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1、燃燒煤粉對(duì)爐膛的要求

    爐膛作為燃燒室，是保證爐膛正常運(yùn)行的先決條件之一。

    燃燒煤粉時(shí)，對(duì)爐膛的要求是：

1）創(chuàng)造良好的著火、穩(wěn)燃條件，并使燃料在爐內(nèi)完全燃盡；
2）爐膛受熱面不結(jié)渣；
3）布置足夠的蒸發(fā)受熱面，并不發(fā)生傳熱惡化；
4）盡可能減少污染物的生成量；

5）對(duì)煤質(zhì)和負(fù)荷復(fù)合有較寬的適應(yīng)性能，以及連續(xù)運(yùn)行的可靠性。

2煤粉在爐膛內(nèi)的燃燒過程 

    燃料從入爐內(nèi)開始到燃燒完畢，大體上可分為如下三個(gè)階段:

1）著火前準(zhǔn)備階段 

    從燃料入爐至達(dá)到著火溫度這一階段稱準(zhǔn)備階段。在這一階段內(nèi)，要完成水份蒸發(fā)，揮發(fā)份析出、燃料與空氣混合物達(dá)到著火溫度。顯然，這一階段是吸熱過程，熱量來源是火焰輻射及高溫?zé)煔饣亓鳌Ｓ绊憸?zhǔn)備階段時(shí)間長短的因素除燃燒器本身外，主要是爐內(nèi)熱煙氣為煤粉氣流提供熱量的強(qiáng)弱，煤粉氣流的數(shù)量、溫度、濃度、揮發(fā)份含量及煤粉細(xì)度等。

2）燃燒階段 

    當(dāng)達(dá)到著火溫度后，揮發(fā)份首先著火燃燒，放出熱量，使溫度升高，焦炭被加熱到較高溫度而開始燃燒。燃燒階段是強(qiáng)烈的放熱過程，溫度升高較快，化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)烈，這時(shí)碳粒表面往往會(huì)出現(xiàn)缺氧狀態(tài)。強(qiáng)化燃燒階段的關(guān)鍵是加強(qiáng)混合，使氣流強(qiáng)烈擾動(dòng)，以便向碳粒表面提供氧氣，而將碳粒表面的二氧化碳擴(kuò)散出去。

3）燃盡階段 

    主要是將燃燒階段未燃盡的碳燒完。燃盡階段剩余的碳雖然不多，但要完全燃盡卻很困難，主要是存在著諸多不利于完全燃燒的因素，如少量的固定碳被灰包圍著；氧氣濃度已較低；氣流的擾動(dòng)漸趨衰減；爐內(nèi)溫度在逐步降低。

    如果燃料的揮發(fā)份低、灰份高、煤粉粗、爐膛容積小，完全燃盡將更困難。據(jù)試驗(yàn)，對(duì)細(xì)度R90=5%的煤粉，其中97%的可燃物可在25%的時(shí)間內(nèi)燃盡，而其余3%的可燃物卻要75%的時(shí)間才能燃盡。這也是實(shí)際鍋爐中不可能使可燃物徹底燃盡的基本原因。

3影響燃燒的因素

    燃燒速度反映單位時(shí)間燒去可燃物的數(shù)量。

    由于燃燒是復(fù)雜的物理化學(xué)過程，燃燒速度的快慢，取決于可燃物與氧的化學(xué)反應(yīng)速度以及氧和可燃物的接觸混合速度。

    前者稱化學(xué)反應(yīng)速度，也稱化學(xué)條件；后者稱物理混合速度，也稱物理?xiàng)l件。化學(xué)反應(yīng)速度與反應(yīng)空間的壓力、溫度、反應(yīng)物質(zhì)濃度有關(guān)，且成正比。對(duì)于鍋爐的實(shí)際燃燒，影響化學(xué)反應(yīng)速度的主要因素是爐內(nèi)溫度，爐溫高，化學(xué)反應(yīng)速度快。

    燃燒速度除與化學(xué)反應(yīng)速度有關(guān)外，還取決氣流向碳粒表面輸送氧氣的快慢，即物理混合速度。而物理混合速度取決于空氣與燃料的相對(duì)速度、氣流擾動(dòng)情況、擴(kuò)散速度等。化學(xué)反應(yīng)速度、物理混合速度是相互關(guān)聯(lián)的，對(duì)燃燒速度均起制約作用。

    例如，高溫條件下應(yīng)有較高的化學(xué)反應(yīng)速度，但若物理混合速度低，氧氣濃度下降，可燃物得不到充足的氧氣供應(yīng)，結(jié)果燃燒速度也必然下降。

    因此，只有在化學(xué)條件和物理?xiàng)l件都比較適應(yīng)的情況下，才能獲得較快的燃燒速度。

燃燒能迅速而又完全燃燒的基本條件主要有：

1）相當(dāng)高的爐膛溫度： 

    溫度是燃燒化學(xué)反應(yīng)的基本條件，對(duì)燃料的著火、穩(wěn)定燃燒、燃盡均有重大影響，維持爐內(nèi)適當(dāng)高的溫度是至重要的。當(dāng)然，爐內(nèi)溫度太高時(shí)，需要考慮鍋爐的結(jié)渣問題。

2）適量的空氣供應(yīng)： 

    適量的空氣供應(yīng)，是為燃料提供足夠的氧氣，它是燃燒反應(yīng)的原始條件。空氣供應(yīng)不足，可燃物得不到足夠的氧氣，也就不能達(dá)到完全燃燒。但空氣量過大，又會(huì)導(dǎo)致爐溫下降及排煙損失增大。

3）良好的混合條件： 

    混合是燃燒反應(yīng)的重要物理?xiàng)l件。混合使?fàn)t內(nèi)熱煙氣回流對(duì)煤粉氣流進(jìn)行加熱，以使其迅速著火。混合使?fàn)t內(nèi)氣流強(qiáng)烈擾動(dòng)，對(duì)燃燒階段向碳粒表面提供氧氣，向外擴(kuò)散二氧化碳，以及燃燒后期促使燃料的燃盡，都是必不可少的條件。

4）足夠的燃燒時(shí)間： 

    燃料在爐內(nèi)停留足夠的時(shí)間，才能達(dá)到可燃物的高度燃盡，這就要求有足夠大的爐膛容積。爐膛容積與鍋爐容量成正比。當(dāng)然爐膛容積也與燃料燃燒特性有關(guān)，易于燃燒的燃料，爐膛容積可相對(duì)小些。比如相同容量的鍋爐，燃油爐的爐膛容積要比煤粉爐的小，而燒無煙消云散煤的爐膛容積要比燒煙煤的爐膛容積稍大些。

4改善燃燒的措施 

1）適當(dāng)提高一次風(fēng)溫度：
    提高一次溫可減小著火熱需要量，使煤粉氣澈入爐后迅速達(dá)到著火溫度。當(dāng)然，一次風(fēng)溫的高低是根據(jù)不同煤種來定的，對(duì)揮發(fā)份高的煤，一次風(fēng)溫就可以低些。

2）適當(dāng)控制一次風(fēng)量：
    一次風(fēng)量小，可減小著火熱需要量，利于煤粉氣流的迅速著火。但最小的一次風(fēng)量也應(yīng)滿足揮發(fā)份燃燒對(duì)氧氣的需要量，揮發(fā)份高的煤一次風(fēng)量要大些。

3）合適的煤粉細(xì)度：
    煤粉越細(xì)，相對(duì)表面積越大，本身熱阻小，揮發(fā)份析出快，著火容易于達(dá)到完全燃燒。但煤粉過細(xì)，要增大廠用電量，所以應(yīng)根據(jù)不同煤種，確定合理的經(jīng)濟(jì)細(xì)度。

4）合理的一、二次風(fēng)速：
    一、二次風(fēng)速對(duì)煤粉氣流的著火與燃燒有著較大影響。因?yàn)橐弧⒍物L(fēng)速影響熱煙氣的回流，從而影響到煤粉氣流的加熱情況；一、二次風(fēng)速影響一、二次風(fēng)混合的遲早，從而影響到燃燒階段的進(jìn)展；一、二次風(fēng)速還影響燃燒后期氣流擾動(dòng)的強(qiáng)弱，從而影響燃料燃燒的完全程度。因此，必須根據(jù)煤種與燃燒器型式，選擇適當(dāng)?shù)囊弧⒍物L(fēng)速度。

5）維持燃燒區(qū)域適當(dāng)高溫：
    適當(dāng)高的爐溫，是煤粉氣流著火與穩(wěn)定燃燒的基本條件。爐溫高，煤粉氣流被迅速加熱而著火，燃燒反應(yīng)也迅速，并為保證完全燃燒提供條件。故在燃燒無煙煤或其它劣質(zhì)煤時(shí)，常在燃燒區(qū)設(shè)衛(wèi)燃燒帶或采取其它措施，以提高爐溫。當(dāng)然，在提高爐溫時(shí)，要考慮防止出現(xiàn)結(jié)渣的可能性。

6）適當(dāng)?shù)臓t膛容積與合理的爐膛形狀：
    爐膛容積大小，決定燃料在爐內(nèi)停留時(shí)間的長短，從而影響其完全燃燒程度，故著火、燃燒性能差的燃料，爐膛容積要大些，這種燃料還要求維持燃燒區(qū)域高溫，故常需要選用爐膛燃燒區(qū)域斷面尺寸較小的瘦高型爐膛。

7）鍋爐負(fù)荷維持在適當(dāng)范圍內(nèi)：

    鍋爐負(fù)荷低時(shí)，爐內(nèi)溫度下降，對(duì)著火、燃燒均不利，使燃燒穩(wěn)定性變差。鍋爐負(fù)荷過高時(shí)，燃料在爐內(nèi)停留時(shí)間短，出現(xiàn)不完全燃燒。同時(shí)由于爐溫的升高，還有可能出現(xiàn)結(jié)渣及其它問題。因此，鍋爐負(fù)荷應(yīng)盡可能地在許可的范圍內(nèi)調(diào)度。

5鍋爐運(yùn)行中穩(wěn)定燃燒的措施

1．實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定著火的兩個(gè)條件：

1）放熱量和散熱量達(dá)到平衡，放熱量等于散熱量。
2）放熱速度大于散熱速度如果不具備這兩個(gè)條件，即使在高溫狀態(tài)下也不能穩(wěn)定著火，燃燒過程將因火焰熄滅而中斷，并不斷向緩慢氧化的過程發(fā)展。

2．實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定著火的措施

    放熱速度與散熱速度是相互作用的。在實(shí)際爐膛內(nèi)，當(dāng)燃燒處于高負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，由于燃煤量增加，燃燒放熱量比較大，而散熱量變化不大，因此使?fàn)t內(nèi)維持高溫狀態(tài)。在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，容易穩(wěn)定著火。

    當(dāng)燃燒處于低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于燃煤量減少，燃燒放熱量隨之減小，這時(shí)相對(duì)于單位放熱量的散熱條件卻大為增加，散熱速度加快，因此爐內(nèi)火焰溫度與水冷壁表面溫度下降，使燃燒反應(yīng)速度降低，因而放熱速度也就變慢，進(jìn)一步使?fàn)t內(nèi)處于低溫狀態(tài)。

    在低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，穩(wěn)定著火比較困難，因此需要投入助燃油等燃料來穩(wěn)定著火燃燒。對(duì)于低反應(yīng)能力的無煙煤和劣質(zhì)煙煤，不但著火困難，而且難于穩(wěn)燃，因而容易熄火“打炮”。

從以上分析，可得到提示：

1）著火和燃燒溫度與水冷壁面積、進(jìn)入爐內(nèi)的新氣流初溫度相關(guān)。
2）在爐內(nèi)可自動(dòng)到達(dá)穩(wěn)定著火狀態(tài)，如果點(diǎn)火區(qū)的溫度與燃料的活性不相適應(yīng)，就需投入助燃油或采用強(qiáng)化著火的措施。