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煤粉燃燒器廠家詳解:固體燃料燃燒過程的分類
來源:www.omxkd.com 發布時間:2020/7/25 14:25:10

固體燃料的燃燒通??筛鶕淙紵龝r的特征和燃燒方式進行分類。

一 、按燃燒特征分類:

1.表面燃燒:

指燃燒反應在燃料表面進行的燃燒。這種燃燒現象常發生在幾乎不含揮發分的燃料中,例如在焦炭和木炭表面的燃燒,這時氧和CO2通過擴散到達燃料表面進行反應。如在燃料表面尚不能完全燃燒,則不完全燃燒產物(如CO等)在離開表面后,可再與O2進行氣相燃燒反應。

2.分解燃燒:

這種情況常發生在熱分解溫度較低的固體燃料。這時由熱分解產生的揮發分在離開燃料表面后,再與02進行氣相燃燒反應。木材、紙張和煤揮發分的燃燒就屬此類燃燒。

3.蒸發燃燒:

這種情況發生在熔點較低的固體燃料。燃料在燃燒前先熔融成液態,然后再進行蒸發和燃燒(和液體燃料一樣)。石蠟等鏈烷烴系高級碳氫化合物的燃燒就屬此類燃燒。在很多情況下,在進行蒸發燃燒的同時也可能進行分解燃燒。

4.冒煙燃燒:

對一些易熱分解的固體燃料,當因溫度較低而使揮發分未能著火時,將會冒出大量的濃煙,使大量可燃物散失在煙霧中。木材和紙張在溫度較低的條件下燃燒時,就易于產生冒煙燃燒。

通過固體燃料的這幾種燃燒現象可以看出:在分析固體燃料燃燒時,有時還需應用氣體燃料和液體燃料的燃燒理論知識。

二 、按燃燒方式分類:

1. 火床式燃燒

燃料主要在火床(又稱爐排或爐棚)上完成燃燒過程的燃燒方式稱火床式燃繞。在已燃燒火床添加的新鮮燃料(小煤塊)由于受到已燃高溫煤層和高溫爐膛的加熱而被點燃燒。燃燒所需空氣由火床下爐排孔供入。煤層燃燒所生成的煙氣進入爐膛,其中尚未燃盡的可燃成分(如CO、H2等)及由煙氣從煤層帶出的煤屑可再在爐險空間內與空氣混合燃燒。故火床燃燒實際上是由兩部分組成,但以

火床上的煤層燃燒為主,因此有人稱火床燃燒為層狀燃燒。經過爐排進入媒層燃燒的空氣稱一次風,在煤層上部,向爐膛送人的空氣稱二次風,它除了用于空間燃燒處,并用于形成爐內所要求的空氣動力場。在總空氣量中,一次風是主要的燃燒空氣,其量約占總空氣量的80%-100%,二次風則占總空氣量的0-20%。

火床燃燒又可分為上飼式固定爐排燃燒、下飼式固定爐排燃燒及鏈條活動爐排燃燒等。

在火床燃燒中,煤層的運動很緩慢,這是由于煤塊顆粒較粗,在爐內如無充分逗留時間是不能燃盡的,一般要求至少逗留15一30min?;鸫踩紵枰Y構比較復雜且金屬耗量大的爐排,其燃燒效率較低,對大容量鍋爐,這些矛盾更為突出。故火床燃繞只適用于中小容量工業鍋爐及某些工業爐。

2.火室式燃燒:

火室式燃燒是將煤磨成煤粉,使煤粉在爐膛空間以懸浮狀態進行燃燒過程,故又稱懸浮燃燒。煤粉與燃燒所需空氣可通過煤粉燃燒器上不同功能的噴口噴入爐膛,形成所需的燃燒空氣動力場,以建立合適的燃燒條件。

根據燃料的燃燒特性和對爐內燃燒組織的不同要求,燃燒器有直流武和旋流式之分。前者的燃料和空氣流均不旋轉,為直流射流,后者則為旋轉射流。直流式燃燒器常用在鍋爐內形成U形或W形燃燒火焰,或用于組織四角燃燒火焰。旋流式燃燒器常用于在鍋爐中組織L形火焰。

煤粉在爐中隨氣流而快速運動,煤粉在爐內逗留時間很短,一般僅2~3s,故需將煤粉磨得很細,使它來得及充分燃燒。對煤粉的要求為:顆粒平均直徑為40~100μm,水分含量為0.5%~1.0%(W)。在煤粉爐,煤粉是先與部分燃燒空氣(稱一次風)組成一股煤粉-空氣混合流,然后再經過燃燒器噴入爐內燃燒,燃燒所需總空氣量的其余部分稱二次風,當把煤粉制粉系統的排氣送人爐內燃燒時,稱為三次風。在燃燒器中合理地安排一、二、三次風口的射流是達到所需燃燒空氣動力場的關鍵。煤粉燃盡后的灰渣可以固態或液態排出爐外,并分別稱之為固態除渣煤粉爐及液態除渣煤粉爐。

與機械化火床爐相比,煤粉火室爐有以下優點:

(1) 燃燒效率高;

(2)可使用含灰質及水分高的劣質煤和無煙煤;

(2) 可實現運行操作的全部機械化和自動化;

(3) 單機容量可以大型化,適用于大型電站鍋爐。目前,蒸發量大于75/h的燃煤鍋爐幾乎都采用煤粉室燃爐,有一些冶金加熱爐也采用煤粉室燃燒方式的。

但煤粉室燃爐也存在不足之處:

(1) 金屬受熱面易磨損;

(2) 煙氣中飛灰含量較高:

(3)受熱面積灰和結渣問題較嚴重;

(4)需設置專用的制粉系統,且制粉尚需耗能;

(4) 對爐子的運行操作要求很高。

3.旋風式燃燒

旋風式燃燒是一種使燃料懸浮于旋轉空氣中的燃燒方式。燃料顆粒與一次風經燃燒器送入旋風爐,大量的二次風則沿切線方向高速(可達100m/s以上)進入旋風爐,形成強烈的旋轉運動。由于氣流的旋轉,使燃料顆粒緊貼圓筒壁,邊旋轉邊進行熱分解、著火燃繞直到燃盡。燃燒生成的煙氣由中心孔流出。由于氣流的旋轉,燃料在爐中逗留時間較長,故可燃用煤粉及小煤塊(其尺寸可達5~6mm甚至更大)。燃料顆粒越大,燃盡時間越長,在爐中旋轉的次數也越多,滿足了充分燃燒的要求。由于燃料在爐中逗留時間較長,旋風爐內存留的燃料量較大,故燃料工況比較穩定,對燃料和空氣量供應的波動不太敏感。

由于旋風燃燒中燃料與空氣混合很劇烈,使燃燒過程大為強化,爐內溫度可達到很高水平(可達1600~1700℃),燃料中的灰分亦大部熔化為液態從爐中排走,因而可大大減少煙氣帶出的飛灰。

4.沸騰式燃燒

沸騰式燃燒相當于在火床中當火床通風速率達到煤粒沉降速率時的臨界狀態下的燃燒,這時煤粒失去穩定性而在煤層中作強烈的上下翻騰運動,因其頗類似沸騰狀態,故稱為沸騰燃燒。煤粒由氣力系統送入沸騰床中,燃燒所需空氣經布風板孔以高速噴向煤層,使煤粒失穩而呈沸騰狀并進行燃僥。由于煤粒和空氣進行劇烈的攪拌和混合,燃燒過程十分強烈,燃料燃盡率可以很高(一般可達到96%~98%以上),所以沸騰燃燒能有效地燃用多種燃料,如無煙煤、煙煤、褐煤及油頁巖等多種固體燃料。但由此而由煙氣帶出的飛灰量也較大,一般需經二級除塵后才能達到排放標準。

為防止沸騰層內灰渣結塊破壞燃燒過程,通常在沸騰床內設置埋管受熱面,使床內溫度維持在800~900℃之間。這些受熱面由于受到強烈翻騰煤粒的沖刷,使熱阻的層流邊界層常遭破壞,故受熱面可達到很高的傳熱系數(可達250~350W/(m2?℃))。因此,可以較少的受熱面積即可傳遞大量的燃燒放熱量。沸騰燃燒屬低溫燃燒,在800~900℃的床層溫度下,對脫硫化學反應很有利,因此,常隨燃料加人一定數量的CaCO3及MgCO3作為脫硫劑。據研究,在Ca/S≥2的條件下,可使燃料中大部分的硫(80%~90%)被化合成CaSO4爐渣殘留下來,從而防止有害氣體SOX對大氣的污染。由于低溫燃燒,排氣中的有害成分NOX也大為降低。


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