而无烟煤则需加热到600-700才能着火燃烧。挥发物高的燃料，不但容易着火，而且也易燃烧完全。这是因为挥发物的大量析出，会使固体颗粒中的孔隙增多，有利氧气向里扩散而加速燃烧反应。（转页续）,第二节 煤的燃烧过程,接上页：在挥发物燃烧的后期，焦炭颗粒已被加热至高温。随着挥发物的减少，燃烧产物的边界
7、层变薄，氧气得以扩散到炭粒表面而着火燃烧。焦炭的燃烧，因其所含的固定碳含量很高，如无烟煤可燃基含碳量可达93%-95%，不仅着火温度高，所需时间长，而且燃烧的同时在表面会形成灰壳，灰壳向外还依次包围一氧化碳和二氧化碳两层气体，空气中的氧难以扩散进入内部与碳发生氧化反应，也即焦炭要燃烧完全也相当困难。同时，又因焦炭燃烧是燃料释放热量的主要来源，因此可以说固体燃料燃烧过程进行得完善与否，在很大程度上决定于焦炭的燃烧。不难看出，挥发物和焦炭的燃烧阶段是燃烧过程的主要阶段，其特点是燃烧反应剧烈，放出大量热能。因此，为使这一阶段燃烧完全和提高燃烧速度，除了保持炉内高温和一定空间外，更重要的是必须提供充足
8、而适量的空气，并使之与燃料有良好的混合接触，加快氧的扩散，以提高燃烧反应速度。,第二节 煤的燃烧过程,三、灰渣形成阶段。这个阶段也叫燃尽阶段。事实上，焦炭一经燃烧，灰就随之形成，给焦炭披上一层薄薄的“灰衣”。随后，“灰衣”增厚，最后会因高温而变软或熔化将焦炭紧紧包裹，空气中氧很难扩散进入，以致燃尽过程进行得十分缓慢，甚至造成较大的固体不完全燃烧损失。高灰分低熔点的煤，情况更差。如果灰熔点低，还常常会形成粘性渣而将炉排通风孔堵塞，使炉子工作恶化。煤的燃尽阶段放热量不大，所需空气也很少。在层燃炉中，为了减少固体不完全燃烧热损失，此阶段应让灰渣在较高的温度条件下，延长在炉内停留的时间，并配以拨火等操
9、作，击破“灰衣”，使灰渣中的可燃物烧透燃尽。,第二节 煤的燃烧过程,煤的燃烧总结：综观煤燃烧的三个阶段，为使燃烧过程顺利进行和尽可能完善，必须根据燃料的特性，为它创造有利燃烧的必需条件：保持一定的高温环境，以便能产生急剧的燃烧反应；供应燃料在燃烧中所需的充足而适量的空气；采取适当措施以保证空气与燃料能很好接触、混合，并提供燃烧反应所必需的时间和空间；及时排出燃烧产物-烟气和灰渣。燃烧设备的任务，就是要为燃料的良好燃烧创造这些客观条件。针对不同燃料在燃烧过程中具有的特性，如挥发物低的无烟煤着火比较困难，含灰多、灰熔点低的某些烟煤难以燃尽等等，应采用相应的燃烧方式、燃烧设备和炉内改善燃烧的措施，以
10、使燃料尽可能烧好燃尽。此外，燃烧设备本身还应充分考虑到运行的安全可靠、结构简单、合理，操作、检修方便以及造价和运行费用低廉等方面的要求。,一、固定炉排的结构：固定炉排通常由条状炉条组成，少数由板状炉条组成。因为铸铁能耐较高的温度，不易变形，价格便宜，所以炉条都用普通铸铁或耐热铸铁制成。条状炉条可由单条、双条或多条组成，如图3-1所示。立式锅壳锅炉的炉排外形是圆的，为便于装卸，大多用三条大炉条拼成。炉排的通风截面积比（炉排的通风孔隙面积之和与炉排总面积之比）约为20%-40%，冷却条件较好，适于燃烧高挥发分、有黏结性的煤。由于孔隙大、通风阻力小，一般无须送风机，但漏煤较多。板状炉条是长方形的铸铁
11、板，如图3-2所示。板面上开有许多圆形或长圆形上小下大的锥形通风孔，以减少嵌灰和漏煤，板下部有增加强度和散热的筋。炉排的通风截面积比约为10%-20%，适于燃烧低挥发分、低熔点的煤。,第二节 固定炉排,图3-1条状炉条和图3-2板状炉条,二、固定炉排的燃烧特点：煤在炉排上的燃烧分层情况如图3-3所示。空气从炉排下部进入炉膛（称一次空气），首先接触到具有一定温度的炉排，起到冷却炉排的作用，同时本身受到加热然后，空气穿过灰渣层，温度继续提高，接着与赤热的焦炭相遇，空气中的氧与碳化合成二氧化碳，同时放出大量热量，这一层称为氧化层。燃烧生成一氧化碳，这一层称为还原层。还原层生成的一氧化碳仍是可燃气体，
12、与煤中的挥发分共同升到炉膛空间继续燃烧。在还原层上部，是刚刚投入的新煤。当煤层较厚（大于200mm）时，还原层增加，产生大量一氧化碳在炉膛燃烧，这就形成了所谓简易气化燃烧。实际上，燃烧分层的界限并不像图3-3所示的那样明显。当空气量充足时，还原层很薄，产生的一氧化碳很少，炉膛空间主要是煤中挥发分的燃烧。当空气量较少时，氧化层不能使碳与氧很好化合，生成较多的一氧化碳。当炉膛空间空气量严重不足时，一氧化碳不能继续燃烧，挥发出来的碳氢化合物就在高温缺氧的条件下进行热分解，生成大量炭黑，由烟囱排出后对大气造成污染。为实现气化燃烧，就要往炉膛空间送入空气，此空气称为二次空气。,三、固定炉排的优缺点：固定
13、炉排的优点：着火条件优越。新煤下部受燃烧层的高温加热，上部受炉膛烟气和砖墙的辐射热加热，温度很快升高，首先蒸发出水分，继之分解出挥发分，并开始着火燃烧。燃烧时间充足。因为是人工投煤和定期除渣，所以煤在炉排上的燃烧时间可以根据实际需要确定，以利完全燃烧。煤种适应性强。因为着火条件优越，燃烧时间又充足，所以煤种受水分和挥发分含量的影响小，一般都可以较快着火燃烧。固定炉排的缺点：操作运行的劳动强度大，只适用于低压小容量锅炉。,接上页：燃烧呈周期性的不协调、冒黑烟。燃烧所需空气主要从炉排下部通入，故通入空气量主要取决于煤层的厚度。但是，手烧炉是间断投煤，煤层的厚度经常改变。当新煤刚投入时，煤层最厚，通
14、风阻力很大，进入炉膛的空气量就少。但这时煤中分解出来的可燃气体和焦炭的燃烧，却需要较多的空气量，因此空气量供不应求，造成燃烧不完全，出现烟囱冒黑烟的现象。随着挥发分和焦炭的不断燃烧，煤层逐渐减薄，所需空气量较少，但这时通风阻力却相应减小，炉排进入空气量增多，所以又出现了空气过剩。由于进入的空气量与所需要的空气量周期性地不协调，造成不完全燃烧损失过高，从而降低锅炉热效率。因此，从改善劳动条件、节约燃料、消烟除尘等方面考虑，手烧炉的使用应严格限制。蒸发量大于和等于1t/h的锅炉，国家规定要采用机械燃烧，使之符合高效、低耗、文明生产的要求。,图3-3 手烧炉的燃烧分层,第二节 链条炉排,第二节 链条
15、炉排,一、链条炉排的结构：链条炉排的外形好像皮带运输机，其结构如图3-7所示。煤从煤斗内依靠自重落到炉排上，随炉排自前向后缓慢移动。煤闸板的高度可以调节，以控制煤层的厚度。空气从炉排下面送入，与煤层运动方向相交。煤在炉膛内受到辐射加热，依次完成预热、干燥、着火、燃烧，直至燃尽。灰渣则随炉排移动到后部，经过挡渣板（俗称老鹰铁）落入后部灰渣斗排出。,图3-7 链条炉排结构,多管制,链带式炉排,链条炉排种类,横梁式炉排,链条炉排种类：,鳞片式炉排,链带式炉排：链带式炉排属于轻型炉排，其炉排片连接结构如图3-5所示。炉排片分为主动炉排片和从动炉排片两种，用圆钢拉杆串联在一起，形成一条宽阔的链带，围绕在
16、前链轮和后滚筒上。主动炉排片担负传递整个炉排运动的拉力，因此其厚度比从动炉排片厚，由可锻铸铁制成。一台蒸发量4t/h的锅炉，由主动炉排片组成的主动链条共有三条（两侧和中间）直接与前轴（主动轴）上的三个链轮相啮合。从动炉排片，由于不承受拉力，可由强度低的普通灰口铸铁制成。,图3-8 链带式炉排连接结构,链带式炉排的优点：比其他链条炉排金属耗量较低，结构简单，制造、安装和运行都较方便。链带式炉排的缺点：炉排片用圆钢串联，必须保证加工和装配质量，否则容易折断，而且不便于检修和更换；长时间运行后，由于炉排片互相磨损严重，使炉排间隙增大，漏煤损失多。主动片 从动片,横梁式炉排：横梁式炉排的结构与链带式炉
17、排的主要区别在于采用了许多刚性较大的横梁，如图3-9所示。炉排片装在横梁的相应槽内，横梁固定在传动链条上。传动链条一般是两条（）当炉排很宽时，可装置多条），由装在前轴（主动轴）上的链轮带动。,横梁式炉排的优点：结构刚性大，炉排片受热不受力，而横梁和链条受力不受热，比较安全耐用；炉排面积可以较大；运行中漏煤、漏风量少。横梁式炉排的缺点：结构笨重，金属耗量多；制造和安装要求高；当受热不均匀时，横梁容易出现扭曲、跑偏等故障。,鳞片式炉排：鳞片式炉排通常由412根互相平行的链条（类似自行车上的链条结构）组成。每根链条用铆栓将若干个由大环、小环、垫圈、衬管等元件组成的链条串在一起，如图3-10所示。炉排
18、片通过夹板组装在链条上，前后交叠，相互紧贴，呈鱼鳞状，其工作过程如图3-11所示。当炉排片行至尾部向下转入空程以后，便依靠自重依次翻转过来，倒挂在夹板上，能自动清除灰渣，并获得冷却。各相邻链条之间，用拉杆与套管相连，使链条之间的距离保持不变。,图3-10 鳞片式炉排连接结构 图3-11 鳞片式炉排的工作过程,图3-10 鳞片式炉排连接结构,鳞片式炉排的优点：煤层与整个炉排面接触，而链条不直接受热，运行安全可靠；炉排间隙甚小，漏煤很小，故有不漏煤炉排之称；炉排片较薄，冷却条件好，能够不停炉更换；由于链条为柔性结构，当主动轴上链轮的齿形略有参差时，能自行调整其松紧度，保持啮合良好。鳞片式炉排的缺点
19、：结构复杂，金属耗量多；当炉排较宽时，炉排片容易脱落或卡住。,大块轻型链带式炉排：大块轻型链带式链条炉排是目前国内出现的一种新型炉排。其结构就是用一块像图3-2的炉排代替若干轻型链带式炉排的从动炉排片。,大块轻型链带式炉排的主要特点：工作可靠。它克服了以往薄片式链条炉排的通病，即因一块炉排折断就导致整个炉排的运行受阻，事故扩大的弊病。该炉排即使一片或两片炉排片损缺时，也能保证整个炉排短期内正常运行。重量轻。它比一般薄片式炉排轻一半，比鳞片式炉排轻得更多，可明显地节省材料。便于装卸。这种炉排沿炉排宽度的片数少，刚度好，强度大，一般不易损坏。漏煤少。它克服了薄片式炉排片数多，通风间隙不易调整合适的
20、缺点。自洁能力差。当通风孔内嵌有熔灰渣时，就难以脱落除去，以致可能引起燃烧的恶化。,二、链条炉排的燃烧特点：链条炉排的着火条件差。煤的着火主要依靠炉膛火焰和拱的辐射热，因而上面的煤先着火，然后逐步向下并且由后向前燃烧。这样的燃烧过程，在炉排上就出现了明显的区域分层，如图3-12所示。煤进入炉膛后，随炉排逐渐由前向后缓慢移动。在炉排的前部，是新煤燃烧准备区，主要进行煤的预热和干燥。紧接着是挥发分析并开始燃烧区。在炉排的中部，是焦炭燃烧区，该区温度很高，同时进行着氧化和还原反应过程，放出大量热量。在炉排的后部，是灰渣燃尽区，对灰渣中剩余的焦炭继续燃烧，通常称为烤焦。,图3-12 链条炉燃烧的区域分
21、层,在燃烧准备区和燃尽区都不需要很多空气，而在焦炭燃烧区则必须保证有足够的空气，如果不采取分段送风，会出现空气在炉膛前后两端过剩，在中部不足的弊病。炉膛中布置炉拱，分段送风和采用二次风就是为了改善上述燃烧状况而设计的。,炉拱（炉拱有前拱、中拱和后拱三种）炉墙向炉膛内突出的部分为炉拱。炉拱的主要作用：是储蓄热量，调整燃烧中心，提高炉膛温度，加速新煤着火。延长烟气流程，促进燃料充分燃烧。前拱前拱位于炉排上方的前炉墙下部，一般由引燃拱（又称点火拱）和混合拱（又称大拱）两部分组成。引燃拱的位置较低，靠近煤闸板，主要作用是吸收高温烟气中的热量，再反射到炉排前部，加速新煤的着火燃烧。混合拱的位置较高，主要
22、作用是促进烟气和空气良好混合，延长烟气流程，使其充分燃烧。,图3-13 链条炉前拱结构示意图,链条拱结构示意图（烟煤）,图3-13a所示的前拱，由小斜形引燃拱和低而长的混合拱组成，能起遮盖作用，可减少炉排前部两侧的水冷壁管吸热，保持炉膛前部有较高的温度，以利于新煤烘干和着火。图3-13b所示的前拱，由倾斜形引燃拱和较高的水平混合拱组成，能有效地将热量反射到新煤上，改善燃烧条件。图3-13c所示的前拱，由抛物线形引燃拱和较高的水平混合拱组成，可将热量集中反射到新煤上，即起到“聚焦”的作用，使燃烧条件更好。但这种拱的曲线复杂，砌彻和悬挂困难，表面不可能光洁，不容易收到理想的反射效果，所以实际应用不
23、多。,中拱中拱位于炉排的中上方，通常呈前高后低倾斜布置，如图3-14所示。中拱的作用是将主燃烧区的高温烟气引导到炉膛前部，促使新煤迅速着火。同时，可以储蓄热量，保证主燃烧区的煤充分燃烧。图3-14,后拱的作用将燃尽区的高温烟气和过剩的空气引导到炉膛中部和前部，以延长烟气流程，保证主燃烧区所需要的热量，以及促进新煤引燃并提高炉排后部温度，使灰渣中的固定碳燃尽。,常用炉拱举例炉拱的形状和尺寸与燃用的煤种密切相关，必须有针对性的选用，同时各拱之间还需互相配合，才能收到明显的效果。,常用炉拱举例炉拱的形状和尺寸与燃用的煤种密切相关，必须有针对性的选用，同时各拱之间还需互相配合，才能收到明显的效果。,图
24、3-15是燃烧无烟煤的炉拱简图。由于无烟煤含挥发分低，着火较困难，单靠炉膛前部的烟气辐射热是很不够的，因而采用低而长的后拱，遮盖着炉排有效长度的50%-60%，迫使后部烟气带出的炽热炭粒，在烟气向前流动时被甩下来，帮助前部的新煤较快着火。,图3-16是又一种燃烧无烟煤的炉拱。其前拱短，下部有足够厚度的高温烟气层向新煤辐射放热；后拱虽比图3-15所示的短一些，但与前拱配合形成了一个“喉部”，能促进可燃物与空气的良好混合。,图3-17是燃烧烟煤或褐煤的炉拱。由于烟煤或褐煤含挥发分较高，容易着火，燃烧最强烈的区域偏向炉排的前端，后拱则较短。当燃烧含挥发分很高的煤时，前拱还可以适当提高，以使炉膛空间开
25、阔些。,图3-18是燃烧多种煤的炉拱。其前拱采用抛物线形，使炉膛前部温度较高；后拱保持适当的长度。为了适应对锅炉尽量燃烧劣质的要求，有的采用将后拱加长到炉排有效长度的50%以上，如图3-18中假想线的位置。甚至采用全封闭式的炉拱，炉拱几乎百分之百地覆盖炉排面积，只在前部两侧开烟气出口窗，供高温烟气流过。,分段送风为了适应链条炉排燃烧各区段需要不同风量的特点，在炉排下面隔成几个风室把“统仓风”变成分段送风，如图3-19所示。每个风室之间应严密不漏，以防短路而失去调节作用。为使整个炉排宽度的风量分布均匀，宜采用双侧进风。每个风室的风量，均用单独的挡风板分别调节。各挡风板的开度，需根据不同煤种的特性
26、，经过反复运行试验，找出使煤燃烧最佳的开启位置。当煤种变化时，还需要重新调整，以达到最经济的运行效果，参见图3-19。一台锅炉最多采用56个风室，送风分段越多，风量越容易符合燃烧需要，见图3-20，但分段过多，将使结构复杂，总的经济效果并不理想。,图3-19和图3-20,二次空气在层燃炉中，从炉排下方送入炉膛的空气称为一次空气，从炉排上方送入炉膛的气流称为二次空气。在室燃炉中，随燃料进入炉膛的空气称为一次空气，为加强扰动和混合而喷入炉膛的气流称为二次空气。二次空气的作用是：搅动烟气，使烟气与空气很好混合，减少气体未完全燃烧热损失。造成数据恢复旋涡，延长烟气流程，使煤中可燃物质在炉膛内停留较长时
27、间，得到充分燃烧。依靠旋涡的分离作用，把未燃尽的炭粒甩回火床复燃，从而降低飞灰含炭量，减少固体未完全燃烧的热损失，减少锅炉原始排尘浓度。,接上页：当用空气作二次空气时，还可补充一次空气的不足，促进完全燃烧。合理的布置与使用二次空气，一般可提高锅炉热效率5%左右。二次空气多数使用空气，有时使用蒸汽、烟气，或者以上两种气体的混合物。如用空气作二次空气，最好是热风，以利提高炉膛温度。风速一般为4070m/s，但要选用较大风压（约20004000Pa）的风机。二次空气量占总风量的百分比：对挥发分含量较少的无烟煤约为5%，对挥发分含量较多的烟煤约为7%8%，对挥发分和水分含量都的褐煤约为10%。二次空气
28、量不宜过大，否则对燃烧不利，而且增加排烟热损失人，降低锅炉热效率。,接上页：如混合使用蒸汽和空气作二次空气，即利用高速蒸汽的引射作用，将空气带入炉膛，能够综合提高锅炉运行的经济性。二次空气可单独由前墙或后墙一面引入，也有由前、后墙同时引入，主要根据炉膛出口方向与炉膛深度而定。当由前、后墙同时引入时，应将风嘴设在炉膛喉部，而且要将风嘴的方向错开布置，如图3-19所示。也有将二次风嘴布置在炉膛四角，使气流相切于一个“假想圆”，从而促使炉膛烟气形成旋涡，以利强烈混合。在锅炉升火前，应先开启二次空气，当锅炉停用时，应后关闭二次空气，以免炉膛高温辐射热将风嘴烧坏。,三、链条炉排用煤要求,链条炉属于“单面
29、引火”，着火条件较差，同时燃煤随炉排一同移动，整个燃烧过程燃煤没有扰动。因此，链条炉燃煤是有选择性的，对煤质的变化较敏感，直接影响锅炉运行和出力。链条炉适用于燃用低位发热值为18840-20940kj/kg以上，煤的水分20%，挥发分15%，灰熔点1250的弱粘度或粘度适中的贫煤和烟煤。,第三节 倾斜往复炉排,第三节 倾斜往复炉排,一、倾斜往复炉排的结构：倾斜往复炉排有两种，一种是较普遍的一般倾斜往复炉排，另一种是最近几年发展起来的水冷往复炉排。一般倾斜式往复炉排主要由固定炉排片、活动炉排片、传动机构和往复机构部分组成，如图3-21所示。,图3-21 往复炉排结构,接上页：炉排整个燃烧面由各占
30、半数的固定炉排片和活动炉排片组成，两者间隔叠压成阶梯状，倾斜1520角。固定炉排片装嵌在固定炉排梁上，固定炉排再固定在倾斜的槽钢支架上。活动炉排片装嵌活动炉排梁上，活动炉排搁置在由固定炉排梁两端支出的滚轮上。所有活动炉排梁的两侧下端都用连杆连成一个整体。当电动机启动后，经传动机构带动偏心轮传动，偏心轮通过活动杆、连杆推拉轴、连杆，从而使活动炉排片在固定炉排片上往复运动。往复行程一般为3070mm，煤随之向下后方推移。电动机由时间继电器控制，根据锅炉不同负荷及煤种的要求调节开停时间。,二、倾斜往复炉排的燃烧特点：倾斜往复炉排的燃烧情况与链条炉相似，也采用分段送风和适当加入二次空气。燃烧过程也具有
31、区段性，如图3-23所示。煤从煤斗下来，沿着倾斜炉排面由前上方向后下方缓慢移动，空气由下向上供应。煤着火所需要的热量主要来自炉膛，先后经过干燥、干馏、挥发分着火、焦炭燃烧和灰渣中可燃物燃尽等各个阶段，这些都与链条炉相同。倾斜往复炉排区别于链条炉排的一个主要特点，是炉排与煤有相对运动。当活动炉排向后下方推动时，部分新煤被推饲到已经燃着的煤的上部。当活动炉排上方返回时，又带回一部分已经燃着的煤返到尚未燃烧的煤的底部，对新煤进行加热。煤在被推动过程中，不断受到挤压，从而破坏焦块与灰壳。同时煤又缓慢翻滚，使煤层得到松动与平整，有利于燃烧。,图3-23 往复炉排燃烧过程,倾斜往复炉排的优缺点倾斜往复炉排
32、的优点与链条炉排比较，适于燃烧水分和灰分较高、热值较低的劣质煤和一般易结焦的煤。当供给的空气量较合理，漏风量少时，灰渣中的含炭率一般在1820%，比固定炉排的灰渣含炭率低510%，可以节煤和减少冒黑烟。具有一定的拨火能力，燃烧稳定，热效率高。结构简单，制造容易，金属耗量低较少。,倾斜往复炉排的缺点由于炉排倾斜，因而使得炉体高大。从而锅炉房高大。对煤的粒度要求较严，直径一般不宜超过40mm，否则难以烧透。高温区炉排片长期与赤热煤层接触，容易烧坏。对锅炉负荷变化的适应性较差，仅适用于蒸发量40t/h以下的锅炉。漏煤较严重。,第六节 流化床燃烧,固体粒子经与气体接触而转变为类似流体状态的过程，称为流
33、化过程，通俗得说，当层燃炉一次空气流速提高到煤托起时，煤就会呈上下翻滚的状况过程。流化过程用于燃料燃烧，即为沸腾燃烧，其炉子称为沸腾炉或流化床炉。由于能源紧缺和环境保护要求的日益提高，流化床炉不仅因具有强化燃烧、传热效果好以及结构简单、钢耗量低等优点，特别是它的燃料适应性广，能燃用包括煤矸（gan）石、石煤、油页岩等劣质煤在内的所有固体燃料，以及可以实现炉内脱硫及降低氮氧化物而受到人们的普遍重视并得到迅速发展。除了早已广泛使用的鼓泡床炉外，又发展到更具优势的循环流化床锅炉，其燃烧效率可达99%以上，并且为大型化提供了技术保证。,流化床燃烧原理：流化床燃烧（沸腾燃烧）是一种介于层状燃烧与悬浮燃烧
34、之间的燃烧方式，其燃烧原理如图3-31所示。将煤破碎至一定大小的颗粒送入炉膛，同时由高压风机产生的一次风通过布风板吹入炉膛，炉膛中的煤粒因所受风力不同，可处于三种不同状态：当风速较小，还不足以克服煤粒重量时；煤粒基本处于静止状态，当风速增大到某一数值时，能够将煤粒吹起，并在一定的高度内呈现翻腾跳跃，煤层表面好像液面沸腾，又称为流化状态，这就是流化床的情况；当风速继续增大，未燃尽的灰粒分离下来，再送回炉膛燃烧，这就是循环流化床，要获得沸腾燃烧，必须根据煤粒大小将风速控制在一定范围之内。（一般510m/s）,图3-31 流化床炉燃烧原理图,流化床炉的炉膛结构：流化床炉的炉膛结构主要由布风系统、沸腾
35、段和悬浮段等部分组成，如图3-32所示。布风系统：由风室、布风板和风帽三部分组成。风室风室位于炉膛底部，主要作用是使高压一次风均匀通过布风板吹入炉膛。风室必须严密不漏，否则会降低风压，影响锅炉正常运行。风室还应留有人孔，以便清除落入风室内的灰渣等杂物。布风板布风板位于风室上部，其作用相当于炉排，既要承受料层的重量，又要保证布风均匀、阻力不大。一般用1520mm厚的钢板制成（还有水冷布风板）。,风帽风帽的作用，主要是使风室的高压风均匀吹入炉膛，保证料层良好沸腾（流化），其次是防止煤粒堵塞风孔。风帽的结构形式很多，图3-33是常见的几种形式。图3-32 图3-33,沸腾段沸腾段又称沸腾层，是料层和
36、煤粒沸腾所占据的炉膛（从溢灰口的中心线到风帽通风孔的中心线）部分，通常下端呈柱体垂直段，上端呈锥形扩散段，以减少飞灰带出量。沸腾段的高度要适宜，过低时，未完全燃烧的煤粒会从溢灰口排出；过高时，为了维持正常的溢流，就要加大通风量，增加电耗，并加剧了煤屑的吹走量。因此，在砌筑炉体时，沿溢灰口高度方向应留一个活口，以便根据不同煤种的沸腾高度，随时调整溢灰口的高度。,悬浮段悬浮段是指沸腾段上面的炉膛部分。其作用主要是使被高压一次风从沸腾段吹出的煤粒自由沉降，落回到沸腾段再燃。其次是延长细煤粒在悬浮段的停留时间，以便悬浮燃尽。悬浮段的烟气流速越小越好。,流化床炉需要改进的问题：流化床炉具备许多其他燃烧设
37、备没有的优点，但也存在一些缺点，如：电耗较高由于流化床炉运行必须使用高压风机，加之原煤粉碎、筛分、煤屑输送和除尘等都要用电，所以电耗比一般锅炉约高50%80%。埋管磨损严重如不采取防磨措施，有的埋管运行较短时间就发生爆管。锅炉热效率低流化床的飞灰量大，而且含碳量高，所以热损失较多。尘粒污染较重由于飞灰量大，对除尘设备的要求高。但是通常的除尘方法难以满足排放标准要求。,第七节 循环流化床锅炉,循环流化床锅炉工作原理循环流化床锅炉是在流化床炉（鼓泡床炉）的基础上发展起来的，因此鼓泡床炉的一些理论和概念可以用于循环流化床锅炉。但又有差别，它与鼓泡床炉的主要区别在于炉内流化速度较高，被烟气大量携带出炉
38、膛的细小颗粒（床料或未燃尽煤粒等）经炉膛出口高温分离器分离后重新输回炉内燃烧。可以看出，循环流化床炉燃烧设备是由燃烧室、点火装置、一次风室、布风板和风帽、给煤机和加脱硫剂装置、分离器等组成。比鼓泡床炉多一套灰料分离循环系统，其结构如图3-34所示。,图3-34 循环流化床锅炉结构简图,新会某染整厂三台75t/h循环流化床锅炉,新会某染整厂75t/h循环流化床锅炉,循环流化床锅炉燃烧系统典型的循环流化床锅炉燃烧系统如图3-35所示。炉膛不分沸腾段和悬浮段，其出口直接与分离器相接，来自炉膛的高温烟气经分离器净化后进入对流管束，而被分离下来的飞灰被烟气携带出炉膛，如此往复不断地“循环”，即实现循环流
39、化床燃烧。调节循环灰量、给煤量和风量（一、二次风），即可实现锅炉负荷调节，燃尽的灰渣则从炉膛下部的排渣口经冷渣器冷却后排入灰渣收集处理系统。,图3-35 典型的循环流化床炉燃烧系统示意图,循环流化床锅炉的特点循环流化床炉的显著特点是可以实现煤的清洁、高效燃烧。因而受到世界各国的普遍重视。燃料适应性广循环流化床锅炉几乎可以燃烧各种煤，甚至煤矸石、油页岩等，并能达到很高的燃烧效率。有利于环境保护向循环流化床内直接加脱硫剂，可以脱去燃料在燃烧过程中生成的SO2，可以达到90%以上的脱硫率。燃烧温度控制在800950的范围内，这不仅有利于脱硫，而且可以抑制氮氧化物的生成。因此，循环流化床燃烧是一种经济
40、、有效、低污染的燃烧技术。,负荷调节性能好。循环流化床锅炉负荷调节幅度比煤粉炉大得多，一般在30%110%。燃烧强度大循环流化床锅炉燃烧热强度比常规锅炉高得多，所以可以减小炉膛体积，降低金属消耗量。灰渣综合利用性能好循环流化床锅炉燃烧温度低，灰渣不会软化和粘结、活性较好，有利于灰渣的综合利用。自动化水平要求高由于循环流化床锅炉风烟系统和灰渣系统比常规锅炉复杂，控制点较多，所以采用计算机自动控制(PLC或DCS)比常规锅炉难得多。,磨损问题循环流化床锅炉的燃料粒径较大，且炉膛内物料浓度高，虽然采取了许多防磨措施，但在实际运行中受热面的磨损速度仍比常规锅炉大得多。,第八节 燃油燃烧器,一、燃油燃烧
41、器的一般知识（一）燃烧器的分类（二）燃烧器的作用（三）对燃烧器的要求（四）燃烧器的构成二、燃油燃烧器的供油（一）供油方式（二）油路（三）空气分离器（四）滤油器（五）油预热器（六）发热元件,三、燃油燃烧器的常见油嘴（一）机械雾化油嘴（二）转杯式油嘴（三）蒸汽雾化油嘴四、燃油燃烧器的调风及稳燃装置（一）单级、两级及三级燃烧器调 风装置（二）滑动型燃烧器的燃烧器的调风装置（三）稳燃装置（风碟）,一、燃油燃烧器的一般知识,（一）燃烧器的分类：按其所用燃料可分为：轻油、重油、中质油。按燃料的雾化型式分：机械雾化（压力雾化和转杯式雾化）介质雾化（蒸汽雾化和空气雾化）。按负荷（油量）调节方式可分为：开关（N
42、O/OFF）型、快速二级型、快速三级型、滑动二级型、滑动比例型。（二）燃烧器的作用：起到一个能量转换的作用，将化学能转换成光和热。,（三）对燃烧器的要求：在一定的调节范围内，应能很好地雾化燃油，油粒细而均匀，雾化角适当，油雾沿圆周分布也应均匀，以增大油雾与空气的接触面积。从火焰根部供给燃烧所必须的空气要使其与油雾迅速均匀混合，保证燃烧完全。使气流形成适当的旋流强度或适当的回流区，使燃料与空气的混合物处于较高温度场中，以保证着火迅速、燃烧稳定。燃烧所产生的火焰与炉膛的结构形状相适应，火焰充满度良好，不应使火焰冲刷炉墙、炉底和延伸到对流受热面。调节幅度大，能适应调节锅炉负荷的需要。雾化燃料所消耗的
43、能量小。调风装置的阻力小。结构简单、运行可靠，便于调节和修理，并易实现燃烧过程的自动控制。,（三）燃烧器的构成：燃油燃烧器大体上可分为五个部分。风系统；油系统；点火及稳燃装置；电气系统；电机及伺服马达。如图3-36和3-37所示,图3-36 燃油燃烧器,图3-37 燃烧器分解图,二、燃油燃烧器的供油,（一）供油方式：从燃烧器与油箱睥连接方式来看，燃烧器供油可分为三种，即单管供油、双管供油及循环供油。单管供油尽量不要采用这种方式。当必须采用时，只能用于柴油；油箱离燃烧器不远；油箱必须高于燃烧器油泵；油管安装时尽量避免角度，以免形成气泡。双管供油（图3-38双管供油示意图）大多数的场合都是采用这种
44、方式，油箱的位置可以高于或低于或相平于燃烧器油泵，即使在管道中产生了空气或气体时，也会被回油管送到油箱释放，故对油泵没有伤害。,图3-38 双管供油示意图,图3-39 循环供油示意图,循环供油（图3-39循环供油示意图）当使用大功率的燃烧器或多台燃烧器同时使用或远距离供油时，建议使用循环供油，而且建议在使用重油燃烧器时也使用这种方式供油。（二）油路燃烧器与供油系统均采用不锈钢耐压金属软管连接。它可以使燃烧器在不脱离供油管系统的条件下，旋开抢修。因此，在安装金属软管时，应考虑这种情况，并预留适当余量。这里所需注意的一点就是各种不同类型即不同规格、不同燃料的燃烧器，其所配的金属软管是不同的，在安装
45、时必须事先知道。比如说，重油型的金属软管与轻油型的金属软管其耐压能力及耐温能力均相关差很远。金属软管在安装时，不应将其扭曲，并保证其最小的弯曲半径。,在软管的两端还应保证有一个最小直段，过了这个直段，软管才可以弯曲。在软管安装完毕后，应该进行一次检验，如发现不合格，应就地安装一些固定支架，以限制其移动。软管的两端均采用活接螺丝与相邻设备（燃烧器）和管路相撞。因此，在拆装活螺丝时应用两个扳手操作。否则，有可能损坏燃烧器或管路。输油管道一般采用无缝钢管。油管中的流速推荐值如下：吸程：轻油 0.20.3m/s 重油 0.10.3m/s压程：轻油 0.40.5m/s 重油 0.20.3m/s,泵吸程最
46、大真空度为：0.05MPa，最大供油压力为：0.3MPa。当使用重油时，建议输送油温在5070左右。,（三）空气分离器（现广泛系统在滤油器上设置排空管）在循环供油管路中，应在紧靠油泵的地方安装气体分离器，以将在压力调节阀中或加热过程中产生的空气或气体分离掉以减轻油泵的干磨损。在循环供油管路中最好采用螺杆泵，其油量应是所有燃烧器最大容量之和的1.52倍，压力按循环压力调节阀所须设定压力的1.5倍选取。在回油管道中，如须安装切断阀，则必须同时采取安全保护措施：泄压阀和进/回油切断阀机械联动。,（四）滤油器不论采用何种方式供油，滤油器都是必不可少的，在进燃烧器和进油泵前都安装滤油器，如果遗漏将会降低
47、油泵的寿命和使喷嘴堵塞。对于轻油一般采用120目的滤网，对于重油一般采用80目的滤网；在保证滤网疏密（目数）的同时，还应保证足够的流通面积，即滤网的展开面积，应使燃油过滤网时速度在0.2m/s左右（柴油取0.220.3m/s，重油取0.10.3m/s），否则将对油泵的运行造成不良后果。,（四）油预热器重油雾化与重油的粘度有关。而重油的粘度则取决于重油温度。为了取得好的雾化效果，必须降低其粘度，亦即提高其温度，因此在燃用重油时，都必须使用油预热器。威索燃烧器的油预热器有电加热及介质（蒸汽或热水）加热器两类。电加热器为重油燃烧器的必配件，而介质（蒸汽或热水）是选配件。蒸汽加热器和电加热器都能单独使
48、用。但建议使用联合加热，即主要是蒸汽加热器加热，电加热器用以调节油温。这样既可保证冷态启动，也可节约电能。根据所使用油品的不同粘度，可以设定不同的加热温度，出厂时一般调在120。,（四）发热元件重油燃烧器在油泵、电磁阀、油量调节阀、喷嘴等处都装有发热元件。所有重油燃烧器喷嘴加热均由一个NTC传感器及ROB调节控制器控制。ROB的温度可以设定在65130，发热元件通常用燃烧器电源开关控制。,三、燃油燃烧器的常见油嘴,燃油锅炉的燃烧工况好坏，主要取决于油嘴的雾化质量和调风装置的结构布置。如雾化质量不好，配风不合理将会造成以下不良影响：燃烧不完全，污染尾部受热面，排烟温度上升，甚至造成二次燃烧。可燃
49、气体未完全燃烧，热损失增加。可燃固体未完全燃烧，热损失增加。油嘴或炉膛结焦。灭火打炮甚至炉膛爆炸。,（一）机械雾化油嘴机械雾化油嘴是目前燃油锅炉常用的油嘴，它与其他形式油嘴相比，具有如下特点：不需要有一定能量的雾化介质（蒸汽或空气），经济性高。油雾的流量密度比较理想，能与空气很好地混合，有利于燃烧。油枪结构和管道系统比较简单、紧凑。与蒸汽雾化油嘴相比，能减少烟气中较高的油压，因而要求油泵、管道耐压较高。小容量的油嘴容易堵塞。为保证雾化质量，对油嘴的加工质量要求较高。,简单机械雾化油嘴的调节性能较差，只能用调节油量大小或更换不同孔径雾化的方法调节，回油机械雾化油嘴的调节性能较好。一般推荐使用在正
50、常油压下雾化角为45或60的油嘴。喷嘴堵塞时应拆下清洗或更换滤网（严禁用金属丝捅喷孔），当使用一年以上时应更换新喷嘴。拆下喷嘴应十分小心，必须用一个扳手固定支承架，另一个扳手松开油喷嘴，否则可能会移动喷嘴支承件的位置，从而有可能改变喷嘴的对中性。当装上喷嘴时应确信已经拧紧，否则由于密封螺纹处渗油，会造成炉膛结焦。单级、二级、三级型喷嘴，推荐使用油压为1.01.2MPa,如图3-40.回油型喷嘴推荐使用油压为2.02.5MPa，如图4-41.,图3-40 简单机械雾化油嘴,图3-41 回油型机械雾化油嘴,（二）转杯式油嘴图3-42为转杯式油嘴，它的工作原理是油通过空心轴进入高速旋转杯根部，随杯一
