移动炉排炉

5.2.3　移动炉排炉

1.链条炉

链条炉至今已有一百多年的历史。由于它从加煤到排除灰渣都实现了机械化，运行稳定可靠，运行经验也比较丰富，目前在我国小型电厂，特别在工业锅炉中得到广泛应用。国外采用链条炉排的锅炉，其容量可达100t/h以上。迄今为止，我国链条炉的最大容量为40t/h，生产量较多的是35t/h及10～20t/h锅炉，也有许多蒸发量为4t/h以下的小型链条炉。

（1）链条炉的结构和工作原理

图5.20所示为链条炉结构简图，链条炉排3由主动链轮4带动，由前向后运动。煤由煤斗1落至空的炉排上，随着炉排的运动煤被带入炉中。煤层的厚度由煤闸门2的位置高低来控制。煤与炉排的相对运动为零，炉排由前向后不断运动，煤也随之由炉前向炉后运动，经干燥干馏、着火燃烧，燃尽的灰渣经除渣板（俗称老鹰铁）8落至渣斗9。炉排运动过程的漏灰则从炉排下灰斗10排出。5为炉排下分段送风的风仓；7为两侧炉墙上的看火孔及拨火门。为防止炉排两侧侧墙结焦，两侧都设有防焦箱。

图5.20　链条炉结构简图

1—煤斗；2—煤闸门；3—炉排（包括前链轮及后滚筒）；4—主动链轮；5—分段送风仓；6—防焦箱；7—看火孔及检查门；8—除渣板（老鹰铁）；9—渣斗；10—灰斗；11—后墙水冷壁管；12—后墙水冷壁下集箱；13—前墙水冷壁下集箱；14—前墙水冷壁管

图5.21　链带式链条炉排

1—链轮；2—煤斗；3—煤闸门；4—前拱砖吊架；5上炉排；6—布风板；7—老鹰铁；8—主动链环；9—炉排片；10—圆钢

链条炉排是链条炉中最主要的燃烧设备。历史上曾经出现过各种各样型式的链条炉排。对链条炉排的共同要求是：结构简单，省金属，漏煤少，通风阻力小，运行平稳可靠。

图5.21所示的是一种链带式链条炉排，它也俗称轻型炉排或小炉排，常用于10t/h以下的小型工业锅炉。炉排是用圆钢10将炉排片9串在主动链环8上。小型锅炉整个炉排上，在两边和中间各有一条主动链环，圆钢将这三条主动链环和其间的炉排片都串起来，形成一个有一定宽度的链带，链带围绕在前、后两根轴上，用前轴链轮传动。

炉排片的种类也很多，图5.22所示为一种炉排片及主动链环的结构，炉排片宽度均为12mm，成为薄片状。通风截面比约为6.5%。每平方米炉排重约680kg。

图5.22　链带式炉排片及主动链环

（a）链带式炉排片；（b）主动链环（主动炉排片）

图5.23　鳞片式炉排结构

1—链条；2—节距套管；3—拉杆；4—铸铁滚筒；5—炉排中间夹板（手枪板）；6—侧密封夹板（边夹板）；7—炉排片

链带式炉排结构简单，金属耗量少，安装制造比较方便。但由于它的链带既受力又受热，很容易发生故障。制造及安装要求高质量，否则易产生炉排跑偏、起拱、卡住或拉断等故障，更换炉排片比较困难。因此，10t/h以上锅炉常用鳞片式炉排。国内生产的鳞片式炉排是一种不漏煤炉排，其炉排结构如图5.23所示。在炉排面下设有若干根链条1，链条上装有炉排片中间夹板5，两侧则为侧密封夹板6，炉排片7嵌插在两中间夹板或中间夹板与侧密封夹板之间。炉排片一片紧挨一片地前后交叠成鳞片状以减少漏煤。两片炉排片之间有一定的缝隙作为空气通道，其通风截面比与煤的发热量有关，如发热量为23027kJ/kg左右的煤，推荐值为7%～8%；发热量为14653kJ/kg左右的煤，推荐值为10%～12%。炉排宽度方向，由拉杆3穿过节距套管2，把各组链条和炉排串联起来，并保证链条平行及相隔一定距离。节距套管外套有铸铁滚筒4，链条和炉排片通过铸铁滚筒支挂在炉排支架上，滚筒沿支架的支撑面滚动前进。每块炉排片的下部有一个凹窝，漏煤在凹窝中可以继续燃烧。若未能燃尽，在尾部清灰时灰渣与漏煤分别下落并不掺混，可收集漏煤回烧。在工作过程中，炉排片交叠形成炉排面；空行程时，炉排片依靠自重而一片片地自动翻转倒挂。因而清灰情况良好。鳞片式炉排受力的链条在炉排片的下部，距灼热的燃烧层较远，而且返程时翻转倒挂，其冷却性能良好。炉排由拉杆将各组串联形成软性结构，主动链轮的制造和安装要求可以低一些。因为若链轮齿形前后略有参差不齐时，链条可以自动调整。装卸和更换炉排片不必停炉，因而提高了运行的可靠性。但是，其钢铁耗量比链带式约高30%左右。而且刚性较差，尤其是炉排宽度较大时，易发生炉排片脱落或卡住的故障。

更详细的结构以及其它型式的链条炉排可见参考文献1－3］。

（2）链条炉的燃烧过程

链条炉是典型的前饲燃料式炉子。炉排如同皮带运输机一样，自前向后缓慢移动。燃料从煤斗下来落在炉排上，随炉排一起前进。空气从炉排下方自下而上引入，与燃料的供给方向垂直相交。当燃料经过煤闸门时，被刮成一定的厚度，随后便进入炉膛。燃料在炉膛内受到辐射加热后进入燃烧阶段。首先是燃料被烘干并放出挥发分，继之着火燃烧和燃尽，灰渣则随炉排移动而被排出。以上各阶段是沿炉排长度相继进行的，但又是同时发生的，所以燃烧过程不随时间而变，不存在火床工作的热力周期性。图5.24为燃料层燃烧阶段的示意图。

图5.24　链条炉排上煤层燃烧阶段的分布

1—新燃料区；2—析出挥发分区；3—焦炭燃烧区（其中：3a—氧化区3b—还原区）；4—燃尽区

燃料受到烘干，析出挥发分以至挥发分着火的阶段称之为热力准备阶段。在这个阶段中燃料层需要吸热。由于燃料是直接落在炉排面上的，燃料层下没有炽热焦炭层的加热，从炉排下面送来的空气，一般其预热温度不超过200℃，对燃料层的加热作用不大。因此，热量的供应主要依靠炉膛中火焰和高温砖墙的辐射热。此时，燃料的加热和点燃只能从燃料层表面开始，然后通过热传导逐渐向下传播。由于燃料层随炉排向后移动，所以燃料层中燃烧过程的各阶段的分界均呈倾斜面的形状。燃料层的导热性是相当差的，从上而下的燃烧传播速度约为0.2～0.5m/h，仅及炉排移动速度的十分之一，所以热力准备阶段在炉排上占据相当长的区段。图5.37中区域1表示新燃料的烘干和加热区域。过了O₁K以后，燃料放出挥发分，挥发分着火燃烧。由于对于一定的燃料，挥发分开始析出的温度基本上是一定的，所以开始析出挥发分的O₁K实际上就代表一个等温面。

从O₂L开始，燃料层进入焦炭燃烧区3，也即主要燃烧阶段。这个区域的温度很高，燃烧相当猛烈。由于燃料层的厚度一般超过氧化区的高度（大致也是燃料颗粒直径的3～4倍，或略超过此值），因此，沿燃料层高度上又划分成氧化区3a和还原区3b。从炉排下面上来的空气中的氧气在氧化区中被迅速耗尽。燃烧产物中的CO₂和H₂O上升进入还原区后，立即与炽热的焦炭发生还原反应。

最后为燃尽阶段。此处，燃料层燃尽形成灰渣并随着炉排的移动而倾入渣斗。链条炉排的燃料层中，由于燃料是从上部引燃的，因此在燃料层上面先形成灰渣。同时由于空气从燃料层下面送入，故紧靠炉排面的燃料层也较早形成灰渣。因此，在炉排尾部未燃尽的焦炭层是夹在灰渣中间（见图5.24中第4区），这对于多灰分燃料的燃烧是不利的。

在链条炉中，由于燃料层是沿炉排长度分阶段燃烧的，因此从燃料中放出的气体，其成分也是沿炉排长度不断改变的。图5.25表示了炉排上部烟气成分及燃烧各阶段所需要的空气量的变化曲线。在O₁点以前，燃料层正在受到加热烘干，因此通过燃料层的空气中氧气的浓度基本上保持不变，其容积成分约为21%。从O₁点以后，挥发分不断析出，并着火燃烧，随即焦炭也开始进入反应。因此炉排上部气体中CO₂成分不断增加，氧气成分相应减少，直到耗尽为零，与此相对应的是出现了第一个CO₂最高点。其后，随着主要燃烧阶段中还原区的出现和加厚，气体中CO和H₂成分不断增多，CO₂成分逐渐减少，缺氧情况相当严重，以至连挥发分中的可燃气体成分CH₄等也无法燃尽。当CO和H₂成分达到最大值后，随着燃料层部分烧成灰渣，还原区厚度减薄，该二成分又逐渐下降。当还原区消失时（此时燃料还在进行氧化反应），出现了第二个CO₂最高点。此后，灰渣不断增多，焦炭层厚度愈来愈薄，所需O₂量减少，因此燃料层上气体中O₂成分不断增高，最后有可能达到21%。

图5.25　链条炉中烟气成分及空气供应量的变化曲线

（a）烟气成分；（b）空气供应量的变化曲线

1—无分段送风时空气供应量；2—燃烧所需空气量；3—焦炭燃烧所需空气置；4—挥发分燃烧所需空气量；5—有分段送风时按需分配空气供应量；6—有分段送风时按推迟配风法分配的空气供应量

由此可见，在炉排的头尾二区段，燃料层上气体中氧气有余（α＞1），而在中部区段，氧气却相当缺乏，不完全燃烧产物CO和H₂则很多（α＜1）。

（3）链条炉的燃烧改进

①分段送风。链条炉燃烧过程的三个阶段是沿炉排长度方向划分的，不同区段所需空气量不同。若煤质一定，燃烧情况相同时，同一炉排长度上的每一区段所需空气量基本不随时间变化。为了消除统仓送风空气供需的不平衡，链条炉都把炉排下的统仓风室沿炉排长度方向分成几段做成几个独立的小风室，每个小风室按该区段所需的空气量分别调节，这种送风方式称为分段送风或称分区送风。采用分段送风并加以调节后，送风量的分配可改为图5.25b中虚线所示，这可以大大地改善统仓送风的空气供需不平衡状况，因而提高了锅炉热效率。

分段送风的各个小风室，一般都从两侧进风，使炉排下炉宽方向送风均匀。只有D型布置的锅炉，炉排一侧是对流受热面，或是采用双炉排（即沿炉排宽度分为左、右两侧，设置两个相同的链条炉排，中间用短墙相隔），不能双侧送风时，才采用单侧进风。

分段送风的段数越多，进风量的分配越有利，但分段太多会使结构复杂，一般根据容量不同或炉排长度不同可分成4～9段。

②设置炉拱。在链条炉中，燃料层在各区段所析出的气体成分各不相同。在炉排的头尾两端存在着过量空气，而在炉排中部，由于燃烧层中存在着还原区，后者不断产生还原性气体，同时还有一部分来不及燃尽的挥发分从炉排前部的挥发分强烈析出区随气流逸入此处，所以在火床上部的气体成分中有不少可燃气体（如CH₄、CO和H₂等），其发热量有可能达到燃料总发热量的40%～50%。这些可燃成分当然都应在炉膛内燃尽。但在一个简单的直筒形炉膛中，由于气流速度极低，又无任何有效的扰动，所以炉内的气体“成层”地上升不能混合。这样使炉排中部所放出的可燃气体和炉排两端的过量空气混合在一起，无法使可燃气体在炉膛内燃尽。

另一方面，链条炉的着火条件较差，燃料引燃所需的热量又主要依靠炉膛内的辐射。因此，如果在炉膛中不采取有效措施，就可能使燃料，特别是难以着火的燃料无法被引燃。因此，链条炉的炉膛布置是极为重要的。目前，解决上述问题的主要措施是设置炉拱和加装二次风。

所谓炉拱即是炉膛下部直接遮蔽炉排面的那部分平面隔墙或垂直炉墙的伸出部分。炉拱在链条炉中主要起加快新燃料的引燃和促进炉膛内气体混合的作用。

炉拱通过强化传热和控制炉内气体流动这两种方式来起作用。炉拱控制气体流动的直接效应是强化混合，间接的效应是强化着火区的传热。在着火区，炉拱表面对新燃料的辐射传热是新燃料着火的根本保证。炉拱对炉膛后部高温烟气的向前导流输送，为炉膛前部富燃气体和后部富氧气体的大尺度混合创造了条件，并显著地提高了前部的炉温，强化了那里的传热。

按炉拱在炉膛中的位置，炉拱可分为前拱、后拱，有时还有中拱。这是一种习惯的分类方法，有利于突出前拱、后拱和中拱的结构特点，因而便于设计、制作、安装和修理。但这种分类方法不能反映出炉拱的工作特性，难以确切地表示炉拱的多功能性能。

前拱就是位于炉排前端的炉拱。它起加快对新燃料引燃的作用，所以又称引燃拱。炉拱本身并不产生热量，它的引燃作用主要在于通过吸收来自火焰和高温烟气的辐射热，并加以集中地辐射到新燃料上，并使之升温、着火。从前拱传热的这一主要方式来看，前拱可称之谓辐射拱。过去曾认为前拱传热是通过反射来实现的。研究表明，实践也证明，这种观点是不正确的。炉拱的传热遵循辐射传热原理，图5.26给出了两种传热方式的对比。

图5.26　抛物线型引燃拱的传热原理图

（a）按反射方式传热；（b）按辐射方式传热

可以证明，对于凹形前拱来说，只要两个端点的位置不变，则不论其形状为何，如抛物线拱、斜线拱、直角拱等，前拱传给新燃料的总热量不变。研究表明，在可能的范围内改变前拱的几何参数（形状、尺寸）和物理因素（拱表面黑度），它们对前拱传热的影响都是相当有限的。相反，若改变传热的另一因素即温度，则不仅影响显著，而且可变的范围也很大。所以，强化前拱传热的主要途径是提高前拱区的炉温。为此，就应当将尽可能多的来自后部的高温烟气引入前拱区，并使它们在那里停留尽可能长的时间。

图5.27所示为常规型的链条炉拱型图。图中示出了通常使用的前拱拱型。

图5.27　链条炉拱型图

后拱位于炉排的后部。后拱能将炉排上强烈燃烧区的高温烟气输送到前拱区，大幅度地增补那里的热量，提高那里的炉温，从而有效地强化了那里的辐射传热，加速引燃。后拱的这种引燃作用是通过前拱起作用的，因而可称之为间接引燃。后拱的直接引燃作用主要在于输送高温烟气的同时，烟气流也将炽热的炭粒夹带到前部，并散落在新燃料层上，形成炽热的炭粒覆盖层进行导热加热。另外，后拱输出的高温烟气对前端新燃料层表面的直接冲刷也会产生对流传热作用，从而形成直接引燃。就后拱和前拱在引燃上的重要性而言，应该认为前拱是直接的、主要的，后拱则是间接的、辅助的。对于我国绝大多数煤种而言，后拱的这种辅助的引燃作用是不可缺少的。但是，没有前拱或辐射拱，新燃料的引燃则一般是不可能的。从引燃过程中的传热方式来看，后拱属于对流型。

后拱还具有分隔和保温的作用。后拱将炉膛分隔为上下两半，这阻止了烟气向上直接流出，迫使烟气向前流动。另一方面，后拱的这种分隔有效地提高了后拱区的炉温。对于无烟煤，因其挥发分低，固定碳含量较高，所以低而长的后拱不仅是引燃的需要，而且也是燃尽的需要。

图5.27中所示的后拱为典型的常规型后拱。其几何特点是，长度短或覆盖率小、拱面自后向前一直向上倾斜、出口高度高、出口端为圆弧形。这种后拱在气体动力上的缺点是：从后拱流出的烟气过早地在出口圆弧端的导流下，贴着拱面呈薄层转弯向上逸出拱区，难以到达前拱区，因而其引燃和混合性能都较差。由此可见，改善后拱性能的主要途径是强化后拱气流在前拱区的流动效应。为此，西安交通大学提出应较大幅度地增大后拱的覆盖率和减低其出口端高度，并首先提出和采取了出口段反倾斜和出口端尖锐化的结构措施^［1］。应当指出，后拱流动效应的强化存在着一个限制，这就是后拱出现闷塞或冒正压。

中拱是布置在火床中部燃烧旺盛区的短拱。它可以看成是特低后拱中关键的一部分，是一种强对流型炉拱。由于它能很容易地将高温烟气引入着火区，而又不使炉排后段死灰区的低温烟气进入引燃区，因而具有很好的引燃性能。中拱的另一突出优点是不会发生拱区的烟气闷塞或冒正压。中拱在结构上的显著优点是长度短、布置灵活、建造费用低，特别适宜于锅炉改造，可作为供煤质量下降后改善着火的有力措施。

为了获得良好的配合，炉拱一般均组合使用。鉴于前拱和后拱的组合具有最佳的引燃和混合性能，因此我国目前的链条炉基本上都采用这种炉拱。

由于燃用不同煤种时，前、后拱作用的侧重点有所不同，因而它们的结构尺寸也有所差别，表5.4所示为链条炉常规型炉拱基本尺寸的一组推荐值。

表5.4　链条炉炉拱的基本尺寸表

注：表中l代表炉排的有效长度（自煤闸门起到老鹰铁顶端为止）。

③加装二次风。二次风是指从火床上方送入炉膛的一股强烈气流（习惯上将从炉排下送入的空气称为一次风）。二次风的主要作用是扰乱炉内气流，使之自相混合，从而使气体不完全燃烧损失和炉膛内的过量空气系数都得以降低。与炉拱相比，二次风的优点是布置灵活，调节方便，而且炉膛结构也不会因之复杂化。但二次风要消耗一定能量。一般情况下，二次风配合炉拱使用，以取得最佳效果。除搅乱和混合烟气外，二次风若布置恰当，它还能起多种其它的良好作用，例如，二次风能将炉内的高温烟气引带至炉排前端，对煤层的引燃有一定的作用；利用二股二次风的对吹可以在炉膛内组织起烟气的旋涡流动，这既可延长飞煤在炉膛中的行程，增加其停留时间，也由于气流的旋涡分离作用，使部分飞煤摔回炉排，减少飞煤的逸出量。有利于消烟除尘，降低飞灰带走的损失；充分利用高速二次风射流引带和推送烟气的作用，能使烟气流完全按照所要求的路线流动，从而达到延长烟气在炉内的行程，改善炉内气流的充满度，控制燃烧中心的位置，防止炉内局部结渣等目的；二次风射流所形成的气幕能起封锁烟气流的作用，这可以用来防止烟气流短路，使炉膛中的可燃气体和飞煤不致未经燃烧就逸出炉膛；空气二次风可以提供一部分氧气，帮助燃烧。不过由于二次风不经过燃料层，因此，过多的二次风会增大过量空气系数，增加排烟热损失。

二次风的工质可以是空气，也可以是蒸汽，甚至是烟气。这是因为二次风的作用主要不在于增补空气，而是扰乱烟气。空气作工质仍最为普遍，尽管此时往往需要专门配备一台压头较高、流量较小的二次风机。用蒸汽作为工质时，所需设备最为简单，而且在低负荷时炉膛过量空气系数也不致太高，有利于保持炉温和一定的锅炉效率。但是蒸汽消耗量较大，运行费用较高，所以不宜在较大容量的锅炉中使用。

为了使二次风能够在所要求的范围内产生足够的扰动，要求它有一定的出口动量流率，即要求有一定的风量和出口速度。由于火床上燃烧的需要以及炉排冷却的需要，一次风量不宜过小。因此，空气二次风的风量不大，并与燃用燃料的品种有关，一般为总风量的5%～15%。这样就要求空气二次风的出口速度较高，并随工质温度、上升烟气的动量流率、所需的射程而变。二次风的初速一般为50～80m/s，相应的风压约为2000～4000Pa。空气二次风的风量和风速粗略地可参照表5.5选取。

表5.5　空气二次风参数的推荐值

在采用其它工质作二次风时，其参数的选择原则是要使其出口的动量流率基本上与空气二次风的相同。二次风射流的速度可根据流体力学中自由射流的原理来进行计算。

二次风的布置有许多方式，常用的有：

a.前后墙布置是一种最常用的布置方式。当二次风量不太充足和炉膛深度不大时，一般采用前墙或后墙的单面布置，以集中风力来发挥更大的扰动作用，布置也可简化。在链条炉中，由于燃料中的挥发分在火床头部放出，前墙布置二次风时的混合效果较好。但布置在后墙或后拱上的二次风，除了起扰动作用外，还能把高温烟气适当地压向火床的头部，对新燃料的着火有所帮助。二次风的前后双面布置，可以大幅度降低对二次风射程的要求，因而适合于容量较大的锅炉。此时，二次风优先布置在前、后拱出口的喉口处，以进一步减小其喷射距离。另外，二次风前后对置时，还可以利用前后喷嘴的布置高度差和不同的喷射方向形成气流沿切圆的旋转，从而提高了二次风的功效。为了避免气流对冲而降低扰动强度，两对墙的喷嘴应错开布置。

b.四角切向布置的二次风有时也可采用。此时，喷嘴布置在每个炉角旁，喷出的四股射流绕炉膛中部的一个假想圆旋转，使炉内气流作螺旋上升流动，从而有利于延长悬浮炭粒的飞行路径，并提高了其分离效果，所以特别适宜在抛煤机的炉子中应用。

二次风的位置应尽量接近炉排面，但不得破坏燃料层的正常燃烧工况。一般布置在离燃料层约600mm的高度上，最高应不超过2m。对于有前后拱的炉子，二次风应优先布置在喉口处，以便达到更有效地前后互相配合。

二次风喷嘴可以作水平布置，也可以向下倾斜10°～25°，四角布置时甚至可向下倾斜40°～45°。由于炉内烟气是向上流动的，所以二次风向下倾斜可以加强对烟气的扰动。四角切向布置的二次风，一般总是向下倾斜的，这样有利于造成范围较大的旋转气柱。当然这时二次风喷嘴必须布置得较高一些。

二次风喷嘴的口径不宜过小，这是为了保证有效射程，同时也有利于避免炉渣堵住喷口。圆形喷嘴的直径一般为40～60mm，矩形喷嘴的短边约为8～20mm，长边约为短边的6～8倍。长方形喷嘴便于插入水冷壁管之间，布置比较方便。它喷出的二次风气流在炉膛高度方向的作用范围较大，所以比较宜于四角切向布置的二次风。圆形喷嘴制造方便，而且在喷口截面积和风压相同的条件下，喷出的气流速度衰减得较慢，有效射程稍远，一般用于前后墙布置的二次风。试验表明，影响二次风效果的主要因素不是喷嘴形状，而是出口射流的动量流率。事实上，不同形状的喷嘴，其喷出的射流在经过不远的距离后均变为圆形射流。

二次风停运时的喷嘴冷却问题是十分重要的。喷嘴冷却方法主要有风冷、水夹套、抽出式等，甚至可将喷嘴连同与其相接的一段连接管整个地装在水冷壁集箱之中，受炉水冷却。

（4）链条炉的煤种适应性

链条炉操作简单，增减燃煤量只需改变炉排转速，或用改变煤闸门的高度来改变煤层厚度。但链条炉对煤种的适应性较差。采用分段送风、设炉拱或二次风，情况有所改善，但在运行中还存在如下问题：

①由于煤仓中的煤向下的垂直压力较大，加上与煤闸板的挤压，使得进入炉中的煤层比较密实。

②煤层都是由一些颗粒大小不等的煤粒混合在一起构成的，常称为煤的粒径无序掺混。

③煤经过运煤装置向下卸至贮煤仓时，块状煤易向两侧滚动，因此常造成炉排上的煤层分布不均匀，两侧块煤多而中部细碎煤粒较多。

由于上述原因造成煤层透气性差，通风阻力大，送风机电耗增加；炉排上通风分布不匀，易于形成“火口”，使炉膛内过量空气系数要求偏大，或漏煤量较多；炉排两侧块煤多通风阻力小，易漏入冷空气使炉温下降，过量空气系数上升。最终结果是煤不易烧透，排渣含碳量高，锅炉效率和出力都下降。

链条炉中，燃料单面引燃，着火条件较差，同时在整个燃烧过程中，燃料层本身没有自动扰动作用，拨火工作仍需借助于人力。这就使燃料性质对链条炉的工作有很大影响。

粘结性强的煤，当受到炉内高温作用时，火床表面层形成板状结焦，运行中必须进行繁重的拨火操作，甚至有时由于通风严重不佳，使燃烧不能连续进行，所以在链条炉中燃用强粘结性的煤是不适宜的。相反，贫煤在受热时易碎裂成细屑，而使飞灰带走和炉排漏煤损失增大。

燃料中的水分会使燃料层的着火延迟。但是当燃料中水分过少时，特别是对于含粉末较多的煤，适当加些水能提高燃烧的经济性。因为干煤加水以后，粉末粘结成团，不易被吹走和漏落，从而使飞灰和漏落损失较少。同时，由于水分的蒸发，能疏松煤层，使空气容易透入煤层各部分。对于粘结性较强的煤，加少许水，可使煤层不致过分结焦。此外适当掺水可控制挥发分的析出速度，有利于减小化学不完全燃烧损失，但是水分会增加锅炉的排烟热损失，因此加的水量不应过多，而且要加得均匀，并应给予一定的渗透时间。

燃料中的灰分对燃烧也是不利的，灰分越多，焦炭的裹灰现象就越严重，焦炭的燃尽也就越困难。低熔点的灰分在火床中局部地区发生软化熔融，造成结渣，堵塞炉排的通风孔，破坏燃烧过程，并可能使炉排片过热。但是灰分过少，会使炉排上的灰渣垫不易形成，或者太薄，而使炉排片过热。因此对于燃料中的灰分含量和熔点都应加以限制。

综上所述，可知链条炉对燃料有较严格的要求，一般需要满足如下指标：

a.水分适当，M_ar≯20%；

b.灰分不过高，A_ar≯30%，但灰分也不宜过低，A_ar≮10%；

c.灰分熔点不太低，FT＞1200℃；

d.粘结性适中，不允许有强烈粘结性或碎裂成粉末的性质；

e.燃料最好分选过。在燃用未经分选的统煤时，小于6mm的粉末不应超过50%～55%煤块的最大尺寸不应超过40mm，以保证燃尽。

20世纪90年代以来，我国出现了用分层燃烧技术以改善链条炉的工作性能。分层燃烧装置主要是改进炉子的给煤装置。一般是在落煤口的出口装给煤器，使落煤疏松和控制加煤量，而取消煤闸门；然后通过筛板或气力的作用，将煤按粒度分离分档，使炉排上的煤层按不同粒径范围有序地分成二层或三层，有的还将粉末送至炉膛内燃烧。

2.抛煤机链条炉

图5.28　抛煤机链条炉

1—风力机械抛煤机；2—前部二次风；3—后部二次风；4—链条炉排；5—飞灰复燃装置

前已叙及，抛煤机固定炉排炉具有着火条件优越、燃烧热强度高，煤种适应性广泛等优点。但由于炉排是固定的，所以也存在着一些问题。

链条炉排炉的加煤和出渣都机械化，运行也很可靠，可适用于中等容量的锅炉。但是在链条炉中着火条件较差，煤粒受不到分选，燃烧过程不易强化，而且对煤质要求也较高。如果把抛煤机和链条炉排结合起来，就可以在一定程度上相互取长补短，收到较好的效果。因此抛煤机链条炉得到广泛采用。

抛煤机链条炉按照所采用的抛煤机型式的不同，可分为二种：一种为风力抛煤机链条炉（常称风播炉），在这种炉子中，由于粉末大多播向炉排后部，故其炉排与普通链条炉排一样是顺转的。另一种为风力机械抛煤机链条炉，此时由于以机械抛煤为主，因此其煤粒分布为前细后粗，这时炉排转动的方向就应与普通链条炉排相反，即所谓倒转炉排。在生产实践中使用较多的是后一种抛煤机链条炉。图5.28所示的为我国生产的风力机械抛煤机链条炉。

（1）抛煤机链条炉的火床燃烧过程

抛煤机链条炉的加煤方式与普通链条炉截然不同。燃料由抛煤机播散在整个炉排面上，炉排移动仅仅是为了出渣。

图5.29示出了风力机械抛煤机链条炉的火床燃烧过程。炉排面起端处的燃料，除了在播散时飞行过程中已经在炉膛中吸收了少量热量以外，其燃烧情况大致与链条炉相似：主要依靠来自炉膛的辐射热来加热和引燃，燃烧自上而下发展，随着炉排的移动，沿炉排长度形成燃料加热干燥、析出挥发分和焦炭燃烧几个阶段（见图5.29中的区域a）。图5.29区域b中的燃烧则具有抛煤机炉子的各项特点：在这个区域内连续落下的煤粒总是盖在正在燃烧或将燃尽的焦炭层上，下部引燃作用十分强烈，着火条件优越，而且煤粒经过炉内分选，落在炉排每个断面上的煤的粒度组成比较一致，因此炉排热强度可以提高，能适应的煤种范围也比较广。其次，由于燃烧的燃料层较薄，而且比较均匀地分布在炉排面上，因此沿炉排长度方向各横断面上的燃烧情况是相似的，火床上面的气体成分也比较均匀，化学不完全燃烧损失一般很小。同时由于煤层薄，燃烧又很猛烈，因此炉子的热惯性小，调节灵敏。此外，煤粒在炉膛中穿过高温烟气时，一部分表面已经焦化，加之火床中煤粒的粒度又比较一致，因此无论燃煤性质是否属于粘结，火床中一般都不会出现结大块焦的现象。

图5.29　抛煤机链条炉的火床燃烧过程示意图

区域b占炉排的大部分面积，是火床燃烧的主要部分，但决定这个区域燃烧情况的关键是区域a的着火情况。如前所述，区域a的燃烧情况和普通链条炉相似，着火条件差，对水分多或挥发分少的煤种更感到着火困难，有时甚至会发生“脱火”现象。

在抛煤机链条炉排中，由于炉排面起端部分的燃烧是与链条炉排的情况相似，而在其余的炉排长度上虽然燃烧情况都很相似，火床上面的气体成分也比较均匀，但由于燃料层沿炉排长度的厚度，尤其是颗粒组成有较大差别，需要据此来分配风量和风压。因此，抛煤机链条炉排同样应该装设分段送风装置，当然分的段数可以少一些。

（2）抛煤机链条炉火床燃烧的调整

抛煤机链条炉中，给煤量由抛煤机控制。改变炉排速度主要是为了保证炉排面起端部分煤层的及时着火，并使其逐渐过渡到猛烈的薄层燃烧区，同时还使炉排末端具有适当厚度的渣层，以便得到稳定而经济的燃烧。主要有二个因素限制炉排速度调节范围：一个是燃煤的挥发分，另一个是燃煤的灰分。

低挥发分的煤，着火温度较高，如果此时炉排速度过快，煤层必须进入炉内相当一段距离后才开始着火燃烧。这样就使活泼的薄层燃烧区域缩小，炉排面起端部分上方的温度也降低，对引燃更加不利。另一方面落在炉排末端的煤粒，由于停留时间短促，可能来不及燃尽就掉入渣斗。

灰分高的煤，发热量比较低，因此在锅炉蒸发量一定的条件下，给煤量就必须增加。此时如果炉排速度不相应增高，炉排面的起端和末端都将形成过厚的煤层和渣层，火床阻力增大，以致于一次风不能穿透，或者集中在某一阻力较小的地区吹入，引起严重的起堆现象，使化学不完全燃烧损失和机械不完全燃烧损失同时增高。此外，煤的水分及抛煤的分布情况对炉排速度的调整也有影响。

炉排面的送风量应当与各部分燃烧情况相配合。在炉排起端部分应该通过1号风门供给适量的空气（见图5.29），为煤层的上部引燃创造适宜的条件。在图5.29区域b的靠近a的一段，为最早形成的主要焦炭燃烧区，应供给最大的风量，一般可将风门全开。随后各段因细煤粒较多，燃烧的煤层又较薄，故风门可以开得小些。

总之，应保证护排面起端部分煤层的及时着火，保持薄煤层燃烧。煤层（不包括灰渣层）平均厚度在20～25mm之间，炉排末端的灰渣层厚度保持在120～150mm左右。

（3）抛煤机链条炉的炉膛

抛煤机链条炉与抛煤机炉一样，一般采用没有炉拱或只有极短炉拱的所谓开式炉膛（见图5.28）。这主要是因为担心安装炉拱会妨碍抛煤，同时也由于煤层上方气体成分比较均匀，对混合的要求有所降低之故。另外，由于悬浮燃烧的需要，炉膛常比较高大。

抛煤机链条炉中有很多细煤末（0～1mm）作悬浮燃烧，但其燃烧条件远不如煤粉炉优越。如果大量煤末来不及燃尽就飞出炉膛，则不仅降低燃烧效率，而且还会使对流受热面遭到剧烈磨损。但是，和抛煤机炉一样，抛煤机链条炉的最大问题还在于对大气的污染，包括大量飞灰逸出炉膛、单级除尘器不堪负担所引起的粉尘污染，以及炉内混合不好所引起的烟囱冒黑烟。如果大气污染问题解决不好，那末尽管这类炉子有很大优点，其应用仍然会受到限制。利用二次风来控制悬浮燃烧，早已成为抛煤机炉及抛煤机链条炉消烟减尘和提高燃烧效率的有效途径。

（4）抛煤机链条炉的燃料适应性

抛煤机链条炉的燃料适用范围是很广的。简略说来，它适宜于燃用细屑不过多、挥发分中等以上的燃料。抛煤机链条炉宜燃用未经分选的统煤，以充分发挥其长处。但是粉末含量仍有一定限制，一般与普通抛煤机炉所规定的相同，即0～6mm粉末不超过60%，其中0～3mm的粉末不超过35%。煤块的最大尺寸不超过30～40mm，最好不大于25mm，以保证其燃尽。

当燃用低挥发分燃料时，飞灰含碳量很多，机械不完全燃烧损失大大增加，此时即使采用飞灰复燃装置，收效也不大，因此抛煤机链条炉一般宜燃用V_daf＞15%～20%的燃料。

燃用灰分过高的燃料时，因除渣要求而加快炉排速度，这时有可能使炉排面起端部分的煤层来不及着火，因而要求A_ar＜30%。此外，燃煤中水分过高，将导致给煤机构堵塞失灵，故要求M_ar＜17%。