《煤的层燃技术》ppt课件

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1、层燃锅炉设备及运行安徽省特种设备检测院培训中心杨新建2011年3月煤的层燃技术主要内容1、煤的层燃原理概述、燃料层的阻力及其气动稳定性、层燃的热质交换与化学反应过程。2、层燃设备的运行不同给料排渣方式层燃炉的结构与运行特点、层燃炉的风室与炉排冷却设计1煤的层燃原理1.1煤的层状燃烧概述煤的层状燃烧，简称层燃，通常是将粒状煤放在某种金属支撑物上，形成一定厚度的燃料层，另将燃烧所需空气从支撑物下部通入，使煤与空气燃烧过程处于气固两相流动中的固定床状态。层燃是燃烧设备最早形式，所用的支撑物常称为炉排。早期的层燃使用固定炉排，人工加煤。由于人力耗费

2、大、燃烧效率低、热损失大等缺点，固定炉排仅在容量很小的锅炉上使用。其后人们对其进行了多种改进，开发出自动给煤的抛煤机层燃炉、可自动给煤和除渣的链条炉排炉等。固定炉排炉燃烧过程1-新煤层；2-干燥层；3-热解层；4-还原层；5-氧化层；6-还原层层燃炉中，煤的燃烧通常要经历干燥和热解、挥发分着火、焦炭燃烧和燃尽四个阶段。虽然这四个阶段有先有后，但彼此相互联系重叠进行。煤被投放在炉排上后，首先被加热干燥；当温度升高到100℃以后，煤中所含水分大量析出；当加热到温度大于130-400℃，煤中的挥发分开始析出，同时形成焦炭。随着挥发分的析出，在一定

3、氧浓度和温度条件下，发生着火和燃烧，形成明亮的火焰。空气煤各种煤的挥发分析出温度及着火温度不同的煤的挥发分含量不同，一般挥发分越多的煤，开始析出的温度越低，着火温度也越低，着火也越容易。燃料褐煤烟煤贫煤无烟煤挥发分Vdaf/%40-6020-4010-20<10挥发分析出温度/℃130-170210-260320-390380-400着火温度/℃250-450400-500600-700>700层燃炉煤层厚度方向上气体成分的变化Ⅰ-灰渣带；Ⅱ-氧化带；Ⅲ-还原带；Ⅳ-干馏带在氧化带中，炭的燃烧除了产生CO2以外，还产生少量的CO。在氧化带末

4、端，氧化浓度已趋于零，CO2浓度达到最大，而且燃烧温度也最高。实验表明氧化带的厚度大约等于煤块尺寸的3～4倍。当煤层厚度大于氧化带厚度时，在氧化带之上将出现一个还原带，CO2被C还原成CO。这一还原反应是吸热反应，所以随着CO浓度的增大，气体温度逐渐下降。根据煤层厚度的不同，所得到的燃烧反应及其产物也不同，因此就出现了两种不同的层状燃烧法，即“薄煤层”燃烧法和“厚煤层”燃烧法。薄煤层燃烧法的煤层较薄，对于烟煤只有100～150mm，在煤层中不产生还原反应。厚煤层燃烧法也称为半煤气燃烧法，煤层较厚，对烟煤来讲大约为200～400mm，目的是为

5、了使部分燃烧产物得到还原，使燃烧产物中含有一些CO，改善炉膛温度分布。当挥发分接近烧完时，氧气扩散到焦炭表面，而后焦炭开始燃烧，并放出大量热量。因为焦炭与氧的反应是气固异相反应，速率较慢，而焦炭是煤中主要的可燃质，所以煤的燃烧速率主要决定于焦炭的燃烧速率。焦炭的燃烧速率则决定于焦炭本身的化学反应活性、氧气供给情况以及温度。若焦炭化学反应能力大大超过氧气扩散能力，燃烧速率取决于扩散能力，提高化学反应能力则对燃烧速率影响不大，此时处于扩散控制燃烧状态。而当扩散能力大大超过化学反应能力，焦炭表面的氧气很充分，燃烧速率取决于化学反应能力，处于动力控

6、制燃烧状态。当化学反应能力和扩散能力相差不大，燃烧速率既与化学反应能力有关，也和扩散能力有关时，处于过渡控制燃烧状态。在层状燃烧中，温度较高，化学反应能力较强，而煤粒较大，扩散能力较弱，一般属于扩散燃烧，这时，过分提高煤层温度对强化燃烧的作用不大，因此，为了提高层燃炉中煤层的燃烧速率，主要措施是增强空气中氧向焦炭表面的扩散，常用方法包括加强通风和拨火等。加强通风可以提高空气通过煤层的速度，从而提高空气冲刷焦炭颗粒的速度和扩散能力。拨火可以去除焦炭燃烧常常形成的灰壳，此灰壳将妨碍空气向未燃表面的扩散，使焦炭难以燃尽。特别是灰分多、熔点低的煤，

7、形成的灰壳厚而密实，空气难以渗透。燃尽阶段进行得很缓慢，放热量不多，需要的空气也很少，但需要维持较高的炉温和较长的时间。对于炉膛中的飞灰，由于温度一般较煤层中低，化学反应能力较弱，而飞灰一般又较细，扩散能力较强。因此，一般属于动力燃烧或过渡燃烧。所以适当提高炉膛温度是强化炉膛中飞灰燃烧的重要因素。1.2燃料层的阻力及其气动稳定性当燃料稳定在炉排上时，煤块的重量必须不小于气流作用在煤块上的动压冲力，即：式中，d为煤块直径，m；和为煤块和空气的密度，kg/m3;ua为空气的流速，m/s；C为颗粒迎风阻力系数。对于一定直径的煤块，当煤块的重量和气

8、流对煤块的冲力相等时，煤块处于一种临界平衡状态，若再提高空气流速，煤块将被吹走，造成不完全燃烧。为了能在单位炉排上燃烧更多的燃料，必须提高气流速度，因而必须保证煤块有一定的直径。