论锅炉燃料的燃烧与锅炉构造形式
时间：2020-12-13 08:10:40 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
(1.通辽经济技术开发区建筑质量监督站；
2. 通辽市科尔沁区洪泰集中供热 有限责任公司，内蒙古 通辽 028000)
摘 要：文章提出，在选择供热锅炉时，必须考虑到炉排 及其炉拱的形式，只有这样，才能发挥锅炉的应有效率，提高供热质量，提高供热管理水平 。
关键词：锅炉构造；
燃料选择；
燃烧设备
中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2008)14—0221—02
1 锅炉的基本构造和工作过程
锅炉，最根本的组成部分是汽锅和炉子两大部分，燃料在炉子里面燃烧，将它的化学能转化 为热能，高温的燃烧产物—烟气则通过汽锅受热面将热量传递给汽锅内温度低的水，水被加 热。
汽锅的基本构造包括锅筒、管束、水冷壁、集箱和下降管等组成的一个封闭系统，炉子包括 煤斗、炉排、除渣板、及送风装置等。此外，为了保证锅炉正常工作和安全运行，蒸汽锅炉 还必须安装设置安全阀、水位表、高低水位报警器、压力表、主气阀、排污阀、止回阀等。
锅炉的工作包括三个同时进行着的过程，①燃料的燃烧过程，②烟气向水的传入过程，③ 水的受热升温过程。
1.1 燃料的燃烧过程
锅炉的炉子设置在汽锅的前下方，此种炉子是供热锅炉中应用较为普遍的一种燃烧设备— —链条炉排。燃料在加煤斗中借自重下落到炉排面上，炉排借电动机通过变速齿轮箱减速后 ，由链轮来带动犹如皮带运输机将燃料带入炉内，燃料一面燃烧，一面向后移动，燃烧需要 的空气由送风机送入炉排腹中风仓后向上穿过炉排，到达燃料层进行燃烧反应，形成高温烟 气，燃料最后燃尽形成灰渣。在炉排末端被除渣板(俗称老鹰铁)铲除于灰渣斗后排出，整个 过程称为燃烧过程，燃烧过程进行的完善与否是锅炉正常工作的根本条件，要保证良好 的燃烧，必须要有高温的环境，一定的空气量和空气与燃料的良好混合，这样才能使燃料燃 烧完全。
1.2 烟气向水的传热过程
由于燃料的燃烧放热，炉内的温度很高，在炉膛的四周墙面上，都布置一排水管，俗称 水冷壁管，高温的烟气与水冷壁进行强烈的辐射换热，将热量传递给管内介质，继而烟气受 引风机烟筒的引力而向炉膛的上方流动，烟气出烟窗并掠过防渣管后，对流管束在管束间设 置了隔烟墙使烟气呈“S”型曲折横向冲刷，再次以对流换热方式，将热量传递给灌输内的 介质，沿途降低温度的烟气，最后进入尾部，通过引风机排出。
1.3 水的受热和汽化过程
它也是蒸汽的生产过程，主要包括水循环和汽水分离的过程，经过软化处理的锅炉给水由水 泵加压流经尾部受热面，再进入下集箱，经过加热进入上锅筒，此外，为了组织水循环和进 行疏导分配的需要，一般还设有置于炉墙外的不受热的下降管，借以将介质引入水冷壁下集 箱，而通过上集箱上的汽水引出管将汽水混合物导入上锅筒。
2 燃烧设备
燃烧设备燃料在炉子中燃烧，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 然放热是最根本的，是锅炉工作的基础，也只有在燃料燃烧良好的前提下，才有可能研究汽 锅如何更好地吸收热量，所以，作为锅炉的燃烧设备——炉子，其任务在于燃料提供尽可能 良好的燃烧条件，使其将化学能最大限度的转化为热能，同时，亦应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锅炉运行的可靠性和经济性。
鉴于燃料由固体、气体、液体三大类别，即使同一类别的燃料，如供热锅炉常用的煤炭又有 不少品种，燃烧特性各有差别，再说锅炉的容量有大有小，对机械化的程度要求也不同，因 此为适应和满足锅炉的需要，燃烧设备的形式很多按照组织燃烧过程的基本原理和特点，供 热锅炉所采用的燃烧设备可分为如下三大类。
层燃炉——燃料被层铺在炉排上面的炉子，它主要用在区域锅炉房供热上，对煤质的适应面 较窄。
室燃炉——燃料随空气喷入炉膛，呈悬浮装燃烧的炉子，它主要用在电站锅炉，他对燃料的 使用面较宽。
沸腾炉——燃料在炉室中被由下向上空气流托起，并上下翻腾而进行燃烧的炉子，是目前燃 烧劣质煤颇为有效的一种燃烧方式，它主要用在工业生产上。
3 燃料的燃烧过程
燃料的燃烧是燃料中的可燃物质，与空气中的氧进行发光放热的高速氧化反应过程，燃烧过 程进行的完善与否，不但与燃料燃烧的特性、炉子的结构和受热面的布置有关，更重要的是 与燃料所提供的一系列的化学反应，物理条件因素有关，其中以炉内温度对燃烧反应燃烧速 度影响最为显著。
实验表明，燃料的燃烧过程是非常复杂的物理化学过程，对于固体燃料，可习惯划分为三个 阶段。
3.1 着火前的热力准备阶段
在这一阶段，炉子的中心任务是要及时为新燃料提供足够的热量，使之迅速升温，尽快完成 着火前的热力准备，在层燃炉中，燃料预热干燥的热量主要来源于两个方面，①高温烟气的 对流放热和已燃燃料的接触传热；
②为火焰炽热的炉墙和灰渣的辐射放热，此外，前后拱的 设置等对燃料的预热干燥也起着重要作用。
3.2 挥发物与焦炭的燃烧阶段
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，在燃料的加热溢出的同时就 开始氧化，只是氧化进程缓慢，既无火焰也无光亮，所以，通常把挥发物的着火温度就粗略 的看作燃料的着火温度。
一般说来，挥发物多的燃料，着火温度较低，反之着火温度就较高，如褐煤在350℃～400℃ 左右就可以着火燃烧，而无烟煤则需加热到500℃～700℃左右才可以着火燃烧，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到93%～95%之间，着火所需要的 时间最长，要达到完全燃烧也相当困难，同时，又因焦炭燃烧是燃料释放的主要来源，因此 ，可以说，固体燃料燃烧过程进行的完善与否，在很大程度决定与焦炭的燃烧。
3.3 燃尽阶段
燃尽阶段，即灰渣的形成阶段，燃料的燃尽阶段燃料的放热量不大，所需空气量也很少，为 了减少固体不完全燃烧的热损失，宜让灰渣在较高的温度条件下适当延长在炉内的停留时间 ，在层燃炉的操作中，配以拨火等技术措施，使灰渣中的可燃物质烧透烧尽。
综观燃料燃烧的三个阶段，为使燃烧过程顺利进行，并且尽可能完善必须根据燃料的各种特 性，为它创造有力燃烧的所必需的条件。①保持一定的高温环境以便能产生急剧的燃烧反应 ；
②供应燃料在燃烧过程中所需的充足而适量的空气；
③采取适当措施以保证空气与燃料能 很好地接触、混合，并提供燃烧反应所必需的时间和空间；
④及时排出燃烧产物——烟气和 灰渣。
4 炉拱构造与燃料的关系
炉拱它不但可以改变自燃料层上升的气流方向，是可燃气体与空气得以良好混合，为 可燃气体燃尽创造有利条件，同时，炉拱还对加速新燃料的着火燃烧起着有力的作用。炉拱 的形状、尺寸与燃料的性质密切相关，通常前后拱同时布设各自深入炉膛形成“喉口”，对 炉内气体有强烈的扰动作用，为了保证炉排前端有较好的热辐射条件，前拱应有足够的开敞 度。
为了调整煤层的厚度，在煤斗下方设置煤闸板，一般煤层厚度在150mm左右，紧挨着 煤闸板的引燃拱距离炉排高度仅300mm～400mm，起作用是反射烟气投射来的热量，并使之集 中在刚进入煤闸门的新燃料上，以利于引燃。同时，又保护煤闸门不受高温烟气而烧损。
后拱除了与前拱组成“喉口”外，并把炉排后端有较多的过量氧的气体导向燃烧中心，以供 可燃气体在炉膛空间进一步燃烧的需要，同时，被导向前端的这部分灼热的烟气，以及被它 所夹带的火红的碳粒在气流转弯向上时分离下来，又恰如“火雨”一般的投落到刚进煤闸门 的新燃料上，这都将十分有利于燃料的着火燃烧。
综合以上所述，我们可以看出，什么样结构的炉子燃用什么样煤质的煤，对锅炉运行效 率有很大的影响。我们在选择锅炉型号时，为了经济合理，必须考虑到本地区的资源情况， 比如我们地区以褐煤为主，一般褐煤的热值都在 3 000K/kg左右。我们在选择供热锅炉时， 必须考虑到炉排及其炉拱的形式，只有这样，才能发挥锅炉的应有效率，提高供热质量，提 高供热管理水平。
［参考文献］
［1］ 金波.SHL-20-13-A锅炉炉拱的改造［J］.节能,2000,(8):36～37.
［2］ 张松寿.工业燃烧学［M］.上海：上海交通大学出版社,1987.
