1、第七章第七章 固體燃料的燃燒固體燃料的燃燒固體燃料固體燃料煤、油頁(yè)巖、木柴、甘蔗渣等都是碳?xì)浠衔铮勺鳛楣腆w燃料煤、油頁(yè)巖、木柴、甘蔗渣等都是碳?xì)浠衔铮勺鳛楣腆w燃料煤占我國(guó)一次能源消費(fèi)的煤占我國(guó)一次能源消費(fèi)的70%以上以上消費(fèi)的煤中消費(fèi)的煤中80%以上用于燃燒以上用于燃燒我國(guó)是少有的以煤為主的國(guó)家我國(guó)是少有的以煤為主的國(guó)家煤的燃燒比較復(fù)雜，木柴等容易燃燒煤的燃燒比較復(fù)雜，木柴等容易燃燒煤中焦炭占煤中可燃質(zhì)重量的煤中焦炭占煤中可燃質(zhì)重量的5597%，焦炭的發(fā)熱量也占煤的總發(fā)熱，焦炭的發(fā)熱量也占煤的總發(fā)熱量的量的6095%。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 燃料類型燃料類型燃燒過(guò)程燃燒過(guò)程氣體燃料氣體

2、燃料純單相純單相液體燃料液體燃料屬多相，但基本上在屬多相，但基本上在氣相中進(jìn)行氣相中進(jìn)行固體燃料固體燃料屬多相擴(kuò)散燃燒屬多相擴(kuò)散燃燒固體燃料的多相擴(kuò)散燃燒過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜：固體燃料的多相擴(kuò)散燃燒過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜：首先要使氧氣到達(dá)固體表面，在固體表面和氧氣之間界面上發(fā)首先要使氧氣到達(dá)固體表面，在固體表面和氧氣之間界面上發(fā)生多相化學(xué)反應(yīng)；生多相化學(xué)反應(yīng)；其后，化學(xué)反應(yīng)所需要的霧質(zhì)量則靠自然擴(kuò)散或強(qiáng)制擴(kuò)散所形其后，化學(xué)反應(yīng)所需要的霧質(zhì)量則靠自然擴(kuò)散或強(qiáng)制擴(kuò)散所形成的物質(zhì)轉(zhuǎn)移來(lái)提供。成的物質(zhì)轉(zhuǎn)移來(lái)提供。第二節(jié)第二節(jié) 煤的燃燒過(guò)程及特點(diǎn)煤的燃燒過(guò)程及特點(diǎn) 一、煤粒的燃燒過(guò)程一、煤粒的燃燒過(guò)程煤的干燥煤的干燥(析

3、出水分析出水分)析出揮發(fā)分和形成焦炭析出揮發(fā)分和形成焦炭(結(jié)晶水、碳?xì)浠衔锝Y(jié)晶水、碳?xì)浠衔?揮發(fā)分和揮發(fā)分和焦炭燃燒焦炭燃燒灰渣生成灰渣生成從燃料干燥開(kāi)始到干餾出揮發(fā)物以至揮發(fā)物基本燃盡所需的時(shí)間僅占從燃料干燥開(kāi)始到干餾出揮發(fā)物以至揮發(fā)物基本燃盡所需的時(shí)間僅占燃料全部燃燒時(shí)間的燃料全部燃燒時(shí)間的10%。實(shí)際的燃燒各過(guò)程相互交叉進(jìn)行或者某些。實(shí)際的燃燒各過(guò)程相互交叉進(jìn)行或者某些階段是同步進(jìn)行的。階段是同步進(jìn)行的。在煤粒的燃燒過(guò)程中，起決定作用的是碳的燃燒過(guò)程，即碳在煤粒的燃燒過(guò)程中，起決定作用的是碳的燃燒過(guò)程，即碳和氧在煤粒表面進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。碳的燃燒速度不僅和和氧在煤粒表面進(jìn)行的化學(xué)反

4、應(yīng)過(guò)程。碳的燃燒速度不僅和化學(xué)反應(yīng)本身有關(guān)，而且還和氧擴(kuò)散到碳表面的速度有關(guān)。化學(xué)反應(yīng)本身有關(guān)，而且還和氧擴(kuò)散到碳表面的速度有關(guān)。擴(kuò)散速度擴(kuò)散速度和和反應(yīng)速度反應(yīng)速度之間差別可能很大，當(dāng)其中一個(gè)速度遠(yuǎn)之間差別可能很大，當(dāng)其中一個(gè)速度遠(yuǎn)小于另一個(gè)速度時(shí)，燃燒速度取決于較小的一個(gè)。小于另一個(gè)速度時(shí)，燃燒速度取決于較小的一個(gè)。提高煤層溫度提高煤層溫度加強(qiáng)反應(yīng)能力加強(qiáng)反應(yīng)能力提高通風(fēng)速度提高通風(fēng)速度加強(qiáng)擴(kuò)散能力加強(qiáng)擴(kuò)散能力二、碳燃燒的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理二、碳燃燒的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理研究表明，碳燃燒釋放熱量的主要化學(xué)反應(yīng)使碳和氧的直研究表明，碳燃燒釋放熱量的主要化學(xué)反應(yīng)使碳和氧的直接反應(yīng)，也稱為一次反應(yīng)。接反應(yīng)，也

5、稱為一次反應(yīng)。 C+O2=CO2+409 MJ 2C+O2=2CO+245 MJ一次反應(yīng)生成的一次反應(yīng)生成的CO和和CO2通過(guò)周圍的介質(zhì)擴(kuò)散出去，能通過(guò)周圍的介質(zhì)擴(kuò)散出去，能夠重新被碳表面從氣體介質(zhì)中吸附，在一定條件下發(fā)生二夠重新被碳表面從氣體介質(zhì)中吸附，在一定條件下發(fā)生二次反應(yīng)。次反應(yīng)。 CO+O2=2CO2+571 MJ C+CO2=2CO-162 MJ一次反應(yīng)和二次反應(yīng)同時(shí)交叉平行進(jìn)行著，構(gòu)成碳燃燒過(guò)一次反應(yīng)和二次反應(yīng)同時(shí)交叉平行進(jìn)行著，構(gòu)成碳燃燒過(guò)程的基本化學(xué)反應(yīng)。程的基本化學(xué)反應(yīng)。碳燃燒是一個(gè)氣固間的異相化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，此時(shí)碳和氧之碳燃燒是一個(gè)氣固間的異相化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，此時(shí)碳和氧之間的

6、反應(yīng)是在碳的吸附表面上進(jìn)行的。間的反應(yīng)是在碳的吸附表面上進(jìn)行的。1、碳和氧的化學(xué)反應(yīng)、碳和氧的化學(xué)反應(yīng)當(dāng)碳表面有水蒸氣存在時(shí)，還可能發(fā)生以下反應(yīng)：當(dāng)碳表面有水蒸氣存在時(shí)，還可能發(fā)生以下反應(yīng)： C+H2O=CO+H2 C+2H2O=CO2+2H2 3C+4H2O=4H2+2CO+CO2 C+2H2=CH4在靠近碳表面的氣體層中，還可能發(fā)生下列反應(yīng)：在靠近碳表面的氣體層中，還可能發(fā)生下列反應(yīng)： 2H2+O2=2H2O CO+H2O=CO2+H2上述反應(yīng)過(guò)程中哪些是主要的，取決于溫度、壓力以及氣上述反應(yīng)過(guò)程中哪些是主要的，取決于溫度、壓力以及氣體成分等燃燒過(guò)程的具體條件。體成分等燃燒過(guò)程的具體條件。

7、2、碳與氧的反應(yīng)理論、碳與氧的反應(yīng)理論（1）對(duì)于碳和氧的一次反應(yīng)產(chǎn)物，有三種觀點(diǎn)：）對(duì)于碳和氧的一次反應(yīng)產(chǎn)物，有三種觀點(diǎn)：a. 二氧化碳學(xué)說(shuō)二氧化碳學(xué)說(shuō)碳的氧化產(chǎn)物中碳的氧化產(chǎn)物中CO2是初次產(chǎn)物，燃燒中的是初次產(chǎn)物，燃燒中的CO是是CO2與與C相互作用形成的二次反應(yīng)產(chǎn)物。相互作用形成的二次反應(yīng)產(chǎn)物。b. 一氧化碳學(xué)說(shuō)一氧化碳學(xué)說(shuō)碳與氧反應(yīng)的初次產(chǎn)物是碳與氧反應(yīng)的初次產(chǎn)物是CO，CO再與氧化合生成再與氧化合生成CO2。c. 目前普遍接受的第三種觀點(diǎn)目前普遍接受的第三種觀點(diǎn)碳與氧首先生成碳氧絡(luò)合物，絡(luò)合物再生成碳與氧首先生成碳氧絡(luò)合物，絡(luò)合物再生成CO和和CO2。 碳和氧反應(yīng)的絡(luò)合物理論碳和氧反

8、應(yīng)的絡(luò)合物理論 溫度在溫度在1300以下時(shí)，碳和氧的反應(yīng)機(jī)理：以下時(shí)，碳和氧的反應(yīng)機(jī)理：物理吸附為主，反應(yīng)過(guò)程為一級(jí)反應(yīng)物理吸附為主，反應(yīng)過(guò)程為一級(jí)反應(yīng).氧分子落入碳晶格內(nèi)生成絡(luò)合物。氧分子落入碳晶格內(nèi)生成絡(luò)合物。 3C+2O2= C3O4由于溫度不高，絡(luò)合物熱離解的可能性不大而處于穩(wěn)定狀態(tài)，一旦有由于溫度不高，絡(luò)合物熱離解的可能性不大而處于穩(wěn)定狀態(tài)，一旦有能量較高的氧分子撞擊此部分時(shí)，將發(fā)生以下離解反應(yīng)：能量較高的氧分子撞擊此部分時(shí)，將發(fā)生以下離解反應(yīng)： C3O4+C+O2= 2CO2+2CO簡(jiǎn)化方程式可寫(xiě)成：簡(jiǎn)化方程式可寫(xiě)成： 4C+3O2= 2CO2+2CO 溫度在溫度在1600以上時(shí)，

9、碳和氧的反應(yīng)機(jī)理以上時(shí)，碳和氧的反應(yīng)機(jī)理高能氧分子份額增多了，但同時(shí)已溶解氧分子的解脫作用也加大了；高能氧分子份額增多了，但同時(shí)已溶解氧分子的解脫作用也加大了；碳和氧的一次反應(yīng)通過(guò)晶體邊界的棱和頂角的化學(xué)吸附完成；碳和氧的一次反應(yīng)通過(guò)晶體邊界的棱和頂角的化學(xué)吸附完成；高溫下氧分子撞擊碳表面的頻率增大，但此時(shí)化學(xué)反應(yīng)取決于較慢的高溫下氧分子撞擊碳表面的頻率增大，但此時(shí)化學(xué)反應(yīng)取決于較慢的 化學(xué)吸附速度，與氧分子濃度和撞擊頻率無(wú)關(guān)。屬于零級(jí)反應(yīng)。化學(xué)吸附速度，與氧分子濃度和撞擊頻率無(wú)關(guān)。屬于零級(jí)反應(yīng)。化學(xué)吸附形成絡(luò)合物：化學(xué)吸附形成絡(luò)合物： 3C+2O2= C3O4高溫下自行熱分解高溫下自行熱分解

10、 C3O4= 2CO+CO2簡(jiǎn)化方程式可寫(xiě)成：簡(jiǎn)化方程式可寫(xiě)成： 3C+2O2= 2CO+CO2（2）碳和二氧化碳的反應(yīng)）碳和二氧化碳的反應(yīng) C+CO2=2CO該反應(yīng)為一吸熱反應(yīng)，是煤氣發(fā)生爐中進(jìn)行的主要化學(xué)反應(yīng)。該反應(yīng)為一吸熱反應(yīng)，是煤氣發(fā)生爐中進(jìn)行的主要化學(xué)反應(yīng)。CO2首先要吸附到碳的晶體上，形成絡(luò)合物，然后絡(luò)合物分解成首先要吸附到碳的晶體上，形成絡(luò)合物，然后絡(luò)合物分解成CO，解析離開(kāi)碳表面。解析離開(kāi)碳表面。由于由于CO2的化學(xué)吸附活化能比氧的溶解活化能大得多，因此這一反應(yīng)的化學(xué)吸附活化能比氧的溶解活化能大得多，因此這一反應(yīng)只有在溫度很高時(shí)才能顯著起來(lái)。只有在溫度很高時(shí)才能顯著起來(lái)。T40

11、0，CO2的固溶絡(luò)合和化學(xué)吸附絡(luò)合開(kāi)始顯著；的固溶絡(luò)合和化學(xué)吸附絡(luò)合開(kāi)始顯著；T700，零級(jí)反應(yīng)。最為薄弱環(huán)節(jié)為碳氧絡(luò)合物如何自我分解。，零級(jí)反應(yīng)。最為薄弱環(huán)節(jié)為碳氧絡(luò)合物如何自我分解。T950，一級(jí)反應(yīng)。最為薄弱環(huán)節(jié)為碳氧絡(luò)合物受，一級(jí)反應(yīng)。最為薄弱環(huán)節(jié)為碳氧絡(luò)合物受CO2撞擊分解撞擊分解溫度更高，一級(jí)反應(yīng)。最為薄弱環(huán)節(jié)為化學(xué)吸附過(guò)程溫度更高，一級(jí)反應(yīng)。最為薄弱環(huán)節(jié)為化學(xué)吸附過(guò)程（3）碳和水的反應(yīng)）碳和水的反應(yīng) C+H2O = CO+H2吸熱反應(yīng)，反應(yīng)級(jí)數(shù)一般認(rèn)為是一級(jí)反應(yīng)；吸熱反應(yīng)，反應(yīng)級(jí)數(shù)一般認(rèn)為是一級(jí)反應(yīng)；C與與H2O的反應(yīng)速度約比的反應(yīng)速度約比C與與O2的反應(yīng)速度快的反應(yīng)速度快3倍；

12、倍；水蒸汽也是經(jīng)過(guò)吸附、絡(luò)合與解析等一系列中間環(huán)節(jié)而引起的，起決水蒸汽也是經(jīng)過(guò)吸附、絡(luò)合與解析等一系列中間環(huán)節(jié)而引起的，起決定性環(huán)節(jié)是中間絡(luò)合物的生成和分離。定性環(huán)節(jié)是中間絡(luò)合物的生成和分離。（4）岐化反應(yīng)）岐化反應(yīng)定義：反應(yīng)物因原子不均勻分配而轉(zhuǎn)化成兩種不同產(chǎn)物的定義：反應(yīng)物因原子不均勻分配而轉(zhuǎn)化成兩種不同產(chǎn)物的反應(yīng)；反應(yīng)； 2CO = C+CO2該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，是氣化反應(yīng)的逆反應(yīng)；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，是氣化反應(yīng)的逆反應(yīng)；在溫度降低時(shí)，會(huì)引起析碳；對(duì)于冶金爐、合成氨裝置和在溫度降低時(shí)，會(huì)引起析碳；對(duì)于冶金爐、合成氨裝置和燃油爐，這是一個(gè)重要問(wèn)題。燃油爐，這是一個(gè)重要問(wèn)題。溫度很高時(shí)，不能發(fā)生

13、岐化反應(yīng)；溫度很低時(shí)，反應(yīng)速度溫度很高時(shí)，不能發(fā)生岐化反應(yīng)；溫度很低時(shí)，反應(yīng)速度太低，也不能析碳，僅在太低，也不能析碳，僅在2001000的溫度范圍內(nèi)，才可的溫度范圍內(nèi)，才可能析碳。能析碳。岐化反應(yīng)的最大速度出現(xiàn)在溫度為岐化反應(yīng)的最大速度出現(xiàn)在溫度為400600范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。 三、煤的燃燒方式三、煤的燃燒方式按按燃燃燒燒方方式式分分類類1、層狀燃燒（固定床）、層狀燃燒（固定床）2、氣流燃燒（氣流夾帶床）、氣流燃燒（氣流夾帶床）3、流化床燃燒、流化床燃燒塊煤、型煤或原煤置于固定或移動(dòng)的爐柵上面，空氣塊煤、型煤或原煤置于固定或移動(dòng)的爐柵上面，空氣通過(guò)燃燒層進(jìn)行燃燒反應(yīng)。通過(guò)燃燒層進(jìn)行燃燒反應(yīng)。最

14、宜燃燒塊度為最宜燃燒塊度為25-50mm。將固體燃料先磨成細(xì)粉，然后隨空氣在爐膛內(nèi)呈懸浮將固體燃料先磨成細(xì)粉，然后隨空氣在爐膛內(nèi)呈懸浮狀態(tài)進(jìn)行燃燒。可分為直流式狀態(tài)進(jìn)行燃燒。可分為直流式(煤粉直徑煤粉直徑300-500m)和旋風(fēng)式（煤粉直徑和旋風(fēng)式（煤粉直徑2-3mm） 。較高速度的空氣從底部經(jīng)過(guò)爐篦吹入較小的燃料粒子較高速度的空氣從底部經(jīng)過(guò)爐篦吹入較小的燃料粒子層中（層中（6mm）,當(dāng)風(fēng)速達(dá)到某一臨界速度時(shí)，粒子層當(dāng)風(fēng)速達(dá)到某一臨界速度時(shí)，粒子層的全部顆粒向上漂浮，靠近爐壁的顆粒則向下降，整的全部顆粒向上漂浮，靠近爐壁的顆粒則向下降，整個(gè)粒子層象液體沸騰一般。個(gè)粒子層象液體沸騰一般。1、層狀

15、燃燒（固定床燃燒）、層狀燃燒（固定床燃燒）爐柵燃燒系統(tǒng)可分為爐柵燃燒系統(tǒng)可分為層狀燃燒系統(tǒng)層狀燃燒系統(tǒng)加煤機(jī)機(jī)動(dòng)爐排燃燒系統(tǒng)加煤機(jī)機(jī)動(dòng)爐排燃燒系統(tǒng)層狀燃燒是一種最簡(jiǎn)單和最普通的塊煤燃燒法，層狀燃燒是一種最簡(jiǎn)單和最普通的塊煤燃燒法，在中小型工業(yè)爐中占有一定地位，但難以滿足大在中小型工業(yè)爐中占有一定地位，但難以滿足大型工業(yè)爐的需要，并不能完全實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)型工業(yè)爐的需要，并不能完全實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。化。層狀燃燒系統(tǒng)包括：人工進(jìn)料層燃爐、下部進(jìn)料層層狀燃燒系統(tǒng)包括：人工進(jìn)料層燃爐、下部進(jìn)料層燃爐、燃爐、傾斜爐柵層燃爐傾斜爐柵層燃爐、移動(dòng)爐柵層燃爐。、移動(dòng)爐柵層燃爐。傾斜爐柵層燃爐傾斜爐柵層燃爐層

16、狀燃燒的特征層狀燃燒的特征燃料放在爐篦上燃料放在爐篦上空氣通過(guò)爐篦下方爐篦孔穿過(guò)空氣通過(guò)爐篦下方爐篦孔穿過(guò)燃料層并和燃料進(jìn)行燃燒反應(yīng)燃料層并和燃料進(jìn)行燃燒反應(yīng)生成的高溫燃燒產(chǎn)物離開(kāi)燃料生成的高溫燃燒產(chǎn)物離開(kāi)燃料層進(jìn)入爐膛層進(jìn)入爐膛兩個(gè)重要參數(shù)兩個(gè)重要參數(shù)煤粒大小煤粒大小燒煙煤時(shí)：燒煙煤時(shí)：20-30mm燃燒煤層厚度燃燒煤層厚度薄煤層燃燒薄煤層燃燒100-150mm厚煤層燃燒厚煤層燃燒200-400mm 沿煤層厚度方向氣體成分的變沿煤層厚度方向氣體成分的變化曲線如圖所示，大致可分為：化曲線如圖所示，大致可分為：灰渣帶、氧化帶、（還原帶）和干灰渣帶、氧化帶、（還原帶）和干餾帶餾帶。氧化帶厚度大約等

17、于煤粒尺氧化帶厚度大約等于煤粒尺寸的寸的3-4倍。倍。只有當(dāng)煤層厚度大于氧化帶只有當(dāng)煤層厚度大于氧化帶厚度時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)還原帶厚度時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)還原帶（CO2被被C還原成還原成CO）。）。人工加煤的燃燒爐人工加煤的燃燒爐人工加人工加煤層狀煤層狀燃燒爐燃燒爐組成：組成：灰坑灰坑：積存灰渣，使空氣沿爐篦平面分布均勻，：積存灰渣，使空氣沿爐篦平面分布均勻，高約高約800mm；爐篦爐篦：支承煤層，空氣進(jìn)入通道，灰渣掉落通：支承煤層，空氣進(jìn)入通道，灰渣掉落通道。為避免堵塞，爐篦縫應(yīng)上小下大；道。為避免堵塞，爐篦縫應(yīng)上小下大；灰層灰層：50-60mm厚灰層能保護(hù)爐篦，同時(shí)有厚灰層能保護(hù)爐篦，同時(shí)有助于空氣預(yù)熱

18、并使之均勻分布；助于空氣預(yù)熱并使之均勻分布；燃燒空間燃燒空間：使燃燒產(chǎn)物能夠通暢地進(jìn)入爐膛，：使燃燒產(chǎn)物能夠通暢地進(jìn)入爐膛，并使煙氣中的可燃?xì)怏w能在燃燒爐內(nèi)完全燃燒。并使煙氣中的可燃?xì)怏w能在燃燒爐內(nèi)完全燃燒。新燃料周期性地加進(jìn)爐內(nèi)，燃燒過(guò)程具有周期性。新燃料周期性地加進(jìn)爐內(nèi)，燃燒過(guò)程具有周期性。加煤清渣全靠人力，勞動(dòng)強(qiáng)度大，勞動(dòng)條件差。加煤清渣全靠人力，勞動(dòng)強(qiáng)度大，勞動(dòng)條件差。（下伺）絞煤機(jī)（下伺）絞煤機(jī)一種應(yīng)用較廣的機(jī)一種應(yīng)用較廣的機(jī)械加煤設(shè)備。械加煤設(shè)備。水套水套8用于冷卻灰渣，用于冷卻灰渣，避免與燃燒爐圍墻粘避免與燃燒爐圍墻粘連在一起。連在一起。可以借助渣板可以借助渣板9的翻的翻轉(zhuǎn)將灰渣

19、排入渣車，轉(zhuǎn)將灰渣排入渣車，或采用人工出渣。或采用人工出渣。右圖表示下加煤燃燒爐的右圖表示下加煤燃燒爐的基本燃燒過(guò)程。基本燃燒過(guò)程。當(dāng)燃料向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，它逐當(dāng)燃料向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，它逐漸被加熱、干燥，并析出漸被加熱、干燥，并析出揮發(fā)物，在燃料層表面的揮發(fā)物，在燃料層表面的已是焦炭。揮發(fā)物和空氣已是焦炭。揮發(fā)物和空氣的混合物經(jīng)過(guò)焦炭層，在的混合物經(jīng)過(guò)焦炭層，在焦炭層的孔隙中燃燒。焦焦炭層的孔隙中燃燒。焦炭在新燃料的推動(dòng)下向爐炭在新燃料的推動(dòng)下向爐篦兩側(cè)運(yùn)動(dòng)，并與氧接觸篦兩側(cè)運(yùn)動(dòng)，并與氧接觸而燃燒。而燃燒。顯然，新燃料顯然，新燃料的送入速度及的送入速度及送入的空氣量送入的空氣量應(yīng)有嚴(yán)格的要應(yīng)有嚴(yán)格的要求，

20、否則可能求，否則可能出現(xiàn)當(dāng)新燃料出現(xiàn)當(dāng)新燃料到達(dá)燃料層表到達(dá)燃料層表面還未著火的面還未著火的不正常燃燒情不正常燃燒情況（況（b）。）。鏈條爐鏈條爐是一種結(jié)構(gòu)比較完善是一種結(jié)構(gòu)比較完善的機(jī)械化層燃爐。的機(jī)械化層燃爐。爐子的燃燒過(guò)程不隨爐子的燃燒過(guò)程不隨時(shí)間變化，克服了人時(shí)間變化，克服了人工爐燃燒的周期性缺工爐燃燒的周期性缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了燃燒過(guò)程點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了燃燒過(guò)程的連續(xù)化。的連續(xù)化。鏈條爐的引燃主要靠鏈條爐的引燃主要靠爐膛內(nèi)的輻射熱，所爐膛內(nèi)的輻射熱，所以著火條件較差，必以著火條件較差，必須在爐膛采取一些有須在爐膛采取一些有效措施，如設(shè)置爐拱效措施，如設(shè)置爐拱和使用二次供風(fēng)。和使用二次供風(fēng)。拋煤機(jī)拋煤

21、機(jī) 由給煤器和拋煤由給煤器和拋煤器組成器組成。前者將煤從前者將煤從煤斗輸送至拋煤器；煤斗輸送至拋煤器；后者則負(fù)責(zé)將煤拋撒后者則負(fù)責(zé)將煤拋撒到爐篦上。到爐篦上。 若與往復(fù)爐排配若與往復(fù)爐排配合使用，可使投煤和合使用，可使投煤和清灰工作實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。清灰工作實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。振動(dòng)爐排振動(dòng)爐排煤在爐排上靠振動(dòng)產(chǎn)煤在爐排上靠振動(dòng)產(chǎn)生的慣性徐徐向后移生的慣性徐徐向后移動(dòng)，并與空氣相交而動(dòng)，并與空氣相交而遇，新的煤由煤斗不遇，新的煤由煤斗不斷補(bǔ)充引入爐內(nèi)。斷補(bǔ)充引入爐內(nèi)。按照先后順序，得到按照先后順序，得到干燥、預(yù)熱、著火、干燥、預(yù)熱、著火、燃燒和燃盡。燃燒和燃盡。2、流化床燃燒、流化床燃燒是介于固體燃料的火床燃

22、燒和煤粉燃燒之間的一種燃是介于固體燃料的火床燃燒和煤粉燃燒之間的一種燃燒方式燒方式由上升氣流支撐的顆粒床，氣流可為空氣、由上升氣流支撐的顆粒床，氣流可為空氣、燃燒氣體產(chǎn)物和其它氣流。燃燒氣體產(chǎn)物和其它氣流。流化床技術(shù)已逐漸成為一種商業(yè)燃燒技術(shù)。流化床技術(shù)已逐漸成為一種商業(yè)燃燒技術(shù)。研制開(kāi)發(fā)了常壓沸騰床燃燒器、循環(huán)流化床燃燒器和研制開(kāi)發(fā)了常壓沸騰床燃燒器、循環(huán)流化床燃燒器和加壓流化床燃燒器。加壓流化床燃燒器。可用于生物質(zhì)燃料、泥炭、煙煤和褐煤、無(wú)煙煤碎屑、可用于生物質(zhì)燃料、泥炭、煙煤和褐煤、無(wú)煙煤碎屑、洗煤泥、石油焦、油頁(yè)巖、城市固體廢物燃料和各種洗煤泥、石油焦、油頁(yè)巖、城市固體廢物燃料和各種有

23、害廢棄物。有害廢棄物。圖示為沸騰床系統(tǒng)圖示為沸騰床系統(tǒng)流化床燃燒系統(tǒng)流化床燃燒系統(tǒng)一般包括：燃料一般包括：燃料和石灰石進(jìn)料系和石灰石進(jìn)料系統(tǒng)、流化床反應(yīng)統(tǒng)、流化床反應(yīng)器、廢熱鍋爐及器、廢熱鍋爐及空氣污染控制系空氣污染控制系統(tǒng)（統(tǒng)（APCS）流化床反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)有同相氣相氧化反應(yīng)和異相氣固反應(yīng)。流化床反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)有同相氣相氧化反應(yīng)和異相氣固反應(yīng)。許多反應(yīng)在床層頂部到燃燒室的自由空間進(jìn)行。許多反應(yīng)在床層頂部到燃燒室的自由空間進(jìn)行。. ()( .)abdef22222222C H N S CLxcsONaCO0 5 bf H O0 10 5d NOeSOfHCL+O +Nheat床層中的床層中的石灰石

24、（酸性氣體吸附劑）石灰石（酸性氣體吸附劑）被分解為被分解為CaO和和CO2，然后然后CaO與與SO2和和HCL反應(yīng)，脫除酸性氣體混合物：反應(yīng)，脫除酸性氣體混合物：.3222422CaCOCaOCOCaOSO0 5OCaSOCaO2HCLCaCLH O流化床燃燒器在燃燒后處理過(guò)程中不再需要酸性氣體清洗系統(tǒng)。布袋過(guò)濾流化床燃燒器在燃燒后處理過(guò)程中不再需要酸性氣體清洗系統(tǒng)。布袋過(guò)濾器或除塵室用于空氣污染控制目的已經(jīng)足夠。器或除塵室用于空氣污染控制目的已經(jīng)足夠。流化床設(shè)計(jì)中典型氣流表觀速度流化床設(shè)計(jì)中典型氣流表觀速度流化床類型流化床類型典型表觀速度典型表觀速度,m/s常壓沸騰床0.92-2.76循環(huán)流

25、化床4.62-9.24加壓流化床（工作壓力1.2MPa）0.8-3.13沸騰床主要是要把所有固體物質(zhì)保持在密相流化床中；沸騰床主要是要把所有固體物質(zhì)保持在密相流化床中；循環(huán)流化床反應(yīng)器則是把床層介質(zhì)及固體燃料吹出，然后循環(huán)流化床反應(yīng)器則是把床層介質(zhì)及固體燃料吹出，然后在旋風(fēng)除塵器即在旋風(fēng)除塵器即U型除塵其中重新捕獲這些固體顆粒并重新型除塵其中重新捕獲這些固體顆粒并重新加入反應(yīng)器；加入反應(yīng)器；加壓流化床表觀速度與沸騰床接近，但工作壓力為加壓流化床表觀速度與沸騰床接近，但工作壓力為1.2MPa.流化床燃燒原理流化床燃燒原理固體燃料顆粒的湍動(dòng)，導(dǎo)致了與質(zhì)量和熱量傳遞結(jié)果固體燃料顆粒的湍動(dòng)，導(dǎo)致了與質(zhì)

26、量和熱量傳遞結(jié)果有關(guān)的固體顆粒間的更加緊密地接觸，并且導(dǎo)致了床有關(guān)的固體顆粒間的更加緊密地接觸，并且導(dǎo)致了床層溫度的更加均勻一致；層溫度的更加均勻一致；在床層內(nèi)可直接加入酸性氣體吸附劑（如石灰石）在床層內(nèi)可直接加入酸性氣體吸附劑（如石灰石）,簡(jiǎn)簡(jiǎn)化了酸性氣體控制系統(tǒng)；化了酸性氣體控制系統(tǒng)；由于燃料分配系統(tǒng)、空氣分配系統(tǒng)的位置已確定，加由于燃料分配系統(tǒng)、空氣分配系統(tǒng)的位置已確定，加上在反應(yīng)器內(nèi)及器壁上安裝有熱量回收管，為了加強(qiáng)上在反應(yīng)器內(nèi)及器壁上安裝有熱量回收管，為了加強(qiáng)污染控制系統(tǒng)，溫度則作為一個(gè)獨(dú)立的可控制的變量污染控制系統(tǒng)，溫度則作為一個(gè)獨(dú)立的可控制的變量使用；使用；作為除熱池的惰性材料床

27、層的使用能夠減緩?fù)ǔ：鳛槌裏岢氐亩栊圆牧洗矊拥氖褂媚軌驕p緩?fù)ǔ：枯^高的燃料或固體廢棄物燃料不能燃燒的影響。量較高的燃料或固體廢棄物燃料不能燃燒的影響。沸騰床工藝過(guò)程沸騰床工藝過(guò)程一次空氣從床層底部鼓入，床層可在一定的空氣流速一次空氣從床層底部鼓入，床層可在一定的空氣流速范圍內(nèi)達(dá)到流化，二次空氣可在床層與自由空間的交范圍內(nèi)達(dá)到流化，二次空氣可在床層與自由空間的交接處以上的不同高度鼓入，以確保反應(yīng)器的燃燒階段接處以上的不同高度鼓入，以確保反應(yīng)器的燃燒階段進(jìn)行完全和確保固體顆粒和揮發(fā)分析出物的完全燃燒。進(jìn)行完全和確保固體顆粒和揮發(fā)分析出物的完全燃燒。燃料可通過(guò)一系列的床內(nèi)分布器加入床層。燃料

28、可通過(guò)一系列的床內(nèi)分布器加入床層。熱回收可通過(guò)傳承內(nèi)部的埋管或通過(guò)流化床反應(yīng)器器熱回收可通過(guò)傳承內(nèi)部的埋管或通過(guò)流化床反應(yīng)器器壁的冷卻管和燃燒系統(tǒng)下游的鍋爐來(lái)完成。壁的冷卻管和燃燒系統(tǒng)下游的鍋爐來(lái)完成。另外，可以把氨加入到自由空間用于另外，可以把氨加入到自由空間用于NOx的控制：的控制：3222232224NO4NHO4N6H O2NO4NHO3N6H O循環(huán)流化床工藝過(guò)程循環(huán)流化床工藝過(guò)程燃料的加料系統(tǒng)是通過(guò)床層燃料的加料系統(tǒng)是通過(guò)床層內(nèi)加料或循環(huán)物料流把燃料內(nèi)加料或循環(huán)物料流把燃料和石灰石加入燃燒室。和石灰石加入燃燒室。循環(huán)流化床的速度能夠沿反循環(huán)流化床的速度能夠沿反應(yīng)器把所有的固體顆粒吹

29、向應(yīng)器把所有的固體顆粒吹向固體回收系統(tǒng)。固體回收系統(tǒng)。為了使燃燒進(jìn)行完全和控制為了使燃燒進(jìn)行完全和控制反應(yīng)器內(nèi)的氣流速度，空氣反應(yīng)器內(nèi)的氣流速度，空氣是在不同高度和不同的分布是在不同高度和不同的分布點(diǎn)進(jìn)行分布。點(diǎn)進(jìn)行分布。熱回收是由鑲嵌在循環(huán)流化熱回收是由鑲嵌在循環(huán)流化床墻壁內(nèi)的冷卻管和外部熱床墻壁內(nèi)的冷卻管和外部熱交換器完成的。交換器完成的。沸騰床燃燒機(jī)理沸騰床燃燒機(jī)理 燃料或者從床層表面上方加入或者通過(guò)分布器燃料或者從床層表面上方加入或者通過(guò)分布器從床層內(nèi)部加入。干燥過(guò)程立刻開(kāi)始并且顆粒內(nèi)部從床層內(nèi)部加入。干燥過(guò)程立刻開(kāi)始并且顆粒內(nèi)部析出的氣體對(duì)顆粒產(chǎn)生浮力。析出的氣體對(duì)顆粒產(chǎn)生浮力。 整

30、個(gè)燃燒過(guò)程可分為：整個(gè)燃燒過(guò)程可分為：裂解過(guò)程裂解過(guò)程半焦氧化半焦氧化揮發(fā)分在自由空間的氧化揮發(fā)分在自由空間的氧化廢氣的形成廢氣的形成裂解過(guò)程裂解過(guò)程當(dāng)顆粒干燥后并加熱到反應(yīng)溫度，裂解開(kāi)始。在裂解的當(dāng)顆粒干燥后并加熱到反應(yīng)溫度，裂解開(kāi)始。在裂解的過(guò)程中，由于氣體內(nèi)部壓力的作用，固體顆粒可能斷裂過(guò)程中，由于氣體內(nèi)部壓力的作用，固體顆粒可能斷裂為碎片。為碎片。 圖示為一般沸騰床反應(yīng)圖示為一般沸騰床反應(yīng)器的速度曲線。空氣加入反器的速度曲線。空氣加入反應(yīng)器主要是用來(lái)傳送沖泡煤應(yīng)器主要是用來(lái)傳送沖泡煤機(jī)下來(lái)的燃料或以二次空氣機(jī)下來(lái)的燃料或以二次空氣形式加入到自由空間。顆粒形式加入到自由空間。顆粒可以漂浮

31、在床層的表面，但可以漂浮在床層的表面，但不能進(jìn)入自由空間區(qū)域，在不能進(jìn)入自由空間區(qū)域，在該區(qū)域更快的氣流速度可能該區(qū)域更快的氣流速度可能把顆粒從反應(yīng)器帶到旋風(fēng)除把顆粒從反應(yīng)器帶到旋風(fēng)除塵器。塵器。半焦氧化半焦氧化當(dāng)裂解完成后，半焦開(kāi)始氧化。半焦的點(diǎn)燃主要與顆粒當(dāng)裂解完成后，半焦開(kāi)始氧化。半焦的點(diǎn)燃主要與顆粒尺寸、燃料可憐的熱惰性、燃燒有效熱、反應(yīng)器溫度以尺寸、燃料可憐的熱惰性、燃燒有效熱、反應(yīng)器溫度以及床層與半焦顆粒的熱傳遞有關(guān)。及床層與半焦顆粒的熱傳遞有關(guān)。540C，半焦不會(huì)燃燒，半焦不會(huì)燃燒580C左右，半焦在流化床中燃燒需要左右，半焦在流化床中燃燒需要400s830 C，半焦燃燒時(shí)間只需

32、要，半焦燃燒時(shí)間只需要6-8s半焦化導(dǎo)致半焦化導(dǎo)致CO的產(chǎn)生，反應(yīng)式為的產(chǎn)生，反應(yīng)式為 C+OHCO+H半焦化生成半焦化生成CO比生成比生成CO2更顯著，更顯著，由于顆粒表面的機(jī)械磨蝕和大的半焦顆粒的分裂，半焦由于顆粒表面的機(jī)械磨蝕和大的半焦顆粒的分裂，半焦氧化過(guò)程還產(chǎn)生細(xì)小的半焦顆粒。氧化過(guò)程還產(chǎn)生細(xì)小的半焦顆粒。粉末在流化床反應(yīng)器的床層與自由空間過(guò)渡區(qū)域的變化情粉末在流化床反應(yīng)器的床層與自由空間過(guò)渡區(qū)域的變化情況如圖所示。況如圖所示。燃燒時(shí)間與燃料初始時(shí)刻燃燒時(shí)間與燃料初始時(shí)刻的直徑平方成正比。的直徑平方成正比。不同的燃料燃燒時(shí)間有較不同的燃料燃燒時(shí)間有較大的差異，活性越高的燃大的差異，活

33、性越高的燃料所用的時(shí)間越少。料所用的時(shí)間越少。燃料類型對(duì)所需燃盡時(shí)間燃料類型對(duì)所需燃盡時(shí)間的影響如圖所示。的影響如圖所示。揮發(fā)分在自由空間的氧化揮發(fā)分在自由空間的氧化固體顆粒的燃燒的重點(diǎn)是裂解過(guò)程和半焦氧固體顆粒的燃燒的重點(diǎn)是裂解過(guò)程和半焦氧化過(guò)程，然而，流化床燃燒器展示了有關(guān)揮化過(guò)程，然而，流化床燃燒器展示了有關(guān)揮發(fā)分燃燒的奇異特征。發(fā)分燃燒的奇異特征。譬如譬如CO的氧化：的氧化：CO+OHCO2+HOH的形成機(jī)理：的形成機(jī)理：H+O2 OH+O， O+H2O OH+O揮發(fā)分在自由空間的氧化揮發(fā)分在自由空間的氧化在自由空間板交貨碳?xì)浠衔锏某霈F(xiàn)將可能在自由空間板交貨碳?xì)浠衔锏某霈F(xiàn)將可能通過(guò)

34、提供反應(yīng)物進(jìn)行如下反應(yīng)抑制半焦氧化通過(guò)提供反應(yīng)物進(jìn)行如下反應(yīng)抑制半焦氧化 （ C+OHCO+H ）：）：CH4+OHCH3+H2OC2H6+OHC2H5+H2OC2H4+OHCH3+CH2OC+2OHCO2+2H固體顆粒固體顆粒+OH 穩(wěn)定物質(zhì)穩(wěn)定物質(zhì)揮發(fā)分在自由空間的氧化揮發(fā)分在自由空間的氧化此外，堿金屬鹵化物此外，堿金屬鹵化物(NaF,NaCL,NaBr,NaI)的存在，會(huì)導(dǎo)的存在，會(huì)導(dǎo)致致CO的增加，因?yàn)辂u素消耗氫原子，的增加，因?yàn)辂u素消耗氫原子，使得它們不能加速形成用于使得它們不能加速形成用于CO氧化氧化的氫氧自由基。如的氫氧自由基。如 NaCL+HHCL+Na廢氣的形成廢氣的形成廢氣

35、中包括氮氧化物、酸性氣體廢氣中包括氮氧化物、酸性氣體（SO2,HCL）和痕量金屬元素等。）和痕量金屬元素等。 氮氧化物主要是由于與溫度有關(guān)的燃料中氮氮氧化物主要是由于與溫度有關(guān)的燃料中氮的氧化的結(jié)果。半焦和氧化鈣能抑制氮氧化物的的氧化的結(jié)果。半焦和氧化鈣能抑制氮氧化物的生成。生成。 下圖為下圖為NOx的形成與控制簡(jiǎn)圖。的形成與控制簡(jiǎn)圖。酸性氣體能與氧化鈣進(jìn)行反應(yīng)酸性氣體能與氧化鈣進(jìn)行反應(yīng).3222422CaCOCaOCOCaOSO0 5OCaSOCaO2HCLCaCLH O痕量金屬元素的析出主要受燃燒溫度的影響，痕量金屬元素的析出主要受燃燒溫度的影響，一般流化床溫度在一般流化床溫度在850C左

36、右，因此，痕量左右，因此，痕量金屬元素主要保留在固相中并隨灰渣一起排出。金屬元素主要保留在固相中并隨灰渣一起排出。循環(huán)流化床的燃燒器機(jī)理循環(huán)流化床的燃燒器機(jī)理循環(huán)流化床燃燒系統(tǒng)的機(jī)理與沸循環(huán)流化床燃燒系統(tǒng)的機(jī)理與沸騰床反應(yīng)器相似，主要區(qū)別是循騰床反應(yīng)器相似，主要區(qū)別是循環(huán)流化床內(nèi)顆粒行為特征由于高環(huán)流化床內(nèi)顆粒行為特征由于高速運(yùn)動(dòng)而與沸騰床不同，以及燃速運(yùn)動(dòng)而與沸騰床不同，以及燃燒器的幾何尺寸和燃燒區(qū)域不同。燒器的幾何尺寸和燃燒區(qū)域不同。如圖所示，上升管是燃燒系統(tǒng)的如圖所示，上升管是燃燒系統(tǒng)的主要部分，主要燃燒反應(yīng)在此處主要部分，主要燃燒反應(yīng)在此處進(jìn)行。進(jìn)行。循環(huán)流化床燃燒在較高溫度下操循環(huán)流

37、化床燃燒在較高溫度下操作，因此，裂解進(jìn)行得更迅速，作，因此，裂解進(jìn)行得更迅速，半焦氧化為擴(kuò)散控制，并受到一半焦氧化為擴(kuò)散控制，并受到一點(diǎn)表面動(dòng)力學(xué)的影響。點(diǎn)表面動(dòng)力學(xué)的影響。沸騰床燃燒技術(shù)沸騰床燃燒技術(shù)沸騰爐有全沸騰爐和半沸騰爐兩種，其結(jié)構(gòu)原理和工作性能沸騰爐有全沸騰爐和半沸騰爐兩種，其結(jié)構(gòu)原理和工作性能有所差別。有所差別。 全沸騰全沸騰爐燃燒的燃料是粒徑為爐燃燒的燃料是粒徑為0-8mm的燃料顆粒。燃料顆粒在沸騰段的燃料顆粒。燃料顆粒在沸騰段呈呈“沸騰沸騰”運(yùn)動(dòng)狀并燃燒。運(yùn)動(dòng)狀并燃燒。 如圖所示，如圖所示，空氣空氣由風(fēng)管進(jìn)入風(fēng)室，由風(fēng)管進(jìn)入風(fēng)室，由布風(fēng)板通過(guò)風(fēng)帽均勻分配，送入沸騰由布風(fēng)板通過(guò)風(fēng)

38、帽均勻分配，送入沸騰段。段。/燃料燃料由給煤機(jī)經(jīng)進(jìn)料口送入沸騰由給煤機(jī)經(jīng)進(jìn)料口送入沸騰段，在氣流作用下流化成沸騰床并完成段，在氣流作用下流化成沸騰床并完成燃燒。燃燒。/燃盡的燃盡的灰渣一部分從溢流口溢灰渣一部分從溢流口溢出，一部分由布風(fēng)板下的冷渣管排出。出，一部分由布風(fēng)板下的冷渣管排出。/直徑直徑1mm以下的細(xì)粉被氣流帶出沸騰以下的細(xì)粉被氣流帶出沸騰段，進(jìn)入懸浮段并繼續(xù)燃燒。段，進(jìn)入懸浮段并繼續(xù)燃燒。半沸騰爐半沸騰爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在爐子下部裝有一幅很窄的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在爐子下部裝有一幅很窄的鏈條爐排，它起著進(jìn)料、布風(fēng)和出渣的作用。的鏈條爐排，它起著進(jìn)料、布風(fēng)和出渣的作用。爐排傾斜布置，傾角一般為爐排

39、傾斜布置，傾角一般為10-18，由一塊一，由一塊一塊的爐篦組成。爐排傾斜是要造成一個(gè)塊的爐篦組成。爐排傾斜是要造成一個(gè)“沸騰池沸騰池”。爐排尾部高出沸騰池，形成火床燃燒段，半沸騰爐爐排尾部高出沸騰池，形成火床燃燒段，半沸騰爐由此得名。由此得名。一般在沸騰池上段還布置有二次風(fēng)，以加強(qiáng)空間的一般在沸騰池上段還布置有二次風(fēng)，以加強(qiáng)空間的擾動(dòng)，延長(zhǎng)飛灰在爐內(nèi)的停留時(shí)間。擾動(dòng)，延長(zhǎng)飛灰在爐內(nèi)的停留時(shí)間。半沸騰爐具有沸騰爐的一些特性，又具有火床爐的半沸騰爐具有沸騰爐的一些特性，又具有火床爐的某些特性。某些特性。沸騰燃燒過(guò)程的特性沸騰燃燒過(guò)程的特性在沸騰爐中大部分煤粒都是在沸騰床層內(nèi)進(jìn)行燃燒，只有在沸騰爐中

40、大部分煤粒都是在沸騰床層內(nèi)進(jìn)行燃燒，只有一部分（一部分（10%）的細(xì)小煤粒才在懸浮段內(nèi)燃燒。沸騰層）的細(xì)小煤粒才在懸浮段內(nèi)燃燒。沸騰層內(nèi)具有的獨(dú)特混合特性和燃燒特性使得沸騰爐能在溫度不內(nèi)具有的獨(dú)特混合特性和燃燒特性使得沸騰爐能在溫度不太高的條件下，燃燒其他爐型所不能燃燒的劣質(zhì)燃料。太高的條件下，燃燒其他爐型所不能燃燒的劣質(zhì)燃料。沸騰層的混合特性沸騰層的混合特性沸騰層中的溫度分布沸騰層中的溫度分布沸騰層中壓力降的分布沸騰層中壓力降的分布沸騰層中煙氣成分的濃度分布沸騰層中煙氣成分的濃度分布沸騰燃燒的特性沸騰燃燒的特性沸騰層的混合特性沸騰層的混合特性 顆粒間的強(qiáng)烈擾動(dòng)和混合引起強(qiáng)烈的動(dòng)量和質(zhì)量交換，

41、使沸騰層內(nèi)顆粒間的強(qiáng)烈擾動(dòng)和混合引起強(qiáng)烈的動(dòng)量和質(zhì)量交換，使沸騰層內(nèi)有強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)和傳熱過(guò)程。有強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)和傳熱過(guò)程。沸騰層中的溫度分布沸騰層中的溫度分布 沿沸騰層的高度（自風(fēng)帽小孔中心水平線量起），其溫度變化是不沿沸騰層的高度（自風(fēng)帽小孔中心水平線量起），其溫度變化是不大的（下圖：某沸騰床高度與溫度關(guān)系曲線）。大的（下圖：某沸騰床高度與溫度關(guān)系曲線）。沸騰層中壓力降的分布沸騰層中壓力降的分布 在距布風(fēng)板較近的范圍內(nèi)，壓力降和高度成直線變化，壓力下降較快。在距布風(fēng)板較近的范圍內(nèi)，壓力降和高度成直線變化，壓力下降較快。離布風(fēng)板越上，壓力變化越緩慢。離布風(fēng)板越上，壓力變化越緩慢。沸騰層中煙氣

42、成分的濃度分布沸騰層中煙氣成分的濃度分布 如圖所示，自風(fēng)帽小孔中心如圖所示，自風(fēng)帽小孔中心100mm處到靜止料層相應(yīng)高度范圍處到靜止料層相應(yīng)高度范圍內(nèi)，過(guò)量空氣系數(shù)內(nèi)，過(guò)量空氣系數(shù)和空氣中的和空氣中的O2迅迅速下降，三原子氣體速下降，三原子氣體RO2則迅速上升。則迅速上升。往上至溢流口中心線的高度內(nèi)往上至溢流口中心線的高度內(nèi), , O2, RO2變化緩慢。而變化緩慢。而CO在整個(gè)高度方在整個(gè)高度方向基本不變。向基本不變。沸騰燃燒的特性沸騰燃燒的特性沸騰床中保持著很厚的灼熱燃料層，為新燃料沸騰床中保持著很厚的灼熱燃料層，為新燃料（占（占5%左右）的燃燒提供了無(wú)盡的熱源。新燃左右）的燃燒提供了無(wú)盡

43、的熱源。新燃料進(jìn)入沸騰層后迅速被加熱到達(dá)著火溫度并燃料進(jìn)入沸騰層后迅速被加熱到達(dá)著火溫度并燃燒。新燃料燃燒產(chǎn)生的熱反過(guò)來(lái)加熱爐料，使燒。新燃料燃燒產(chǎn)生的熱反過(guò)來(lái)加熱爐料，使其溫度不致下降。使難以引燃的劣質(zhì)燃料得以其溫度不致下降。使難以引燃的劣質(zhì)燃料得以迅速著火燃燒。迅速著火燃燒。燃料顆粒在沸騰層內(nèi)上下翻滾，延長(zhǎng)其在沸騰燃料顆粒在沸騰層內(nèi)上下翻滾，延長(zhǎng)其在沸騰床內(nèi)的時(shí)間，為難以燃盡的燃料提供了更充足床內(nèi)的時(shí)間，為難以燃盡的燃料提供了更充足的燃燒時(shí)間。的燃燒時(shí)間。沸騰床中空氣和燃料顆粒的相對(duì)速度較大，混沸騰床中空氣和燃料顆粒的相對(duì)速度較大，混合良好，對(duì)顆粒燃燒十分有利。合良好，對(duì)顆粒燃燒十分有利。

44、影響沸騰燃燒質(zhì)量的因素影響沸騰燃燒質(zhì)量的因素燃料的顆粒組成燃料的顆粒組成主要指顆粒大小。主要指顆粒大小。采用分檔分床沸騰燃燒和各種型式的飛灰燃盡床，可使燃燒效率提采用分檔分床沸騰燃燒和各種型式的飛灰燃盡床，可使燃燒效率提高高8%-15%。空截面氣流速度空截面氣流速度對(duì)沸騰燃燒的飛灰損失影響較大。對(duì)沸騰燃燒的飛灰損失影響較大。過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)氣體不完全燃燒和固體不完全燃燒都有影響。對(duì)氣體不完全燃燒和固體不完全燃燒都有影響。給煤方式給煤方式分正壓給煤（給煤口位于溢流口之下）和負(fù)壓給煤（給煤口位于溢分正壓給煤（給煤口位于溢流口之下）和負(fù)壓給煤（給煤口位于溢流口之上）。應(yīng)采用多點(diǎn)式給煤。流口

45、之上）。應(yīng)采用多點(diǎn)式給煤。沸騰層內(nèi)的熱交換沸騰層內(nèi)的熱交換過(guò)程是和煤粒不斷燃燒同時(shí)進(jìn)過(guò)程是和煤粒不斷燃燒同時(shí)進(jìn)行的。影響沸騰層傳熱的因素主要有：行的。影響沸騰層傳熱的因素主要有：空截面氣流速度空截面氣流速度氣流速度增加，顆粒運(yùn)動(dòng)速度加快，氣流速度增加，顆粒運(yùn)動(dòng)速度加快，對(duì)傳熱有促進(jìn)作用。對(duì)傳熱有促進(jìn)作用。沸騰層溫度沸騰層溫度輻射傳熱系數(shù)隨溫度的增加而增加。沸騰輻射傳熱系數(shù)隨溫度的增加而增加。沸騰層溫度對(duì)傳熱系數(shù)的影響要比氣流速度的影響大得多。層溫度對(duì)傳熱系數(shù)的影響要比氣流速度的影響大得多。顆粒尺寸顆粒尺寸顆粒尺寸的減少，使碰撞受熱面的粒子數(shù)和顆粒尺寸的減少，使碰撞受熱面的粒子數(shù)和碰撞頻率增加，

46、從而使對(duì)流放熱系數(shù)和總傳熱系數(shù)增加。碰撞頻率增加，從而使對(duì)流放熱系數(shù)和總傳熱系數(shù)增加。埋管的幾何特性及布置埋管的幾何特性及布置可能是垂直埋管，也可以是可能是垂直埋管，也可以是水平或傾斜式埋管。水平或傾斜式埋管。沸騰段結(jié)構(gòu)沸騰段結(jié)構(gòu)為保證不同粒徑的顆粒都能在良好的沸騰狀態(tài)下燃燒，應(yīng)為保證不同粒徑的顆粒都能在良好的沸騰狀態(tài)下燃燒，應(yīng)采用變截面爐膛（如下圖），分段變速，以便逐段降低氣采用變截面爐膛（如下圖），分段變速，以便逐段降低氣流速度。流速度。沸騰爐膛由沸騰段與懸浮沸騰爐膛由沸騰段與懸浮段組成，而沸騰段又由垂段組成，而沸騰段又由垂直段和基本段所構(gòu)成。直段和基本段所構(gòu)成。擴(kuò)展角擴(kuò)展角的最佳值為的最

47、佳值為44 ，在不形成死滯區(qū)的條件下，在不形成死滯區(qū)的條件下，可取可取45-50 。循環(huán)流化床燃燒技術(shù)（循環(huán)流化床燃燒技術(shù)（CFBCycle Fluidized Bed Combustion Technology ）氣固分離器是氣固分離器是CFB系統(tǒng)的核心部件之一。分離器上的差系統(tǒng)的核心部件之一。分離器上的差異標(biāo)志著不同的異標(biāo)志著不同的CFB技術(shù)。技術(shù)。第一代第一代CFB燃燒技術(shù)燃燒技術(shù)絕熱旋風(fēng)分離循環(huán)流化床絕熱旋風(fēng)分離循環(huán)流化床鍋爐：旋風(fēng)分離器在化工、冶金等領(lǐng)域具有悠久的使鍋爐：旋風(fēng)分離器在化工、冶金等領(lǐng)域具有悠久的使用歷史，是比較成熟的氣固分離裝置。用歷史，是比較成熟的氣固分離裝置。第二代

48、第二代CFB燃燒技術(shù)燃燒技術(shù)水（汽）冷分離循環(huán)流化水（汽）冷分離循環(huán)流化床鍋爐：制造工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本過(guò)高。床鍋爐：制造工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本過(guò)高。第三代第三代CFB燃燒技術(shù)燃燒技術(shù)水冷方型分離器：能實(shí)現(xiàn)水冷方型分離器：能實(shí)現(xiàn)大型化，結(jié)構(gòu)緊湊，鋼耗量少，制造成本低，分離器大型化，結(jié)構(gòu)緊湊，鋼耗量少，制造成本低，分離器內(nèi)無(wú)磨損等。內(nèi)無(wú)磨損等。循環(huán)流化床燃燒技術(shù)（循環(huán)流化床燃燒技術(shù)（CFB）的優(yōu)缺點(diǎn)）的優(yōu)缺點(diǎn)燃料適應(yīng)性好燃料適應(yīng)性好燃燒效率高燃燒效率高床內(nèi)直接加石灰脫硫效率高床內(nèi)直接加石灰脫硫效率高兩段低溫燃燒，兩段低溫燃燒，NOx排放量低排放量低負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大床內(nèi)可不布置受熱面，無(wú)埋管

49、床內(nèi)可不布置受熱面，無(wú)埋管磨損，壓火時(shí)間長(zhǎng)磨損，壓火時(shí)間長(zhǎng)飛灰和爐渣的含碳量低。飛灰和爐渣的含碳量低。爐膛高大，鋼材耗量爐膛高大，鋼材耗量大，制造成本高。大，制造成本高。分離循環(huán)系統(tǒng)復(fù)雜，分離循環(huán)系統(tǒng)復(fù)雜，布風(fēng)板阻力及系統(tǒng)阻布風(fēng)板阻力及系統(tǒng)阻力大，自身耗電量大。力大，自身耗電量大。床內(nèi)速度高，粒子濃床內(nèi)速度高，粒子濃度大。度大。旋風(fēng)分離器的數(shù)量與旋風(fēng)分離器的數(shù)量與尺寸限制了尺寸限制了CFB的大的大型化發(fā)展。型化發(fā)展。3、煤粉燃燒、煤粉燃燒 固體燃料除了以塊狀作火床燃燒外，還可固體燃料除了以塊狀作火床燃燒外，還可將其磨成粉末，利用空氣通過(guò)燃燒器噴火爐將其磨成粉末，利用空氣通過(guò)燃燒器噴火爐膛，在爐

50、膛內(nèi)呈懸浮狀燃燒。膛，在爐膛內(nèi)呈懸浮狀燃燒。 由于煤粉制備系統(tǒng)龐大，煤粉燃燒多用于由于煤粉制備系統(tǒng)龐大，煤粉燃燒多用于大中型電站鍋爐。大中型電站鍋爐。煤粉的燃燒方式煤粉的燃燒方式：燃料隨氣流噴入燃燒室，呈：燃料隨氣流噴入燃燒室，呈懸浮狀燃燒。根據(jù)爐內(nèi)氣流情況，可分為火炬懸浮狀燃燒。根據(jù)爐內(nèi)氣流情況，可分為火炬式燃燒和旋風(fēng)式燃燒。式燃燒和旋風(fēng)式燃燒。火炬式燃燒火炬式燃燒燃料和空氣的混合物送入爐燃料和空氣的混合物送入爐內(nèi)后呈火炬式燃燒，燃料與內(nèi)后呈火炬式燃燒，燃料與空氣間幾乎沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。空氣間幾乎沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。燃料在爐內(nèi)停留的時(shí)間很短燃料在爐內(nèi)停留的時(shí)間很短（約（約3-4s）,爐內(nèi)沒(méi)有富裕的爐內(nèi)

51、沒(méi)有富裕的燃料量，只能燃用極細(xì)粉狀燃料量，只能燃用極細(xì)粉狀或霧狀的燃料。或霧狀的燃料。燃料和空氣應(yīng)有穩(wěn)定的供應(yīng)，燃料和空氣應(yīng)有穩(wěn)定的供應(yīng)，并能調(diào)節(jié)靈活，適于鍋爐負(fù)并能調(diào)節(jié)靈活，適于鍋爐負(fù)荷的要求。荷的要求。旋風(fēng)式燃燒旋風(fēng)式燃燒在立式或臥式圓柱形筒體中進(jìn)在立式或臥式圓柱形筒體中進(jìn)行旋渦燃燒。行旋渦燃燒。空氣和燃料沿切線方向送入爐空氣和燃料沿切線方向送入爐內(nèi)，在高速旋轉(zhuǎn)的氣流帶動(dòng)下，內(nèi)，在高速旋轉(zhuǎn)的氣流帶動(dòng)下，使燃料向前流動(dòng)并進(jìn)行燃燒。使燃料向前流動(dòng)并進(jìn)行燃燒。由于離心力的作用，使燃料顆由于離心力的作用，使燃料顆粒沿著爐子內(nèi)壁運(yùn)動(dòng)，最后由粒沿著爐子內(nèi)壁運(yùn)動(dòng)，最后由爐子的異端排出。爐子的異端排出。煤

52、粉燃燒系統(tǒng)由煤粉制備、輸送和燃燒裝置三部分組成。煤粉燃燒系統(tǒng)由煤粉制備、輸送和燃燒裝置三部分組成。隨煤粉進(jìn)入爐膛的空氣（一次風(fēng)）隨煤粉進(jìn)入爐膛的空氣（一次風(fēng)）只是燃燒所需的一部分空氣（占只是燃燒所需的一部分空氣（占15%-20%），它與煤粉混合成），它與煤粉混合成一股煤粉氣流噴入爐膛。一股煤粉氣流噴入爐膛。燃燒所需空氣的其余部分稱為二燃燒所需空氣的其余部分稱為二次風(fēng)，沿另外管道單獨(dú)進(jìn)入爐內(nèi)。次風(fēng)，沿另外管道單獨(dú)進(jìn)入爐內(nèi)。煤粉的尺寸一般為：煤粉的尺寸一般為：1m 到到300-500 m，多數(shù)為，多數(shù)為20-50 m。煤的著火溫度在不同的條件下是不同的。煤的著火溫度在不同的條件下是不同的。煤粉氣流

53、的著火溫度比堆放著的煤粉由煙花引煤粉氣流的著火溫度比堆放著的煤粉由煙花引起的陰燃的著火溫度要高。起的陰燃的著火溫度要高。湍流條件下的煤粉氣流的著火溫度（湍流條件下的煤粉氣流的著火溫度（C）褐煤褐煤煙煤煙煤無(wú)煙煤無(wú)煙煤400-480480-560700-800Note:煤的揮發(fā)分越高，著火溫度越低；煤的揮發(fā)分越高，著火溫度越低；煤粉越粗，著火溫度越高。煤粉越粗，著火溫度越高。顯然，煤粉燃燒的好壞取決于點(diǎn)火的成功與接下來(lái)的燃燒顯然，煤粉燃燒的好壞取決于點(diǎn)火的成功與接下來(lái)的燃燒的完全與否。下面討論一次風(fēng)和二次風(fēng)的影響。的完全與否。下面討論一次風(fēng)和二次風(fēng)的影響。一次風(fēng)一次風(fēng)的作用是輸送煤粉進(jìn)入爐膛并進(jìn)

54、行燃燒。的作用是輸送煤粉進(jìn)入爐膛并進(jìn)行燃燒。一次風(fēng)過(guò)大，會(huì)相應(yīng)地減少氣流中的煤粉濃度。不僅導(dǎo)致一次風(fēng)過(guò)大，會(huì)相應(yīng)地減少氣流中的煤粉濃度。不僅導(dǎo)致煤粉的析出熱量減少，溫度升高緩慢；還因?yàn)榭諝饬康脑雒悍鄣奈龀鰺崃繙p少，溫度升高緩慢；還因?yàn)榭諝饬康脑黾邮刮龀龊蟮膿]發(fā)分與空氣組成的氣態(tài)可燃混合物的濃度加使析出后的揮發(fā)分與空氣組成的氣態(tài)可燃混合物的濃度減少，降低了燃燒反應(yīng)速度和火焰?zhèn)鞑ニ俣龋焕趽]發(fā)減少，降低了燃燒反應(yīng)速度和火焰?zhèn)鞑ニ俣龋焕趽]發(fā)分的著火燃燒。分的著火燃燒。一次風(fēng)過(guò)小，煤粉的揮發(fā)分析出時(shí)得不到足夠的空氣，將一次風(fēng)過(guò)小，煤粉的揮發(fā)分析出時(shí)得不到足夠的空氣，將會(huì)影響可燃?xì)怏w的燃燒，不利于煤粉氣流的著火。會(huì)影響可燃?xì)怏w的燃燒，不利于煤粉氣流的著火。合適的風(fēng)速合適的風(fēng)速需根據(jù)燃料性質(zhì)和燃燒起的型式、布置