鍋爐與鍋爐房設備第4章(6課時)

1、第4章 燃燒設備主要內容：層燃爐層燃爐1流化床爐流化床爐2粉煤爐粉煤爐3燃油爐燃油爐4燃氣爐燃氣爐5燃燒設備的工作強度與選型燃燒設備的工作強度與選型6燃燒定義：燃燒定義： 燃燒是燃料中的可燃物質與氧進行的劇烈氧化反應，它的出現(xiàn)同時伴隨著發(fā)光、發(fā)熱的強烈化學反應。燃燒是鍋爐工作的第一步，其任務是盡可能地充分地將燃料的化學能轉化為熱能，為鍋爐本體的工作提供熱源，從分析鍋爐的各項熱損失可知，幾乎每一項熱損失都與燃燒工況有關。所以，合理組織燃燒是提高鍋爐熱效率的關鍵。4.1.4.1.燃燒設備分類燃燒設備分類燃燒設備的分類：燃燒設備的分類： 由于燃料的種類、特性的不同以及鍋爐容量的差異，燃燒設備的形式也

2、是多種多樣的。按結構的特點，燃燒設備基本可分為三類：火床爐、火室爐和沸騰爐。目前工業(yè)鍋爐中用于燃煤的爐型最普遍的是火床爐，火室爐用于燃用煤粉和油、氣，沸騰爐在我國一般用于燃用劣質燃料如煤矸石。燃燒設備的分類燃燒設備的分類： 1.層燃爐固體燃料被層鋪在爐排上進行層狀燃燒的爐子，如手燒爐、鏈條爐、拋煤機爐，往復爐排爐和振動爐排爐等；2.室燃爐燃料呈霧狀細顆粒隨空氣噴入爐內呈懸浮狀燃燒的爐子，又名懸燃爐；如：煤粉爐、油爐、氣爐等； 3.流化床爐燃料被氣流托起攜帶呈上下翻滾沸騰狀燃燒的爐，又名沸騰爐。 如：流化床、鼓泡床、循環(huán)流化床、增壓流化床等；能脫硫、脫氮的高效清潔燃燒設備。我國用爐特點：層燃爐和

3、煤粉爐我國用爐特點：層燃爐和煤粉爐用于供熱：層燃爐，鏈條爐排爐為主，中小型燃油用于供熱：層燃爐，鏈條爐排爐為主，中小型燃油燃氣鍋爐燃氣鍋爐用于發(fā)電：煤粉爐用于發(fā)電：煤粉爐對燃燒設備的基本要求：對燃燒設備的基本要求： 1.燃料能及時著火并穩(wěn)定燃燒；2.具有較高的燃燒效率；3.具有高的燃燒強度；4.良好的負荷適應性及調節(jié)性能；5.安全可靠；6.自動化程度高；7.燃燒產物中大氣污染物少。固體燃料的燃燒過程：固體燃料的燃燒過程： 習慣上，把燃料的燃燒過程劃分為四個階段：1. 預熱：送入爐內的新鮮燃料，接受爐內高溫煙氣的對流及輻射加熱以及熱粒子的導熱，溫度逐漸升高，水分漸漸逸出直到完全烘干。2. 著火：

4、燃料進一步被加熱溫度進一步升高，揮發(fā)分放出，并在爐內高溫的作用下著火。3. 揮發(fā)物與焦炭的燃燒：爐內的熱量與著火后燃料自身的熱量使燃料進一步升溫，揮發(fā)物與焦炭進入燃燒過程。Q1 固體燃料的燃燒過程：固體燃料的燃燒過程： 4. 燃燼：隨著燃燒的進行，燃料中的灰渣逐步形成，由于燃料的燃燒總是是由表及里的，所以灰渣逐最先在顆粒的表層出現(xiàn)并形成灰殼(裹灰)，隨著灰殼的增厚，空氣與內層的可燃物接觸越來越困難，燃燒速度顯著減緩。均相燃燒反應：均相燃燒反應： 所有的反應物和生成物都處于同樣的相態(tài)的燃燒過程稱為均相燃燒。 反應速度w：單位時間、單位體積內消耗的反應物或生成的生成物。它受到反應物的濃度、壓力、溫

5、度等反應條件以及反應物本身的化學性質的影響。Q1 濃度對反應速度的影響：濃度對反應速度的影響： 質量作用定律：設有燃燒反應：aA+bB=gG+hH則 式中，k化學反應的速度常數(shù)； n=a+b化學反應的級數(shù)，需要通過實驗來測定。質量作用定律說明：反應物濃度越高，則化學反應速度越快。 bBaAACCkdtdCW壓力對反應速度的影響：壓力對反應速度的影響： 所以化學反應速度與反應壓力的n次方成正比，n為化學反應級數(shù)。化學反應的級數(shù)越高。則反應壓力的影響越大，對于一級反慶，燃燒速度正比于壓力。babBaAbBaAABBAAkPPPkCCkddCddwPCpC溫度對反應速度的影響：溫度對反應速度的影響：

6、 阿累尼烏斯定律：式中，k0 ,E分別為碰撞頻率和活化能，應當通過實驗來確定。RTEkkexp0多相燃燒反應：多相燃燒反應： 多相燃燒，比如煤粉粒子的燃燒，與均相燃燒相比，多了一個傳質的環(huán)節(jié)，如圖所示：CCF面（火焰鋒面）分相燃燒的燃燒速度：分相燃燒的燃燒速度： 設:F面上，O2濃度為C，周圍環(huán)境的O2濃度為C0由質量作用定律，有： 而O2自遠處傳遞至F面的速率，等于火焰鋒面上消耗的O2，故有：ckW)(0CCW二式聯(lián)立，有：kwCWkwCWCCW000)()(即kCWCkW11)11(00即或： 以上分析僅是為了說明多相反應的機理而進行的一個定性分析，得出的定性結論為： 多相燃燒反應的燃燒速

7、度取決于兩個環(huán)節(jié)：一個是化學反應的動力學特性，另一個是氧氣的質量傳遞特性，或者說，多相燃燒反應受到反應動力學和傳質兩種因素的限制。分相燃燒速度的具體定性分析結果：分相燃燒速度的具體定性分析結果： T T很低時很低時，k很小，則： 故有： 此時化不反應速度完全取決于反應溫度，只有提高反應溫度，才能提高反應速度。因為化學反應的控制因素為化學反應動力學，因此稱為反應的動力區(qū)。T T很高時很高時，k非常大，則： 此時， 反應速度完全取決于從周圍環(huán)境向反應表面的質量傳遞，即：反應速度取決于氧氣的擴散速度，因此稱為反應的擴散區(qū)。11k0CkW01k0CWT T適中時適中時，處于同一數(shù)量極，溫度和擴散都是反

8、應的限制因素，稱為化學反應的過濾區(qū)。分相燃燒速度與燃燒溫度之間的關系：分相燃燒速度與燃燒溫度之間的關系： wT增大燃燒強度：燃燒強度：爐排面爐排面( (可見可見) )熱負荷：熱負荷：把所有的可燃床的熱量都看成是在爐排面釋放出來的，則單位時間單位面積的爐排面上相應的放熱量稱為爐排面可見熱負荷。式中，R爐排面有效面積。qR是衡量火床爐燃燒強度的一個重要參數(shù)。qR越大，燃燒越強烈，設計qR時往往考慮煤種的影響。qR大相應爐排尺寸小，節(jié)省空間和鋼材。RQBqnetvarR,燃燒強度：燃燒強度：爐膛容積爐膛容積( (可見可見) )熱負荷：熱負荷：把所有的可燃室的熱量都看成是在爐膛空間釋放出來的，則單位時

9、間單位體積的爐膛里相應的放熱量稱為爐膛容積可見熱負荷。式中，v爐膛有效容積。qv是衡量火室爐燃燒強度的一個重要參數(shù)。qv越大，燃燒越強烈，設計qv時往往考慮氣種的影響。qv大相應爐膛尺寸小，節(jié)省空間和鋼材。VQBqnetvarV,火床燃燒設備（層燃爐）的分類：火床燃燒設備（層燃爐）的分類：固定爐排爐鏈條爐排爐拋煤機爐往復爐排爐振動爐排爐4.2.4.2.火床燃燒設備火床燃燒設備火床爐：火床爐： 火床爐又稱為層燃爐，指燃料鋪在爐排面上進行燃燒的設備。這種燃燒設備很古老，至今仍普遍使用，但已發(fā)展成具有各種各樣的形式。它具有工作可靠，運行簡單，造價低廉等優(yōu)點，成為我國燃煤工業(yè)鍋爐燃燒設備的主流。火床燃

10、燒設備的形式：火床燃燒設備的形式： 火床爐雖然具有各種形式，但具有一個共同特點，就是都具有爐排。爐排是火床爐的關鍵部件，它擔任著支撐燃料層，實現(xiàn)通風的任務，往往還同時要負擔輸煤和出煤?；鸫矤t中燃料層是主要的燃燒場所，絕大部分可燃質都是在燃料層內燃盡的，燃燒過程具有分層的特點，所以往往又稱為層燃爐。現(xiàn)有的火床爐有以下幾種形式：鏈條爐排爐，拋煤機爐，往復爐排爐，振動爐排爐等。一、拋一、拋煤機爐：煤機爐： 拋煤機爐有兩種形式，即拋煤機固定爐排爐（又稱為拋煤機翻轉爐排爐）與拋煤機鏈條爐排爐，前者適于較小容量的鍋爐(一般10t/h中常采用。風力拋煤機：借助于高速氣流（又稱播煤風）來播撒燃料，播煤特點為近

11、細遠粗；機械拋煤機：借助于葉槳的擊打來播撒燃料，播煤特點為近粗遠細；風力-機械拋煤機：先借助于葉槳的擊打，再借助于高速氣流來播撒燃料，播煤特點偏向于機械拋煤，為近粗遠細。機械機械- -風力拋煤機：風力拋煤機：拋煤機爐爐排：拋煤機爐爐排： 通常采用鏈條爐排承接煤粒來形成拋煤機爐的火床，爐排同時承擔出渣的任務。爐排的轉向根據(jù)播煤特點來選擇：將拋煤機所在的爐墻定為前墻，則考慮到粗大煤粒需要更多的燃盡時間，所以對于機械拋煤機和風力-機械拋煤機，應當采用爐排自后向前的轉向，稱為“拋煤機倒轉鏈條爐排爐”；對于風力拋煤機，應當采用爐排自前向后的轉向，稱為“拋煤機正轉鏈條爐排爐”。由于風力-機械拋煤機被廣泛應

12、用，所以拋煤機倒轉鏈條爐排爐最為常見。拋煤機倒轉鏈條爐排爐的火床：拋煤機倒轉鏈條爐排爐的火床：拋煤機拋煤機前墻前墻后墻后墻出渣出渣拋煤機爐的燃燒特點：拋煤機爐的燃燒特點：1. 空中焦化，無限制著火，適應于難著火煤種和易結焦性煤種。2. 空中飛行，有煤粒分選作用，床層空隙率高，火床通風均勻性好，灰渣熱損失低。3. 薄煤層燃燒，負荷調節(jié)靈敏，火床溫度相對較低，對易結渣煤種也比較適應。4. 5. 初始排塵濃度高，顆粒物污染嚴重。提高其燃燒效率的措施：提高其燃燒效率的措施：飛灰再燃；二次風；遮煤拱。飛灰再燃；二次風；遮煤拱。大，熱效率低。與,大34qqafhfh二、鏈條爐二、鏈條爐排燃燒設備：排燃燒設

13、備： 鏈條爐排是一種古老的燃燒方式，已有上百年的歷史，結構完善技術成熟，應用廣泛。我國的工業(yè)鍋爐中有75%左右的爐型是鏈條爐，其容量從D=0.5t/h至35t/h被廣泛采用，近期還有向大型化發(fā)展的趨勢。國內有的廠家正著手生產65t/h和120t/h的鏈條爐。鏈條爐除了在工業(yè)上應用之外，小型火電廠也常常使用，比如35t/h鏈條爐配6000KW的發(fā)電機組在我國相當普遍。鏈條爐排燃燒設備示意圖：鏈條爐排燃燒設備示意圖：鏈條爐排燃燒特點：鏈條爐排燃燒特點：1.燃燒階段按長度方向分布，有明顯的分層結構。2.燃料層平靜無干擾。料層內的顆粒子間無相對運動，所以在燃用粘結性強的煤或易結渣的煤時都易破壞層內的通

14、風，因此鏈條爐對易結焦煤種和低灰熔點煤種不太適宜。燃料層平穩(wěn)帶來的好處是飛灰份額較小，因此受熱面磨損和積灰相對較輕，除塵器的負擔也不重。3.分倉送風：由于燃燒階段按長度分布，所以沿長度方向各段應配以不同的風量，為此采用分倉送風的結構。4.單面引燃，著火條件差。燃料進入爐膛之后向火側被加熱，引燃過程是由上向下進行的而床層的導熱能力較差，因此整個床層的著火時間很長。引燃困難是這種爐型的一個缺點。由于著火較難，所以鏈條爐在燃用難著火的燃料如無煙煤或低熱值的劣質煤時較困難。鏈條鏈條爐排爐排燃料燃料層的結構特征：層的結構特征：鏈條鏈條爐排爐排火火床表面濃度分布：床表面濃度分布：鏈帶式鏈條爐排：鏈帶式鏈條

15、爐排：主要是用于較小容量的鍋爐，一般6t/h，優(yōu)點是金屬耗量低。鱗片式鏈條爐排：鱗片式鏈條爐排：主要是用中等容量的鍋爐，一般6-35t/h，優(yōu)點是可靠性高，漏煤率低。鱗片式鏈條爐排的工作狀態(tài)：鱗片式鏈條爐排的工作狀態(tài)：橫梁式鏈條爐排：橫梁式鏈條爐排：優(yōu)點是可靠性極高，主要是用較大容量的鍋爐，以及對可靠性要求極高的場所。鏈條爐排的側密封：鏈條爐排的側密封：鏈條爐排的擋渣器：鏈條爐排的擋渣器：分流壓增：分流壓增：風室布置在上下回轉面之間，高度受到限制，考慮到風室的深度等于爐排的寬度，所以風室呈現(xiàn)低而深的形狀，從而出現(xiàn)所謂“分流壓增”現(xiàn)象，使得沿爐排寬度方向上出現(xiàn)配風不均勻。風室靜壓風室靜壓分流壓增

16、的原因：分流壓增的原因： 根據(jù)伯努里方程，風室內的流線上，總壓P是定值，所以，流線上有： P= 靜壓+動壓 = P0+ u2 = 常數(shù) 對于任意一個截面，流速u正比于當?shù)亓髁?，所以在風室中，流量大的截面上靜壓低而流量小的截面上靜壓高，由于分流作用，沿著流程風量不斷下降而靜壓不斷升高，最終形成了如圖所示的靜壓分布。由于穿過火床的局部流量密度取決于靜壓差，就形成了爐排寬度方向上的風量分布的不均勻。鏈條爐排風室結構：鏈條爐排風室結構： 爐排寬度方向上的配風不均勻性（也稱橫向配風不均勻性）對火床燃燒將造成極其不利的影響。為了消除這種影響，一般采用結構措施。常用的結構措施有： 傾斜倉底； 內阻擋件； 雙

17、面送風； 大風室小風斗。鏈條爐排風室結構：鏈條爐排風室結構：傾斜倉底傾斜倉底內阻擋件內阻擋件雙面送風雙面送風小風斗小風斗鏈條爐排爐膛：鏈條爐排爐膛： 火床表面的各種氣體成分的分布具有明顯的不均勻性，比如揮發(fā)份集中在火床前部，一氧化碳集中在火床中部，而火床的前部和后部有大量的過剩氧氣。爐膛空間是上述可燃氣體與氧氣發(fā)生燃燒反應的場所，如何合理地組織這部分燃燒過程，將直接決定著氣體不完全燃燒熱損失的大小。 另外，爐膛內的輻射熱流還是新鮮燃料著火的點火源，如何組織爐內輻射直接決定著燃料層的著火是否順利。 可見，鏈條爐排爐的爐膛要承擔兩個基本的任務：合理組織爐內空氣動力場以保證可燃氣體的燃盡；合理組織爐

18、內的輻射場以保證順利著火。爐拱：爐拱： 指伸入爐膛的那部分爐墻。按照布置的位置，可以分為前拱、中拱和后拱。爐膛爐膛前拱前拱后拱后拱中拱中拱前拱：前拱： 又稱輻射拱、焦拱，其作用是通過再輻射的機理將高溫煙氣和高溫火床表面的輻射轉移到新鮮燃料層，以強化新鮮燃料層的著火。按照輻射換熱的基本規(guī)律，作為重輻射面的前拱需要保證對于高溫煙氣、高溫火床面以及新鮮燃料層皆有較大的角系數(shù)。它的主要結構參數(shù)為拱高和覆蓋率。前拱前拱高溫煙氣高溫煙氣高溫火床面高溫火床面新鮮燃料層新鮮燃料層后拱：后拱： 又稱對流拱。它的主要作用為導流作用，使得火床后部的過剩氧氣被輸送到火床中部，同時由于后拱出口處具有一定的煙氣流速，其動

19、量將影響到火床中部上方的煙氣流場，使得高溫煙氣區(qū)前移，強化了前拱的引燃作用。它的主要結構參數(shù)為出口高度、覆蓋率和出口形狀，出口形狀為銳邊出口可以造成邊界層分離從而強化導流作用。后拱后拱高溫煙氣高溫煙氣高溫火床面高溫火床面火床燃盡區(qū)火床燃盡區(qū)前后拱的配合：前后拱的配合： 前拱與后拱的合理配合，可以使得各自的作用更加有效，既使前拱的引燃作用得到強化，又可使得前拱區(qū)的揮發(fā)份與過剩氧氣、后拱區(qū)的過剩氧氣、前后拱之間的一氧化碳等有充分的混合機會和混合強度，最終在前后拱之間的區(qū)域形成一個可燃氣體的強烈燃燒區(qū)。后拱后拱可燃氣體的可燃氣體的強烈燃燒區(qū)強烈燃燒區(qū)高溫火床區(qū)高溫火床區(qū)火床燃盡區(qū)火床燃盡區(qū)前拱前拱新

20、鮮燃料層新鮮燃料層二次風：二次風： 單獨送入爐膛的強烈射流稱為二次風。如同爐拱一樣，二次風也是組織爐內流場的一個有效手段。二次風還有一個特殊的優(yōu)勢，就是具有很大的動量，所以它不僅可以改變爐內的流場，還能夠強化爐內的湍流混合，從而進一步強化爐膛空間的懸浮燃燒，這一點不僅對氣體可燃物有利，也對飛灰的燃盡十分有利。在鏈條爐排爐中，飛灰份額大約在15%左右，但是飛灰的含碳量約為灰渣的3倍，飛灰造成了很大的固體不完全燃燒熱損失。因此，二次風可以顯著地減少氣體不完全燃燒熱損失和飛灰熱損失。二次風參數(shù)選擇與布置：二次風參數(shù)選擇與布置： 二次風速：二次風的穿透深度與出口動量直接相關，過小的風速作用不明顯，過大

21、的風速使二次風占用空氣量過多，且電耗增大。二次風的布置方式二次風的布置方式： 低揮發(fā)分煤種：二次風作用助燃空氣，多布置在前墻。 高揮發(fā)分煤種：助燃的必要性消失，二次風的布置比較自由，既可用空氣，亦可用蒸汽，可布置在后墻，可水平布置，亦可下傾，如果采用前后墻對沖布置，可下傾15-20度；如果采用在爐膛的四角布置，為加大擾動，可以使用水平傾角40-45度布置。二次風的射流流場：二次風的射流流場： 二次風的衰減規(guī)律：初速為W0 時(圓噴口) 式中，ws：距噴口s處的射流中心處速度a：紊流系數(shù)，一般a=0.07d0：噴口內徑ws=5m/s時，氣流對混合已基本不起作用。對長方形噴口，d0為當量直徑，a

22、=0.113145. 048. 000dsawws三、往復三、往復推飼爐排爐：推飼爐排爐： 由固定爐排片和活動爐排片相間組成，活動爐排片作往復運動。與鏈條爐排相比減少了回轉行程，節(jié)省一半金屬。給煤量可通過煤閘門及爐排片的行程與頻率來控制。特點：結構簡單，制造方便，金屬耗量低，能燃用低質煤和具有較好的消煙效果，主要配置于2-6t/h的供熱鍋爐分類：按爐排布置：傾斜式和水平式往復推飼爐；按煤在爐排上運動方向：順行和逆行；按爐排冷卻方式：風冷和水冷；按爐排動作情況：間隔動作和全部動作傾斜往復爐排爐：傾斜往復爐排爐：水平往復爐排爐：水平往復爐排爐：往復爐燃燒及應用特點：往復爐燃燒及應用特點： 煤層翻滾

23、，雙面引燃，有自破焦、自破渣的能力。 風室高度不受限制，易于實現(xiàn)風室橫向的均勻配風。 活動爐排片的頭部及高溫區(qū)爐排易燒損，所以不適用與高熱值煤種，而適用與高灰分煤種。 側密封較困難。 可象鏈條爐一樣，使用爐拱和二次風技術。 適用于較小容量的鍋爐。振動爐排爐：振動爐排爐： 由激振器帶動爐排片振動，使煤層產生微跳躍，從而實現(xiàn)床層的整體移動。振動爐排爐燃燒及應用特點：振動爐排爐燃燒及應用特點： 微跳躍造成煤粒飛揚，屬于雙面引燃，同時有拔火作用，不易結焦和結渣，床層中的粒子與空氣接觸好，燃燒旺盛。煤種適應性較強。 飛灰份額大，q4熱損失較高。 漏煤嚴重共振狀態(tài)下爐排有篩分作用。 爐膛內可以象鏈條爐一樣

24、，使用爐拱或二次風。下飼式爐：下飼式爐： 因煤是由下而上送入爐內而得名。由于燃料燃燒的各個階段不需單獨的燃燒面積，爐排熱強度高，爐子尺寸小，特別具有較好的消煙除塵作用。既可用于立式鍋爐，又可用于臥式鍋爐，國內現(xiàn)有大都是單槽下飼爐，鍋爐容量在2t/h以下。 下飼式爐由于燃料燃燒的各個階段不需要單獨的燃燒面積，爐排熱強度高，爐子尺寸小。它既可用于立式鍋爐，也可配置于臥式鍋爐?；鹗胰紵O備的分類：火室燃燒設備的分類：煤粉爐燃油爐燃氣爐4.2.4.2.火室燃燒設備火室燃燒設備煤粉燃燒設備：煤粉燃燒設備： 煤粉爐有將近100年的歷史，它的出現(xiàn)為大規(guī)?；鹆Πl(fā)電奠定了基礎。從技術經濟性來看，燃煤鍋爐在D=3

25、5T/H以下時使用火床爐為佳，此容量以上使用煤粉爐為佳。煤粉爐的優(yōu)點主要有： 燃燒效率高。主要表現(xiàn)在q4熱損失小，大約只有火床爐的一半。 容易大型化。比如一臺D=1000T/H、燃用中質煤的鍋爐，使用火床爐時需要約1000m2左右的爐排面積，技術上已經幾乎不可能實現(xiàn)；如果使用煤粉爐，大約需要1000m3的爐膛容積，占地面積很小，技術上也容易實現(xiàn)。煤粉煤粉的性質的性質：(1)由煤粉制備系統(tǒng)磨制成500m以下(2050m居多)不規(guī)則的細小顆粒組成；(2)剛磨制的煤粉，有較強的吸附空氣的能力，其流動性便于管道輸送；干煤粉疏松性好，輕輕堆放時 的 自 然 傾 角 為 2 5 3 0 ， 堆 積 重 度

26、 為0.450.5t/m3； (3)粉與空氣接觸面增大了若干倍，對于高Vdaf的煤粉與空氣混合成霧狀氣粉混合物，一旦遇到火源迅速燃燒，其體積迅猛擴展將產生0.20.3MPa的爆炸壓力； 煤粉煤粉的性質的性質：(4)影響煤粉爆炸的因素有：高Vdaf、過細的煤粉細度Rx、煤粉濃度、霧狀氣粉混合物的含氧濃度、及其溫度、流速、濕度等。 高Vdaf的煤粉易自燃自爆，而Vdaf 2025kw/(噸煤)中速磨煤機中速磨煤機： 轉速60300轉/分，主要有輥式和球式兩種。特點特點：干燥劑風溫高，干燥空間小，干燥條件差，對可磨性差、水分高的煤種不太適應。能耗較球磨機低50%。高速磨煤機高速磨煤機： 又稱風扇磨5

27、001500轉/分，干燥條件極佳，通風阻力約15003000Pa,特別適用于高水分的褐煤。制粉系統(tǒng)制粉系統(tǒng)1 1制粉系統(tǒng)制粉系統(tǒng)2 2風量分配風量分配：1.1.一次風：指與煤粉一起送入爐膛的空氣。一次風：指與煤粉一起送入爐膛的空氣。 一次風率：一次風率：2.2.二次風：單獨引入爐膛的空氣。二次風：單獨引入爐膛的空氣。 二次風率：二次風率：3.3.三次風：中間倉儲式熱風送粉系統(tǒng)中細粉分三次風：中間倉儲式熱風送粉系統(tǒng)中細粉分 離器的乏氣，含的少量的細粉。離器的乏氣，含的少量的細粉?？傦L量一次風的流量kr1總風量二次風的流量kr2煤粉燃燒器煤粉燃燒器主要性能指標有： 著火穩(wěn)定性：取決于揮發(fā)份、著火熱

28、、火焰?zhèn)鞑ニ俣取⒁淮物L速、煤粉細度、一次風煤粉濃度、燃燒器出口附近的煙氣流場、爐膛溫度、是否布置衛(wèi)燃帶等等因素 負荷調節(jié)性能：尤其是低符荷適應性 污染物排放性能：主要指NOx生成量分類： 直流燃燒器 旋流燃燒器煤粉燃燒器煤粉燃燒器直流燃燒器直流燃燒器旋流燃燒器旋流燃燒器軸向葉片型旋流燃燒器軸向葉片型旋流燃燒器燃油爐燃油爐液體燃料的燃燒特點： 與固體燃料不同，液體燃料的燃燒過程是：燃料受熱后到達燃燒壓力下的沸點，完成蒸發(fā)過程變成蒸氣，氣相可燃物再與氧氣混合完成燃燒過程。燃燒速度很大程度上取決于蒸發(fā)速度。 以蠟燭的燃燒過程為例：固體蠟燭受熱后局部產生蠟液，可以看作液體燃料，蠟液被蠟燭芯在毛細力的作

29、用下提升，受熱后變成可燃氣體，進一步受熱后才能達到著火點，所以燭焰內部可見一個明顯的由蠟燭蒸氣組成的低溫區(qū)。所以，液體燃料的燃燒過程的前提是燃料的蒸發(fā)。油的霧化油的霧化 蒸發(fā)速度取決于蒸發(fā)面積。對于球形顆粒，體積正比于直徑的三次方而表面積正比于直徑的二次方，所以比表面積（即單位質量的物質所具有的表面積）與顆粒直徑成反比。這就是液體燃料必須先霧化，之后才能順利完成燃燒過程的原因。 霧化的效果用液滴的平均直徑來表示，通常用索太爾平均直徑（S.M.D），其定義為：S.M.D =(nidi3)/ (nidi2)式中，di 某種油滴的直徑；ni 某種油滴的數(shù)目。霧化器有三種類型：壓力式、介質式和轉杯式。

30、壓力式霧化器壓力式霧化器壓力式霧化器適用于恩氏粘度小于40E的液體燃料。介質式霧化器介質式霧化器介質式霧化器適用于高粘度的液體燃料。它有蒸汽霧化和空氣霧化兩種方式。轉杯式霧化器轉杯式霧化器轉杯式霧化器適用于高粘度的液體燃料。它的優(yōu)點是負荷適應性好。配風器（調風器）配風器（調風器） 與煤粉燃燒器一樣，油燃燒器也需要合理配風，一般將緊貼著霧化器的那部分空氣稱為根部風，而遠離霧化器的稱為二次風，它們一般都是旋轉射流。集成式燃燒器集成式燃燒器 將送風機、油泵、霧化器、配風器、控制系統(tǒng)制成一體，就組成了一臺集成式燃油燃燒器，它一般還具有火焰檢測、程序點火、熄火保護、負荷自動調節(jié)等功能。集成式輕油燃燒器集

31、成式輕油燃燒器轉杯式集成重油燃燒器轉杯式集成重油燃燒器燃氣爐燃氣爐氣體燃料的燃燒特點： 氣體燃料的燃燒過程是均相燃燒，如果進入燃燒室之前先與空氣混合，則稱為預混燃燒，否則稱為擴散燃燒。 氣體燃料的燃燒的關鍵在于配風。 與燃油燃燒器一樣，燃氣燃燒器也可以制成集成式燃燒器。煤氣分類煤氣分類1. 高熱值煤氣(天然氣)：惰性氣體(CO2、N2)含量少 2. 低熱值煤氣(高爐氣)： 惰性氣體含量多。 由于煤氣的種類不同，其性質差異的存在，所以在燃燒器的結構和原理有根本的不同。氣體燃料的燃燒類型：氣體燃料的燃燒類型：擴散式燃燒擴散式燃燒預混式燃燒預混式燃燒1 1. . 擴散型燃燒擴散型燃燒 煤氣與空氣在燃

32、燒器外部的燃燒過程中，相互擴散均勻混合的燃燒方式，其燃燒速度主要取決于氣流擴散與混合速度 2. 2. 預混型燃燒預混型燃燒( (動力燃燒動力燃燒) ) 煤氣與空氣著火前在燃燒器內部均勻混合的燃燒方式，其燃燒速度主要取決于化學反應的強烈程度和火焰的加熱。部分預混型完全預混型 預混型燃燒的火炬長度比同樣管徑的擴散型燃燒的火炬長度要短一些，因為整個動力燃燒過程完全燃燒時間比擴散型燃燒過程完全燃燒時間縮短了許多 當Re比較大時，湍流混合和傳熱越強烈，燃燒速度就越快，火炬長度隨噴出速度w0的提高而延長的趨勢就越減弱 點燃條件及火焰穩(wěn)定問題點燃條件及火焰穩(wěn)定問題1. 預混氣流的點燃 要求各個因素綜合起來，

33、達到一定條件：預混氣流以一定氣體成分、過量空氣系數(shù)、速度w0、溫度T0和點火溫度才能實現(xiàn)。 高溫點燃板：預混氣流在一定條件下，流經高溫點燃板壁面溫度Tb，使貼近壁面氣流溫度Tb大于T0，并且沿流動方向貼近壁面氣流溫度Tb的厚度不斷增厚，直到一定位置(Th Tb)被點燃，產生火焰面，并向離開點燃板方向擴展，火焰向點燃板傳熱，維持高溫。點燃條件及火焰穩(wěn)定問題點燃條件及火焰穩(wěn)定問題 燃燒道中回流點燃：予混氣流由直徑d0的噴口，以射流形式噴入截面突增的燃燒道中（dsh d0），在射流作用下，予混氣流噴出后，在噴口到一定距離的死角形成負壓回流區(qū)卷吸火焰外緣的高溫燃燒產物的氣流回流到射流根部，使剛噴出的予

34、混氣流的溫度T0急劇上升至T Th而點燃形成火焰面。 2. 火焰的穩(wěn)定及穩(wěn)定方法 預混氣流能否穩(wěn)定的點燃，取決于高溫燃燒產物的溫度Th，回流區(qū)的大小及長度。 火焰穩(wěn)定器在噴燃器的出口端裝置圓盤或圓錐形的鈍體，加強予混氣流的噴燃回流區(qū)，借以維持氣流的穩(wěn)定點燃。鍋爐燃燒設備常用的煤氣燃燒器在設計良好、運行正常時，常取用 ， ，一般不會吹熄。 增設低速小火焰再點燃區(qū)在主火焰附近設置低速輔助小火炬以形成連續(xù)的再點火區(qū)，向主火焰提供一定的著火能量，使主火焰穩(wěn)定。 15. 105. 1smhq/130燃氣燃燒器的分類與要求燃氣燃燒器的分類與要求按燃燒方式：擴散式燃燒器；部分預混式燃燒器；完全預混式燃燒器按

35、空氣供給方式：引燃式燃燒器；鼓風式燃燒器；自然引風式燃燒器按燃氣壓力：低壓燃燒器；高（中）壓燃燒器燃氣燃燒器的要求燃氣燃燒器的要求1）具有一定的熱負荷能力；2）具有所需的火焰特性和爐內氣氛特性；3）燃燒穩(wěn)定；4）燃燒效率高；5）應配備有必要的自動調節(jié)和自動保護裝置；6）有力保護環(huán)境常用的燃氣燃燒器常用的燃氣燃燒器1）自然引風式擴散燃燒器；2）鼓風式擴散燃燒器；a）套管式燃燒器；b）旋流式燃燒器；3）引射式與婚燃燒器；4）完全預混式燃燒器改善燃氣爐燃燒的措施改善燃氣爐燃燒的措施1）改善氣流相遇的條件；2）加強混合，擾動；3）預熱燃氣和空氣；4）旋轉和循環(huán)氣流；5）煙氣再循環(huán)燃燒設備的工作強度與選

36、型燃燒設備的工作強度與選型一、燃燒設備的工作強度一、燃燒設備的工作強度衡量指標衡量指標 ：爐排熱強度-層燃爐；爐室熱強度-室燃爐對于層燃爐，爐排可見熱強度：也可用爐膛可見熱強度對于室燃爐，可以采用爐膛斷面熱強度其反映爐膛形狀larnetVVBQq3600,RBQqarnetR3600,FBQqarnetV3600,燃燒設備的工作強度與選型燃燒設備的工作強度與選型二、燃燒設備的選型二、燃燒設備的選型 主要取決于燃用燃料的物理化學特性、鍋爐的蒸發(fā)量及負荷特性、環(huán)境保護的要求，同時考慮和兼顧它在制造、安裝、運行、維護等各方面的指標。 鍋爐及鍋爐房設備鍋爐及鍋爐房設備. .ppt, 05/2003 P

37、age ppt, 05/2003 Page 1021024.2 流化床爐 主要型式主要型式：鼓泡床、湍動床、快速床、循環(huán)流化床等應用領域應用領域：石油、化工、冶金、能源、環(huán)保等主要優(yōu)點主要優(yōu)點： 燃料適應性廣； 低溫燃燒，NOx排放低 可實現(xiàn)爐內脫硫； 燃燒效率高 強化燃燒和傳熱 一、流態(tài)化基本原理一、流態(tài)化基本原理 流態(tài)化過程：固體粒子與氣體或液體接觸而轉變?yōu)轭愃屏黧w狀態(tài)的過程沸騰燃燒（流化燃燒）：將流態(tài)化過程用于燃料燃燒沸騰爐（流化床爐）：燃燒設備第四章 鍋爐及鍋爐房設備鍋爐及鍋爐房設備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 1031034.2 流化床

38、爐 1.1. 固定床固定床流速較低時，顆粒靜止不動，流體只在顆粒之間的縫隙中通過 料層高度不變 實際流速線形增長 通風阻力隨風速的平方關系增大2. 流化床流化床顆粒不再由布風板所支持，而全部由流體的磨擦力所承托。此時，對于單個顆粒來講，可在床層中自由運動；就整個床層而言，具有了許多類似流體的性質流態(tài)化。此時： 料層膨脹，床高增加 顆粒間實際空氣流速保持不變 料層阻力變化不大，由托起的顆粒質量決定 第四章 鍋爐及鍋爐房設備鍋爐及鍋爐房設備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 1041044.2 流化床爐 空截面氣流速度空截面氣流速度w：以布風板界面積作為計

39、算截面的氣流速度臨界流化速度臨界流化速度wlj：顆粒床層從靜止狀態(tài)轉變?yōu)榱鲬B(tài)化時的最低速度。 極限流化速度極限流化速度wjx：顆粒床層從流態(tài)化狀態(tài)轉變?yōu)闅饬斔蜁r的最低速度。 二、床內顆粒的運動規(guī)律二、床內顆粒的運動規(guī)律 1. 顆粒的受力分析顆粒的受力分析 1） 重力 2） 浮力 3） 流體阻力 4） 顆粒旋轉時的Magnus升力 5） 顆粒間的碰撞力 6） 湍流脈動力2. 寬篩分顆粒流化時的流體動力特性寬篩分顆粒流化時的流體動力特性 第四章 鍋爐及鍋爐房設備鍋爐及鍋爐房設備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 1051054.2 流化床爐 2. 寬篩分

40、顆粒流化時的流體動力特性寬篩分顆粒流化時的流體動力特性 在任一高度的靜壓近似于在此高度以上單位床截面內固體顆粒的重量； 無論床層如何傾斜，床表面總是保持水平，床層的形狀也保持容器的形狀； 床內固體顆粒可以像流體一樣從底部或側面的孔口中排出； 密度高于床層表觀密度的物體在床內會下沉，密度小的物體會浮在床面上； 床內顆?；旌狭己茫虼?，當加熱床層時，整個床層的溫度基本均勻。 3. 流化風速流化風速運行時的空截面氣流速度，一般為3.54.5wlj 三、流化床的燃燒與傳熱三、流化床的燃燒與傳熱 第四章 鍋爐及鍋爐房設備鍋爐及鍋爐房設備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003

41、Page 1061064.2 流化床爐 1流化床的燃燒流化床的燃燒 1) 保持很厚的灼熱料層，相當于一個很大的蓄熱池，新煤(約5%)加入后很快與灼熱的爐料混合，迅速達到著火溫度具有極好的著火條件 2) 顆粒與氣流相對速度較大，擾動強烈，混合較完善，燃燒溫度低燃燒好 3) 上部始終有過剩氧存在，無明顯還原區(qū) 4) 料層高度對上層煙氣成分無明顯影響 5) NOx生成減少，可以加入石灰石脫硫2流化床的傳熱流化床的傳熱 1) 具有良好的擾動和混合，床溫很均勻，傳熱系數(shù)高； 2) 埋管表面不積灰，吸熱比一般輻射受熱面強45倍，達230350kW/cm2.； 第四章 鍋爐及鍋爐房設備鍋爐及鍋爐房設備. .

42、ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 1071074.2 流化床爐 3) 熱負荷均勻，對水循環(huán)等有利。四、流化床的型式與結構四、流化床的型式與結構1鏈帶式流化床鏈帶式流化床2鼓泡式流化床鼓泡式流化床 1) 給煤 2) 布風板 3) 風室 4) 爐膛 5) 埋管 3循環(huán)流化床循環(huán)流化床4. 流化床燃燒設備的常用類型流化床燃燒設備的常用類型 常壓鼓泡流化床鍋爐：流化速度12.5m/s；截面熱負荷1.5MW/m2 常壓循環(huán)流化床鍋爐：流化速度3.55m/s；截面熱負荷5MW/m2 增壓鼓泡流化床鍋爐：流化速度0.91m/s；截面熱負荷1017MW/m2壓循環(huán)流化床鍋

43、爐：流化速度3.55m/s；截面熱負荷2050MW/m2第四章 鍋爐及鍋爐房設備鍋爐及鍋爐房設備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 1081084.2 流化床爐 五、循環(huán)流化床的原理和特點五、循環(huán)流化床的原理和特點 1. 組成組成爐膛、加料（含石灰石加料）、排渣、高溫除塵、返料、布風板等2. 循環(huán)流化床的原理循環(huán)流化床的原理不同氣流速度下固體顆粒床層的流動狀態(tài)是不同的：隨著氣流速度的增加，固體顆粒分別呈現(xiàn)固定床、鼓泡流化床、湍流流化床、快速流化床和氣力輸送狀態(tài)。循環(huán)流化床的上升段通常運行在快速流化床狀態(tài)下。快速流態(tài)化流體動力特性的形成對循環(huán)流化床是至關

44、重要的，此時，固體顆粒被速度大于單顆物料的終端速度的氣流所流化，以顆粒團形式上下運動，產生高度的返混。顆粒團向各個方向運動，而且不斷形成和解體。在這種流體狀態(tài)下，氣流還可攜帶一定數(shù)量的大顆粒，盡管其終端速度遠大于截面平均氣流速度。 第四章 鍋爐及鍋爐房設備鍋爐及鍋爐房設備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 1091094.2 流化床爐 3. 循環(huán)流化床的特點循環(huán)流化床的特點 不再有鼓泡流化床那樣清晰的界面，固體顆粒充滿整個上升段空間； 有強烈的物料返混，顆粒團不斷形成和解體，；并且向各個方向運動 顆粒與氣體之間相對速度大，而且與床層空隙率和顆粒循環(huán)流量

45、有關； 運行流化速度為鼓泡流化床的23倍； 床層壓降隨流化速度和顆粒的質量流量而變化； 顆粒橫向混合良好； 強烈的顆粒返混、顆粒的外部循環(huán)和良好的橫向混合，使整個上升段內溫度分部均勻； 改變上升段內的存料量，固體物料在床內的停留時間可在幾分第四章 鍋爐及鍋爐房設備鍋爐及鍋爐房設備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 1101104.2 流化床爐 鐘到數(shù)小時范圍調節(jié)； 流化氣體的整體性狀呈塞狀流； 流化氣體(二次風)根據(jù)需要可在反應器的不同高度加入。五、循環(huán)流化床鍋爐的特點五、循環(huán)流化床鍋爐的特點1. 循環(huán)流化床鍋爐的主要工作條件循環(huán)流化床鍋爐的主要工作條件項 目數(shù) 值項 目數(shù) 值溫 度 ()850950床層壓降（kPa）1112流化速度（m/s）46爐內顆粒濃度(kg/m3 ) 爐膛上部：150600床料粒度 (m)100700爐膛下部：1040床料密度 (kg/m3)18002600 Ca/S摩爾比1.54燃料粒度 (mm)12壁面?zhèn)鳠嵯禂?shù)W/(m2.K)210250脫硫劑粒度 (mm)1左右第四章 鍋爐及鍋爐房設備鍋爐及鍋爐房設備. .ppt, 05/2003 Page