工业炉如何选择合理的燃烧方法

山东省特种设备检验研究院东营分院，山东东营257000

摘要在工业炉领域中，对现有的燃烧方法进行分析和改进，对新的燃烧方法进行探讨和实验，以不断提高燃料利用率和燃烧设备的技术水平。

关键词工业锅炉；完全燃烧；燃烧方法

中图分类号TK22 文献标识码A文章编号 1674-6708（2012）61-0029-02

燃烧是指燃料中的可燃成分（碳、氢、硫及碳氢化合物）与空气中的氧结合后，在一定温度下发生剧烈化学反应放出光和热的过程。完全燃烧是指燃料中的可燃成份，在空气供应量和供应方法都很合适以致不冒黑烟全部燃烧。否则为不完全燃烧。

1要使锅炉达到经济运行指标，要解决好燃料完全燃烧的问题

1.1足够高的炉膛温度

温度是燃料燃烧的首要条件。燃料开始发生剧烈的氧化反应所需的最低温度称为着火温度。把燃料加热到着火温度以上所需的热量称为热源。燃料在燃烧室内着火的热源一般来自火焰和炉墙的热辐射以及与高温烟气的接触。由热源构成的炉膛温度必须保持在燃料着火燃烧温度以上，也就是要具备足够高的炉膛温度，燃料才能连续燃烧，否则燃料就会着火困难，燃烧不起来，甚至断火。

1.2适量的空气

燃料在燃烧时必须要与足够的空气中的气充分地接触和混合。在炉膛温度足够高的情况下，燃烧反应速度很快，空气中的氧会很快消耗掉，必须要供给足够的空气，而实际运行中送入炉膛的空气是过剩的，但空气过剩量不能太多，要适当，以避免降低炉膛温度。

1.3足够的燃烧空间

从燃料中挥发出来可燃物质或细小的煤屑，随着烟气一边流动一边燃烧，若炉膛空间（容积）过小，烟气流动太快，烟气在炉膛内停留时间太短，就不能使可燃物和煤屑充分燃烧。尤其是可燃物（可燃气体、油滴）在未完全燃完以前就碰到锅炉受热面时，可燃物被冷却到着火温度以下而不能完全燃烧，结成碳瘤。同时，保证足够的燃烧空间，有利于空气与可燃物充分地接触和混合，使可燃物充分地燃烧。

1.4足够时间

燃料没着火到全部燃尽过程，需要一定时间，尤其是层燃炉，燃料燃烧必须需要足够时间，燃烧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。

2有了适合的燃烧条件还要有合理的燃烧方法

1）煤气与空气的混合是一种物理过程，需要消耗能量和一定时间才能完成。混合后的可燃气体，只有加热到它的着火温度时才能进行燃烧反应。在工业炉的条件下，点火以后，可燃气体的加热是靠其本身燃烧产生的热量而实现的。根据煤气和空气在燃烧前混合情况不同，可将煤气的燃烧方法分为有焰燃烧、无焰燃烧和半无焰燃烧。不管采用哪种燃烧方法，必须保证火焰在规定的燃烧条件下保持一定的位置和体积，即不回火，也不断火。为了防止回火，可燃混合气体从烧流出的速率必须大于某一临界速率，气流喷出速率与煤气成分、预热温度、烧嘴口径及气流性质等因素有关。在生产条件下为了防止断火，除了应使气体的喷出速率与火焰传播速率相适应外，还可以采取将燃烧通道做成突扩式以保证使部分高温燃烧产物回流到火焰根部。也可以采用带涡流稳定器或带点火环的烧嘴。在燃烧器上安装辅助性点火烧嘴或者在烧嘴前方设置点火作用的高温砌体也是防止断火的方法；

2）对液体燃料的燃烧，多采用喷嘴雾化的方法。雾化过程是喷嘴燃烧的最初重要阶段，雾化后的油雾喷入空气流中就就形成雾化炬，并呈悬浮状态着火燃烧。在液体燃料燃烧的过程中当已雾化好的液体燃料喷入燃烧空间后，保证及时、正确的供应足够的空气量并与之充分混合将是保证液体燃料充分燃烧的关键。为了强化油雾与空气的混合，还可以采用提高调风器出口处空气流速方法。速度越高，油气混合就越好。因此目前一般调风器送出的气流流速都较高。为了不使大量高速气流直接吹向火焰根部将火焰熄灭，可以设置稳焰罩挡住大量的高速气流直接吹向火焰根部而使其绕流而过，防止火焰吹熄，也起到了稳定火焰、保证燃烧的作用。此外，维持足够高的温度，合理地布置喷燃器以及精心管理与调整都是保证燃油良好燃烧不可缺少的条件。工业炉中采用液体燃烧，运行操作方便，对环境污染小。但根据“以煤代油”的用能方针，目前只有少数秀特殊要求的工业炉才允许继续使用液体燃料。工业炉使用的液体燃料可以为柴油、原油和重油，但大多数是使用重油；

3）固体燃料的燃烧实质上可归结为是碳的燃烧，甚至在燃烧气体燃料和液体燃料时，所分离出的炭黑和黑烟粒的燃烧也是属于碳的燃烧。因此，碳的燃烧实质引起了科研工作者极大兴趣与注意，进行着很多理论的和技术的研究工作。固体燃料的燃烧方法分为层状燃烧法、粉煤喷流燃烧法、旋风燃烧法和沸腾燃烧法四种。层状燃烧法的优点是燃料的点火热源比较稳定，因此燃烧过程也比较稳定。缺点是鼓风速率不能太大。层状燃烧法是一种最简单和最普通的块煤燃烧法。但从发展来看，层状燃烧法将不能满足生产要求，特别是大型工业炉的需要，而且不能完全机械化和自动化。虽然如此，在目前的中小型工业炉中，层状燃烧法仍占有一定地位。粉煤燃烧法是可以大量使用劣质煤和煤屑，甚至还可以掺用一部分无烟煤和焦炭屑。采用粉煤燃烧法时，炉温容易调节，可以实现炉温自动控制，并且可以减轻体力劳动强度和改善劳动条件。旋风燃烧是在20世纪40年代出现的一种新的燃烧方式，它是利用旋风分离器的工作原理，使燃料空气流沿燃烧室内壁的切线方向作旋转运动。在这种燃烧方式下，不仅改善了燃烧和空气的混合条件，而且还延长了燃料在燃烧室中的停留时间，因此可以将空气过剩系数降到1.05~1.0，并且可以燃烧粗煤粉或碎粒，从而可以简化甚至取消制份设备。其中沸腾燃烧有以下优点能受到各方面重视，发展很快。（1）燃烧稳定，对燃料适应性强；（2）沸腾床内传热强烈，可节省受热面钢材；（3）污染物排放物较少，对环境保护有利；（4）容热强度大，锅炉体积小。目前出现的能发挥沸腾燃烧技术优点，并能克服其不足的循环流化床技术正在广泛应用。随着沸腾燃烧技术的进一步发展，沸腾燃烧存在的问题将会不断的得到改善和解决。60年代以来，不仅一般工业锅炉中采用，某些中、小型电站锅炉甚至大型锅炉也开始采用沸腾炉。

燃烧科学的应用是及其广泛的，对人民的生活、工业生产、国防技术以及宇宙航行等都具有十分重要的意义。为此需要一批科学家和工程师为燃烧科学的发展与应用做出不懈的努力。

参考文献