正文 第三章 燃料、燃燒及燃燒設備(七)(1 / 3)

(3)爐膛煤粉爐的爐膛結構比較簡單,它是一個四周可布置水冷壁的燃燒室。在爐牆裝有噴粉器,通常爐膛出口布置在燃燒室的上部,下部形成冷灰鬥。

爐膛的容積必須保證煤粉在爐內有足夠的停留時間,以使煤粉能完全燃燒。根據有關資料,煤粉爐爐膛容積熱負荷一般為(580-750)X103kJ/(m3-h)根據不同煤種,其熱負荷有所變動。如對褐煤可以高些,對無煙煤則可取低些。

燃燒器在爐膛上的布置形式不同,形成的火焰狀亦不同,應按爐膛的高度、寬度、深度來決定布置形式。一般中小型鍋爐多采用前牆布置形式,這種布置形式的燃燒器噴出的火焰呈“L”型離開爐膛,通常把這種布置稱“L”型布置,這種布置的尺寸應滿足給出的要求。

在煤粉爐內,火焰中心溫度高達1500°C以上,灰份處於熔化狀態。如果火焰與爐牆相碰,就會造成結渣,嚴重時甚至被迫停爐。燃燒器出口下沿和冷灰鬥上沿之間的距離也應大於lm。

爐膛內應注意布置適量的水壁,一般在著火區域應少布置一些,在容易結渣的地方多布置一些。以“L”型火焰爐膛為例,燃燒器在前牆布置時,後牆應密布水冷壁管,管子的中心距最好能在1.2倍管徑左右兩側牆也應布置水冷壁,前牆和側牆前部可以不布置或少布置水冷壁。

爐膛布置的水冷壁數量可通過爐熱力計算來確定,要求達到比較合適的爐膛出口煙氣溫度,出口煙氣溫度過低會降低爐內溫度水平,對燃燒不利,但爐膛出口煙氣溫度也不宜過高,以免引起爐膛出口結渣。一般爐膛出口煙氣溫度在1000攝氏度左右,通常應比灰熔點低100攝氏度為宜,而且爐膛出口處水冷壁管的節距也應適當增大。

3.工作原理

對於煤粉爐來講,燃燒器是燃煤設備中最重要的部件,燃燒工況組織得是否良好首先是燃燒器及其布置。設計和選用燃燒器應滿足以下三方麵的要求:

(1)煤粉著火要求迅速、穩定,當煤和空氣被燃燒器噴入爐膛時,應在出口近處點燃,這樣才能保證煤粉在爐內燃盡。

(2)煤粉著火後,應及時的使用一、二次風充分地混合。

(3)火焰應盡可能充滿爐膛,減少死滯區,即爐膛充滿度要好。

4.運行管理

煤粉進入爐膛後,需要經過一段時間才能著火燃燒,在這段時間內,煤粉和空氣吸收來自火焰和爐牆的輯射熱量以及高溫煙氣混合,被加熱到著火溫度才能燃燒。煤粉在著火以前.需要從爐內吸收一定的熱量,首先是水份蒸發,放出揮發份並達到一定溫度即著火溫度,著火燃燒,煤粉吸收熱量達到著火前這段過程稱為著火準備階段。

燃料的水份越多,著火準備階段吸收熱量也越多,著火準備時間就越長。顯然要將煤粉加熱到著火溫度,必然要將同輸送煤粉一起進入爐內的空氣加熱到同樣溫度,因此,為使煤粉迅速著火,隻利用一部分空氣輸送煤粉,這部分空氣稱作一次風,其餘燃燒所需要的空氣單獨送入,稱作二次風。這樣,隻要保證煤粉和一次風能吸收足夠的熱量,達到著火溫度就可縮短著火準備時間。但是,一次風量也不能太少,必須滿足揮發份著火燃燒所需要的空氣,對於揮發份多的煤,受熱分解析出的可燃成份越多,一次風量也應大些。

揮發份著火燃燒,把剩餘的焦炭燒紅,為焦炭的燃燒創造了溫度條件,當二次風逐步達到焦炭表麵時,焦炭進行猛烈的燃燒,放出大量熱量,是燃燒的重要階段,但又往往是整個燃燒過程的薄弱環節,特別是對於低揮發份和高灰份的煤種,在煤粒表麵形成的灰殼使空氣不能和內部焦炭接觸,因而使焦炭燃燒時間拖長或者造成機械不完全燃燒損失增加。

經研究表明,焦炭燃燒並不是簡單地按照化學方程式:二氧化碳進行的,而是在焦炭表麵上同時生成兩種燃燒產物——二氧化碳和一氧化碳,部分二氧化碳和焦炭發生還原反應二氧化碳,而一氧化碳在焦炭表麵附近再和反應生成一氧化碳。焦炭燃燒速度不但決定於溫度水平,也和氧氣達到焦炭表麵的速度和燃燒產物離開焦炭表麵的快慢有關,這種擴散過程主要取決於煤粉與空氣之間的相對速度。然而在煤粉爐中,由於煤粉粒度很細幾乎處於隨風飄流的狀態,煤粉與空氣之間的相對速度很小,使燃燒強度受到限製,所以,煤粉爐中燃料之所以燃燒強烈,其原因主要是燃料表麵積增大之故。深刻認識這一點,對組織好煤粉爐的正常燃燒,提高鍋爐效率是很重要的。

5.注意事項

煤粉爐運行中的一個突出問題是在水冷壁管和爐牆上結渣,這是由於煤粉火炬中心溫度大大超過灰的熔點,當火焰衝到水冷壁管表麵和爐牆時,熔化的灰渣凝固而粘附其上,未燃盡的焦炭也會隨之粘結。為防止結渣首先要把爐膛溫度控製在規定範圍內,選擇合理的燃燒器布置。同時,在運行中要注意調節火焰中心.務使各燃燒器的負荷均衡。另外,在運行過程中,爐膛出口處的過量空氣係數控製過低,鍋爐超負荷運行,各燃燒器噴口配風不均等也都容易引起結渣,而鍋爐受熱麵的定期吹灰對減輕結渣有一定效果。

(十二)沸騰爐

1.特點.沸騰爐是能夠燃用包括石煤和矸石在內的各種劣質煤中的主要爐型。沸騰燃燒是近20年來在我國新發展起來的一項新型燃燒技術,沸騰具有燃燒強度高,傳熱效果好以及結構簡單、鋼耗低等優點,並且灰渣可以綜合利用,故在中小型鍋爐上得到一定的應用。

沸騰爐在使用時具備以下特點:

(1)燃料適應性強因沸騰爐能夠燃用劣質燃料,這對充分利用自然資源、緩解用煤、運輸緊張狀況具有很大意義。

(2)大氣汙染物排放量小由於沸騰爐是低溫燃燒,煙氣中的二氧化氮特別少,又因為煤粉中添加劑的使用,可以使燃料中的硫大部分在灰渣中排除,減少了二氧化硫排放量。

(3)灰渣可以綜合利用沸騰爐灰渣可以作為生產水泥等建築材料的原料。

(4)燃燒強度和燃燒效率高沸騰爐爐膛容積大、爐排麵積熱負荷高,金屬耗量小。

2.結構

沸騰爐主要由給煤機、沉浸受熱麵、爐排沸騰段、懸浮段等組成。

(1)給煤機

給煤機的作用是將已破碎為直徑8-10mm的煤屑輸入爐內。高壓空氣通過爐排送入爐膛,吹起煤屑.使其處於懸浮狀態上下翻滾、著火燃燒,燃盡的灰渣從溢流口排出。

沸騰爐給煤方式有兩種:一種是負壓給煤方式,即在料層下給煤,負壓給煤結構簡單,但所造成的飛屑不完全燃燒損失較大;另一種是正壓給煤,正壓給煤需配用螺旋輸煤裝置,以使給煤具有連續性,且熱損失小。

(2)沉浸受熱麵沉浸受熱麵也可稱埋管受熱麵。因爐膛有一部分受熱麵布置在沸騰的料層中,受到灼熱顆粒的強烈衝刷,傳熱快、吸熱量大。受熱麵布置形式主要有橫向埋管、垂直埋管和水冷壁管式三種,橫向垂直傳係數較高,但磨損嚴重,且檢修不方便;垂直埋管和水冷壁式受熱麵的區別在於前者與爐的距離較大,而且埋在沸騰床內,而後者幾乎緊帖爐牆布置,這兩種水管布置方式使傳熱係數較橫向埋管差些。為在燃燒劣質煤時有較高的燃燒效率,盡管受熱麵不宜布置太多,以保持有較高的爐床溫度,一般可控製在900攝氏度左右,埋管受熱麵的麵積可為爐排的5倍以上。

(3)爐排

爐排由風帽型和密孔板形兩種:①風帽型爐排風帽型爐排由風板和嵌入其上的蘑菇形風帽組成,風帽嵌入布風板後用耐火混凝土等密封絕熱,既防止漏風,又保護風板免得過熱變形。在風板上的孔一般按等邊三角形排列,中心距風帽帽頭直徑的1.4-1.7倍。為了清除沉積在爐底的較大石塊、灰渣等,在布風板上開有直徑108-133mm的出灰孔,以安裝冷灰管。②密孔板型爐排密孔板形爐排裝置呈水平或微傾布置,其麵積相當於每1t/h蒸發量為0.1-0.14m2,爐排上倒錐形通風孔,其風孔的上口直徑為3-5mm,下口直徑為6-10mm,開孔率為10-15%。爐排通風強度:每平方米為6000-10OOOmVh,相應的通風阻力為490-980Pa。

密孔板型爐排結構簡單,通風阻力小而耗電低,埋管磨損也較輕。但因風速高,飛灰量大,飛灰和逆流渣的含碳量較高,燃燒效率較風帽型為低。

(4)爐膛

爐膛結構布置自上而下分為沸騰段、懸浮段。沸騰段是料層和煤粒沸騰所占據的爐膛部分,它又分為柱體形的垂直段和錐形基本段,這樣的結構能減少飛灰帶出量。沸騰的總高度決定於燃料種類和料層厚度,一般自風帽小孔中心至溢流懸浮段是爐膛的上半部分,它和沸騰段以溢流口中心線為界,懸浮段的作用是使氣流夾帶出來的小顆粒燃料因減速而沉降到沸騰段,並延長細小煤屑在爐內停留時間,使之充分燃燒,從而減少飛灰量和降低飛灰含碳量。一般懸浮段的高度不低於4m,其截麵按煙氣流速為0.8-1.2m/s設計,懸浮段的設計將直接影響沸騰段中飛出的可燃物的繼續燃燒,達到燃盡。沸騰爐爐膛結構。