1、煤的層燃技術第1頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四煤的層燃技術第2頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四主要內容1、煤的層燃原理概述、燃料層的阻力及其氣動穩定性、層燃的熱質交換與化學反應過程。2、層燃設備的運行不同給料排渣方式層燃爐的結構與運行特點、層燃爐的風室與爐排冷卻設計第3頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四1 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。層燃是燃燒

2、設備最早形式，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。由于人力耗費大、燃燒效率低、熱損失大等缺點，固定爐排僅在容量很小的鍋爐上使用。其后人們對其進行了多種改進，開發出自動給煤的拋煤機層燃爐、可自動給煤和除渣的鏈條爐排爐等。第4頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四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，煤的燃燒通常要經歷干燥和熱解、揮發分著火、焦炭燃燒和燃盡四個階段。雖然這四個階段有先有后，但彼此相互聯系重疊進行。 煤被投放在爐排上后，首先被加熱干燥；當溫度升高到100以后，煤中所含水分大量析出

3、；當加熱到溫度大于130-400，煤中的揮發分開始析出，同時形成焦炭。隨著揮發分的析出，在一定氧濃度和溫度條件下，發生著火和燃燒，形成明亮的火焰。 空氣 煤第5頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四各種煤的揮發分析出溫度及著火溫度 不同的煤的揮發分含量不同，一般揮發分越多的煤，開始析出的溫度越低，著火溫度也越低，著火也越容易。燃料褐煤煙煤貧煤無煙煤揮發分 Vdaf/%40-6020-4010-20700第6頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四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，炭的燃燒除了產生CO2以外，

4、還產生少量的CO。在氧化帶末端，氧化濃度已趨于零，CO2濃度達到最大，而且燃燒溫度也最高。實驗表明氧化帶的厚度大約等于煤塊尺寸的34倍。當煤層厚度大于氧化帶厚度時，在氧化帶之上將出現一個還原帶，CO2被C還原成CO。這一還原反應是吸熱反應，所以隨著CO濃度的增大，氣體溫度逐漸下降。第7頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四 根據煤層厚度的不同，所得到的燃燒反應及其產物也不同，因此就出現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，在煤層中不產生還原反應。 厚煤層燃燒法也稱為半煤氣燃燒法，煤層較厚，對煙煤來

5、講大約為200400mm，目的是為了使部分燃燒產物得到還原，使燃燒產物中含有一些CO，改善爐膛溫度分布。 當揮發分接近燒完時，氧氣擴散到焦炭表面，而后焦炭開始燃燒，并放出大量熱量。因為焦炭與氧的反應是氣固異相反應，速率較慢，而焦炭是煤中主要的可燃質，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反應活性、氧氣供給情況以及溫度。若焦炭化學反應能力大大超過氧氣擴散能力，燃燒速率取決于擴散能力，提高化學反應能力則對燃燒速率影響不大，此時處于擴散控制燃燒狀態。 而當擴散能力大大超過化學反應能力，焦炭表面的氧氣很充分，燃燒速率取決于化學反應能力，處于動力控制燃燒狀態。 當

6、化學反應能力和擴散能力相差不大，燃燒速率既與化學反應能力有關，也和擴散能力有關時，處于過渡控制燃燒狀態。第8頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四 在層狀燃燒中，溫度較高，化學反應能力較強，而煤粒較大，擴散能力較弱，一般屬于擴散燃燒，這時，過分提高煤層溫度對強化燃燒的作用不大，因此，為了提高層燃爐中煤層的燃燒速率，主要措施是增強空氣中氧向焦炭表面的擴散，常用方法包括加強通風和撥火等。 加強通風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散，使焦炭難以燃盡。特別是灰分多、熔點低的煤，形

7、成的灰殼厚而密實，空氣難以滲透。燃盡階段進行得很緩慢，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，化學反應能力較弱，而飛灰一般又較細，擴散能力較強。因此，一般屬于動力燃燒或過渡燃燒。所以適當提高爐膛溫度是強化爐膛中飛灰燃燒的重要因素。第9頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四1.2 燃料層的阻力及其氣動穩定性 當燃料穩定在爐排上時，煤塊的重量必須不小于氣流作用在煤塊上的動壓沖力，即：式中，d為煤塊直徑，m； 和 為煤塊和空氣的密度，kg/m3; ua為空氣的流速，m/s；C為顆粒迎風阻力系數。 對于一定直徑的煤

8、塊，當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，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，反應面積越大，燃燒反應越強烈。顯然，應同時考慮上述兩個方面，確定一個合適的塊度。第10頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四 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。定義比值卷吸準則數Y為 對于球形顆粒，卷吸準則數 Y=4/3。對于不定形狀的顆粒，由于其單位質量的表面積比球形顆粒大的多，因

9、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。第11頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四將爐排上的燃料層表達為整體的力平衡，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，從固體顆粒層阻力的研究中，可得阻力系數 與Re的關系：在氣體流過燃料層和流過通道和管道之間時，阻力系數 為： 在有燃燒時，爐排上燃料層的阻力將大大超過冷態時的阻力，為冷態時的910倍。第12頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44

10、分，星期四1.3 層燃的熱質交換與化學反應過程 由于燃煤顆粒的非均勻性以及燃料成分的多變性，層燃過程的熱質交換是非常復雜的。在理論分析時，通常可以認為：（1）煤塊或煤粒是圓球形的；（2）在煤粒上氧的擴散和傳熱只沿著顆粒的半徑方向進行；（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，反應處于動力區，擴散到煤粒可燃核心的氧在焦炭表面上只生成CO2；（4）在焦炭表面上進行的化學反應為一級反應，可以用阿侖尼烏斯（Arrhenius）公式表示；有灰渣層的燃煤顆粒可燃核心灰渣層（5）忽略煤粒向周圍環境的輻射散熱損失。第13頁，共47頁，2022年，5月20日，14點

11、44分，星期四根據以上假定，可得單位時間內從周圍環境向灰層表面擴散的氧量：式中，r1為灰層外表面的半徑，m； ad為從周圍環境到灰層表面的氧的傳質系數，W/(m2.K)；c1、c0分別為灰層外表面和周圍環境中氧的體積濃度；s為CO2分子中氧和碳的質量比；qc為在可燃核的表面單位時間內碳的消耗量，kg/s。單位時間內穿過灰層的氧量：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散系數，m2/s; ba為灰層的當量厚度; 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分子中氧和碳的質量比；qc為在可燃核的表面單位時間內碳的

12、消耗量，kg/s。第14頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四式中，r2為煤粒可燃核心的半徑，m；2為煤粒的可燃核表面中氧的密度，kg/m3；k0為化學反應速率常數； s為CO2分子中氧和碳的質量比；qc為在可燃核的表面單位時間內碳的消耗量，kg/s。在煤粒可燃核的表面上，單位時間內反應消耗的氧量：單位時間內通過灰層傳出的熱量：式中，r1為灰層外表面的半徑，m；a為灰層的熱導率，W/(m.K); ba為灰層的當量厚度; T2、T1分別為煤粒的可燃核表面和灰層外表面溫度，K；Qc為碳的發熱量，kJ/kg； qc為在可燃核的表面單位時間內碳的消耗量，kg/s。第15頁，共47頁

13、，2022年，5月20日，14點44分，星期四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境的放熱系數，W/(m2.K)；T1、T0分別為煤粒的灰層外表面和周圍環境溫度，K；Qc為碳的發熱量，kJ/kg；qc為在可燃核的表面單位時間內碳的消耗量，kg/s。則可得到煤粒的可燃核表面溫度T2： 可知，在穩定燃燒的情況下，可燃核的表面溫度T2與下列因素有關：空氣中氧的濃度（C0）、灰層溫度（T1）、灰層厚度（ba）、碳的反應能力（0、E）、灰層表面和周圍環境的傳熱及傳質速度（aa、Da）等。第16頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四固

14、體燃料層的Thring模型在分析層燃爐中的化學反應過程可假定：（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格狀槽道；（2）在燃料塊與流過這些槽道的氣流中心區之間，夾著包圍在燃料塊周圍的氣體邊界層；（3）燃料塊的燃燒處于擴散區；（4）從化學反應的觀點看，燃料層分為3個區域。區域：在這一區域中，在燃料表面和空氣流中的氧之間，發生下面的反應：區域：在這一區域中，在燃料表面和空氣流中的氧之間，發生下面的反應：區域：在這一區域中，燃料顆粒在表面上按下面的還原反應式直接和CO2反應：I 氧到達固體塊表面的區域； CO2和CO混合的渦流區； CO2到達固體表面的區域；O2；CO2；- - - -

15、CO第17頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四2 層燃設備的運行2.1 不同給料排渣方式層燃爐的結構與運行特點 固定爐排爐 在固定爐排爐中，新煤加入爐內后，沿煤層高度自上而下依次完成燃燒過程，則煤層燃燒結構可分為新煤的熱力準備層（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，O2被迅速消耗，產生了CO2和一定的CO，而溫度則逐漸升高，達到了最大值。這一區域稱為氧化層。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，進行下列還原反應： 煙氣中的CO2逐漸減少，而CO不斷增加。由于還原反應是吸熱反應，溫度逐漸下

16、降。這一區域成為還原層。在還原層上部，由于溫度減低，還原反應逐漸停止，再以上則為揮發分析出層、干燥層和新煤層。第18頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四 層燃爐應保持較薄的煤層，劇烈燃燒的煤層厚度應接近氧化層高度，使燃燒完全，煙氣中不致產生過多的CO。 加強通風可以強化燃燒，但是氧化層的高度卻基本不變。這是因為煤層中的燃燒屬于擴散燃燒，加強通風后，進入煤層的O2量增加，但是由于空氣和煤粒之間的相對速度加快，O2擴散到焦炭表面的速度加快了，所以隨風量的增加，碳和氧的反應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速度而變，在需要提高

17、鍋爐負荷時，首先應加強通風，使煤的燃燒速率加快，同時應當勤添煤，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。手燒爐結構簡單，煤種適應性好，運行操作亦容易掌握。在中國目前的工業鍋爐，尤其是燃煤的小型生活用爐中手燒爐依然占有相當的比例。第19頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四 鏈條爐排爐（1）鏈條爐的結構1-煤斗；2-煤閘門；3-爐排；4-送風道；5-防焦箱；6-看火孔；7-老鷹鐵；8-渣井；9-灰斗；10-人孔；11-下導軌 鏈條爐至今已有150年的歷史，是應用最廣泛的火床爐。由于機械化程度較高，加煤、清渣及除灰等繁

18、重操作均不必靠人力完成，又無須常規煤粉鍋爐所需的價格昂貴的煤粉制備裝置，鏈條爐不僅大量應用于工業鍋爐，而且也應用于小型電站鍋爐。 第20頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四 鏈條爐的爐排由很多的爐排片構成，各爐排片由活動的鏈條連接。爐排的前端與后端分別設鏈輪。電機通過減速機構帶動鏈輪低速轉動，鏈輪又拖動鏈條及與其相連的爐排片緩慢移動。煤斗設在爐排的一端，煤落在爐排上，被移動的爐排逐漸帶到燃燒室；經過燃燒產生灰渣和煙氣，同時放出熱量。產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現了加煤與除渣的機械化。因此，鏈條爐基本上是機械化的火床爐。 新添燃料從位于鍋爐前部的煤

19、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。煤隨爐排先經過煤閘門，被刮成一定厚度的煤層厚進入爐膛。煤閘門受高溫輻射，它是由鑄鐵板嵌上耐火磚塊構成，并在下部通水冷卻。通過調節位于煤斗側面的蝸輪蝸桿機構來實現煤閘門的升降，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，而風室沿爐排長度方向被分成若干小段，每段風量可根據燃耗需要由擋板單獨調節。進入爐內的燃料逐漸受熱，著火燃燒，當行至爐排尾部時，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。第21頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四鏈條爐的關鍵燃燒設備是爐排

20、，爐排型式有鏈帶式、橫梁式及鱗片式三種。主要特點：爐排片裝在許多剛性很強的橫梁上，橫梁與傳動鏈條固結在一起，當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。優點：爐排片本身不受拉力，因而經久耐用。此外，Coxe型爐排片還有一個長尾巴，運行時前后爐排片可相互交疊，可以減少漏煤損失。而且它的通風截面小（約為4.5%），通風間隙分布均勻，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：結構笨重，金屬耗用量大，當受熱不均勻時橫梁還可能扭曲。風室與框架的結構較復雜，制造安裝要求亦較高。1-爐排片；2-橫梁；3-鏈條橫梁式爐排結構型式很多，常用Coxe型爐排。

21、運行方向Coxe型鏈條爐排結構第22頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四（2）擋渣設備老鷹鐵結構及布置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，防止灰渣落進爐排，保護后軸滾輪；其次為灰渣行進添置障礙，增加灰渣層的厚度，使燃燒進一步完善。缺點：不能阻擋尾部漏風。由于它結構簡單，制造方便，又不易出事故，因而在工業鍋爐上應用十分普遍。 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彎處。第23頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四（3）鏈條爐的燃燒及配風鏈條爐燃燒區域分布1-干燥區；2-干餾區

22、；3-主要燃燒區（3a-氧化區；3b-還原區）；4-燃盡區 第一區段是預熱干燥。燃料自煤斗落下后，一面隨爐排緩慢行進，一面受爐煙及高溫磚墻的輻射加熱，水分逐漸蒸發。但煤的導熱性能很差，使熱量的傳遞速度很慢，約為爐排速度的1/10。所以，第一區段拖得較長。 自O1K線便開始揮發分析出并燃燒為第二區段。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行，因此各區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，因而揮發分析出線O1K所表示的也是一等溫面。 從O2L開始進入燃燒氧化區段，該區段燃燒猛烈，溫度很

23、高（在1200以上），是鏈條爐燃燒的主要區段，它沿高度又可分成氧化層及焦炭還原層。 最后一個區段為燃盡區段，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，溫度最高，最早形成灰渣；下層燃料空氣供應充分，容易燃盡，形成灰渣也較早，未燃盡的焦炭被上、下灰渣所夾，出現尾部渣層的夾炭，使機械不完全燃燒損失增大。第24頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四鏈條爐煙氣成分及空氣供應量的變化曲線1-分段送風時空氣供應量；2-燃燒所需空氣量；3-當分段送風時空氣供應量 從O1點以前，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

24、約為21%。從O1點以后，揮發分不斷析出，O2點就開始著火燃燒，隨即焦炭也開始進行反應。因此爐排上部氣體中CO2成分不斷增加，氧氣成分相應減少，直到耗盡為止。與此相對應的，出現了第一個CO2極值點。其后，隨著主要燃燒區段中還原區的出現和加厚，氣體中CO和H2成分不斷增多，CO2成分逐漸減少，缺氧情況相當嚴重，以至于連揮發分中的可燃氣體成分CH4等也無法燃盡。 當CO和H2成分達到最大值后，隨著煤層部分燒成灰渣，還原區厚度減薄，這兩個成分又逐漸下降。當還原區消失時（此時煤還在進行氧化反應），出現了第二個CO2極值點。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

25、不斷增高，最高可能達到21%。在爐排的頭、尾兩區段，煤層上氣體中O2成分不斷增高，最高可能達到21%。在爐排的頭、尾兩區段，煤層上氣體中O2有余（a 1）,而在中部區段，O2卻相當缺乏，不完全燃燒產物CO和H2則很多（ a 1）。 還可以看出，沿爐排長度的空氣供應量和燃燒所需的空氣量之間是不適應的。顯然，如果爐排下所供入的空氣作自然的、不加控制的分配，即所謂統倉送風的話，必然出現爐排兩端供應的空氣過多，勢必造成爐膛中總的過量空氣系數a過高，而使爐溫降低，對燃燒不利，并使排煙熱損失增加。第25頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四原則性配風方案(a)盡早配風法(b)強風后吹法

26、(c)推遲配風法 對鏈條爐而言，配風是一個十分重要的問題。合理的配風能改善燃燒工況，減少排煙熱損失、化學不完全燃燒損失以及機械不完全燃燒熱損失，提高燃燒的經濟性和運行的連續性及可靠性。若配風不好，不僅會增大以上各項熱損失，還可能出現著火與燃燒困難、火床面結渣等情況。合理配風包括沿爐排長度的分段送風和沿爐排寬度的均勻送風。 影響配風比例的因素很多，還受現場測定精度的限制。切實可行的辦法是：先根據各燃燒區段的工作特點，全面分析不同配風比例對燃燒經濟性及安全性的影響，然后從中得出比較合理的原則性配風方案，再由運行人員據此進行調試，最后確定出最佳的配風比例。第26頁，共47頁，2022年，5月20日，

27、14點44分，星期四 盡早配風法：在燃燒前期（前后拱間的火床區段）大量送風，以達到燃燒迅速強烈的目的。 缺點：對于優質煤因火床前部燃燒過猛，煙氣體積劇增，致使后拱內的煙氣流出不暢而形成煙氣在后拱出口處的堵塞。為避免出現正壓不得不大幅度減小后拱區內的送風，導致高溫火床因驟然減風而結渣，堵塞風孔，影響燃燒的繼續進行，大大縮短了火床的有效長度。而渣層下的未燃焦炭也使機械部完全燃燒損失猛增到難以接受的程度。 對于劣質煤，由于過分集中的前期燃燒造成后拱內火床層的可燃質急劇減少，使之無法形成強燃區，從而導致燃盡區的溫度過低，焦炭燃盡困難。此外，前、后拱間火床區段的大量送風，使形成的大量飛灰直飛而出，不像后

28、拱內的飛灰，靠轉彎時的慣性力而甩向火床頭部進一步燃盡。因而，飛灰的未燃盡碳損失也較大。(a)盡早配風法第27頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四(b)強風后吹法 強風后吹法是指在最后一兩個風室大量鼓風，使之形成強燃區。目的是讓大量被風吹起的高溫碳粒，在出后拱拐彎時甩向爐前，散落在新燃料上形成覆蓋層，為引燃區提供高溫熱源，改善著火條件。 強風后吹法是以引燃為核心的配風法，多用于難燃燒的煤。其缺點是送風過于集中，燃燒強度很高，易使火床嚴重結渣，增加運行的困難。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，使預熱、干燥過程拖得很長，降低了爐排的有效長度。

29、第28頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四(c)推遲配風法 所謂推遲配風法，即對燃燒前期的火床層少量通風甚至不通風，僅靠相鄰風室的漏風保持燃燒，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送風，形成一個強燃區，以便對前、后兩頭起促燃作用。對尾部燃盡區送風量可大幅度減少，避免空氣過多而增加排煙損失。 推遲配風法比以上兩種配風法都更為優越。其最大的優點是“燒中間、促兩頭”，既促進了爐排頭部燃料的著火和燃燒，又保證了尾部灰渣的進一步燃盡，還滿足了中部旺盛燃燒區的空氣需要，減少了不完全燃燒熱損失。而且拱間區段的燃燒強度也可降低，使拱區出口處的

30、煙氣不易發生壅塞現象。此外，前部煤的氣化區域的存在，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較大幅度地減小，降低排煙熱損失。 應該指出，推遲配風法的應用，必須與良好的爐拱設計相配合，即應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。第29頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四（4）鏈條爐的燃料適應性及其燃料調整 鏈條爐的燃料顆粒均勻度、所含的水分、灰分及灰熔點等，都影響著鏈條爐運行的經濟性和安全性。未經篩選的原煤，由于粒度不一，易使煤層堆得過實，影響煤中水分的蒸發和熱量的傳遞，使著火和整個燃燒過程推遲。而且，密實的燃料層還增加了通風的阻

31、力，使火床容易出現火口，破壞燃料層的穩定。另一方面，不均勻的顆粒在煤斗中易產生機械分離，大塊粗粒集中在兩側，碎屑細末則積存在中間，最終導致整個火床的送風不均勻和燃燒惡化，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的細末量不超過50%，最大的煤塊尺寸不大于40mm，以保證充分燃燒。 鏈條爐屬單面點火，著火條件不如手燒爐優越，且運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能力。 鏈條爐中不宜燃燒強結焦性的煤種。因這類煤在爐內高溫作用下，燃燒層表面易結焦并形成板狀焦塊，增加了床層的阻力，使空氣的供給困難，嚴重影響了燃燒的正常進行。另外，

32、鏈條爐也不宜于燃燒一些受熱時易爆裂成碎屑細末的貧煤，因為飛灰及漏煤造成的機械不完全燃燒損失過大。第30頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四 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，尤其是含細屑多的煤，使飛灰及漏煤量增大，相應的熱損失也增大，合適的水分為8%-10%。為此，可對爐前煤適當加水，使細末黏結成團以減少飛灰及漏煤損失。同時，水分蒸發還促使煤層疏松，擴大了燃煤與空氣的接觸面積，有利于燃料的完全燃燒。若是強結焦性的煤，加少量水也可使結焦減輕。對高揮發分煤，適量加水可延緩揮發分的析

33、出過程，降低析出速度，以利于揮發分的燃盡，減少化學不完全燃燒損失。 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，燃料的灰熔點也不可過低，否則，熔渣堵塞通風孔，會破壞燃燒過程。為此，建議灰的熔化溫度應大于1200。第31頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四 鏈條爐的燃燒調整：鏈條爐的燃燒調整至關重要，不僅影響鍋爐的效率，甚至威脅到鍋爐的運行安全。鍋爐負荷變動時，首先需調節送風量，緊接著再調節燃料量（通過爐排速度的調節來實現的），只有兩者配合恰當，才能獲得

34、正常的燃燒工況。 所謂正常是指燃料應在離煤閘門0.3m處開始著火，并在擋渣設備前0.3-0.5處基本上結束燃燒。（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。煤層厚度是通過人工調節煤閘門的高度實現的。通常控制在100-150mm左右。對黏結性煙煤，薄些為宜，約為60-120mm；不黏結性煙煤可達80-140mm；對無煙煤及貧煤，控制在100-160mm左右。總體原則： 對高揮發分煤，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； 對低揮發分煤，采用厚煤層、慢送煤的方式，以避免產生前部斷火、后部跑火的現象； 對高水分及高

35、灰分的劣質煤，采用厚煤層、慢送煤的方式，后部燃盡良好。第32頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四 拋煤機爐 拋煤機爐分拋煤機固定爐和拋煤機鏈條爐。前者適宜于蒸發量較小的鍋爐，對蒸發量較大的鍋爐多采用后者。（1）拋煤機拋煤機工作原理1-給煤設備；2-計煤設備；3-傾斜板；4-風力拋煤設備風力拋煤機機械風力拋煤機機械拋煤機 機械拋煤機第33頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四三種拋煤機的煤層特點：風力拋煤機：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，至爐排尾部粒度最細；機械拋煤機：依靠旋轉的槳葉或擺動的刮板來播撒燃料，沿爐排長度的粒度分布

36、是前細后粗，這樣的煤層特點對大顆粒煤的燃盡是很不利的；機械-風力拋煤機：兩種播煤方式兼而有之，但以機械拋煤為主。由于結合了兩種播煤方式，因而粒度分布比較均勻，目前國內也多采用這種型式。 拋煤機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。 拋煤機的拋程調節有兩種方法：一是改變轉子的轉速；二是通過改變調節平板的前后位置，以改變槳葉的擊煤角度。第34頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四機械風力拋煤機結構1-調節手輪；2-活塞推煤機；3-煤斗；4-轉子 機械-風力拋煤機包括給煤和拋煤兩個主要部件，給煤部件由推煤活塞及調節平板組成。拋煤

37、部件則由擊煤槳葉及轉子組成。工作時，煤從煤斗內落于調節平板上，再通過往復移動的活塞將煤推出，煤落在擊煤槳葉上，由轉子帶動的槳葉便將其連續不斷地播撒于爐排面上。拋煤機的伺服電動機通過減速系統帶動偏心軸、曲柄連桿機構和搖臂，使推煤活塞往復運動。同時帶動轉子使槳葉做旋轉運動，將推下的煤粒不斷拋出。第35頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四（2）拋煤機倒轉爐排鏈條爐機械風力拋煤機鏈條爐結構 拋煤機鏈條爐是拋煤機和鏈條爐排相結合的產物。它既保留了拋煤機固定爐排的著火條件優越、燃燒強度高及煤粒適應范圍廣等優點，又克服了人工除渣帶來的繁重體力勞動，使加煤、除渣均實現了機械化，同時為鍋爐

38、容量的進一步提高創造了有利條件。1-爐排；2-風力拋煤機；3-爐膛；4-鍋筒；5-省煤器；6-空氣預熱器；7-水冷壁 由于拋煤機會把大顆粒的煤拋得比較遠，因此所使用的爐排的轉動方向與一般爐排相反，從后向前的運動，延長了大顆粒的燃燒時間，小顆粒的煤雖然所經過的燃燒時間較短，因為顆粒較細，仍然會較快地燃盡，因此這種燃燒設備的燃燒效率會較高。 只是在煤中細小的顆粒較多時，飛灰損失會較大。拋煤機鏈條爐按其播煤方式可分為：風力拋煤機爐和機械-風力拋煤機爐。前者的爐排移動方向與一般鏈條爐相同；而后者正好相反，即所謂倒轉爐排。第36頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四 自機械風力拋煤機

39、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，細的拋在爐前。為了將細顆粒也拋得更遠一些，避免爐前堆積，增加它在爐排上燃燒的時間，在拋煤機出口下方裝設有拋煤風噴口，熱空氣從沿拋煤機寬度的縫形口內吹出。拋煤風實際產生的作用不止是輸送細煤粒，它同時還產生了形同煤粉爐中一次風的效力，預先與在爐膛空間中燃燒的細煤粉充分混合，為懸浮燃燒做好準備。 拋煤機在拋煤機爐膛的工作中是相當重要的，而且拋煤風壓的高低對鍋爐燃燒的經濟性能存在相當大的影響。拋煤風壓太高時，不僅飛灰損失增大，同時灰渣未燃盡損失也隨之增加，當不用拋煤風，或采用較低風壓時，飛灰量顯著減少，但是懸浮燃燒中心有空氣不足現象，懸浮燃

40、燒組織不好。推薦風壓為600-1000Pa，具體應根據燃煤水分及顆粒度調試決定。第37頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四 從拋煤機鏈條爐的煤層結構、粒度分布以及爐排起端部分燃煤的著火條件分析，爐排下的分段送風依然必不可少。而且由于爐膛內懸浮燃燒的小于1mm細煤量較多，燃燒條件又遠不如煤粉爐優越，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，為了加強細屑與空氣的擾動與組合，延長其在爐內的停留時間，以便盡量降低飛灰中的含碳量，可在爐排上方布置適當的二次風。 此外，二次風所形成的旋轉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。但是二次風噴口的布

41、置，必須避免二次風射流干擾破壞正常的拋煤工況。當前墻布置二次風時，應放在拋煤機的上方，噴口略向下傾斜，使噴出的氣流正好蓋住揚起的細屑；當前、后墻布置時，應使氣流具有較長的行程，以利于燃料的燃盡。第38頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四（3）拋煤機鏈條爐的燃料適應性及其燃燒調整 燃煤的顆粒要求： 一般來說，煤塊的尺寸應小于25mm，最大不超過40mm，0-6mm的細屑含量不宜超過60%，其中0-3mm的細屑應少于35%。 燃料的水分、灰分及揮發分要求： 燃料的水分過高，會導致拋煤機的堵塞，影響正常的拋煤工況及鍋爐運行，因而要求燃煤的水分含量不大于15%，當燃燒含濕量較高的

42、煤時，采用空氣預熱能對燃燒起良好的影響，預熱空氣溫度通常為120-160。 對低揮發分的燃料，因其燃盡困難，要求燃料的揮發分不少于15%-20%。 燃料的灰分多少，對拋煤機鏈條爐的運行也有影響。當灰分增加時，發熱量下降，燃煤量便隨之上升。這時，爐排速度應該加快。否則，渣層過厚影響正常通風，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%。 拋煤機鏈條爐的燃料適應范圍很廣，可燃用褐煤、貧煤、煙煤及無煙煤等多種燃料。雖然拋煤機鏈條爐的一個主要優點是適于燃用未經分選過的原煤，但燃煤的顆粒度對機械不完全燃燒損失影響最大，因而要求也就更加嚴格。第39頁

43、，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四 拋煤機鏈條爐燃燒調整的關鍵是，必須保證爐排起端部分煤層的及時著火，并盡量擴大猛烈的薄層燃燒區，以便充分發揮薄層燃燒的優勢。為此，爐排速度必須根據燃料的特性（主要是揮發分及灰分）進行調整。比如，當燃煤的揮發分較低時，爐排速度必須放慢。否則，爐排起端部分燃煤的預熱干燥區段過于延長，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，引起機械不完全燃燒損失增加。當燃煤的灰分增大時，爐排速度應相應加快。否則，燃料量的增加將促使起端煤層

44、及末端渣層過厚，由此大大增加了一次風的阻力，使火床燃燒的穩定性及經濟性受到影響。第40頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四2.2 層燃爐的風室與爐排冷卻設計2.2.1 爐排面積熱負荷 在層燃鍋爐中，燃燒強度用爐排面積熱負荷表示。爐排面積熱負荷qR是指單位時間內，對應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為燃料應用基低位發熱量，kJ/kg；R為爐排有效面積，m2。 爐排面積熱負荷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，如果它們在爐膛內來不及燒完，將造成

45、燃料的不完全燃燒損失加大。 對于機械化可動爐排，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：第41頁，共47頁，2022年，5月20日，14點44分，星期四 爐排面積熱負荷qR是一個經驗數據，對某一爐型、某一燃料，有一個合理數值。 qR過小，R過大，造成材料、空間的浪費；甚至由于煤層過薄，通風不均勻，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，會使通過煤層的風速過高，使燃料的停留時間縮短，這樣隨飛灰帶走的可燃物將增加，同時其他不完全燃燒損失也將增加。 假定煤粒完全穩定在爐排上，煤粒的重量應該