[科普中国]-固定炉排炉

固定炉排炉是的炉排就是固定的，将煤放置在炉排上，从炉排下方通入空气，使煤层燃烧。固定炉排炉主要分为手烧炉和抛煤机炉两种类型。手烧炉是人工操作的固定炉排层燃炉；抛煤机炉本质上是指抛煤机和固定火床的一种组合，这种炉子在容量不太大的锅炉(一般D≤10 t/h)中得到较广泛的应用。1

手烧炉简介手烧炉是人工操作的固定炉排层燃炉。其构造十分简单，将固定炉排砌筑后，在其四周砌上炉墙，在炉排上部的炉墙上有炉门，煤从炉门由人工加至炉排上，炉排下部由炉墙围成灰坑，在炉墙上有灰门，由人工从炉排下清灰，细碎灰渣落至灰坑，由灰门扒出，大块渣炉门钩出。见图1（1-炉排；2-燃烧层；3-炉室；4-落灰室；5-炉门；6-灰门）。手烧炉中，加煤、拨火、除灰都由人工操作，劳动强度大，燃烧效率低，还有周期性冒黑烟的缺点。但其结构简单、操作方便、煤种的适应性较好。1

手烧炉的燃烧层结构及气体成分手烧炉是把新煤加在灼热的焦炭层之上，灼热焦炭层之下为灰层，燃烧层的结构如图2所示，其中I-灰渣区；Ⅱ-氧化区；Ⅲ-还原区；Ⅳ-干燥干馏区。图2也示出了燃烧层中温度及各种气体成分的变化。空气从炉排下送入，先经灰渣区，空气中的氧没有变化。然后流过灼烧的焦炭层，焦炭在燃烧，空气中的氧逐渐减少，而二氧化碳逐渐增多形成氧化区。继而氧气不足，氧缓慢减少，而一部分二氧化碳还原成一氧化碳，形成还原区。最后经过新煤的干燥干馏区。1

煤加入锅炉后水分先蒸发，继而挥发分挥发。挥发分都是碳氢化合物，它挥发后形成何种物质，与其挥发时是在富氧环境中，还是在缺氧环境中差别很大。在富氧情况下挥发时，碳氢化物有氧存在就成为羟基化合物，羟基化合物与氧又生成醛。一部分醛直接燃烧生成H2O及CO2；另一部分分解成H2及CO，然后燃烧，而H2及CO很容易燃烧。挥发分在缺氧情况下挥发时，由于缺氧，不可能形成羟基化合物，而进行热分解形成H2及炭黑(C)。H2很容易燃烧生成H2O；炭黑是直径0.5～1 um的固体碳粒，很难燃烧，且由于很细，一般旋风式等除尘器难以捕捉，因而随烟气排出而形成黑烟。1

从图2不难看出，手烧炉煤中的挥发分在干燥干馏区挥发，是在严重缺氧的条件下挥发的，必然产生炭黑而冒黑烟。不论是任何种类的机械化层燃炉或室燃炉，只要是挥发分是在缺氧情况下挥发都会冒黑烟。1

抛煤机的分类按照抛煤的原理，抛煤机可以分为机械的、风力的以及机械与风力联合的三种。机械抛煤机用旋转的叶片或摆动的刮板来抛散燃料，风力抛煤机用气流来吹播燃料，而风力机械抛煤机则兼用以上两种抛煤方式。各种抛煤机的工作原理如图3（1-给煤装置；2-击煤装置；3-倾斜板；4-风力播煤装置）所示，其中(a)、(b)机械抛煤机；(c)风力抛煤机；(d)风力机械抛煤机。1

机械抛煤机所抛成的煤层中，粗粒落于远处，细粒落于近处，细粒煤甚至就落在抛煤机出口之下，堆成小丘。风力抛煤机则与之相反。风力机械抛煤机由于同时采用了风力和机械播煤，燃料在火床上的颗粒度分布较为均匀，因此得到广泛应用。1

抛煤机固定炉排炉的燃烧特点（1）燃料受双面引燃，因而属于无限制着火。从无烟煤到褐煤都可以燃用。而且燃烧用的空气无需预热。燃料适应性较好，对水分较多，粘结性强、灰分熔点较低和着火较困难的燃料都适用。1

（2）燃料在炉内实现层燃与悬浮状态的综合燃烧。大颗粒下落在炉排上作层燃燃烧，细粒煤末则被吹入炉膛空间中呈悬浮状态燃烧。由于这种悬浮燃烧占有较大的比例而给燃烧也带来一些明显的不利影响，例如，飞灰大量增多，并且稍大的飞灰颗粒会来不及燃尽就飞出炉膛，机械不完全燃烧损失增加，当燃用低挥发分燃料时，飞灰机械不完全燃烧损失就更大。另一个问题是冒黑烟，当燃用高挥发分燃料时，冒黑烟现象更加严重。为了减小机械不完全燃烧损失，可采用飞灰回收复燃装置。飞灰是从锅炉烟道的灰斗或初级除尘装置中回收来的，再用气力通过管路输送到炉膛中再燃。运行经验证明，采用飞灰回收复燃后能提高锅炉效率2%～4%，所以飞灰回收装置已成为抛煤机炉子的一个组成部分。但该装置的结构和布置存在缺陷，经常发生堵塞等事故。1

（3）抛煤对燃料有分选作用。一部分细末已在炉膛空间悬浮燃尽，落在火床上是较粗的颗粒，因此炉排通风可以强化，而且燃料层厚度沿炉排长度分布又比较均匀，所以炉排面的利用较好，这些都会使炉排的面积热负荷提高。1

（4）由于着火迅速，燃料在炉排上形成薄煤层燃烧，燃烧层厚度平均在20～50 mm左右。由于火床较薄，因此炉膛的热惰性小。这样，一方面使得炉子调节灵敏，另一方面也能尽快地使燃料燃尽。同时，通风阻力也比较小(100～350 Pa)。正是由于煤层较薄，空气分布不易均匀，同时还由于采用风力播煤与飞灰复燃的二次风等，不得不使过量空气系数较高。1

（5）煤层不易粘结。因新燃料在被抛出后的飞行过程中就已受热焦化，所以在落到炉排上相互接触时也不致粘结，同时还由于煤层薄，火床温度较低，煤层更不易结渣。因此可以燃用易结焦的和低灰分熔点的燃料。1

本词条内容贡献者为:

郑国忠 - 副教授 - 华北电力大学