工業爐如何選擇合理的燃燒方法

燕曉艷

山東省特種設備檢驗研究院東營分院，山東東營257000

摘要 在工業爐領域中，對現有的燃燒方法進行分析和改進，對新的燃燒方法進行探討和實驗，以不斷提高燃料利用率和燃燒設備的技術水平。

關鍵詞 工業鍋爐；完全燃燒；燃燒方法

中圖分類號TK22 文獻標識碼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、硫及碳氫化合物）與空氣中的氧結合后，在一定溫度下發生劇烈化學反應放出光和熱的過程。完全燃燒是指燃料中的可燃成份，在空氣供應量和供應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要使鍋爐達到經濟運行指標，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。燃料開始發生劇烈的氧化反應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。燃料在燃燒室內著火的熱源一般來自火焰和爐墻的熱輻射以及與高溫煙氣的接觸。由熱源構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，以避免降低爐膛溫度。

1.3足夠的燃燒空間

從燃料中揮發出來可燃物質或細小的煤屑，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（可燃氣體、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。混合后的可燃氣體，只有加熱到它的著火溫度時才能進行燃燒反應。在工業爐的條件下，點火以后，可燃氣體的加熱是靠其本身燃燒產生的熱量而實現的。根據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、預熱溫度、燒嘴口徑及氣流性質等因素有關。在生產條件下為了防止斷火，除了應使氣體的噴出速率與火焰傳播速率相適應外，還可以采取將燃燒通道做成突擴式以保證使部分高溫燃燒產物回流到火焰根部。也可以采用帶渦流穩定器或帶點火環的燒嘴。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，并呈懸浮狀態著火燃燒。在液體燃料燃燒的過程中當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鍵。為了強化油霧與空氣的混合，還可以采用提高調風器出口處空氣流速方法。速度越高，油氣混合就越好。因此目前一般調風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，可以設置穩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整都是保證燃油良好燃燒不可缺少的條件。工業爐中采用液體燃燒，運行操作方便，對環境污染小。但根據“以煤代油”的用能方針，目前只有少數秀特殊要求的工業爐才允許繼續使用液體燃料。工業爐使用的液體燃料可以為柴油、原油和重油，但大多數是使用重油；

3）固體燃料的燃燒實質上可歸結為是碳的燃燒，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，碳的燃燒實質引起了科研工作者極大興趣與注意，進行著很多理論的和技術的研究工作。固體燃料的燃燒方法分為層狀燃燒法、粉煤噴流燃燒法、旋風燃燒法和沸騰燃燒法四種。層狀燃燒法的優點是燃料的點火熱源比較穩定，因此燃燒過程也比較穩定。缺點是鼓風速率不能太大。層狀燃燒法是一種最簡單和最普通的塊煤燃燒法。但從發展來看，層狀燃燒法將不能滿足生產要求，特別是大型工業爐的需要，而且不能完全機械化和自動化。雖然如此，在目前的中小型工業爐中，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，爐溫容易調節，可以實現爐溫自動控制，并且可以減輕體力勞動強度和改善勞動條件。旋風燃燒是在20世紀40年代出現的一種新的燃燒方式，它是利用旋風分離器的工作原理，使燃料空氣流沿燃燒室內壁的切線方向作旋轉運動。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備。其中沸騰燃燒有以下優點能受到各方面重視，發展很快。（1）燃燒穩定，對燃料適應性強；（2）沸騰床內傳熱強烈，可節省受熱面鋼材；（3）污染物排放物較少，對環境保護有利；（4）容熱強度大，鍋爐體積小。目前出現的能發揮沸騰燃燒技術優點，并能克服其不足的循環流化床技術正在廣泛應用。隨著沸騰燃燒技術的進一步發展，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。

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

參考文獻

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

[2]龐麗君，孫恩召編.鍋爐燃燒技術與設備.哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，1991.