一、锅炉燃烧煤粉对炉膛的要求
锅炉炉膛作为燃烧室,是保证炉膛正常运行的先决条件之一。燃烧煤粉时,对炉膛的要求是:
1)创造良好的着火、稳燃条件,并使燃料在炉内完全燃尽;
2)锅炉炉膛受热面不结渣;
3)布置足够的蒸发受热面,并不发生传热恶化;
4)尽可能减少污染物的生成量;
5)对煤质和负荷复合有较宽的适应性能,以及连续运行的可靠性。
二、锅炉煤粉在炉膛内的燃烧过程
燃料从入炉内开始到燃烧完毕,大体上可分为如下三个阶段:
1)锅炉着火前准备阶段
从燃料入炉至达到着火温度这一阶段称准备阶段。在这一阶段内,要完成水份蒸发,挥发份析出、燃料与空气混合物达到着火温度。显然,这一阶段是吸热过程,热量来源是火焰辐射及高温烟气回流。影响准备阶段时间长短的因素除燃烧器本身外,主要是炉内热烟气为煤粉气流提供热量的强弱,煤粉气流的数量、温度、浓度、挥发份含量及煤粉细度等。
2)锅炉燃烧阶段
当达到着火温度后,挥发份首先着火燃烧,放出热量,使温度升高,焦炭被加热到较高温度而开始燃烧。燃烧阶段是强烈的放热过程,温度升高较快,化学反应强烈,这时碳粒表面往往会出现缺氧状态。强化燃烧阶段的关键是加强混合,使气流强烈扰动,以便向碳粒表面提供氧气,而将碳粒表面的二氧化碳扩散出去。
3)燃尽阶段
主要是将燃烧阶段未燃尽的碳烧完。燃尽阶段剩余的碳虽然不多,但要完全燃尽却很困难,主要是存在着诸多不利于完全燃烧的因素,如少量的固定碳被灰包围着;氧气浓度已较低;气流的扰动渐趋衰减;炉内温度在逐步降低。如果燃料的挥发份低、灰份高、煤粉粗、炉膛容积小,完全燃尽将更困难。据试验,对细度R90=5%的煤粉,其中97%的可燃物可在25%的时间内燃尽,而其余3%的可燃物却要75%的时间才能燃尽。这也是实际锅炉中不可能使可燃物彻底燃尽的基本原因。
三、影响锅炉燃烧的因素
锅炉燃烧速度反映单位时间烧去可燃物的数量。
由于燃烧是复杂的物理化学过程,燃烧速度的快慢,取决于可燃物与氧的化学反应速度以及氧和可燃物的接触混合速度。
前者称化学反应速度,也称化学条件;后者称物理混合速度,也称物理条件。
化学反应速度与反应空间的压力、温度、反应物质浓度有关,且成正比。
对于锅炉的实际燃烧,影响化学反应速度的主要因素是炉内温度,炉温高,化学反应速度快。
锅炉燃烧速度除与化学反应速度有关外,还取决气流向碳粒表面输送氧气的快慢,即物理混合速度。
而物理混合速度取决于空气与燃料的相对速度、气流扰动情况、扩散速度等。
化学反应速度、物理混合速度是相互关联的,对燃烧速度均起制约作用。
例如,锅炉高温条件下应有较高的化学反应速度,但若物理混合速度低,氧气浓度下降,可燃物得不到充足的氧气供应,结果燃烧速度也必然下降。
因此,只有在化学条件和物理条件都比较适应的情况下,才能获得较快的燃烧速度。
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