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電廠鍋爐的工作過程：由原煤倉落下的原煤經(jīng)給煤機(jī)送入磨煤機(jī)磨制成煤粉。在原煤磨制過程中，需要熱空氣對(duì)煤進(jìn)行加熱和干燥，因此外界冷空氣通過送風(fēng)機(jī)送入鍋爐尾部煙道的空氣預(yù)熱器中，被煙氣加熱成為熱空氣進(jìn)入熱風(fēng)管道。其中一部分熱空氣經(jīng)排粉機(jī)送入磨煤機(jī)中，對(duì)煤進(jìn)行加熱和干燥，同時(shí)這部分空氣也是輸送煤粉的介質(zhì)；另一部分熱空氣直接經(jīng)燃燒器進(jìn)入爐膛參與煤粉的燃燒。從磨煤機(jī)排出的煤粉和空氣的混合物經(jīng)燃燒器進(jìn)入爐膛內(nèi)燃燒。

煤粉在爐膛內(nèi)迅速燃燒后放出大量的熱量，使?fàn)t膛火焰中心的溫度具有1500度或更高的溫度。爐膛四周內(nèi)壁布置有許多的水冷壁管，爐膛頂部布置著頂棚過熱器及爐膛上方布置著屏式過熱器等受熱面。水冷壁和頂棚過熱器等是爐膛的輻射受熱面，其內(nèi)部的工質(zhì)在吸引爐膛的輻射熱的同時(shí)，使火焰溫度降低，保護(hù)爐墻不致被燒壞。為了防止熔化的灰渣黏結(jié)在煙道內(nèi)的受熱面上，煙氣向上流動(dòng)到達(dá)爐膛上部出口處時(shí)，其溫度要低于煤灰的熔點(diǎn)。

高溫?zé)煔饨?jīng)爐膛上部出口離開爐膛進(jìn)入水平煙道，與布置在水平煙道的過熱器進(jìn)行熱量交換，然后進(jìn)入尾部煙道，并與再熱器、省煤器、和空氣預(yù)熱器等受熱面進(jìn)行熱量交換，使煙氣不斷放出熱量而逐漸冷卻下來，使得離開空氣預(yù)熱器的煙氣溫度通常在110-160度之間。低溫?zé)煔庠俳?jīng)過除塵器除去大量的飛灰，后只有少量的細(xì)灰粒隨煙氣由引風(fēng)機(jī)送入煙囪排入大氣。

煤粉在爐膛中燃燒后所生成的較大灰粒沉降到爐膛底部的冷灰斗中，被冷卻凝固落入排渣裝置中，形成固定排渣。

由給水泵送向鍋爐的給水，經(jīng)過高壓加熱器加熱后進(jìn)入省煤器，吸收鍋爐尾部煙氣的熱量后進(jìn)入汽包，并通過下降管引入水冷壁下聯(lián)箱再分配給各個(gè)水冷壁管。水在水冷壁中吸收爐膛高溫火焰和煙氣的輻射熱，使部分水蒸發(fā)變成飽和蒸汽，從而在水冷壁內(nèi)形成了汽水混合物。汽水混合物向上流動(dòng)并進(jìn)入汽包，通過汽包中的汽水分離裝置進(jìn)行汽水分離，分離出來的水繼續(xù)循環(huán)。而分離出來的飽和蒸汽經(jīng)汽包上部的飽和蒸汽引出管送入過熱器進(jìn)行加熱。后達(dá)到要求的過熱蒸汽通過主蒸汽管道引入汽輪機(jī)做功。



	在傳統(tǒng)的工業(yè)爐設(shè)計(jì)中，燃燒器的火焰速度大約為每秒幾米，當(dāng)燃燒產(chǎn)物溫度在600 °C～800 °C時(shí)，爐內(nèi)對(duì)流換熱與輻射換熱各占50％；在燃燒產(chǎn)物溫度為800 ℃以上時(shí)，以輻射換熱為主；在燃燒產(chǎn)物溫度達(dá)到1 400 ℃時(shí)，輻射換熱是對(duì)流換熱的10倍,所以大部分爐窯設(shè)計(jì)中,是以輻射換熱為基礎(chǔ)。但是在采用高速氣體燃燒器后，即使在高溫區(qū)，爐內(nèi)被強(qiáng)化的對(duì)流換熱在綜合換熱中所占的比重大大提高，具體說明如下：

采用普通燃燒器時(shí)，火焰速度低，燃燒產(chǎn)物在被加熱物表面的流動(dòng)為層流，層流的對(duì)流換熱系數(shù)為h1-Nu＊λ/d。

式中 努謝爾特?cái)?shù)Nu=0.332Pr1/3＊Re1/2；Pr為普朗特?cái)?shù)；Re為雷諾數(shù)；λ為氣體的導(dǎo)熱系數(shù)；d為流道當(dāng)量直徑。

采用高速氣體燃燒器, 火焰噴射速度高(100 m/s～300 m/s),被加熱體表面流動(dòng)以紊流為主，紊流附面層局部放熱系數(shù)為h2=Nu＊λ/d。式中Nu=Pr1/3(0.036Re0.8-836)

設(shè)加熱爐內(nèi)腔尺寸為6.45m×2.3m×2.9m，燃燒產(chǎn)物溫度為1 790 ℃，被加熱體溫度為900 ℃。

采用普通燃燒器，燃燒產(chǎn)物流速為5 m／s時(shí)，燃燒產(chǎn)物與被加熱體表面之間的對(duì)流換熱比熱流為q1=h1(tg-tw)=2671X4.18kJ/h＊m2。

采用高速氣體燃燒器，燃燒產(chǎn)物流速為150 m/s時(shí)，燃燒產(chǎn)物與被加熱體表面之間的對(duì)流換熱比熱流為q2=h2(tg-tw)=10685X4.18kJ/h＊m2。q2是q1的4倍。

國外曾就輻射加熱爐和高速對(duì)流加熱爐進(jìn)行過比較試驗(yàn)，在0 ℃～1 200 ℃的加熱過程中，輻射加熱爐所需加熱時(shí)間是高速對(duì)流加熱爐的6倍，在750 ℃～1 200 ℃的加熱過程中，輻射加熱爐所需加熱時(shí)間是高速對(duì)流加熱爐的10倍。

1980年，國內(nèi)引進(jìn)高速氣體燃燒器在井式加熱爐上進(jìn)行技術(shù)改造，原有的輻射加熱爐從0 ℃～650 ℃升溫需要24 h，而采用了高速氣體燃燒器的加熱爐從0 ℃～650 ℃升溫只需4 h，并且燃料消耗量也由于采用了高速氣體燃燒器可以節(jié)省25%～30％。在油田，用高速氣體燃燒器改造成三合一加熱爐，加熱效率提高了1倍，而燃料消耗量節(jié)約了20％。

高速氣體燃燒器的燃燒產(chǎn)物高速?zèng)_進(jìn)加熱爐內(nèi)，攪動(dòng)多倍的爐內(nèi)氣體隨之摻混，可以大大提高爐內(nèi)溫度均勻度。國外一家工廠用高速氣體燃燒器改造加熱爐后，爐內(nèi)溫度均勻度可由±15 ℃提高到±2 ℃。國內(nèi)井式加熱爐采用高速氣體燃燒器后，爐溫均勻度達(dá)到±7 ℃。



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