燃烧过程和燃烧设备培训课件.pptx

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,第三章 燃烧过程和燃烧设备,1,3,1,燃料（,1,）,定义和分类,定义：为了取得热量而使之燃烧的工质,德米特里,伊万诺维奇,门捷列夫,天然,人工,固体燃料,煤、木柴,焦炭、木炭,液体燃料,原油,汽油、煤油,气体燃料,天然气,高炉煤气,分类,1,：物态和获得方法,动力燃料,工艺燃料,分类,2,：用途,2,3,1,燃料（,2,）,煤的成分和基准,碳、氢、氧、氮、硫、灰、水,挥发份、水、焦炭（固定碳和灰分）,元素分析成分,工业分析成分,收到基,ar,，,arrived,应用基,y,空气干燥基,ad,，,air dry,分析基,f,干燥基,d,，,dry,干燥基,g,干燥无灰基,daf,，,dry ash free,可燃基,r,新旧基准对比,3,3,1,燃料（,3,）,煤的特征参数,煤的发热量,高位发热量,低位发热量,标准煤,折算成分,灰的性质,变形温度,DT,（,t,1,）,软化温度,ST,（,t,2,）,熔化温度,FT,（,t,3,）,4,3,2,燃烧计算（,1,）,概述,锅炉计算,热力计算,水力计算,烟风阻力计算,强度计算,辅助计算,结构计算,传热计算,燃烧产物计算（空气和烟气）,热平衡计算,物质平衡,能量平衡,5,3,2,燃烧计算（,2,）,燃烧计算和热平衡计算,燃烧计算前提,空气：空气量,烟气：烟气量,1kg,收到基燃料,理想气体,燃烧计算内容,热平衡计算,锅炉效率,燃料消耗,发热量,基准温度,6,3,3,燃烧过程（,1,）,基本概念,定义：发光发热的高速化学反应,三要素：,燃烧程度：,燃烧分类：均相燃烧 非均相燃烧,燃烧区域：动力区 过渡区 扩散区,可燃质 氧化剂 温度,燃烧效率,100,q,3,q,4,7,埋管磨损重（即使防磨，寿命不超过1年）,着火条件差 冷炉排,（播煤风槽、侧风管和冷却风道）,上炉排：细小煤粒（继续燃烧）,焦炭燃料层中燃烧,水分：高（延长干燥），低（细屑）810,36 流化床锅炉（13）鼓泡床（6）,布风均匀,36 流化床锅炉（14）鼓泡床（7）,着火前的准备阶段 燃烧阶段 燃尽阶段,O3：氧浓度耗尽，还原区出现,热惯性小，调节灵敏,31 燃料（3）煤的特征参数,1.,挥发分：低（着火），高（燃烧空间）,35 层燃炉（8）下饲式（2）,3,3,燃烧过程（,2,）,煤燃烧过程,与纯碳燃烧的区别：,灰分 挥发份,燃烧过程：,煤,析出水分,析出挥发分,焦炭,挥发分着火燃烧,烟气,固定碳燃烧,灰渣,加热,干燥,热解,释放,着火前的准备阶段 燃烧阶段 燃尽阶段,煤的干燥 挥发分析出及焦炭形成 挥发分析出及焦炭着火燃烧 灰渣,8,3,3,燃烧过程（,3,）,火炬工况,97,的可燃质在,25,的时间内燃烧,3,的可燃质在,75,的时间内燃烧,9,3,3,燃烧过程（,4,）,层燃与扩散,层燃方式,颗粒直径,15,25mm,燃烧易进于扩散燃烧区,提高空气与焦炭颗粒之间的相对速度,加强送风,温度,1000,1100,10,3,3,燃烧过程（,5,）,液体和气体燃烧,液体燃烧,油气化温度低于着火温度,油燃烧是油蒸气的燃烧,燃烧前先行气化,气体燃烧,可燃气体与空气混合,着火燃烧,雾化,蒸发,油气与空气混合,着火燃烧,11,3,4,燃烧设备（,1,）,要求,及时、连续,稳定着火燃烧,高的热效率,高的热负荷,运行安全可靠,燃料适应性,负荷调节性,自动化程度,要求,一,A,三,T,空气量（,Air,）,气固混合（,Turbulence,）,炉膛温度（,Temperature,）,停留时间（,Time,）,12,3,4,燃烧设备（,2,）,种类,层燃炉（火床燃烧）,流化床（沸腾燃烧）,室燃炉（悬浮燃烧）,旋风炉（漩涡燃烧）,种类,13,3,4,燃烧设备（,3,）,特性参数（,1,）,炉排面积热负荷,q,R,单位炉排面积、单位时间内燃料燃烧释放的热量，,kW/m,2,意义：确定炉排面积,q,R,炉排面积,单位面积炉排燃烧出力 炉排工作条件,煤层厚度 底层吸热和着火,风速 通风阻力 漏风 炉膛温度 火床平整 较粗煤屑,14,3,4,燃烧设备（,3,）,特性参数（,2,）,炉膛容积热负荷,q,v,单位炉膛容积、单位时间内燃料燃烧释放的热量，,kW/m,3,意义：确定炉膛容积,炉排通风截面比,r,tf,炉排上通风孔隙的总面积与炉排有效面积之比，,意义：确定炉排通风阻力和冷却条件,强制通风,7,10,自然通风,20,25,低挥发分：,q,R,炉排温度,r,tf,气流速度,减小通风阻力,15,3,5,层燃炉（,1,）,概况,特点,炉排 煤在炉排上呈一定厚度燃烧层,可燃挥发分和细煤末悬浮燃烧,焦炭燃料层中燃烧,种类,固定炉排炉,下饲式炉,链条炉排炉,往复炉排炉,抛煤机炉,振动炉排炉,16,3,5,层燃炉（,2,）,固定炉排炉之单层（,1,）,燃烧过程,煤抛撒在炽热焦炭层,空气穿过炉排和灰渣层,高温烟气及耐火砖衬辐射,热空气和热烟气对流传热,燃料层厚度减薄,渣层厚度增加,清除,手工加煤、拨火、清渣,手烧炉,17,3,5,层燃炉（,2,）,固定炉排炉之单层（,2,）,成分变化,空气穿过炉排和灰渣层,遇高温焦炭反应放热,煤层温度升高（氧化层）,CO,2,浓度增加（氧化层）,氧化与还原层分界达极值,残余,O,2,遇焦炭还原（还原层，吸热）,18,3,5,层燃炉（,3,）,固定炉排炉之单层（,3,）,着火迅速而稳定,燃烧时间充足（司炉确定）,煤种适应性强（停留时间）,燃烧过程周期性（间断加煤）,特点,新煤层双面引火 下方炽热燃烧层,上方高温烟气,空气加热进入燃烧层,19,3,5,层燃炉（,4,）,固定炉排炉之单层（,4,）,炉排要求,风量分布,机械强度,散热能力,自洁性能,炉排结构,板状（,8,15,）条状（,20,40,）,加强筋,通风孔,炉排长度不超过,2.2m,材料：铸铁,20,36 流化床锅炉（24）循环床（7）,含义：燃烧层上方借助喷嘴以高速喷入炉膛空间的若干强烈气流,抛煤机正转炉排（风力抛煤机）,呈簿煤层的燃烧（3050mm）,煤的干燥 挥发分析出及焦炭形成 挥发分析出及焦炭着火燃烧 灰渣,活动炉排片头部始终接触炽热焦炭,热空气和热烟气对流传热,可燃质 氧化剂 温度,链条炉排炉,着火炭粒返未燃煤层（引火种）,其余颗粒呈絮团状悬浮在连续稀相,34 燃烧设备（3）特性参数（1）,难燃煤（无烟煤、贫煤、发热量低的劣质煤）,没有周期性（燃烧工况不随时间变动）,35 层燃炉（11）链条炉排炉（3）,3,5,层燃炉（,5,）,固定炉排炉之双层（,1,）,上炉排,下炉排,下炉门,上炉门,中炉门,燃烧室,烟气出口,结构特点,上下两层炉排,上炉排：水冷却管,下炉排：普通铸铁,上炉排以上：风室,下炉排以下：灰坑,上下炉排之间：燃烧室,上炉门：加煤和供风（常开）,中炉门：点火和拨火（全关）,下炉门：出灰和进风（部分）,21,3,5,层燃炉（,6,）,固定炉排炉之双层（,2,）,燃烧过程,上炉门：新煤,&,供风,上炉排：高温烟气向下到燃烧室,上炉排：细小煤粒（继续燃烧）,炽热焦炭（继续燃烧）,燃烧特点,着火迅速稳定（新煤,&,炽热焦炭）,节约燃料,15,20,（两次燃烧）,煤种适应性强（停留时间）,没有周期性冒黑烟（炉门开关）,烟尘排放浓度低（烟气向下）,反烧,22,3,5,层燃炉（,7,）,下饲式（,1,）,燃烧过程,顶部煤层引火点燃,预热、干燥、挥发份、焦炭,焦炭燃烧 氧化层,氧化层放热向下传导,氧化层下移,灰渣层变厚,碳燃尽,燃烧周期结束,燃烧自上而下明火反烧,23,3,5,层燃炉（,8,）,下饲式（,2,）,燃烧特点,燃烧自上而下,空气供应充足,没有还原层,q,3,减少,烟囱不冒黑烟,间隔投煤,周期性燃烧,炉缸,炉门,汽锅,风室,煤缸,滑轨,电动机,活塞顶升机构,框架式小车抽板,抽板顶升给煤机连续反烧,给煤除灰机械化,24,3,5,层燃炉（,9,）,链条炉排炉（,1,）,煤斗,煤闸门,炉排,主动链轮,分区送风仓,防渣箱,看火孔及检查门,除渣板,（老鹰铁）,灰斗,渣斗,25,3,5,层燃炉（,10,）,链条炉排炉（,2,）,主要设备,炉排：自前向后（,2,20m/h,）,炉排长度：煤闸门到除渣板,炉排深度：参与燃烧的炉排有效深度,煤闸门：调节煤层厚度,除闸板：灰渣铲落至灰斗,单独风仓：炉排腹中框架,防渣箱：保护炉墙,避免紧贴燃烧层部位结渣,保证煤均匀布满炉排,轻型链带式,横梁式,鳞片式,26,3,5,层燃炉（,11,）,链条炉排炉（,3,）,轻型链带式,煤闸门,27,3,5,层燃炉（,12,）,链条炉排炉（,4,）,预热干燥,挥发分析出,燃烧,焦炭燃烧,还原层,焦炭燃烧,氧化层,燃尽,燃烧过程,O,2,H,：温度达,1100,1200,O,1,：氧浓度降低,O,3,：氧浓度耗尽，还原区出现,O,4,：氧浓度负值，空气不足,O,5,：所需氧量减小,尾部渣层含碳,28,燃烧特点,前饲式燃料供给方式,着火条件差 冷炉排,单面引火（接受炉膛高温辐射）,导热自上而下,炉排自前向后,没有周期性（燃烧工况不随时间变动）,人工拨火，机械加煤和除灰,燃烧具有区段性（首尾空气过剩，中部空气不足）,3,5,层燃炉（,13,）,链条炉排炉（,5,）,两者叠加,形成倾角,29,强化燃烧措施,合理配风,采用炉拱,增设二次风,3,5,层燃炉（,14,）,链条炉排炉（,6,）,措施之一,分段送风,ab,：统仓送风进风量,cd,：燃烧所需空气量,虚线：分段送风进风量,30,措施之二,采用炉拱,3,5,层燃炉（,15,）,链条炉排炉（,7,）,前拱,后拱,喉口,二次风,31,炉拱定义：以某种形状突出在炉膛内部的部分炉墙（耐火材料）,3,5,层燃炉（,16,）,链条炉排炉（,8,）,炉拱作用：合理组织炉内热辐射和热烟气流动,无烟煤：及时着火；烟煤：增强混合,炉拱种类：前拱、后拱,前拱作用：炉内火焰和高温烟气的辐射热传递到新煤区,（足够的敞开度）,后拱作用：和前拱形成喉口，加速炉内高温烟气的扰动,高温烟气和炽热炭粒输送到燃烧区（依靠负压）,烟气和炭粒转弯向上时分离落在新煤层形成“火雨”,对燃尽区保温促燃,（足够的覆盖度）,32,3,5,层燃炉（,17,）,链条炉排炉（,9,）,炉拱设置原则,依据：燃料性质,难燃煤（,无烟煤、贫煤、发热量低的劣质煤,）,前拱低而长的后拱,易燃煤（,烟煤、褐煤,）,前拱或前拱短而高的后拱,33,措施之三,增设二次风,3,5,层燃炉（,18,）,链条炉排炉（,10,）,含义：燃烧层上方借助喷嘴以高速喷入炉膛空间的若干强烈气流,布置方式 前墙布置 后墙布置 前后墙布置,作用：加强炉内气流扰动（空气、高温烟气或蒸汽）,34,3,5,层燃炉（,19,）,链条炉排炉（,11,）,前墙布置,单面布置,高温烟气的辐射热导向燃烧中心,防止前拱区的新煤提前着火引燃,高挥发份燃料,前后墙布置,双面布置,上下错列,旋转气流（延长时间，分离作用）,后墙布置,单面布置,高温烟气的辐射热导向前拱区,加速新煤准备阶段及挥发份逸出,低挥发份优质烟煤,喉口部位向下倾斜,1025,严禁二次风直接吹射到煤的燃烧层面,35,3,5,层燃炉（,20,）,链条炉排炉（,12,）,链条炉排炉的运行,燃料层厚度：煤闸门（,100,150mm,）,炉排速度：燃烧出力与燃烧经济,送风量：适应负荷的变动最为灵敏（扩散区）,粒度：堆积，通风阻力（,0,25mm,，最大,38mm,，小于,3mm,不大于,30,）,粘结性：强（阻力），弱（细屑）,挥发分：低（着火），高（燃烧空间）,水分：高（延长干燥），低（细屑）,8,10,灰分：灰分（灰垫，不大于,30,），灰熔点（通风，,t,3,高于,1200,）,燃,料,性,质,燃,烧,调,节,高挥发分：薄煤层、快送煤（亦适用于粒度均匀、粘结性强）,低挥发分：厚煤层、慢送煤（亦适用于高水分、高灰分）,锅炉负荷变化：先调风，再调煤,调,节,原,则,36,3,5,层燃炉（,21,）,往复炉排炉（,1,）,1,活动炉排片,2,固定炉排片,3,支撑棒,4,炉拱,5,燃尽炉排,6,渣斗,7,固定梁,8,活动框架,9,滚轮,10,电动机,11,推拉杆,12,偏心轮,活动炉排片在固定炉排片上往复运动,给煤、出渣、拨火机械化,37,3,5,层燃炉（,22,）,往复炉排炉（,2,）,活动炉排片往复推饲,活动炉排片耙拨煤层,新煤推饲到炽热火床（双面引火）,着火炭粒返未燃煤层（引火种）,击碎焦块脱落灰壳,燃烧特点,煤种适应性好,金属耗量低,活动炉排片头部始终接触炽热焦炭,脱落或烧坏的炉排使焦炭脱落至风仓,炉排冷却条件差（无空行程）,漏风漏煤大,38,3,5,层燃炉（,23,）,抛煤机炉（,1,）,抛煤机分类,风力抛煤机,机械风力抛煤机,机械抛煤机,风力抛煤机,借助高速气流,前部粗后部细,机械抛煤机,借助旋转叶片,前部细后部粗,风力播煤装置,倾斜板,给煤装置,击煤机构,39,3,5,层燃炉（,24,）,抛煤机炉（,2,）,煤斗,推煤活塞,调节手轮,冷却风道,播煤风槽,侧风管,转动挡板,4,调节平板,5,冷却风喷口,6,击煤叶片,7,转子,机械风力抛煤机,机械播散为主,（击煤叶片和转子）,风力播散为辅,（播煤风槽、侧风管和冷却风道）,粒度分布均匀,前部细后部粗,给煤量：推煤活塞行程,抛程：转子和调节平板,40,3,5,层燃炉（,25,）,抛煤机炉（,3,）,抛煤机炉分类,抛煤机固定炉排炉（不大于,10t/h,及相应容量热水锅炉）,抛煤机链条炉排炉（大于,10t/h,及相应容量热水锅炉）,前部细,后部粗,抛煤机正转炉排（风力抛煤机）,抛煤机反转炉排（机械风力抛煤机或机械抛煤机）,后部细,前部粗,41,3,5,层燃炉（,26,）,抛煤机炉（,4,）,机械风力抛煤机,翻转炉排,炉门,进风口,看火门,飞灰复燃装置,播煤风口,42,3,5,层燃炉（,27,）,抛煤机炉（,5,）,双向引火（新煤颗粒均匀覆盖在炽热的焦炭燃烧层）,着火条件优越,煤种适应性广（尤其是粘结性强和灰熔点低的煤）,炉排的冷却度高（炉排与炽热焦炭燃烧层之间有灰渣层）,粒度分布均匀,呈簿煤层的燃烧（,30,50mm,）,热惯性小，调节灵敏,煤层厚度均匀（允许较大风速和,q,R,）,分段送风的分段数,细煤屑燃烧 飞灰复燃装置,炉膛容积（,q,R,）,二次风（抛煤机上方，阻止细煤屑逃逸）,燃,烧,特,点,43,3,5,层燃炉（,28,）,振动炉排炉,特点：炉排受周期性变化惯性力作用,产生与水平面呈夹角的往复振动,煤层沿破坏炉排方向跳跃推进,缺陷：锅炉本体、地基和厂房,破坏风仓密封（漏煤）,限制应用,44,3,5,层燃炉（,29,）,小结,特点,炉排 煤在炉排上呈一定厚度燃烧层,可燃挥发分和细煤末悬浮燃烧,焦炭燃料层中燃烧,种类,固定炉排炉,下饲式炉,链条炉排炉,往复炉排炉,抛煤机炉,振动炉排炉,45,3,6,流化床锅炉（,1,）,基本概念（,1,）,颗粒静止不动,浮力小于重力,料层高度不变,流速线性增长,通风阻力增加,浮力等于重力,料层膨胀,床高增加,空气流速不变,料层阻力不变,46,3,6,流化床锅炉（,2,）,基本概念（,2,）,空截面气流速度,w,以布风板界面积作为计算截面的气流速度,极限流化速度,w,jx,颗粒床层从流态化状态转变为气力输送时的最低速度,临界流化速度,w,lj,颗粒床层从静止状态转变为流态化时的最低速度,47,3,6,流化床锅炉（,3,）,基本特性（,1,）,流体动力学特性,任一高度的静压近似于此高度以上单位床截面内固体颗粒重量,无论床层如何倾斜，床表面总是保持水平,床层的形状保持容器的形状,床内固体颗粒可以像流体一样从底部或侧面的孔口中排出,密度高于床层表观密度的物体在床内会下沉，相反浮在床面上,床内颗粒混合良好，当加热床层时，整个床层的温度基本均匀,48,3,6,流化床锅炉（,4,）,基本特性（,2,）,49,3,6,流化床锅炉（,5,）,基本型式（,1,）,床层趋于平稳,气泡聚合长大,50,3,6,流化床锅炉（,6,）,基本型式（,2,）,51,3,6,流化床锅炉（,7,）,基本型式（,3,）,非正常流化床,52,3,6,流化床锅炉（,8,）,鼓泡床（,1,）,给煤机,流化层,布风板,（风帽式炉排）,风室,沉浸受热面,（埋管）,灰渣溢流口,悬浮段,结构组成,给煤装置,布风装置,风帽 布风板 风室,炉膛,流化层 悬浮段,53,3,6,流化床锅炉（,9,）,鼓泡床（,2,）,部件作用,给煤装置,正压给煤 料层下给煤,需要给煤机（保证连续进煤）,负压给煤 料层上负压区给煤,不需要给煤机（自流）,54,3,6,流化床锅炉（,10,）,鼓泡床（,3,）,部件作用,布风装置,建立流态化,布风均匀,阻力小,不漏煤,不堵塞,结构简单,制造和检修方便,1,风帽,2,耐火层,3,布风板,4,排渣孔,5,风室,55,3,6,流化床锅炉（,11,）,鼓泡床（,4,）,部件作用,布风板,厚度,20,35mm,钢板或铸铁,敷耐火材料层（保护布风板）,开孔安装风帽,开孔安装排渣孔（直径,108,133mm,）,1500,2000Pa,阻力以均匀布风,风室,等压风室（静压分布均匀）,风室内流速,1.5m/s,以下,56,3,6,流化床锅炉（,12,）,鼓泡床（,5,）,部件作用,风帽,蘑菇头（上端封闭，下端插头）,帽头边缘开通风孔,（,8,14,个，,4,8mm,）,通风孔风速,35,40m/s,57,3,6,流化床锅炉（,13,）,鼓泡床（,6,）,部件作用,炉膛,流化层 溢流口中心线到风帽通风小孔中心线,1.4,1.6m,沉浸受热面（埋管）,悬浮段 溢流口中心线以上,横截面较大，降低烟气流速,水冷壁,58,3,6,流化床锅炉（,14,）,鼓泡床（,7,）,炉膛,1,给煤口,2,溢流口,3,风室,4,布风板,5,埋管,59,3,6,流化床锅炉（,15,）,鼓泡床（,8,）,横管,斜管,竖管,埋管布置型式,60,3,6,流化床锅炉（,16,）,鼓泡床（,9,）,燃烧过程,流化翻腾燃烧,(,延长时间,),溢流口排渣,(,1.4,1.6m,),床层,(,炉料,),炽热扰动混合,新煤仅占料层,5,10,四面引燃,(,吞没,),埋管传热强,(,浓相，,200,300W/m,2,K,),q,v,1.7,2.1MW/m,3,(,煤粉炉,10,倍,),q,R,2.9,3.5MW/m,2,(,链条炉,5,倍,),低温燃烧,(,脱硫，脱氮，结渣,),61,3,6,流化床锅炉（,17,）,鼓泡床（,10,）,缺陷,锅炉效率低（飞灰量大飞灰含碳量高）,运行电耗大（克服料层阻力）（煤粉炉,2,倍）,埋管磨损重（即使防磨，寿命不超过,1,年）,烟尘排放大,循环流化床锅炉,62,3,6,流化床锅炉（,18,）,循环床（,1,）,63,3,6,流化床锅炉（,19,）,循环床（,2,）,分离器,返料阀,64,3,6,流化床锅炉（,20,）,循环床（,3,）,快速流化床,颗粒与气流全部充满,床层不存在气泡相,部分颗粒均匀分布在气流呈连续稀相,其余颗粒呈絮团状悬浮在连续稀相,65,3,6,流化床锅炉（,21,）,循环床（,4,）,流体动力学特征,颗粒充满空间，不再有清晰的界面（鼓泡流化床）,颗粒团不断形成和解体并向各个方向运动,颗粒与气体之间相对速度大（流化速度为鼓泡床,23,倍）,床层压降随流化速度和颗粒的质量流量而变化,强烈的颗粒返混,颗粒的外部循环 温度分布均匀,良好的横向混合,物料在床内的停留时间增加（几分钟到数小时）,66,3,6,流化床锅炉（,22,）,循环床（,5,）,低温的动力控制燃烧,高速度、高浓度、高通量的物料循环（内外）,高强度的热量、质量和动量传递过程,燃料适应性广,燃烧效率高,脱硫效率高,NOx,排放低,q,A,3.54.5MW/m,2,（接近煤粉炉）,不布置埋管,负荷调节快而广,67,3,6,流化床锅炉（,23,）,循环床（,6,）,1,给煤装置,2,布风板,3,风室,4,炉膛,5,分离器,6,回料器,7,对流管束,8,省煤器,9,排灰管,68,3,6,流化床锅炉（,24,）,循环床（,7,）,项目,数值,项目,数值,温度,(),850950,床层压降,(kPa),1112,流化速度,(m/s),46,炉内颗粒浓度,(kg/m,3,),炉膛下部：,150600,床料粒度,(m),100700,炉膛上部：,1040,床料密度,(kg/m,3,),18002600,Ca/S,摩尔比,1.54,燃料粒度,(mm),12,壁面传热系数,W/(m,2,K),210250,脱硫剂粒度,(mm),1,69,演讲完毕，谢谢观看！,