[科普中国]-层状燃烧

层状燃烧又称火床燃烧 , 仅适用于固体燃料 , 是小型锅炉的主要燃烧方式。

定义燃烧设备是按锅炉燃烧方式进行分类的。燃料在燃烧设备中的燃烧方式 , 大致可分为层状燃烧、悬浮燃烧、沸腾燃烧和气化燃烧四种。 由人工或机械将煤送到固定或活动炉排 上形成煤层 , 空气从炉排下面送入 , 经炉排的缝隙并穿过燃 料层使燃料燃烧。层状燃烧设备型式较多 , 有手烧炉炉排、双 层炉排、链条炉排、往复炉排和抛煤机炉等。类似于气化中的固定床气化方式。

层状燃烧能适应不同煤种的燃烧特性 , 煤粒无需特殊加 工 , 在炉膛里都能较好地着火。但空气与煤层混合不良 , 燃 烧反应较慢 , 有时出现冒黑烟现象。

固定炉排燃烧炉排与煤层均为不动的层状燃烧。采用这种燃烧方式的燃烧设备主要有人工加煤炉和机械加煤炉两大类。

人工加煤炉包括手烧炉和双层炉排手烧炉2种。

(1) 手烧炉。一种最简单的层状燃烧设备。它主要由灰坑、炉排、灰层和炉膛几部分构成。其运行操作主要有加煤、拨火与除渣。

人工加煤炉中煤的燃烧过程有周期性。在两次加煤之间，煤经过加热、干燥、挥发分析出燃烧和焦炭燃烬等阶段形成一个周期。由于间歇加煤，使煤层厚度和通风量发生周期性变化。如图2所示，在一个周期中，煤层不断减薄、通风阻力减小，进入炉内的空气量不断增加(如ab线所示);另一方面，由于空气与煤层混合不完善、煤层又在不断减薄，可利用的空气量逐渐减小(如cd线所示);而煤炭加热、干燥阶段所需的空气量较少，在挥发分析出燃烧阶段所需的空气量迅速增加，然后随着挥发分减少和焦炭燃烧过程的进行，需要的空气量又逐渐减少(如ef线所示)。可见，在开始阶段由于空气不足，会造成未完全燃烧损失，有些挥发分在这种条件下会分解成很难烧掉的炭黑，于是冒黑烟、污染环境;而在后一阶段空气又过剩，所以手烧炉的经济性较差。为了提高经济性，应合理地缩短加煤周期，以减小周期性的影响。

手烧炉的燃烧强度不高，褐煤、烟煤和无烟煤都可以用。手烧炉结构简单、通用性强。广泛应用于小型工业炉和容量在1t/h以下的工业锅炉。燃散煤或蜂窝煤的民用炉也属手烧炉。

(2) 双层炉排手烧炉。在手烧炉炉膛的上部加了一个由平行并列水管组成的上炉排(水冷炉排)，煤加到上炉排，部分空气从上炉门自上而下穿过煤层，煤自上而下被逐步干燥、干馏、着火和燃烧。干馏出的挥发分要穿过炽热的煤层和灰渣层，所以可避免一般手烧炉的冒黑烟问题，消烟除尘效果好，它的排烟黑度可达林格曼0级，烟气含尘量可达到环保要求。从上炉排漏下的灰渣和部分焦炭落到下炉排上继续燃烧和燃烬，灰渣含炭量低，燃烧效率也较手烧炉高。但煤层阻力较大，需用引风机。

机械加煤炉用抛煤机加煤的固定炉排燃烧炉。抛煤机有机械抛煤机、风力抛煤机和风力机械抛煤机3种。中国使用较多的是风力机械抛煤机。如图3所示，煤由煤斗落到调节板上，滑块在调节板上作往复运动将煤推给转子，转子不断转动将煤抛进炉膛。为了冷却抛煤机和将细小煤屑吹进炉膛，在抛煤机前部和两侧置有专门的空气喷口，这部分空气称为播煤风，它约占全部空气量的5%～10%。

抛煤机炉的特点是适用煤种范围广，从无烟煤到褐煤都能烧。由于碎煤屑已在炉膛空间燃烧，火床上的煤层主要是块煤，比较疏松，结焦、结渣的可能性小，所以对易结焦、结渣的煤适应性比其它层燃炉好。但它不适用水分较大的煤，以免抛煤机堵塞。抛煤机对煤粒度要求比较严格，最大颗粒不应超过40mm，0～3mm的细颗粒含量不宜超过30%。由于用机械加煤代替了人工加煤，所以抛煤机炉操作工人的劳动强度比手烧炉轻。1

本词条内容贡献者为:

曹慧慧 - 副教授 - 中国矿业大学