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1、谈炉拱对工业锅炉燃烧状况及灰渣含碳量的影响作者姓名：赵晓方宋铭宇作者单位：一汽动能分公司二锅炉车间摘要：炉拱在层燃烧链条锅炉中起着非常重要的作用， 它可以促进炉内的气流的混合，组织局部辐射热，加快燃料 的着火燃烧，布置合理的炉拱，可以使锅炉燃烧稳定，可以 使可燃物燃烧充分燃烧，可以提高锅炉出力，可以提高锅炉 经济效益。关键词：前拱、后拱、节能后拱正文：我国东北大部分工业锅炉使用的煤种为烟煤，以烟煤为 例，分析炉拱对锅炉燃烧状况及灰渣含碳量的影响以及对节 能拱布置位置进行剖析，提高工业锅炉的燃烧状况，降低灰 渣含碳量，提高锅炉的经济效率。在工业锅炉上，由于燃煤的品种不同，拱的布置方式， 拱的形状
2、也不一样，本文以烟煤为例进行探讨。烟煤的特点 是：含碳量较高，挥发分含量为20%40%，发热量高， 大多数容易点燃，燃烧火焰长，生成的烟气量多。炉拱的作用是：促进炉内的气流的混合，组织局部辐射 热，加快燃料的着火燃烧，一般来说，炉拱必须有正确的形 状，才能获得预期的效果，炉拱的形状与燃料的品种有密切 的关系。前拱由混合拱和引燃拱组成，它的作用是：利用烟气和 燃料燃烧的辐射热，向刚入炉内的燃料提供高温热源，促进 新燃料的加速着火和燃烧，前拱的结构形式有：水平式、斜 面式和抛物线式，形状如图，由于烟煤易于点燃，所以前拱 的混合拱布置的高一些，引燃拱低一些，这样布置有利于新 煤的点燃，有利于烟气的混
3、合，如果混合拱布置得矮一些，引燃拱布置得高一些，会造成炉膛内燃烧状况不好，新进炉 膛内的煤，点燃过早，前部热量过大，易将前部给煤装置烧 坏。后拱的作用是：减少火床对水冷壁的直接辐射，保持燃 尽段必须的温度，同时与前拱形成喉口，促进气流混合，促 进燃料的燃烧，后拱对炉膛燃烧状况，对灰渣含碳量起着非 常重要的作用，它关系到锅炉的经济稳定运行，所以很多设 计厂家和使用单位，在后拱上作了很多文章，进行了许多设 计来改善炉膛内的燃烧状况，来降低灰渣含碳量，来提高锅 炉的经济运行效果，目前有一种节能拱就是在这种情况下孕 育而生的，节能拱能否节能？对锅炉燃烧状况有何影响？这 是许多工业锅炉使用者关心的问题。
4、目前工厂使用的工业锅炉大部分是层燃烧链条炉，以链 条炉为例，分析一下后拱、节能拱对锅炉燃烧状况的影响， 对灰渣含碳量的影响，以及节能拱的最佳布置位置。煤的燃烧过程是：预热干燥、挥发分析出与燃烧、焦炭 的燃烧、燃尽。新煤由给煤设备进入炉排，随炉排运转进入 炉膛，新煤在引燃拱下，接受热辐射，开始预热干燥，烟煤 的着火点是：300度一一650度，实际上该温度为挥发分的 着火点，随着炉排的运转，燃煤在燃烧过程分为几个区即： 新煤预热干燥区、燃烧区、燃尽区，燃烧区又分为：蒸馏区、 还原区、氧化区，在燃烧区，煤受热，挥发分析出，开始燃 烧，释放出热量，挥发分燃烧释放出热量，使煤块变得舒松， 易于碳与氧的结
5、合，在贴近炉排的底层，碳与氧结合，生成 CO2释放出热量，CO2上升在高温状态下与C还原生成CO, 吸收热量，CO遇氧气生成CO2,释放出热量，煤在炉膛中 部燃烧，煤的挥发分析出、碳的氧化和还原是同时进行的， 为了使挥发分能充分燃烧，就要对炉膛内的烟气进行扰动， 使可燃物与氧充分混合，而后拱的一部分作用，就是对炉膛 内的烟气起扰动作用，使未燃挥发分充分燃烧，如果烟气扰 动效果不好，氧与可燃挥发分不能充分混合，挥发分就不能 充分燃烧，随烟气排走，造成大量的能量损失，降低锅炉的 经济效率，在以烟煤为燃料的层燃烧的链条炉中，后拱的相 当一部分作用是起扰动混合作用，这就要求后拱尽可能布置 得高一些。煤
6、挥发分析出后形成焦炭，焦炭的着火点比较高，在 1000度左右，低于该温度，焦炭就不燃烧，造成灰渣含碳量 过高，降低锅炉经济效率。后拱向炉排反射辐射热，增加炉 排面燃烧层温度，使焦炭易于燃烧，为了提高炉排血燃烧层 温度，使焦炭尽可能全部燃烧，后拱尽可能布置得矮一些。由以上分析可知，要想使炉膛内可燃物充分燃烧，增加 烟气的扰动作用，后拱就得布置得高一些，要想使灰渣含碳 量低一些，后拱就得布置矮一些，这就形成了矛盾。如果后 拱布置得高一些，虽利于烟气的扰动混合，降低机械损失， 但不利于焦炭的燃烧，如果后拱布置得矮一些，虽有利于焦 炭的燃烧，降低灰渣含碳量，但不利于烟气的扰动混合，在 这种情况下节能拱
7、孕育而生。节能拱就是在后拱的前部加一块有一定形状的凸起部分，使后拱的火焰向炉排血倾斜，增加炉排面温度，加速焦 炭燃烧，降低灰渣含碳量。从表面上看，目前大部分锅炉浇铸的节能拱，确实降低 灰渣灰渣含碳量，但能否节能还很难确定，锅炉的燃烧是一 个复杂的过程，锅炉的热量损失也是多方面的，如灰渣含碳 量、未燃烧的挥发分等等，如果只追求降低灰渣含碳量，而 忽视了挥发分的充分燃烧，那么节能拱未必起到节能的作 用。节能拱使火焰向炉排血倾斜，提高了前部炉膛的温度， 加速了煤中挥发分的析出，同时也加速了焦炭的燃烧，这时 炉膛前部就需要大量的氧，如果氧不充分，就会使相当一部 分挥发分不能充分燃烧，焦炭还原生成的CO
8、不能充分燃烧， 甚至使碳氢化合物裂解析出碳，更难燃烧，随烟气排放掉， 增加节能拱后，烟气扰动混合减弱，这又不利于可燃物的充 分燃烧。增加节能拱使燃尽区前移，有些工业锅炉没有二次 风，炉膛能烟气扰动较弱，增加节能拱后，虽降低了灰渣含 碳量，但增加了烟气排放损失，降低了锅炉经济效益，有的 确降低了锅炉出力，最后把节能拱打掉，恢复原状。本文认为节能拱的位置不应该在后拱的前部，而应该在 后拱的中部，它的形状应能将热量辐射、引导到前拱最前部 的正下方为宜，高度不低于后拱的最低点，如图所示，在后 拱前部的最下方，该处燃煤挥发分几乎全部析出，该处的焦 炭刚从剧烈的燃烧区获得热量，焦炭部分燃烧，这是将后拱 的
9、辐射热和对流热一部分引导到这个区域来，就会提高该处 的温度，使焦炭更加活跃，易于同氧结合，加速焦炭的燃烧， 该处的氧又比较充足，这为焦炭的充分燃烧创造了条件，同 时后拱前部的形状和高度未变，对烟气的扰动和混合只是少 有减弱，对前部燃烧状况影响不大，节能拱加在后拱中部， 使中部以后的后拱平均高度降低，增加了后拱对炉排血的辐 射热量，提高了炉排血燃烧层温度，加速了该处焦炭的燃烧， 使燃尽区前移，降低灰渣含碳量，提高锅炉运行经济效益。 在后拱的中部增加的这部分拱，是后拱的一部分，不能把它 单独提出来叫节能拱或中拱，只是后拱的变异，本文把它叫 节能后拱，以区别于普通后拱。我们动能分公司二锅炉车间，有4
10、台型号为SHL-20/13 锅炉，该炉设计燃煤为烟煤，其中2台为80年代初期，华 北某锅炉厂生产的，另两台为90年代初期，东北某锅炉厂 生产的，这4台锅炉结构基本一样，出力一样，但其拱的形 状略有差别，东北某锅炉厂生产的锅炉前拱是水平式，华北 某锅炉厂生产的锅炉前拱是斜面式，后拱形状基本一样，但 东北某锅炉厂生产的锅炉后拱高度比北锅生产的后拱矮 100mm，运行效果不一样，东北某锅炉厂生产的锅炉升温快， 在通常情况下，灰渣含碳量18% 20%，华北某锅生产的锅炉，炉火易往前着火，通常情况下，灰渣含碳量在：20%23%，是什么造成这四台锅炉有上述差异哪？综合 分析，有很多方面，但主要的就是前后拱
11、的形状与尺寸上的 差异，这种差异虽然很小，但确对灰渣含碳量造成一定的影 响。由上述分析可知，在工业锅炉，特别是层燃烧链条炉上， 炉拱对锅炉的燃烧状况，对锅炉的灰渣含碳量对锅炉的经济 运行，影响非常大，布置合理的炉拱，可以使锅炉燃烧稳定， 可以使可燃物燃烧充分燃烧，可以提高锅炉出力，可以提高 锅炉经济效益。参考文献：工业锅炉基础知识锅炉运行作者简介：赵晓方是一汽动能分公司二锅炉车间主任，多年从 事工业锅炉的检修与运行技术管理工作，对工业锅炉的检修 有丰富的实践经验和较高的理论水平，对提高锅炉出力，改 善锅炉燃烧状况，提高锅炉的经济效益有独特的见解和方 法。在工业锅炉运行方面，对调整锅炉经济安全运行有着独 特的方法。宋铭宇是一汽动能分公司二锅炉车间热动专工，从事 多年工业锅炉检修工作，有丰富的检修锅炉经验。联系电话：2624622
谈炉拱对工业锅炉燃烧状况及灰渣含碳量的影响
