火床炉-火床燃烧

 

  现代锅炉根据燃料在炉内的燃烧方式不同分为火床燃烧、火室燃烧、沸腾床燃烧、旋风燃烧四种基本方式。

火床燃烧是指燃料主要在火床（又称炉排）上完成燃烧全过程的一种燃烧方式。

    添加在正在燃烧的火床上的新鲜燃料受到炉膛高温及已燃高温煤层的加热而点燃。燃烧所需要的空气从火床下部的风是通过炉排上的通风孔穿入煤层供给燃烧用。火床燃烧只能燃用固体燃料。

    火床燃烧设备主要由炉排、风室、加煤设备及除渣设备所组成。

火床炉的工作特性

    火床炉显著的结构特点是具有一个金属栅格——炉排（或炉篦），燃料置于其上，形成均匀的、有一定厚度的燃料层进行燃烧。

火床炉的分类

固定炉排炉

普通手烧炉

 

 

燃烧过程：

    新燃料从炉们抛散至炽热的火床面上，受高温火焰和炉拱的强烈辐射（辐射传热）以及灼热焦炭层的直接烘烤（接触导热），还有流经高温火床的热空气的冲刷（对流传热），使燃料很快的完成了燃烧的热力准备阶段（即预热、干燥、挥发份逸出），进而挥发分着火燃烧，最后焦炭也进入了猛烈的燃烧期。随着燃烧的不断进行，燃料中的碳、氢、硫等可燃质不断的燃烧成二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳及水蒸气等而排出炉膛，燃料层便不断下落，最终，在靠近炉排面处基本燃尽并形成炉渣。新燃料的不断加入、燃烧及燃尽，使渣层逐渐增厚，达一定高度时便被清除。在此期间，司炉必须经常拨动火床，促使火床上的煤粒分布均匀，不出现“火口”，并消除“裹灰”（焦炭表面包一层灰壳）现象，以便燃烧正常进行。

燃烧特性：

    1）新燃料双面受热，着火条件极为优越，因而着火迅速稳定

    2）燃烧过程具有周期性，这是间断加煤带来的后果。加煤周期愈长，周期性给燃烧带来的影响愈严重

    3）燃烧效率较低，因为它们的排烟温度偏高，化学不完全燃烧热损失和机械不完全燃烧热损失亦较大

   双层炉排炉

燃烧过程：

    煤从上炉门间断抛散在上炉排的灼热焦炭层上，经预热、干燥、放出挥发分后即着火燃烧。高温烟气即未燃尽的挥发分逆向穿过上煤层向下流动，进入上、下炉排间的燃烧室。从上炉排漏落的煤粒即炽热的焦炭粒子，在下炉排上继续燃烧及燃尽，高温烟气汇集于燃烧室再经烟窗进入对流受热面烟道。燃烧后的大块炉渣由中炉门扒出，细灰则落入灰坑，从下炉门清除。

燃烧特性：

    1）消烟除尘好，炉子基本不冒黑烟。

    2）燃烧效率高，一般比单层手烧炉节煤15～20%。

    3）上炉排着火条件稍差，使煤种适应能力不及普通手烧炉广。

链条炉排炉

燃烧过程：

    煤场的燃料通过输煤设备先运至位于炉前的煤斗中。运行时，打开煤斗下部的旋转门，煤即靠自重落于炉排的前端。煤层厚度是通过控制紧靠煤斗的闸门提升高度来决定的，一定厚度的煤层便随着炉排的向后运动而进入炉膛，在炉内边燃烧边行进（为了平整火床，司炉需常常拨火），直至完成全部燃烧过程，然后越过位于炉排后端的挡渣板而落入渣井，最后，通过除渣设备将渣井中的渣运往堆煤场。至此，链条炉的整个工作进程结束。 

    链条炉的燃烧过程是自前向后分区段进行的，共有四个区段: 

    1）燃烧的预热干燥区段 

    2）挥发分析出并燃烧区段 

    3）焦炭猛烈燃烧区段

    4）灰渣燃尽阶段

燃烧特性：

    1）着火特性：从链条炉的工作进程可知，自煤斗落下的新燃料是直接落在经 过冷却后又重新转入炉内的冷炉排上，燃料着火所需的着火热（燃料加热 至着火温度所需的热量）只能来自炉膛中的高温烟气即炉拱的热辐射，而 自下而上的空气一般为冷空气，即使被加热，温度也较低，因而对新燃料 的加热作用极微。这种热量来自一个方向的着火方式称为“单面着火”。 单面着火给链条炉的煤种适应性带来了限制。这种缺陷可以通过设计性能 良好的炉拱；合理的组织炉内烟气的流动等方法使链条炉的着火得到改善。

    2）炉膛中的气体成分分布特性：链条炉膛中的气体分布成分是不均匀的，并 随炉排长度而变化：前、后氧气过剩，中间严重缺氧。这种分布方式，对 减少锅炉的化学不完全燃烧热损失极为不利，必须采取合理的配风措施， 以减轻其带来的影响。

配风：

    合理的配风方法是：将风仓沿着炉排长度分隔成几个风室，根据各个风室所处的区段不同，送入不同的风量。 

    三种原则性配风方法：

    1）尽早配风法 

    2）强风后吹法 

    3）推迟配风法

三种链条炉

轻型链带式

鳞片式

横梁式

抛煤机炉

抛煤机固定炉排炉的燃烧过程特点：

    1．这种炉子中，燃料系双面引燃，属于无限制着火。因此它可以燃用的燃料很广，从无烟煤到渴煤都可以燃用。而且燃烧用的空气无需预热。

    2. 炉内实现火床与悬浮状态的综合燃烧过程：大颗煤粒下落在炉排上作火床燃烧，细粒煤末则被吹入炉膛空间中呈悬浮状态燃烧。由于这种简单的悬浮燃烧占有较大的比例，因而给燃烧带来一些明显的不利影响；飞灰大量增多，还往往伴随着烟囱冒黑烟；与此同时，稍大的飞灰颗粒会来不及燃尽就飞出炉膛，从而造成较大的飞灰机械不完全燃烧损失。当燃用高挥发分燃料时，烟囱冒黑烟现象加剧；而当燃用低挥发分燃料时，飞灰机械不完全燃烧损失就大。为了减小机械不完全燃烧损失，一般都采用飞灰回收复燃装置。飞灰是从锅炉烟道的灰斗或初级除尘装置中回收来的，再用气力通过管路输送到炉膛中再燃。运行经验证明，采用飞灰回收复燃后能提高锅炉效率2%-4%，所以飞灰回收装置已成为抛煤机炉子的一个组成部分。但目前由于该装置的结构和布置上的缺陷，经常发生堵塞等事故，致使此类装置未能发挥应有的作用，有待进一步研究解决。

    3. 抛煤对燃料有分选作用：一部分细末已在炉膛空间悬浮燃尽，落在火床上是较粗的颗粒，故炉排通风可以强化，而且燃料层厚度沿炉排长度分布又比较均匀，所以炉排面的利用较好，这些都会使炉排的面积热负荷提高。

    4．由于着火迅速，燃料在炉排上形成薄煤燃烧，燃烧层厚度平均在20-50mm左右。由于火床较薄，因此炉膛的热情性小。这样，一方面使得炉子调节灵敏，另一方面也能尽快地使燃料燃尽。同时，通风阻力也比较小（100-350Pa）。

    但是，正是由于煤层较薄，空气分布不易均匀，同时还由于采用风力播煤与飞灰复燃的二次风等，不得不使过量空气系数较高。

    5. 煤层不易粘结：因新燃料在被抛出后的飞行过程中就已受热焦化，所以在落到炉排上相互接触时也不致粘结，同时还由于煤层薄，火床温度较低，煤层更不易结渣。因此可以缓用易结焦的和低灰分熔点的燃料。

    综合以上的特点可知，抛煤机炉子有如下优点：

    ① 燃料适应性较好，对水分较多、粘结性强、灰分熔点较低和着火较困难的燃料都适用。但对燃料的颗粒度有一定的要求，燃用低挥发分解时飞灰中的机械不完全燃烧损失较大；

    ② 抛煤机炉子燃烧过程猛烈，调节灵活，适应负荷变动的能力很强；

    ③抛煤机炉子投资少，金属耗量也不多。

    但是，抛煤机炉子也有一些缺点：

    ①锅炉初始排尘浓度高，并存在冒黑烟的问题，在现阶段对大气的污染较为严重，亟待改进；

    ②炉排上煤粒分布还不够均匀，细粒煤堆在炉排前部，粗粒煤则落在炉排后部，因此与每一台抛煤机相对应的一组炉排上，火床前后端的燃尽程度也就不相同，这会增大炉渣的机械不完全燃烧损失，再计及如上所述的这种炉子飞灰机械不完全燃烧损失较大这一因素，总的机械不完全燃烧损失就较高；

    ③这种炉子每班要清炉2～3次，而清炉时燃烧过程会受到不小的影响，锅炉负荷难免有所降低；

    ④这种炉子的清炉操作在目前还比较繁重。

    以上缺点在锅炉容量增大时就越显著，而在小容量锅炉中则不太突出。因此，抛煤机炉一般适用于蒸发量在10t/h以下的锅炉。

振动炉排炉

往复推饲炉排炉

下饲炉

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