工業(yè)爐如何選擇合理的燃燒方法

燕曉艷

山東省特種設(shè)備檢驗研究院東營分院，山東東營257000

摘要 在工業(yè)爐領(lǐng)域中，對現(xiàn)有的燃燒方法進(jìn)行分析和改進(jìn)，對新的燃燒方法進(jìn)行探討和實驗，以不斷提高燃料利用率和燃燒設(shè)備的技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞 工業(yè)鍋爐；完全燃燒；燃燒方法

中圖分類號TK22 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2012）61-0029-02

燃燒是指燃料中的可燃成分（碳、氫、硫及碳?xì)浠衔铮┡c空氣中的氧結(jié)合后，在一定溫度下發(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng)放出光和熱的過程。完全燃燒是指燃料中的可燃成份，在空氣供應(yīng)量和供應(yīng)方法都很合適以致不冒黑煙全部燃燒。否則為不完全燃燒。

1要使鍋爐達(dá)到經(jīng)濟(jì)運行指標(biāo)，要解決好燃料完全燃燒的問題

1.1足夠高的爐膛溫度

溫度是燃料燃燒的首要條件。燃料開始發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)所需的最低溫度稱為著火溫度。把燃料加熱到著火溫度以上所需的熱量稱為熱源。燃料在燃燒室內(nèi)著火的熱源一般來自火焰和爐墻的熱輻射以及與高溫?zé)煔獾慕佑|。由熱源構(gòu)成的爐膛溫度必須保持在燃料著火燃燒溫度以上，也就是 要具備足夠高的爐膛溫度，燃料才能連續(xù)燃燒，否則燃料就會著火困難，燃燒不起來，甚至斷火。

1.2適量的空氣

燃料在燃燒時必須要與足夠的空氣中的氣充分地接觸和混合。在爐膛溫度足夠高的情況下，燃燒反應(yīng)速度很快，空氣中的氧會很快消耗掉，必須要供給足夠的空氣，而實際運行中送入爐膛的空氣是過剩的，但空氣過剩量不能太多，要適當(dāng)，以避免降低爐膛溫度。

1.3足夠的燃燒空間

從燃料中揮發(fā)出來可燃物質(zhì)或細(xì)小的煤屑，隨著煙氣一邊流動一邊燃燒，若爐膛空間（容積）過小，煙氣流動太快，煙氣在爐膛內(nèi)停留時間太短，就不能使可燃物和煤屑充分燃燒。尤其是可燃物（可燃?xì)怏w、油滴）在未完全燃完以前就碰到鍋爐受熱面時，可燃物被冷卻到著火溫度以下而不能完全燃燒，結(jié)成碳瘤。同時，保證足夠的燃燒空間，有利于空氣與可燃物充分地接觸和混合，使可燃物充分地燃燒。

1.4足夠時間

燃料沒著火到全部燃盡過程，需要一定時間，尤其是層燃爐，燃料燃燒必須需要足夠時間，燃燒顆粒越大燃燒時間越長。若燃燒時間不夠，燃料燃燒就不完全。

2有了適合的燃燒條件還要有合理的燃燒方法

1）煤氣與空氣的混合是一種物理過程，需要消耗能量和一定時間才能完成?；旌虾蟮目扇?xì)怏w，只有加熱到它的著火溫度時才能進(jìn)行燃燒反應(yīng)。在工業(yè)爐的條件下，點火以后，可燃?xì)怏w的加熱是靠其本身燃燒產(chǎn)生的熱量而實現(xiàn)的。根據(jù)煤氣和空氣在燃燒前混合情況不同，可將煤氣的燃燒方法分為有焰燃燒、無焰燃燒和半無焰燃燒。不管采用哪種燃燒方法，必須保證火焰在規(guī)定的燃燒條件下保持一定的位置和體積，即不回火，也不斷火。為了防止回火，可燃混合氣體從燒流出的速率必須大于某一臨界速率，氣流噴出速率與煤氣成分、預(yù)熱溫度、燒嘴口徑及氣流性質(zhì)等因素有關(guān)。在生產(chǎn)條件下為了防止斷火，除了應(yīng)使氣體的噴出速率與火焰?zhèn)鞑ニ俾氏噙m應(yīng)外，還可以采取將燃燒通道做成突擴(kuò)式以保證使部分高溫燃燒產(chǎn)物回流到火焰根部。也可以采用帶渦流穩(wěn)定器或帶點火環(huán)的燒嘴。在燃燒器上安裝輔助性點火燒嘴或者在燒嘴前方設(shè)置點火作用的高溫砌體也是防止斷火的方法；

2）對液體燃料的燃燒，多采用噴嘴霧化的方法。霧化過程是噴嘴燃燒的最初重要階段，霧化后的油霧噴入空氣流中就就形成霧化炬，并呈懸浮狀態(tài)著火燃燒。在液體燃料燃燒的過程中當(dāng)已霧化好的液體燃料噴入燃燒空間后，保證及時、正確的供應(yīng)足夠的空氣量并與之充分混合將是保證液體燃料充分燃燒的關(guān)鍵。為了強(qiáng)化油霧與空氣的混合，還可以采用提高調(diào)風(fēng)器出口處空氣流速方法。速度越高，油氣混合就越好。因此目前一般調(diào)風(fēng)器送出的氣流流速都較高。為了不使大量高速氣流直接吹向火焰根部將火焰熄滅，可以設(shè)置穩(wěn)焰罩擋住大量的高速氣流直接吹向火焰根部而使其繞流而過，防止火焰吹熄，也起到了穩(wěn)定火焰、保證燃燒的作用。此外，維持足夠高的溫度，合理地布置噴燃器以及精心管理與調(diào)整都是保證燃油良好燃燒不可缺少的條件。工業(yè)爐中采用液體燃燒，運行操作方便，對環(huán)境污染小。但根據(jù)“以煤代油”的用能方針，目前只有少數(shù)秀特殊要求的工業(yè)爐才允許繼續(xù)使用液體燃料。工業(yè)爐使用的液體燃料可以為柴油、原油和重油，但大多數(shù)是使用重油；

3）固體燃料的燃燒實質(zhì)上可歸結(jié)為是碳的燃燒，甚至在燃燒氣體燃料和液體燃料時，所分離出的炭黑和黑煙粒的燃燒也是屬于碳的燃燒。因此，碳的燃燒實質(zhì)引起了科研工作者極大興趣與注意，進(jìn)行著很多理論的和技術(shù)的研究工作。固體燃料的燃燒方法分為層狀燃燒法、粉煤噴流燃燒法、旋風(fēng)燃燒法和沸騰燃燒法四種。層狀燃燒法的優(yōu)點是燃料的點火熱源比較穩(wěn)定，因此燃燒過程也比較穩(wěn)定。缺點是鼓風(fēng)速率不能太大。層狀燃燒法是一種最簡單和最普通的塊煤燃燒法。但從發(fā)展來看，層狀燃燒法將不能滿足生產(chǎn)要求，特別是大型工業(yè)爐的需要，而且不能完全機(jī)械化和自動化。雖然如此，在目前的中小型工業(yè)爐中，層狀燃燒法仍占有一定地位。粉煤燃燒法是可以大量使用劣質(zhì)煤和煤屑，甚至還可以摻用一部分無煙煤和焦炭屑。采用粉煤燃燒法時，爐溫容易調(diào)節(jié)，可以實現(xiàn)爐溫自動控制，并且可以減輕體力勞動強(qiáng)度和改善勞動條件。旋風(fēng)燃燒是在20世紀(jì)40年代出現(xiàn)的一種新的燃燒方式，它是利用旋風(fēng)分離器的工作原理，使燃料空氣流沿燃燒室內(nèi)壁的切線方向作旋轉(zhuǎn)運動。在這種燃燒方式下，不僅改善了燃燒和空氣的混合條件，而且還延長了燃料在燃燒室中的停留時間，因此可以將空氣過剩系數(shù)降到1.05~1.0，并且可以燃燒粗煤粉或碎粒，從而可以簡化甚至取消制份設(shè)備。其中沸騰燃燒有以下優(yōu)點能受到各方面重視，發(fā)展很快。（1）燃燒穩(wěn)定，對燃料適應(yīng)性強(qiáng)；（2）沸騰床內(nèi)傳熱強(qiáng)烈，可節(jié)省受熱面鋼材；（3）污染物排放物較少，對環(huán)境保護(hù)有利；（4）容熱強(qiáng)度大，鍋爐體積小。目前出現(xiàn)的能發(fā)揮沸騰燃燒技術(shù)優(yōu)點，并能克服其不足的循環(huán)流化床技術(shù)正在廣泛應(yīng)用。隨著沸騰燃燒技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，沸騰燃燒存在的問題將會不斷的得到改善和解決。60年代以來，不僅一般工業(yè)鍋爐中采用，某些中、小型電站鍋爐甚至大型鍋爐也開始采用沸騰爐。

燃燒科學(xué)的應(yīng)用是及其廣泛的，對人民的生活、工業(yè)生產(chǎn)、國防技術(shù)以及宇宙航行等都具有十分重要的意義。為此需要一批科學(xué)家和工程師為燃燒科學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用做出不懈的努力。

參考文獻(xiàn)

[1][蘇]A.B阿爾謝耶夫著.胡彥邦譯.煤氣的燃燒－燃燒方法及燃燒設(shè)備.北京：冶金工業(yè)出版社，1958.

[2]龐麗君，孫恩召編.鍋爐燃燒技術(shù)與設(shè)備.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1991.