影响火焰炉内辐射热交换的因素有哪些？它们之间有何关系

基本生活常识~

山西太原是我国重要的煤炭基地，所产西山煤为优质动力煤，其应用基低位发热量标值为23633kJ/kg，年产量很高，全国许多地方都广泛使用。我国工业锅炉设计代表性煤种应用基低位发热量标值为19520kJ/kg，西山煤发热量高出该值22％。链条炉排工业锅炉和循环流化床工业锅炉燃用西山煤时，由于使用煤种与设计煤种的一些指标存在较大差异，对锅炉正常运行产生了一定的负面影响。笔者将从链条炉排工业锅炉入手对不利影响进行分析，并提出改进建议。1链条炉排工业锅炉燃用西山煤的燃烧特点1．1西山煤的主要特性煤质分析资料表明，西山煤Qdy的标准值是23633kJ/kg，固定碳Cy含量是62．6％，灰分Aymax的含量为28．20％，含灰量比较高，挥发分Vr的含量为18．79％，含硫量Sy为0．52％，含氧量Oy为5．2％。西山煤属于典型的Ⅱ类烟煤。1．2链条炉排锅炉燃用西山煤的燃烧特点链条炉排锅炉燃用西山煤时，炉膛前后拱表面温度比燃用设计煤种时高，经常处于熔融状态，因此极易粘连炉排上部吹起的煤尘颗粒，煤尘颗粒又被熔融，继续粘连，如此反复，使拱大量结焦，拱的表面越来越不平整，拱反射热量的能力逐渐下降，拱的表面温度持续升高，表层重量不断增加，最终造成拱大面积松动或脱落。实践证明，如果在负荷恒定时通过减慢炉排速度来减少给煤量，则由于西山煤的挥发分含量低于设计煤种挥发分含量的5％，煤不容易着火，炉排燃烧的着火点会后移，经常导致煤的不完全燃烧。由于西山煤是介于无烟煤与烟煤之间的贫煤，其着火温度为450℃左右，高于设计煤种400℃左右的着火温度。为了不使着火点过于推迟，可以采取一些措施，例如可以提高热空气温度，合理组织炉内辐射以及对流放热，使这一时间缩短。为了维持正常，完全燃烧，还需要增加鼓风量。这样，炉膛总产热量必然增加，炉膛温度增高，排烟温度升高，烟气排放量增大，烟气流速加快，火焰及烟气扰动加强，辐射换热和对流换热强化。由此可知，锅炉运行偏离了设计的理想工况，对正常运行将产生不良影响，如果合理组织炉内辐射以及对流放热，可使这一时间缩短。2燃用西山煤对链条炉排工业锅炉运行的主要影响2．1对燃烧装置的影响链条炉排锅炉一般以燃烧发热值18800kJ/kg～20900kJ/kg，挥发分大于15％，灰熔点高于1250℃以上的弱黏结性和黏度适中的烟煤最为合适。链条炉排锅炉燃用西山煤，与设计煤种的一些指标存在较大差异，其突出特点是挥发分含量Vr低于设计煤种的15％，含碳量Cy高于设计煤种的20％，对正常运行产生了一定的负面影响。对于链条炉排锅炉，在某负荷运行时，燃料输入量一定，与之匹配的鼓风量也一定。燃用西山煤时，在炉膛输入热量相同的情况下，与设计煤种相比，因其发热量较高，煤耗量应减少，炉排煤层厚度需要比设计煤种减薄约1/3，而鼓风量不应变化，这就容易出现炉排煤层吹空或炉排风量不均，无法正常燃烧；若减少鼓风量，可燃质就不能燃尽，出力降低。在鼓风量不改变时，燃用西山煤的煤层厚度与燃用设计煤种的煤层厚度相等，才不致于吹空煤层，但燃料输入量将超过负荷需要量，况且不能实现完全燃烧，要完全燃烧，就必须增大鼓风量。2．2对水循环安全的影响在锅炉检验中发现，如果炉膛某一侧水冷壁管与锅炉距离较长，那么这部分水冷壁管尤其是靠近锅筒的管段就容易发生弯曲变形，而其他水冷壁管一般没有明显变形，因而可能发生汽水分层或冷却水膜破坏，尤其是在顶棚受热管段，导致其过热弯曲变形。已断定变形属非缺水原因造成。产生变形的原因主要是由于燃用西山煤时炉膛换热强化，受热面管吸热热流密度增加，与动力设计计算值相比，该水冷壁管开始沸腾点的高度降低，含气区段吸热量增加，使管内截面含气率相对变大，冷却能力下降，尤其在顶棚受热管段可能发生汽水分层或冷却水膜破坏，导致受热管段过热弯曲变形。2．3对节约能源的影响一定负荷下，工业蒸汽锅炉在燃用西山煤时，为了能够正常燃烧，既不能明显减少给煤量又需要增加鼓风量。一方面，输入与煤层厚度相匹配的能够完全燃烧的实际空气量时容易吹空煤层，因此，鼓风量的增加不能超过预期值，所以，往往没有充分的空气促进煤的完全燃烧，造成能源浪费；另一方面，西山煤的含碳量达62．6％，由于蒸汽炉不拨火是自动完成的，因此，由于炉内燃料燃烧的不均匀，使燃料层的热量不易传到煤层深处，而且，煤层中含有一定的灰，在整个燃烧的过程中，始终都存在着“焦碳裹灰“的现象，阻隔空气与可燃物质及时接触，这都会使可燃物质不能完全燃烧，从而造成能源的浪费。2．4对烟尘治理效果的影响链条炉排锅炉燃用西山煤时，实际的烟气排放量、排烟温度、烟气流速等都比设计计算值有所增加，因此，与设计煤种相配套的脱硫除尘装置就偏离最佳运行参数，使烟尘治理效果下降。3改进建议综上所述，链条炉排锅炉燃用西山煤时对锅炉的安全和经济运行都产生了一定的不良影响，而且设计煤种的发热量偏离西山煤越远，情况越严重，因此必须进行改进。改进的核心主要是在保证稳定燃烧的前提下，尽量使锅炉的运行负荷与燃料的输入量相匹配，燃料的输入量与所需的空气量相适应，达到安全、高效、环保的目的。3．1从燃烧装置方面改进就燃烧设备本身而言，要考虑到结构紧凑，运行可靠，操作简便，维修容易。对容量较大的锅炉应力求有更高的机械化程度，顺便指出，锅炉是燃烧设备和传热设备的统一体，因此，应十分注意炉内燃烧和传热的相对关系。如果燃料在炉内以较高的强度燃烧放热而辐射受热面布置较少，将使炉内温度过高而严重结焦影响正常燃烧；但若在炉膛中布置过多受热面而大量吸热，又会使锅炉温度或燃料层温度偏低，影响燃烧的稳定性和经济性。显然，燃料燃烧的优劣，不仅取决于燃烧的设备结构形式及运行操作，也与炉内受热面布置的恰当与否有关，设计时需要全面考虑。3．2从燃烧技术方面改进在燃料输入炉膛前，煤中要适量加水，以推后着火点，减少漏煤，减弱吹空程度。在燃料燃烧过程中，要加强拨火，促进空气与燃料的快速反应，减少灰渣含碳量。在灰渣排出后，将未燃尽的焦碳颗粒筛选后重新掺入原煤中二次燃烧，以降低煤的发热量。适当提高炉膛温度，这样可以避免一些劣质煤或某些挥发分高但灰分、水分大，着火前需要吸热的热量多的煤发生着火困难，而且，适当地提高炉膛温度还可以保持炉膛内的燃料燃烧的稳定，但是，过分提高炉膛温度也没有必要，因为，炉膛温度高到一定程度后，控制燃烧速度的已经不是温度而是空气供给速度了。3．3从燃烧方式方面改进新的燃烧方案中燃料系统与传统方式一样，最大的不同是助燃剂系统。在传统燃烧方式中，助燃剂—空气通过预热器进入燃烧器，而新的方案是首先对空气进行分离，分离后的（富）氧气通过预热器回收烟气排出的能量，在燃烧器内与从烟道出口回收的烟气构成新的助燃剂，与燃料一起进行化学能转换的燃烧反应。

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泰宁县19328072422： 造成锅炉过热蒸汽温度变化的原因有哪些 - ？
箕弯果复： 影响过热汽温变化的因素主要有: 1:燃料性质的变化;燃料量或锅炉负荷变化燃料或负荷变化,将会使锅炉辐射传热量与对流传热量的比例发生变化,使不同型式的过热器吸热量发生变化,从而引起蒸汽温度变化. 2.锅炉负荷的变化:炉膛过...

泰宁县19328072422： 什么是燃料火焰加热法? - ？
箕弯果复： 火焰加热是一种传统的加热方法,是利用燃料(煤、焦炭、燃料油、发生炉煤气和天然气等)燃烧所产生的热能直接加热坯料,通过辐射、对流和热传导把热能传给坯料表面,再由表面向坯料中心热传导,使整个坯料加热,达到所要求的温度.火焰加热方法是在火焰加热炉内加热金属的方法,火焰加热炉内的实际传热过程很少是单一的传热方式,多数情况下是两种或三种方式同时作用的综合传热过程.影响传热的因素很多,通常认为炉温800℃以下,随着温度上升,对流传热比例降低,流体流速影响减小;炉温800℃以上,以辐射传热为主,所以加热炉高温段以辐射传热为主.

泰宁县19328072422： 辐射式过热器的流量 -- 温度特性如何? - ？
箕弯果复： 辐射式过热器是以吸收火焰或烟气的辐射热为主的过热器,这种形式的过热器其出口蒸汽温度是随着锅炉负荷(蒸汽流量)的增加而降低的.这是因为辐射式过热器吸收的热量主要决定于炉内火焰和烟气温度,而辐射出射度与其绝对温度的四次方成正比.当锅炉负荷增加时,虽然炉膛温度和烟气温度有所增高,但增加幅度不大,因此辐射传热虽有增加,但流经该过热器的蒸汽流量相应也增加,而且蒸汽量的增加的影响要大于辐射吸收热量增多的影响,使单位质量的蒸汽获得的热量减少,所以其出口蒸汽温度是降低的.反之,当负荷降低时,辐射式过热器出口温度是升高的

泰宁县19328072422： 高炉中的热交换原理是什么? - ？
箕弯果复： 高炉热交换(exchange of heat in blast furnace)高炉连续铸钢|炼铁过程中炉内上升煤气流与下降炉料之间的热传递现象.从热工角度看高炉热交换属逆流式高温气流将热传输给运动着的散料床,使散料温度升高,而煤气自身温度降低的现象....

泰宁县19328072422： 煤粉锅炉的工作原理? - ？
箕弯果复： 煤粉锅炉的工作原理是自动运行塔式结构,通过改造的燃烧器,点火经历电-气-油-粉四个过程,之后由电控制煤粉燃烧. 煤粉锅炉的炉膛是燃料燃烧的场所.它的四周布满了蒸发受热面(水冷壁),有时也设有墙式阵热器,炉膛也是热交换的场...

泰宁县19328072422： 加热炉为什么要分辐射室和对流室? - ？
箕弯果复： (l)加热炉的辐射室有两个作用:一是作燃烧室;二是将燃烧器喷出的火焰、高温烟气及炉墙的辐射传热通过炉管传给介质.这种炉子主要是靠辐射室内的辐射传热;小部分靠对流室的对流传热,这只占整个传热的10%左右.(2)对流室的主要作用是:在对流室内的高温烟气以对流的方式将热量传给炉管内的介质.在对流室内也有很小一部分烟气及炉墙的辐射传热.如果一个加热炉只有辐射室而无对流室的话,则排烟温度很高,造成能源浪费操作费用增加,经济效益降低,为此,在设计加热炉时,通常都要设置对流室,以便能充分回收烟气中的热量.

泰宁县19328072422： 什么叫加热炉的辐射室? - ？
箕弯果复： 加热炉的辐射室是指在加热炉内,主要靠辐射作用将燃烧器发生的热量传给辐射盘管内油品的那一部分空间.

泰宁县19328072422： 高压蒸汽锅炉的工作原理?口258536556 - ？
箕弯果复： 燃气锅炉工作原理: 锅炉燃烧头向锅炉的炉膛内喷射混合好的气体,通过燃烧头上的点火装置把炉膛内充满的混合好的气体点燃.达到对锅炉的炉胆、炉管加热的效果.如果好的锅炉,会设计出多弯道燃烧室,让燃烧的气体在炉体内增加行程,...

泰宁县19328072422： 锅炉中水冷壁、过热器、省煤器、空气预热器作用? - ？
箕弯果复： 水冷壁:布置于炉膛,吸收炉膛火焰和烟气的热量,将水加热成饱和蒸汽. 过热器:吸收炉膛内火焰和烟气的热量(辐射式过热器)、或烟道中烟气的热量(对流式过热器),将饱和蒸汽加热成过热蒸汽. 省煤器:布置于尾部烟道的低温部分,利用低温烟气的热量,加热锅炉给水. 空预器:布置于省煤器后,利用更低的低温烟气的热量,将空气加热后送入炉膛或制粉系统,以提高锅炉效率. 传热效果不仅与受热面的布置方式有关,还与受热面的结构、烟气的温度及流速、工质的温度及流速、受热面的清洁情况等因素有关,比较复杂.

泰宁县19328072422： 炉膛的压力为啥是负压呢? - ？
箕弯果复： 一般的锅炉,燃烧时有送风机向炉膛内输送空气,还有引风机将燃烧后的废气向外引走,因为炉外的冷空气经燃烧后体积会增大,为了防止炉膛承受向外的压力发生爆炸,规定引风机的引风量要比送风机的送风量大,让炉膛内气压低于大气压力...