工业锅炉的燃烧

摘 要 本文结合笔者多年的工作经验，在阐明锅炉、锅炉燃烧过程及燃烧的基本因素的基础上，通过对锅炉的常用燃料煤的分析，综合煤质本身、燃烧过程、燃烧特点和燃烧条件等方面的影响，提出优化工业锅炉燃烧的几点建议。

关键词 工业锅炉；燃烧；建议

中图分类号TK22 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）100-0167-02

随着经济生产的发展，锅炉设备广泛的应用于现代工业的各个部门，，作为特种设备安全监管的设备之一，其安全性也尤为重要。笔者根据几年来的工作经验和同行之间的经验交流来简单阐述一下对锅炉燃烧方面的见解。

1 锅炉概述

锅炉是将燃料的化学能（或电能）转变成热能（具有一定参数的蒸汽和热水）的能量转化设备，同时是直接受火和高温烟气（受热）、承受工作压力载荷、具有爆炸危险的特种设备。《特种设备安全监察条例》中定义的锅炉是指利用各种燃料、电或者其他能源，将所盛装的液体加热到一定的参数，并对外输出热能的设备。

锅炉按使用形式分为：工业锅炉、小型锅炉和电站锅炉。锅炉使用的燃料按物态分为固体燃料、液体燃料和气体燃料三类。在我国常用的固体燃料是煤，液体燃料有重油、渣油和柴油，气体燃料按其获取的方式分为天然气和人工煤气。本文以燃煤工业锅炉为例。

2 锅炉的燃烧

对于锅炉来说，其工作包括着三个同时进行的过程：燃料的燃烧过程、烟气向水的传热过程和水的受热汽化过程。在锅炉整个循环体系中，整体来说燃烧过程即燃料在加煤斗中借自重下落到炉排面上，炉排借电动机通过变速齿轮箱减速后由链轮来带动，犹如皮带运输机，将燃料带入炉内。燃料一面燃烧一面向后移动；燃烧需要的空气是由风机送入炉排腹中风仓后，向上穿过炉排到达燃料层，进行燃烧反应形成高温烟气。燃料最后烧尽成灰渣，在炉排末端被除渣板铲除于灰渣斗后排出。

针对我们的燃料煤，煤的燃烧过程可以更加细化的来看，可以说是经历以下四个阶段：1）水分蒸发阶段，也称煤的预热干燥和干馏阶段，煤进入炉膛受热后，水分即开始汽化析出，当温度达到100℃～105℃时，蒸发完所有水分；2）挥发物析出阶段，煤在持续吸收热量后，温度不断上升，当煤被加热至130℃～140℃时，开始分解出可燃性挥发物，形成焦炭；3）挥发物和焦炭的着火燃烧阶段，随着燃料温度的持续升高，达到一定浓度的气态挥发物（主要是氢、一氧化碳及多种碳氢化合物）在遇到氧气时便开始着火燃烧，放出热量，同时使焦炭继续加热升温，当挥发物快燃尽时，焦炭已经达到炽热发红状态（约600℃～700℃），即进入焦炭的猛烈燃烧阶段，4）焦炭的燃尽阶段，随着挥发物及焦炭的燃烧，灰渣也逐步形成。经历一定时间燃烧后，焦炭外面已被一层灰渣所包裹，并在高温作用下熔化后形成一层硬壳，阻止没有燃烧残留的炭核与空气的接触，使燃烧进行的异常缓慢。这一阶段将焦炭尽量燃烧完，以降低锅炉热损失，节约燃料。

3 燃烧的基本要素

燃烧是可燃物跟助燃物（氧化剂）发生的一种剧烈的、发光、发热的化学反应。前面已经提到锅炉使用的燃料按物态分为固体燃料、液体燃料和气体燃料三类。常用的固体燃料是煤。

煤的种类繁多，分类方法也各有不同。新的煤炭分类国家标准按煤的煤化程度由高到低分为无烟煤、烟煤和褐煤，分为14大类和17小类。其中无烟煤的挥发分由低到高分为3个小类；烟煤按其挥发分、粘结性指标等分为12大类；褐煤又分为年轻褐煤和年老褐煤2个小类。作为燃料煤本身，不同的燃料煤也具备其自身的特性，选择适合的燃料也是锅炉安全经济运行的保障性条件。

我们工业锅炉常用煤来说，其特点有以下几点：1）要使燃料燃烧得快，必须要有较高的炉膛温度，炉膛温度越高，碳和氧的化合速度越快，燃烧就越快。一般要求层燃炉的炉膛温度在1100℃～1300℃，悬浮炉的炉膛温度在1300℃以上，沸腾炉的沸腾段温度在1000℃左右；2）利用空气中的氧来助燃，空气冲刷碳的速度越快，碳和氧的接触越好，燃烧就越充分，尤其是机械炉排，要根据煤在炉排上的燃烧阶段，来配合给适量的空气（鼓风）；3）固体燃料灰分较多，残留碳被灰壳包裹，影响碳的燃尽，且灰熔点低时，易结焦影响燃烧。为此，一般在运行中要拨火或除渣；4）固体燃料在燃烧中飞灰量较大，随着烟气排至大气中，影响环保。为此，要对燃烧后的烟气进行除尘。

为使锅炉达到经济运行指标，必须解决好燃料的完全燃烧问题。这主要受以下四个条件的影响：1）供给完全燃烧所必须的空气量；2）维持适当高的炉膛温度；3）空气与燃料具有良好的混合；4）有足够的燃烧时间，尤其是层燃炉，燃料燃烧必须需要足够的时间，燃料颗粒越大燃烧时间越长。若燃烧时间不够，燃料燃烧就不完全。

4 建议

通过对锅炉的常用燃料煤的了解，在其煤质本身、燃烧过程、燃烧特点和燃烧条件等方面都给我们重要提示，笔者结合文章中所阐述的情况，给予以下几点意见，希望在实际应用中能够起到一定的作用。

1）选择适当的煤质，不同的煤有其不同的特性，密度、热稳定性、可磨性、粘结性、结焦性、结渣性和灰的熔融性等。在使用过程中，这些煤的特性会根据使用过程中的不同工况显现出来。因此，选择一种合适的煤种是非常重要的；

2）给予足够高的炉膛温度，燃烧的一个重要条件就是温度，足够高的炉膛温度是不可缺少的助燃首要条件。为煤的连续燃烧持续燃烧提供充足的温度保障；

3）给予燃料煤适量的空气。煤与氧气的结合充分与否直接影响到燃烧状况，因此，在保证空气足量的条件下还要尽量避免不影响炉膛温度的降低。

4）给予燃料煤充足的燃烧空间和燃烧时间。燃料煤的燃烧需要空间也需要时间，因此炉膛内的结焦结渣的清理、煤层的厚度与链条炉排的输送速度的合理搭配方面都会对煤的燃烧空间和时间造成影响。

参考文献

[1]泰，等.锅炉原理.中国电力出版社.

[2]夏喜英主编.锅炉与锅炉房设备.哈尔滨工业大学出版社.

[3]奚光士等主编.锅炉及锅炉房设备.中国建筑工业出版社.

[4]杨肖曦.工程燃烧原理.石油大学（华东）出版社.

[5]工业锅炉检验.中国特种设备检验协会.