工業(yè)鍋爐的燃燒

摘 要 本文結(jié)合筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)，在闡明鍋爐、鍋爐燃燒過(guò)程及燃燒的基本因素的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)鍋爐的常用燃料煤的分析，綜合煤質(zhì)本身、燃燒過(guò)程、燃燒特點(diǎn)和燃燒條件等方面的影響，提出優(yōu)化工業(yè)鍋爐燃燒的幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞 工業(yè)鍋爐；燃燒；建議

中圖分類(lèi)號(hào)TK22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2013）100-0167-02

隨著經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的發(fā)展，鍋爐設(shè)備廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)的各個(gè)部門(mén)，，作為特種設(shè)備安全監(jiān)管的設(shè)備之一，其安全性也尤為重要。筆者根據(jù)幾年來(lái)的工作經(jīng)驗(yàn)和同行之間的經(jīng)驗(yàn)交流來(lái)簡(jiǎn)單闡述一下對(duì)鍋爐燃燒方面的見(jiàn)解。

1 鍋爐概述

鍋爐是將燃料的化學(xué)能（或電能）轉(zhuǎn)變成熱能（具有一定參數(shù)的蒸汽和熱水）的能量轉(zhuǎn)化設(shè)備，同時(shí)是直接受火和高溫?zé)煔猓ㄊ軣幔�、承受工作壓力載荷、具有爆炸危險(xiǎn)的特種設(shè)備�！短胤N設(shè)備安全監(jiān)察條例》中定義的鍋爐是指利用各種燃料、電或者其他能源，將所盛裝的液體加熱到一定的參數(shù)，并對(duì)外輸出熱能的設(shè)備。

鍋爐按使用形式分為：工業(yè)鍋爐、小型鍋爐和電站鍋爐。鍋爐使用的燃料按物態(tài)分為固體燃料、液體燃料和氣體燃料三類(lèi)。在我國(guó)常用的固體燃料是煤，液體燃料有重油、渣油和柴油，氣體燃料按其獲取的方式分為天然氣和人工煤氣。本文以燃煤工業(yè)鍋爐為例。

2 鍋爐的燃燒

對(duì)于鍋爐來(lái)說(shuō)，其工作包括著三個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程：燃料的燃燒過(guò)程、煙氣向水的傳熱過(guò)程和水的受熱汽化過(guò)程。在鍋爐整個(gè)循環(huán)體系中，整體來(lái)說(shuō)燃燒過(guò)程即燃料在加煤斗中借自重下落到爐排面上，爐排借電動(dòng)機(jī)通過(guò)變速齒輪箱減速后由鏈輪來(lái)帶動(dòng)，猶如皮帶運(yùn)輸機(jī)，將燃料帶入爐內(nèi)。燃料一面燃燒一面向后移動(dòng)；燃燒需要的空氣是由風(fēng)機(jī)送入爐排腹中風(fēng)倉(cāng)后，向上穿過(guò)爐排到達(dá)燃料層，進(jìn)行燃燒反應(yīng)形成高溫?zé)煔�。燃料最后燒盡成灰渣，在爐排末端被除渣板鏟除于灰渣斗后排出。

針對(duì)我們的燃料煤，煤的燃燒過(guò)程可以更加細(xì)化的來(lái)看，可以說(shuō)是經(jīng)歷以下四個(gè)階段：1）水分蒸發(fā)階段，也稱(chēng)煤的預(yù)熱干燥和干餾階段，煤進(jìn)入爐膛受熱后，水分即開(kāi)始汽化析出，當(dāng)溫度達(dá)到100℃～105℃時(shí)，蒸發(fā)完所有水分；2）揮發(fā)物析出階段，煤在持續(xù)吸收熱量后，溫度不斷上升，當(dāng)煤被加熱至130℃～140℃時(shí)，開(kāi)始分解出可燃性揮發(fā)物，形成焦炭；3）揮發(fā)物和焦炭的著火燃燒階段，隨著燃料溫度的持續(xù)升高，達(dá)到一定濃度的氣態(tài)揮發(fā)物（主要是氫、一氧化碳及多種碳?xì)浠�合物）在遇到氧氣時(shí)便開(kāi)始著火燃燒，放出熱量，同時(shí)使焦炭繼續(xù)加熱升溫，當(dāng)揮發(fā)物快燃盡時(shí)，焦炭已經(jīng)達(dá)到熾熱發(fā)紅狀態(tài)（約600℃～700℃），即進(jìn)入焦炭的猛烈燃燒階段，4）焦炭的燃盡階段，隨著揮發(fā)物及焦炭的燃燒，灰渣也逐步形成。經(jīng)歷一定時(shí)間燃燒后，焦炭外面已被一層灰渣所包裹，并在高溫作用下熔化后形成一層硬殼，阻止沒(méi)有燃燒殘留的炭核與空氣的接觸，使燃燒進(jìn)行的異常緩慢。這一階段將焦炭盡量燃燒完，以降低鍋爐熱損失，節(jié)約燃料。

3 燃燒的基本要素

燃燒是可燃物跟助燃物（氧化劑）發(fā)生的一種劇烈的、發(fā)光、發(fā)熱的化學(xué)反應(yīng)。前面已經(jīng)提到鍋爐使用的燃料按物態(tài)分為固體燃料、液體燃料和氣體燃料三類(lèi)。常用的固體燃料是煤。

煤的種類(lèi)繁多，分類(lèi)方法也各有不同。新的煤炭分類(lèi)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)按煤的煤化程度由高到低分為無(wú)煙煤、煙煤和褐煤，分為14大類(lèi)和17小類(lèi)。其中無(wú)煙煤的揮發(fā)分由低到高分為3個(gè)小類(lèi)；煙煤按其揮發(fā)分、粘結(jié)性指標(biāo)等分為12大類(lèi)；褐煤又分為年輕褐煤和年老褐煤2個(gè)小類(lèi)。作為燃料煤本身，不同的燃料煤也具備其自身的特性，選擇適合的燃料也是鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保障性條件。

我們工業(yè)鍋爐常用煤來(lái)說(shuō)，其特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：1）要使燃料燃燒得快，必須要有較高的爐膛溫度，爐膛溫度越高，碳和氧的化合速度越快，燃燒就越快。一般要求層燃爐的爐膛溫度在1100℃～1300℃，懸浮爐的爐膛溫度在1300℃以上，沸騰爐的沸騰段溫度在1000℃左右；2）利用空氣中的氧來(lái)助燃，空氣沖刷碳的速度越快，碳和氧的接觸越好，燃燒就越充分，尤其是機(jī)械爐排，要根據(jù)煤在爐排上的燃燒階段，來(lái)配合給適量的空氣（鼓風(fēng)）；3）固體燃料灰分較多，殘留碳被灰殼包裹，影響碳的燃盡，且灰熔點(diǎn)低時(shí)，易結(jié)焦影響燃燒。為此，一般在運(yùn)行中要撥火或除渣；4）固體燃料在燃燒中飛灰量較大，隨著煙氣排至大氣中，影響環(huán)保。為此，要對(duì)燃燒后的煙氣進(jìn)行除塵。

為使鍋爐達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)，必須解決好燃料的完全燃燒問(wèn)題。這主要受以下四個(gè)條件的影響：1）供給完全燃燒所必須的空氣量；2）維持適當(dāng)高的爐膛溫度；3）空氣與燃料具有良好的混合；4）有足夠的燃燒時(shí)間，尤其是層燃爐，燃料燃燒必須需要足夠的時(shí)間，燃料顆粒越大燃燒時(shí)間越長(zhǎng)。若燃燒時(shí)間不夠，燃料燃燒就不完全。

4 建議

通過(guò)對(duì)鍋爐的常用燃料煤的了解，在其煤質(zhì)本身、燃燒過(guò)程、燃燒特點(diǎn)和燃燒條件等方面都給我們重要提示，筆者結(jié)合文章中所闡述的情況，給予以下幾點(diǎn)意見(jiàn)，希望在實(shí)際應(yīng)用中能夠起到一定的作用。

1）選擇適當(dāng)?shù)拿嘿|(zhì)，不同的煤有其不同的特性，密度、熱穩(wěn)定性、可磨性、粘結(jié)性、結(jié)焦性、結(jié)渣性和灰的熔融性等。在使用過(guò)程中，這些煤的特性會(huì)根據(jù)使用過(guò)程中的不同工況顯現(xiàn)出來(lái)。因此，選擇一種合適的煤種是非常重要的；

2）給予足夠高的爐膛溫度，燃燒的一個(gè)重要條件就是溫度，足夠高的爐膛溫度是不可缺少的助燃首要條件。為煤的連續(xù)燃燒持續(xù)燃燒提供充足的溫度保障；

3）給予燃料煤適量的空氣。煤與氧氣的結(jié)合充分與否直接影響到燃燒狀況，因此，在保證空氣足量的條件下還要盡量避免不影響爐膛溫度的降低。

4）給予燃料煤充足的燃燒空間和燃燒時(shí)間。燃料煤的燃燒需要空間也需要時(shí)間，因此爐膛內(nèi)的結(jié)焦結(jié)渣的清理、煤層的厚度與鏈條爐排的輸送速度的合理搭配方面都會(huì)對(duì)煤的燃燒空間和時(shí)間造成影響。

參考文獻(xiàn)

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