第5章煤粉燃燒及燃燒設(shè)備——鍋爐原理

1、12/31/2021.第五章 燃燒過(guò)程和燃燒設(shè)備v在煤粉鍋爐中，煤粉是在一次風(fēng)的攜帶下以風(fēng)粉混合物的形式通過(guò)燃燒器噴入爐膛的，煤粉在爐膛內(nèi)呈懸浮狀態(tài)燃燒。v設(shè)計(jì)合理的燃燒設(shè)備，合理組織燃燒過(guò)程，充分利用劣質(zhì)煤，提高燃燒效率，節(jié)約能源，降低成本 12/31/2021.v一、煤的著火、燃燒v燃燒階段：煤粒被加熱和干燥：析出水分，吸熱。揮發(fā)分的析出和燃燒：煤熱解釋放出揮發(fā)分，達(dá)到相應(yīng)的著火溫度時(shí)即著火燃燒。燃燒放出的熱量占總放熱量的40%左右。揮發(fā)分的析出與燃燒改善了煤粒的著火性能：一方面大量揮發(fā)分的析出并燃燒，反過(guò)來(lái)加熱了煤粒，使煤粒溫度迅速升高；另一方面，揮發(fā)分的析出改變了煤粒的孔隙結(jié)構(gòu)，改善了

2、揮發(fā)分析出后焦炭的燃燒反應(yīng)。焦炭燃燒：焦炭的燃燒過(guò)程通常是在揮發(fā)分的析出完成后開(kāi)始的 。放熱量6095。主要反應(yīng)：C+O2=CO2;C+O2=2CO燃盡：殘余焦炭被灰分和煙氣包圍，反應(yīng)減緩，需要足夠長(zhǎng)的時(shí)間。對(duì)煤粉氣流的著火還伴隨著流動(dòng)過(guò)程煤粉氣流的著火和燃燒12/31/2021.v焦炭燃燒階段氣固反應(yīng)v1動(dòng)力燃燒v在動(dòng)力燃燒中，化學(xué)反應(yīng)速率遠(yuǎn)低于擴(kuò)散速率。大顆粒焦炭900左右；多孔大顆粒焦炭在600以下；細(xì)顆粒多孔焦炭800溫度范圍內(nèi)燃燒基本屬于動(dòng)力燃燒。在動(dòng)力區(qū)內(nèi)，影響燃燒速度的決定因素是化學(xué)條件，即燃料性質(zhì)、溫度等，而和氧的擴(kuò)散速度關(guān)系不大 。v2過(guò)渡燃燒v在過(guò)渡燃燒中，反應(yīng)速率與內(nèi)部擴(kuò)

3、散速率相當(dāng)。在過(guò)渡區(qū)內(nèi)，燃燒速度既取決于化學(xué)條件，又取決于物理?xiàng)l件。對(duì)難著火的無(wú)煙煤總是將煤磨得更細(xì)，以便于著火及燃盡 。v3擴(kuò)散燃燒v在擴(kuò)散燃燒中，傳質(zhì)速率遠(yuǎn)低于化學(xué)反應(yīng)速率。由于化學(xué)反應(yīng)速率很高，傳質(zhì)速率相對(duì)較慢的有限氧分在剛到達(dá)焦炭外表面就被化學(xué)反應(yīng)所消耗。在擴(kuò)散區(qū)內(nèi)，影響燃燒速度的決定因素是物理?xiàng)l件，即氧的擴(kuò)散速度，而與燃料性質(zhì)及溫度關(guān)系不大。 12/31/2021.v二、著火、熄火的熱力條件v煤粉著火：煤粉由緩慢氧化轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚偃紵隣顟B(tài)的瞬間過(guò)程v煤粉的著火溫度：著火瞬間的溫度，是由一定的環(huán)境條件下煤粉著火的臨界條件決定的。不同的環(huán)境條件下所測(cè)得的著火溫度是不同的。v實(shí)驗(yàn)室中在規(guī)定條件

4、下，在著火溫度測(cè)試儀中，靜止的煤粉顆粒堆放在電爐中的著火溫度，對(duì)煙煤為400500C；對(duì)貧煤、無(wú)煙煤和焦炭為650800C12/31/2021.v實(shí)際上，煤粉氣流的著火除與煤本身的放熱條件有關(guān)外，還與爐膛的散熱情況有關(guān)。1022Q =()EnRTOrbk eCVQQS TT放熱：散熱：Q1=Q2時(shí)，穩(wěn)定狀態(tài)。這個(gè)狀態(tài)能著火嗎？擴(kuò)散區(qū)動(dòng)力區(qū)過(guò)渡區(qū)1Q2當(dāng)爐膛壁面溫度為T(mén)b1時(shí)，放熱曲線(xiàn)與散熱曲線(xiàn)交于1點(diǎn)，穩(wěn)定，緩慢氧化；Tb112/31/2021.當(dāng)爐膛溫度為T(mén)b2時(shí)，放熱曲線(xiàn)與散熱曲線(xiàn)相切于2點(diǎn)，不穩(wěn)定，開(kāi)始著火，2點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度為著火溫度Tzh；另外一個(gè)交點(diǎn)3是穩(wěn)定的燃燒工況點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的溫度為火

5、焰溫度。2點(diǎn)3點(diǎn)Q2Tb2Tzh12/31/2021.Tzh當(dāng)爐膛溫度為T(mén)b2，且散熱較大時(shí)，放熱曲線(xiàn)與散熱曲線(xiàn)分別交于5點(diǎn)和4點(diǎn)；5點(diǎn)穩(wěn)定，緩慢氧化；4點(diǎn)不穩(wěn)定，可能燃燒，也可能熄火。4點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度為熄火溫度Txh.注意：熄火溫度Txh著火溫度Tzh：著火后的熄火Tb25點(diǎn)4點(diǎn)TxhQ212/31/2021.煤種揮發(fā)分Vdaf，煤粉氣流著火溫度Ti/C褐煤50550煙煤403020650750840貧煤14900無(wú)煙煤41000一般性著火溫度12/31/2021.三、煤粉的著火三、煤粉的著火煤粉氣流的著火條件,不僅在于用來(lái)點(diǎn)燃煤粉氣流的熱煙氣（熱源）的溫度，而且需要足夠的熱量。一般情況下煤粉

6、氣流在著火過(guò)程中所吸收的輻射傳熱量約為其著火所需總熱量的10%30%，所以其著火所需熱量的主要來(lái)源是對(duì)流傳熱。將煤粉氣流加熱到著火溫度所需要的熱量稱(chēng)為著火熱。包括：煤粉，空氣，水分加熱、蒸發(fā)、過(guò)熱等所需熱量，公式（5-23）。著火熱主要有兩個(gè)來(lái)源：一是被煤粉射流卷吸到射流根部的高溫回流煙氣（包括內(nèi)回流和外回流），這部分熱煙氣和新噴入的煤粉射流強(qiáng)烈混合，以對(duì)流方式把熱量迅速傳遞給新燃料；二是高溫火焰及爐壁對(duì)煤粉射流的輻射加熱；另外還有少部分化學(xué)反應(yīng)本身放熱。12/31/2021.v四、影響煤粉著火的因素v在煤粉爐中，燃燒所需的空氣被分成一次風(fēng)和二次風(fēng)。v一次風(fēng)的作用是將煤粉通過(guò)燃燒器輸送到爐膛，

7、并供給煤粉在著火階段所需的空氣；v二次風(fēng)則在著火以后混入保證煤粉的燃盡。煤粉的點(diǎn)燃過(guò)程是將一次風(fēng)氣流和高溫?zé)霟岬臒煔饣旌?，使煤粉空氣混合物的溫度升高到煤粉能夠著火。v影響煤粉氣流著火的主要因素是：v著火需要熱量：燃料性質(zhì)（著火溫度、水分、灰分、細(xì)度）、一次風(fēng)量和一次風(fēng)溫等。v著火熱來(lái)源：燃燒器的性能，即其空氣動(dòng)力工況，卷吸周?chē)鸁煔饽芰Α?2/31/2021.v1燃料性質(zhì)的影響v煤粉氣流的穩(wěn)定著火，在很大程度上是靠煤粉析出的揮發(fā)分，在其點(diǎn)燃后與一次風(fēng)發(fā)生反應(yīng)所形成的高溫燃燒產(chǎn)物來(lái)維持的，煤的揮發(fā)分Vdaf越低，它的著火溫度越高，所以，對(duì)貧煤和無(wú)煙煤，必須采取一些特殊措施，使煤粉氣流能被加熱到很高

8、的溫度，才能保證其著火。v煤中灰分的多少直接影響煤發(fā)熱量的高低，而鍋爐的燃料消耗量是與燃料的發(fā)熱量成反比的。著火熱與燃料的消耗量成正比，當(dāng)煤的灰分增加時(shí)，就會(huì)顯著增大煤粉氣流的著火熱，從而會(huì)將其著火位置（又稱(chēng)著火點(diǎn)）推遲，使著火不穩(wěn)定。v煤的水分增加時(shí)，用于蒸發(fā)水和過(guò)熱水蒸氣的熱量增加，因而增加了著火熱，著火點(diǎn)也會(huì)被推遲。v煤的細(xì)度增加，化學(xué)反應(yīng)速度加快，放熱量增加。v燃料特性對(duì)著火過(guò)程的影響是綜合的，不能簡(jiǎn)單地用某單一指標(biāo)來(lái)表示，但相對(duì)來(lái)說(shuō)，揮發(fā)分的影響是最主要的。例如，無(wú)煙煤的灰分和水分都很低，發(fā)熱量很高，但由于無(wú)煙煤的低揮發(fā)分含量，其煤粉氣流的著火就十分困難。12/31/2021.v2一

9、次風(fēng)量的影響v一次風(fēng)量增加時(shí)著火熱增大，因而著火點(diǎn)會(huì)推遲。但是，一次風(fēng)量必須同時(shí)滿(mǎn)足既能將煤粉氣力輸送入爐膛，又要保證揮發(fā)分的著火和燃燒的需要這兩個(gè)要求。v從燃燒的角度來(lái)講，如果一次風(fēng)量等于煤中揮發(fā)分燃燒的理論空氣量，則這時(shí)揮發(fā)分燃燒產(chǎn)物的溫度最高。v由于燃料的發(fā)熱量與其燃燒的理論空氣量基本上成正比，因此，揮發(fā)分燃燒的理論空氣量和煤燃燒的理論空氣量之比，就等于它們?nèi)紵龝r(shí)所產(chǎn)生的熱量之比，這個(gè)比值約等于煤的揮發(fā)分含量。即：一次風(fēng)份額= Vdafv但對(duì)于貧煤和無(wú)煙煤，因其Vdaf很低，如按其揮發(fā)分含量來(lái)決定一次風(fēng)份額，則不能滿(mǎn)足輸送煤粉的要求，因此只能根據(jù)保證氣力輸送煤粉的需要而選用稍大的一次風(fēng)份

10、額，但卻因此更增加了這些低揮發(fā)分煤粉氣流的著火困難。12/31/2021.煤粉燃燒器中的一次風(fēng)份額煤粉燃燒器中的一次風(fēng)份額煤 種揮 發(fā) 分Vdaf,%煤粉燃燒器中的一次風(fēng)份額,r1直 流 式旋 流 式無(wú) 煙 煤2100.150.2貧 煤10170.150.2煙 煤17300.250.3煙 煤30500.30.30.4 在使用300C以上的熱風(fēng)輸送煤粉時(shí)，r1=0.20.25。12/31/2021.v3.一次風(fēng)溫的影響v提高一次風(fēng)溫可以降低著火熱，使著火位置提前。例如，如果其它條件不變，以煤粉一次風(fēng)氣流的初溫T0=20C時(shí)的著火熱為100%，則當(dāng)煤粉空氣混合物的初溫為T(mén)0=300C時(shí)，其著火熱降

11、低至40.5%。因此，熱風(fēng)送粉對(duì)煤粉氣流的著火十分有利，特別在燃用貧煤和無(wú)煙煤時(shí)，采用很高的熱空氣溫度，是保證低揮發(fā)分燃料穩(wěn)定著火的重要措施之一。v我國(guó)電廠在燃用無(wú)煙煤時(shí)，所設(shè)計(jì)的預(yù)熱空氣溫度一般為350420C，以盡量使煤粉空氣混合物的初溫接近300C。12/31/2021.v4.爐內(nèi)散熱條件v爐內(nèi)散熱條件好，則爐內(nèi)溫度低，從而不利于燃料的著火和燃燒。因此實(shí)踐中，為使低揮發(fā)分煤的及時(shí)著火和穩(wěn)定燃燒，常在燃燒器區(qū)域用耐火保溫材料將部分水冷壁遮蓋起來(lái)，構(gòu)成所謂的衛(wèi)燃帶，以減少水冷壁吸熱量、維持燃燒器區(qū)域的溫度水平，進(jìn)而改善煤粉氣流的著火和燃燒條件。v實(shí)踐表明，敷設(shè)衛(wèi)燃帶對(duì)于難燃煤種的及時(shí)著火和穩(wěn)

12、定燃燒非常有效，但衛(wèi)燃帶面積過(guò)大又往往是爐內(nèi)結(jié)焦的根源所在，在引進(jìn)的300MW和600MW機(jī)組W型火焰燃燒的鍋爐上就發(fā)生過(guò)多次，造成很大損失，運(yùn)行中必須加以注意。12/31/2021.v5.燃燒器結(jié)構(gòu)和布置v燃燒器結(jié)構(gòu)和噴口布置主要影響一、二次風(fēng)的混合。如果一、二次風(fēng)混合過(guò)早，即在一次風(fēng)煤粉氣流著火前就混入二次風(fēng)的話(huà)，就等于增大了一次風(fēng)量，使著火熱增大，著火推遲；反之，二次風(fēng)混入一次風(fēng)過(guò)遲，又會(huì)因供氧不足而限制固定碳的燃燒。因此，燃燒器的結(jié)構(gòu)和布置應(yīng)使二次風(fēng)適時(shí)混入一次風(fēng)中，如燃用低揮發(fā)分的難燃煤種時(shí)，應(yīng)使二次風(fēng)混入一次風(fēng)的時(shí)間適當(dāng)?shù)赝七t。v燃燒器的尺寸也影響到著火。燃燒器出口截面積愈大，煤粉

13、氣流的卷吸能力越小，著火點(diǎn)離噴口距離就愈遠(yuǎn)。因此，采用尺寸較小的小功率燃燒器代替大功率燃燒器是合理的，因?yàn)樾〕叽缛紵骷仍黾恿嗣悍蹥饬魇軣岬闹芙缑?，也縮短了著火區(qū)擴(kuò)展到整個(gè)氣流截面所需要的時(shí)間。12/31/2021.v6.鍋爐負(fù)荷v鍋爐經(jīng)常在變負(fù)荷下工作。鍋爐負(fù)荷降低時(shí)，燃料量減少，放熱量減少，而爐膛內(nèi)的水冷壁和過(guò)熱器等受熱面的結(jié)構(gòu)和面積保持不變，致使?fàn)t膛平均煙溫下降，燃燒器區(qū)域的溫度降低，煤粉氣流的加熱條件惡化，因而對(duì)煤粉氣流的著火和燃燒是不利的。v當(dāng)鍋爐負(fù)荷降低到一定值時(shí)，就會(huì)危及煤粉著火和燃燒的穩(wěn)定性，甚至鍋爐熄火。v采用各種穩(wěn)燃技術(shù)，在不投油的情況下，固態(tài)排渣煤粉爐的最低穩(wěn)燃負(fù)荷已經(jīng)由

14、過(guò)去的70% BMCR降低到最低50BMCR，甚至更低。v綜上所述，為組織煤粉氣流良好的著火，常采用的強(qiáng)化措施有：使煤粉氣流與高溫?zé)煔饬己没旌希笤O(shè)衛(wèi)燃帶、維持爐內(nèi)高溫，以保證供給煤粉氣流足夠的著火熱；提高一次風(fēng)溫、采用合適的一次風(fēng)量和一次風(fēng)速，以減小著火熱；采用合適的煤粉細(xì)度等。12/31/2021.v五、燃燒良好的條件v要組織良好的燃燒過(guò)程，其標(biāo)志就是盡量接近完全燃燒，也就是在保證爐內(nèi)不結(jié)渣的前提下，燃燒速度快，而且燃燒完全，得到最高的燃燒效率。12/31/2021.v1.供應(yīng)合適的空氣量v燃料完全燃燒的必要條件?？諝饬砍Ｓ眠^(guò)量空氣系數(shù)來(lái)表示，直接影響燃燒過(guò)程的過(guò)量空氣系數(shù)是爐膛出口過(guò)量空

15、氣系數(shù)l” 。如果l”過(guò)小，即空氣量供應(yīng)不足，會(huì)增大不完全燃燒熱損失q3和q4，使燃燒效率降低；l”過(guò)大，會(huì)降低爐溫，也會(huì)增加不完全燃燒熱損失。因此， l”有一個(gè)最佳值，使（q2q3q4）之和為最小值，這個(gè)值要通過(guò)燃燒調(diào)整試驗(yàn)來(lái)取得。v一般l” 1.21.2512/31/2021.v2.保證適當(dāng)高的爐溫v根據(jù)阿累尼烏斯定律，燃燒反應(yīng)速度與溫度成指數(shù)關(guān)系。因此爐溫對(duì)燃燒過(guò)程有著極其顯著的影響。爐溫高，著火快，燃燒速度快，燃燒過(guò)程便進(jìn)行得猛烈，燃燒也易于趨向完全。v爐溫過(guò)高不但會(huì)引起爐內(nèi)結(jié)渣，也會(huì)引起膜態(tài)沸騰，同時(shí)因?yàn)槿紵磻?yīng)是一種可逆反應(yīng)，過(guò)高的爐溫當(dāng)然會(huì)使正反應(yīng)速度加快，但同時(shí)也會(huì)使逆反應(yīng)（還

16、原反應(yīng)）加快，逆反應(yīng)（還原反應(yīng)）速度加快，意味著有較多燃燒產(chǎn)物又還原，這樣同樣等于燃燒不完全。v通過(guò)試驗(yàn)證明，鍋爐的爐溫在中溫區(qū)域（10002000）內(nèi)比較適宜。當(dāng)然，在中溫區(qū)域，在保證爐內(nèi)不結(jié)渣的前提下，可以盡量提高些。0exp()EvkRT12/31/2021.v3.足夠的燃燒時(shí)間v在一定的爐溫下，一定細(xì)度的煤粉要有一定的時(shí)間才能燃盡。煤粉在爐內(nèi)的停留時(shí)間，是煤粉自燃燒器出口一直到爐膛出口這段行程所經(jīng)歷的時(shí)間。v在這段行程中，煤粉要從著火一直到燃盡，才能燃燒完全，如果在爐膛出口處煤粉還在燃燒，將增加燃燒熱損失,同時(shí)會(huì)導(dǎo)致?tīng)t膛出口煙氣溫度過(guò)高，使過(guò)熱器結(jié)渣和過(guò)熱汽溫升高，運(yùn)行不安全。v煤粉在

17、爐內(nèi)的停留時(shí)間主要取決于爐膛容積、爐膛截面積、爐膛高度及煙氣在爐內(nèi)的流動(dòng)速度，這都與爐膛容積熱負(fù)荷和爐膛截面熱負(fù)荷有關(guān)，即要在鍋爐設(shè)計(jì)中選擇合適的數(shù)據(jù)，而在鍋爐運(yùn)行時(shí)切不可超負(fù)荷運(yùn)行。12/31/2021.v爐膛容積熱負(fù)荷v爐膛容積熱負(fù)荷是指單位時(shí)間送入爐膛單位容積的平均熱量，以燃料收到基低位發(fā)熱量計(jì)算，單位：kW/m3，可以表示為：,net arVlBQqV12/31/2021.vqv越大，則爐膛容積越小，爐膛越緊湊，投資越小。v但過(guò)大，則單位爐膛容積在單位時(shí)間內(nèi)的燃煤量過(guò)大，爐內(nèi)煙氣流量增加，煙氣流速加快，使燃料在爐內(nèi)的停留時(shí)間縮短，不能保證燃料完全燃燒。同時(shí)爐膛容積相對(duì)較小，布置足夠的水

18、冷壁有困難，不但難以滿(mǎn)足鍋爐容量的要求，而且會(huì)使燃燒區(qū)域及爐膛出口的煙氣溫度升高，從而導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)及爐膛出口后的對(duì)流受熱面結(jié)渣。v過(guò)小，則會(huì)使?fàn)t膛容積過(guò)大，不但造價(jià)高，同時(shí)會(huì)使?fàn)t內(nèi)溫度水平降低，燃燒不完全，著火也困難， 甚至可能熄火。vqv的選取除與鍋爐容量有關(guān)外，還與燃燒方式、燃料特性有關(guān)。v對(duì)于固態(tài)排渣煤粉爐：v無(wú)煙煤：qv=110140kW/m3v貧 煤：qv=120165kW/m3v煙 煤：qv=140200kW/m3v褐 煤：qv= 90150kW/m3。v大容量鍋爐的qv要比中、小容量鍋爐選得小一些。v600MW級(jí)統(tǒng)計(jì)qv取值范圍84112kW/m3（煙煤） 。12/31/2021.v

19、爐膛截面熱負(fù)荷：v爐膛截面熱負(fù)荷指熱負(fù)荷按爐膛截面積計(jì)算，單位時(shí)間送入爐膛的平均熱量（以燃料收到基低位發(fā)熱量計(jì)算，單位：MW/m2）,ar netABQqA12/31/2021.v反映燃燒器區(qū)域的溫度水平v如果過(guò)高，說(shuō)明爐膛截面積小，爐膛橫截面周界也小，爐膛呈瘦高形，燃料在燃燒區(qū)域放出的熱量，周?chē)鷽](méi)有足夠的水冷壁受熱面去吸收它，使溫度過(guò)高，當(dāng)然對(duì)著火有利，但卻容易引起燃燒器附近受熱面結(jié)渣。v如果過(guò)低，爐膛呈矮胖形，則煙氣不能充分利用爐膛容積，煙氣在離開(kāi)爐膛時(shí)還未得到充分的冷卻，會(huì)使?fàn)t膛出口以后的受熱面結(jié)渣；同時(shí)燃燒器區(qū)域的溫度降低，雖然不會(huì)結(jié)渣，但對(duì)著火不利。因此，必須選擇合適的爐膛容積熱負(fù)荷

20、和截面熱負(fù)荷。v一般：qA=34.5MW/m2v600MW級(jí)大容量鍋爐，qA=45.9MW/m212/31/2021.v燃燒器區(qū)域爐壁熱負(fù)荷： v按照燃燒器區(qū)域爐膛單位爐壁面積折算，單位時(shí)間送入爐膛的平均熱量稱(chēng)為燃燒器區(qū)域爐壁熱負(fù)荷qr tnetarruHBQq,反映了燃燒器區(qū)域的溫度水平。但qr還能反映火焰的分散或集中情況。qr愈大，說(shuō)明火焰愈集中，燃燒器區(qū)域的溫度水平就愈高，這對(duì)燃料的穩(wěn)定著火有利，但卻容易造成燃燒器區(qū)域的壁面結(jié)渣。推薦值：褐煤：qr=0.931.16MW/m2無(wú)煙煤及貧煤：qr=1.42.1MW/m2；煙煤：qr=1.281.40MW/m2。600MW級(jí)大容量鍋爐，qr=

21、0.952.1MW/m2 （煙煤）。 12/31/2021.v爐膛壁面熱負(fù)荷：v爐膛壁面熱負(fù)荷qf是單位爐膛壁面單位時(shí)間吸收的平均熱量，也稱(chēng)爐壁熱流密度FQBqjf爐膛壁面熱負(fù)荷qf的數(shù)值愈高，表明單位壁面所吸收的熱量愈大，說(shuō)明爐內(nèi)煙氣溫度水平愈高。qf如果過(guò)大，就會(huì)造成水冷壁結(jié)渣。此外，qf的數(shù)值也是判斷膜態(tài)沸騰是否會(huì)發(fā)生的主要指標(biāo)之一。qf的數(shù)值主要決定于燃煤性質(zhì)，對(duì)于固態(tài)排渣煤粉爐，qf的建議值為：褐煤，100kW/m2；煙煤和無(wú)煙煤，140kW/m2。12/31/2021.v4.空氣和煤粉的良好混和與擾動(dòng)v煤粉燃燒是多相燃燒，燃燒反應(yīng)主要在煤粉的表面進(jìn)行。燃燒反應(yīng)速度主要取決于煤粉的化

22、學(xué)反應(yīng)速度和氧氣擴(kuò)散到煤粉表面的擴(kuò)散速度(過(guò)渡燃燒)。v要做到完全燃燒，除保證足夠高的爐溫和供應(yīng)合適的空氣量之外，還必須使煤粉和空氣充分?jǐn)_動(dòng)混合，及時(shí)將空氣輸送到煤粉的燃燒表面去，煤粉和空氣接觸才能發(fā)生燃燒反應(yīng)。v要求燃燒器的結(jié)構(gòu)特性?xún)?yōu)良，一、二次風(fēng)配合良好，并有良好的爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)。v煤粉和空氣不但要在著火、燃燒階段充分混合，而且在燃盡階段也要加強(qiáng)擾動(dòng)混合。因?yàn)樵谌急M階段中，可燃質(zhì)和氧的數(shù)量已經(jīng)很少，而且煤粉表面可能被一層灰分包裹著，妨礙空氣與煤粉可燃質(zhì)的接觸，所以此時(shí)加強(qiáng)擾動(dòng)混合，可破壞煤粉表面的灰層，增加煤粉和空氣的接觸機(jī)會(huì)，有利于燃燒完全。12/31/2021.煤粉鍋爐的燃燒設(shè)備v煤粉

23、爐的燃燒設(shè)備由燃燒室（爐膛）、燃燒器和點(diǎn)火裝置組成。12/31/2021.爐膛v煤粉爐的爐膛是燃料燃燒的場(chǎng)所，它的四周布滿(mǎn)了蒸發(fā)受熱面（水冷壁），有時(shí)也設(shè)有墻式再熱器，爐膛也是熱交換的場(chǎng)所，所以爐膛是鍋爐最重要的部件之一。v煤粉爐的爐膛既要保證燃料的完全燃燒，又要合理組織爐內(nèi)換熱、布置適當(dāng)?shù)氖軣崦嬉詽M(mǎn)足鍋爐容量的要求，并使煙氣到達(dá)爐膛出口時(shí)被冷卻到使其后的對(duì)流受熱面不結(jié)渣和安全工作所允許的溫度。12/31/2021.12/31/2021.爐膛的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足下列要求：合理布置燃燒器，使燃料迅速著火；有良好的爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)，使各壁面的熱負(fù)荷均勻；既要使火焰在爐膛的充滿(mǎn)度好、減少氣流的死滯區(qū)，而且要

24、避免火焰沖墻、避免結(jié)渣。爐膛要有足夠的容積和高度以保證燃料在爐內(nèi)的停留時(shí)間并完全燃燒。能夠布置適當(dāng)?shù)恼舭l(fā)受熱面，滿(mǎn)足鍋爐容量的要求。可靠的水循環(huán)動(dòng)力特性，保證水循環(huán)可靠。爐膛出口煙氣溫度適當(dāng)以確保爐膛出口及以后受熱面不結(jié)渣和安全工作。爐膛結(jié)構(gòu)緊湊，金屬及其它材料用量少；便于制造、安裝、操作和維護(hù)。爐膛截面一般為矩形或方形。12/31/2021.v爐膛的結(jié)構(gòu)和尺寸與煤種、燃燒方式、燃燒器的型式和布置、火焰的形狀和行程等很多因素有關(guān)?，F(xiàn)代煤粉爐的爐壁是一個(gè)由爐墻圍成的立體空間，其四壁布滿(mǎn)水冷壁，常規(guī)的煤粉爐爐膛結(jié)構(gòu)圖。1爐膛；2水冷壁；3冷灰斗；4燃燒器；5屏式過(guò)熱器，6折焰角12/31/2021

25、.v在固態(tài)排渣煤粉爐爐膛中，煤粉和空氣在爐內(nèi)強(qiáng)烈燃燒，火焰中心溫度可達(dá)1500以上，灰渣處于液態(tài)。v由于水冷壁的吸熱，煙溫逐漸降低，爐膛出口處的煙溫一般要冷卻至1100以下，使煙氣中的灰渣冷凝成固態(tài)，以防止結(jié)焦。v煤粉燃燒生成的灰渣分為兩部分，其中80%95%為飛灰，它們隨煙氣向上流動(dòng)，經(jīng)屏式過(guò)熱器進(jìn)入對(duì)流煙道；剩下約5%20%的大渣?；蛟鼔K落入冷灰斗。v爐底是由前后水冷壁管彎曲而成的傾斜灰斗。為了便于灰渣自動(dòng)滑落，冷灰斗斜面的水平傾斜角應(yīng)在大于500。 12/31/2021.v現(xiàn)代大容量鍋爐的爐膛頂部都采用平爐頂結(jié)構(gòu)，平爐頂可利用頂棚管過(guò)熱器作骨架采用敷管爐墻，簡(jiǎn)化爐頂結(jié)構(gòu)，而且前水冷壁管取

26、消了斜頂棚的傾斜段，使側(cè)墻水冷壁管受熱長(zhǎng)度相同，水循環(huán)情況得到改善。v高壓及高壓以上壓力的鍋爐，爐膛上部及爐膛出口處還布置屏式過(guò)熱器，以降低爐內(nèi)溫度，防止結(jié)焦。v后水冷壁上部變成折焰角，折焰角約為爐膛深度的20%30%，折焰角即改善了火焰在爐內(nèi)的充滿(mǎn)程度，又使煙氣對(duì)屏式過(guò)熱器的沖刷由斜向改為橫向，改善了屏式過(guò)熱器的傳熱和磨損。折焰角還延長(zhǎng)了水平煙道的長(zhǎng)度，便于布置過(guò)熱器和再熱器，使鍋爐整體結(jié)構(gòu)緊湊。12/31/2021.爐膛截面積：爐膛截面積：A A = ab（a-寬度，寬度，b-深度）深度） 爐膛容積：爐膛容積： Vl F1 = 0.5g(b + p)/2 F2 = bh F3 =0.5(

27、b + o )i F4 = 0.5(j + f)o F5 = 0.5t(j+q) Vl = a(F1 + F2 + F3 + F4 + F5)燃燒器區(qū)域壁面積：燃燒器區(qū)域壁面積：BA(uHt) BA = 2( a + b)(c + 3000)爐膛投影有效輻射受熱面：爐膛投影有效輻射受熱面：EPRS Lp = p + m + (h+i) + f + sq + r + n + h EPRS = 2(F1 + F2 + F3 + F4 + F5) +aLp + Fp FP: 爐內(nèi)過(guò)熱器有效輻射受熱面積爐內(nèi)過(guò)熱器有效輻射受熱面積a x bfecd55o1.5oqjsohgimkpc+3000tnra

28、x bfecd55o1.5oqjsohgimkpc+3000tnr爐膛結(jié)構(gòu)計(jì)算爐膛結(jié)構(gòu)計(jì)算12/31/2021.v作業(yè)v試根據(jù)圖示結(jié)構(gòu)和前述熱平衡計(jì)算結(jié)果，計(jì)算爐膛結(jié)構(gòu)參數(shù)和各熱負(fù)荷qv，qA，qr，如熱負(fù)荷超出范圍，推薦爐膛結(jié)構(gòu)，并重新計(jì)算12/31/2021.燃燒器v燃燒器是煤粉鍋爐的主要燃燒設(shè)備，其作用是保證燃料和燃燒用空氣在進(jìn)入爐膛時(shí)能充分混合、及時(shí)著火和穩(wěn)定燃燒。 v送入煤粉爐燃燒器的空氣，按對(duì)著火、燃燒有利而合理組織、分批送入，按送入空氣的作用不同，可將送入燃燒器的空氣分為三種，即一次風(fēng)、二次風(fēng)和三次風(fēng)。v一次風(fēng)即攜帶煤粉送入燃燒器的空氣，主要作用是輸送煤粉和滿(mǎn)足燃燒初期對(duì)氧氣的需

29、要，一次風(fēng)數(shù)量一般較少。v待煤粉氣流著火后再送入的空氣稱(chēng)為二次風(fēng)。二次風(fēng)補(bǔ)充煤粉繼續(xù)燃燒所需要的空氣并著重起擾動(dòng)、混合作用。v當(dāng)煤粉制備系統(tǒng)采用中間儲(chǔ)倉(cāng)式熱風(fēng)送粉時(shí)，在磨煤機(jī)內(nèi)干燥原煤后排出的乏氣，因其中含有10%15%的細(xì)小煤粉需要充分利用，可將這股乏氣由單獨(dú)的噴口送入爐膛燃燒，這股乏氣稱(chēng)為三次風(fēng)。12/31/2021.v煤粉爐燃燒器的基本要求：（1）能使煤粉氣流穩(wěn)定地著火；（2）著火以后，一、二次風(fēng)能及時(shí)合理混合，確保較高的燃燒效率；（3）火焰在爐內(nèi)的充滿(mǎn)程度好，且不會(huì)沖墻貼壁，避免結(jié)渣；（4）有較好的燃料適應(yīng)性和負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍；（5）阻力較??；（6）能減少NOx的生成，減少對(duì)環(huán)境的污染。按

30、其出口氣流特性分為兩大類(lèi)：v直流燃燒器：其出口氣流為直流射流或直流射流組的燃燒器。v旋流燃燒器：其出口氣流為旋轉(zhuǎn)射流的燃燒器。12/31/2021.v旋流燃燒器v在旋流燃燒器中，攜帶煤粉的一次風(fēng)和不攜帶煤粉的二次風(fēng)分別用不同的管道與燃燒器連接。在燃燒器中，一、二次風(fēng)的通道也是隔開(kāi)的。二次風(fēng)射流都是旋轉(zhuǎn)射流，一次風(fēng)射流可以是旋轉(zhuǎn)射流也可以是不旋轉(zhuǎn)的直流射流，但燃燒器總的出口氣流都是一股繞燃燒器軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)射流。v布置：前墻或前后墻v旋流的產(chǎn)生：蝸殼、導(dǎo)向葉片。出口氣流一邊旋轉(zhuǎn)，一邊螺旋式運(yùn)動(dòng)，形成帶旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的擴(kuò)展射流v噴口：圓形v特點(diǎn)：擴(kuò)散角大，回流區(qū)大，早期混合強(qiáng)烈，但衰減快，后期混合較差，

31、射流較短v應(yīng)用：高揮發(fā)分的煙煤和褐煤 12/31/2021.旋流強(qiáng)度對(duì)旋轉(zhuǎn)射流特性的影響 12/31/2021.v隨著旋流強(qiáng)度的不同，旋轉(zhuǎn)射流的氣流結(jié)構(gòu)型式不同。當(dāng)旋流強(qiáng)度很小時(shí)，出口氣流不旋轉(zhuǎn)或者旋轉(zhuǎn)很微弱，這時(shí)的氣流稱(chēng)為弱旋轉(zhuǎn)氣流，如圖 (a)所示。這時(shí)氣流中心不出現(xiàn)回流區(qū)，或回流區(qū)很小，變成基本上是封閉氣流，它不具有旋轉(zhuǎn)射流的一般特性。v當(dāng)逐步增大旋流強(qiáng)度時(shí)，射流內(nèi)、外側(cè)壓力逐步接近，這時(shí)，沿著主氣流方向，有中心回流區(qū)，并且中心回流區(qū)延長(zhǎng)到主氣流速度很低時(shí)才封閉，這種氣流稱(chēng)為開(kāi)放氣流，如圖 (c)。v如果再繼續(xù)增大旋流強(qiáng)度到一定程度，擴(kuò)展角隨之增大，氣流外側(cè)壓力小于中心回流區(qū)的壓力。氣流

32、在內(nèi)外側(cè)壓力差的作用下，向四周擴(kuò)展開(kāi)來(lái)，形成全擴(kuò)散氣流，如圖 (b)所示。這樣的氣流離開(kāi)燃燒器后便會(huì)貼墻運(yùn)動(dòng)（飛邊），就會(huì)使燃燒器噴口燒壞，也會(huì)使燃燒器周?chē)Y(jié)渣。因此在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)控制適當(dāng)?shù)男鲝?qiáng)度，使氣流成為開(kāi)放氣流。而且要能回流大量高溫?zé)煔獾交鹁娓?，加速燃料的著火和燃燒?12/31/2021.旋流燃燒器出口12/31/2021.v旋流燃燒器外形12/31/2021.12/31/2021.單蝸殼旋流燃燒器 1擴(kuò)流錐 ; 2一次風(fēng)擴(kuò)散管口; 3一次風(fēng)管 ; 4二次風(fēng)蝸殼 ; 5一次風(fēng)連接管 ; 6二次風(fēng)蛇形擋板 ; 7法蘭 ; 8點(diǎn)火噴霧嘴口12/31/2021.v雙蝸殼旋流燃燒器12/

33、31/2021.v單蝸殼，雙蝸殼v特點(diǎn):v結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便v調(diào)節(jié)性能差，流動(dòng)阻力大，不適于直吹式制粉系統(tǒng)v外形尺寸較大、速度和濃度分布不均勻v煤種適應(yīng)性差v很少采用12/31/2021.軸向葉片式旋流燃燒器1拉桿；2一次風(fēng)口；3一次風(fēng)舌形擋板；4一次風(fēng)管；5二次風(fēng)葉輪；6二次風(fēng)殼；7油噴嘴；8擴(kuò)流錐；9二次風(fēng)進(jìn)口12/31/2021.v利用軸向葉片使二次風(fēng)氣流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。v這種燃燒器的二次風(fēng)是通過(guò)軸向葉片的導(dǎo)向，形成旋轉(zhuǎn)氣流進(jìn)入爐膛的。燃燒器中的軸向葉片可以是固定的，也可以是移動(dòng)可調(diào)的。v一次風(fēng)有不旋轉(zhuǎn)的和旋轉(zhuǎn)的兩種，調(diào)節(jié)比較靈活，調(diào)節(jié)性能也較好。v這種燃燒器的中心回流區(qū)較小、較長(zhǎng)，因此只適合

34、燃用易著火的高揮發(fā)分燃料。v在 我 國(guó) ， 主 要 用 來(lái) 燃 用 Vd a f 2 5 % ， 低 位 發(fā) 熱 量Qnet,ar16800kJ/kg 的煙煤和褐煤，還沒(méi)有用它燃用貧煤和無(wú)煙煤的經(jīng)驗(yàn)。 12/31/2021.切向葉片可調(diào)式旋流燃燒器12/31/2021.v這種燃燒器的一次風(fēng)也有旋轉(zhuǎn)和不旋轉(zhuǎn)兩種，二次風(fēng)則通過(guò)可動(dòng)的切向葉片，變成旋轉(zhuǎn)氣流送入爐膛。v這種燃燒器的阻力較小，為使一次風(fēng)能形成回流區(qū)，常在一次風(fēng)出口中裝有一個(gè)多層盤(pán)式穩(wěn)焰器，穩(wěn)焰器可以前后移動(dòng)，以調(diào)節(jié)中心回流區(qū)的形狀和大小。v這種切向可動(dòng)葉片旋流燃燒器，一般只適合于燃用Vdaf25%的煙煤 。12/31/2021.德國(guó)Ba

35、bcock低氮型DS雙調(diào)風(fēng)旋流分級(jí)燃燒器12/31/2021.v切向葉片式低NOx旋流燃燒器（鄒縣5機(jī)組）FosterWheeler12/31/2021.東鍋HT-NR3低NOx燃燒器12/31/2021.12/31/2021.（a）前墻布置；（b）兩面墻對(duì)沖或交錯(cuò)布置；（b-1）兩面墻交錯(cuò)布置；（b-2）兩面墻對(duì)沖布置；（c）半開(kāi)式爐膛對(duì)沖布置；（d）爐底布置；（e）爐頂布置旋流燃燒器的布置方式12/31/2021.（a）前墻布置； （b）相對(duì)對(duì)沖布置； （c）相對(duì)錯(cuò)開(kāi)布置 12/31/2021.v1.前墻布置v優(yōu)點(diǎn)：(1)煤粉管道短，阻力??；且煤粉及空氣的分配比較均勻（因?yàn)槟ッ簷C(jī)一般布置在

36、爐前）。(2)爐寬和對(duì)流煙道的寬度及汽包的長(zhǎng)度便于相互配合，可以不受爐膛截面寬、深比的限制。(3)當(dāng)燃燒器單只功率選擇恰當(dāng)并布置合理時(shí)，爐膛出口煙氣溫度偏差較小。v缺點(diǎn)：(1)爐膛火焰充滿(mǎn)度較差，使?fàn)t膛空間的有效利用率降低（后墻上部的折焰角可稍起補(bǔ)償作用）。(2)爐內(nèi)火焰擾動(dòng)較小，后期混合較差。(3)負(fù)荷過(guò)低需要切斷部分燃燒器時(shí)，會(huì)引起爐內(nèi)溫度分布和煙氣流速不夠均勻。12/31/2021.v2.對(duì)沖布置（主要指前后墻對(duì)沖）v優(yōu)點(diǎn)：(1)爐內(nèi)火焰充滿(mǎn)好，擾動(dòng)強(qiáng)。(2)沿爐膛寬度的煙溫及速度分布比較均勻，對(duì)過(guò)熱器保護(hù)好，且過(guò)熱器溫偏差也較小（對(duì)沖布置時(shí)該偏差22C，四角布置時(shí)則為55C左右）。(3

37、)防結(jié)渣性能較好，因?yàn)闊崃枯斎胙貭t寬較均勻，避免了爐膛中部煙溫過(guò)高。v缺點(diǎn)：(1)風(fēng)、粉管道的布置比較復(fù)雜。(2)為在后墻布置燃燒器，加大后墻與對(duì)流井之間距離，使鍋爐布置不夠緊湊。12/31/2021.v如果鍋爐容量較小，一般將旋流燃燒器布置在前墻，單排布置或多排布置，鍋爐容量較大時(shí)，則可采用前后墻或兩側(cè)墻對(duì)沖或交錯(cuò)布置，單排或多排布置。12/31/2021.v鄒縣電廠5機(jī)組旋流燃燒器布置圖-前后墻對(duì)沖布置12/31/2021.鍋爐燃燒器前墻布置方案鍋爐燃燒器前墻布置方案 12/31/2021.e. 火炬向下f. 火炬向上旋轉(zhuǎn)方向?qū)t內(nèi)整體氣流的影響12/31/2021.直流燃燒器12/31/

38、2021.1噴口；2等速核心區(qū)；3射流邊界層；4射流外邊界；5射流內(nèi)邊界；6射流源點(diǎn)；7擴(kuò)散角；8速度分布 由于射流的卷吸作用，與周?chē)鸁煔膺M(jìn)行著強(qiáng)烈的物質(zhì)交換和熱量交換，不斷地將煙氣卷吸到射流中來(lái)，隨射流一起運(yùn)動(dòng)，因此射流的流量逐漸增加，截面逐漸擴(kuò)大，流速逐漸減小。 12/31/2021.v噴口尺寸越大，初速越高，即初始動(dòng)量越大，射程越長(zhǎng)。射程長(zhǎng)表示射流衰減慢，在煙氣介質(zhì)中貫穿能力強(qiáng)，對(duì)后期混合有利。集中大噴口比分散的多個(gè)小噴口的射流的射程長(zhǎng)。v當(dāng)噴口流通截面不變時(shí)，將一個(gè)大噴口分成多個(gè)小噴口，由于射流周界面增大，卷吸煙氣量也增加。v對(duì)于矩形截面的噴口，當(dāng)初速與噴口流通面積不變時(shí)，隨噴口高寬比

39、的增大，射流周界面增大，卷吸能力也增大。v射流卷吸周?chē)鸁煔夂罅髁吭黾?，流速自然?huì)衰減下來(lái)。卷吸能力越強(qiáng)速度衰減越快，射程就越短。v爐膛并非無(wú)限大的空間，在爐內(nèi)微小的擾動(dòng)，也會(huì)導(dǎo)致射流偏離原有軸線(xiàn)方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)。v射流抗偏轉(zhuǎn)的能力稱(chēng)為射流的剛性。射流的動(dòng)量愈大，剛性愈強(qiáng)。對(duì)矩形截面噴口，噴口的高寬比愈小，剛性愈好。v在爐內(nèi)幾股射流平行或交叉時(shí)，一般是剛性大的射流吸引剛性小的射流，并使其偏轉(zhuǎn)。12/31/2021.v直流煤粉燃燒器噴出的一、二次風(fēng)都是不旋轉(zhuǎn)的直流射流，噴口一般都是狹長(zhǎng)形。直流煤粉燃燒器可以布置在爐膛的前后墻、爐膛四角或爐膛頂部，從而形成不同的燃燒方式，如切圓燃燒方式、U形、W形火焰燃

40、燒方式等。v我國(guó)直流燃燒器放在爐膛四角的切圓燃燒方式應(yīng)用得最為廣泛。v其特點(diǎn)為：v流動(dòng)：強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)，螺旋上升，旋轉(zhuǎn)大火球v著火條件好v煤種適應(yīng)性廣v后期擾動(dòng)混合強(qiáng)烈，燃盡條件好12/31/2021.直流燃燒器布置煤粉燃燒火焰方式(a) 切圓燃燒方式 (b) U形火焰燃燒方式 (c) W形火焰燃燒方式 12/31/2021.（a）正四角布置；（b）正八角布置；（c）大切角正四角布置；（d）同向大小雙切圓方式；（e）正反雙切圓方式；（f）兩角相切，兩角對(duì)沖方式；（g）雙室爐膛切圓方式；（h）大切角雙室爐膛方式 12/31/2021.v四角布置的直流燃燒器射出的四股氣流在爐膛中心形成一個(gè)穩(wěn)定的強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)

41、火炬。v一方面由于氣流在爐膛中心發(fā)生旋轉(zhuǎn)，另一方面由于引風(fēng)機(jī)抽力、迫使氣流上升，在爐膛中心形成一股螺旋上升的氣流。v從著火角度來(lái)看，每股煤粉氣流除依靠本身卷吸高溫?zé)煔夂徒邮軤t膛輻射熱外，由于每只燃燒器都能將一部分高溫火焰吹向相鄰燃燒器的根部，形成相鄰煤粉氣流互相引燃。此外，氣流旋轉(zhuǎn)上升時(shí)，由于離心力的作用，氣流向四周擴(kuò)散，使?fàn)t膛中心形成負(fù)壓(即真空)，造成高溫?zé)煔庥缮舷蛳铝鞯交鹧娓?。因此，煤粉氣流有比較理想的著火條件。v從燃燒角度來(lái)看，由于氣流在爐膛中心強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)燃燒，煤粉與空氣的混合較好，爐膛中心火焰溫度高，這就加速了煤粉的燃燒，所以煤粉氣流的燃燒條件也是理想的。v從燃盡角度來(lái)看：由于旋轉(zhuǎn)上

42、升氣流即改善了爐內(nèi)氣流的充滿(mǎn)度，又延長(zhǎng)了煤粉在爐內(nèi)停留的時(shí)間，這對(duì)煤粉的燃盡是有利的。 12/31/2021.直流燃燒器結(jié)構(gòu)及分類(lèi)v直流煤粉燃燒器的出口是由一組圓形、矩形或多邊的噴口所組成。v一次風(fēng)煤粉氣流、二次風(fēng)和中間儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)熱風(fēng)送粉時(shí)的乏氣（三次風(fēng)）均分別由不同噴口以直流射流的形式噴入爐膛。v燃燒器噴口之間保持一定距離，以滿(mǎn)足煤粉穩(wěn)定著火和燃燒的需要，高度方向上整個(gè)燃燒器呈狹長(zhǎng)形。v噴口射出的直流射流多為水平方向，也有的向上或向下傾斜一定角度。在國(guó)內(nèi)，直流燃燒器就常采用可擺動(dòng)式的，鍋爐運(yùn)行時(shí)可上、下擺動(dòng)200250的角度，主要用于調(diào)節(jié)再熱汽溫。 v根據(jù)一二次風(fēng)口的布置分為：均等配風(fēng)分

43、級(jí)配風(fēng)12/31/2021.均等配風(fēng)燃燒器一次風(fēng)12/31/2021.側(cè)二次風(fēng)均等配風(fēng)直流燃燒器 12/31/2021.12/31/2021.v均等配風(fēng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：v一、二次風(fēng)噴口相間布置，即在兩個(gè)一次風(fēng)噴口之間均等布置一個(gè)或兩個(gè)二次風(fēng)噴口，或者在每個(gè)一次風(fēng)噴口的背火側(cè)均等布置二次風(fēng)噴口。一、二次風(fēng)相互緊靠，只有較小的間距。這樣有利于一、二次風(fēng)的較早混合，使一次風(fēng)煤粉氣流在著火后就能夠得到足夠的空氣補(bǔ)充。v燃燒器最高層為上二次風(fēng)噴口：供應(yīng)上排煤粉燃燒器所需的空氣；提供爐內(nèi)未燃盡的煤粉繼續(xù)燃燒時(shí)所需空氣；強(qiáng)化燃盡階段的混合。 。v最低層為下二次風(fēng)噴口：供應(yīng)下排煤粉燃燒器所需空氣；把煤粉氣流中析出的

44、大顆粒托住，延長(zhǎng)在爐內(nèi)的停留時(shí)間，減少q4損失；降低爐膛下部溫度，防止結(jié)焦。12/31/2021.12/31/2021.分級(jí)配風(fēng)燃燒器 12/31/2021.上鍋煤粉燃燒器上鍋煤粉燃燒器 12/31/2021.v分級(jí)配風(fēng)燃燒器，適用于無(wú)煙煤和難著火的貧煤。v分級(jí)配風(fēng)的原則是：待一次風(fēng)煤粉氣流著火后，僅送入部分二次風(fēng)，待燃燒繼繼擴(kuò)展后，再以高速?lài)娙攵物L(fēng)，與已燃燒的煤粉氣流強(qiáng)烈混合，這種布置可以加強(qiáng)煤粉氣流的后期混合，促使殘余焦炭燃盡。v在分級(jí)配風(fēng)方式中，常將一次風(fēng)口集中布置。這種布置燃燒器的高寬比較小，可以加大煤粉氣流對(duì)高溫?zé)煔獾木砦芰?，增?qiáng)氣流的剛度和穿透能力，使煤粉氣流集中，燃燒集中，火

45、焰中心溫度水平提高，對(duì)燃燒一些難著火的煤種有利。v上二次風(fēng)和中二次風(fēng)不但保證煤粉氣流燃燒所需要的氧氣，而且加強(qiáng)了氣流擾動(dòng)，強(qiáng)化了混合過(guò)程；上二次風(fēng)向下傾斜50 150，以壓低火焰中心位置；下二次風(fēng)從煤粉氣流下側(cè)提供氧氣，并防止火焰下沖。12/31/2021.v在燃用低揮發(fā)分煤的直流燃燒器的一次風(fēng)噴口四周，有時(shí)常布置一層二次風(fēng)，稱(chēng)為周界風(fēng)。布置周界風(fēng)有利于將周?chē)母邷責(zé)煔饩砦M(jìn)一次風(fēng)煤粉氣流中，以提高煤粉氣流的溫度，有利于煤粉氣流的著火，也可保護(hù)一次風(fēng)噴口防止燒壞。v如果設(shè)計(jì)和使用不當(dāng)，周界風(fēng)反而會(huì)妨礙一次風(fēng)與高溫?zé)煔獾慕佑|。a）周界風(fēng)；（b）夾心風(fēng)；（c）十字風(fēng) 12/31/2021.v為了避

46、免周界風(fēng)妨礙一次風(fēng)直接卷吸高溫?zé)煔獾牟焕绊?，可以布置夾心風(fēng)。即豎直布置在一次風(fēng)口中的一個(gè)二次風(fēng)噴口。v夾心風(fēng)的作用在于：能及時(shí)補(bǔ)充煤粉氣流著火后燃燒所需要的空氣，但卻不影響著火；并可以提高一次風(fēng)射流的剛性，使一次風(fēng)射流減少偏斜；強(qiáng)化了煤粉氣流的湍流脈動(dòng)，有利于煤粉和空氣的混和；改變夾心風(fēng)量的大小，可以作為煤種和負(fù)荷變動(dòng)時(shí)燃燒調(diào)節(jié)的手段。12/31/2021.v鍋爐不同負(fù)荷時(shí)燃燒器的投入方式 運(yùn)行方式鍋爐負(fù)荷MCR5磨運(yùn)行80%100%4磨運(yùn)行70%80%3磨運(yùn)行40%70%2磨運(yùn)行（10%30%BMCR煤油混燒）10%40%油槍運(yùn)行030%12/31/2021.四角布置切圓燃燒的主要問(wèn)題 v

47、(1)一次風(fēng)煤粉氣流的偏斜v在實(shí)際燃燒過(guò)程中，從燃燒器噴口射出的氣流并不能保持沿噴口幾何軸線(xiàn)方向前進(jìn)，而會(huì)出現(xiàn)一定程度的傾斜，實(shí)際氣流的切圓直徑總是大于假想切圓直徑。v由于一次風(fēng)煤粉氣流動(dòng)量最小，剛性最差，因此一次風(fēng)煤粉氣流的偏斜也最厲害。雖然適當(dāng)?shù)钠睂?duì)煤粉氣流的引燃有利，但偏斜嚴(yán)重時(shí)，會(huì)導(dǎo)致煤粉氣流沖刷爐墻而造成水冷壁結(jié)渣，因此應(yīng)避免一次風(fēng)煤粉氣流的偏斜。 12/31/2021.v影響一次風(fēng)煤粉氣流偏斜的因素主要有：v1)射流兩側(cè)的補(bǔ)氣條件。煤粉氣流的兩側(cè)卷吸爐內(nèi)煙氣，在射流兩側(cè)形成負(fù)壓區(qū)，但側(cè)煙氣補(bǔ)氣條件比側(cè)要充分的多，氣流兩側(cè)的壓力不同，就存在壓差。在此壓差作用下，迫使射流向側(cè)偏轉(zhuǎn)，因

48、此一般應(yīng)采用正方形爐膛或爐膛寬深比小于1.1，切圓的直徑也不宜過(guò)大。但切圓直徑太小，會(huì)使?fàn)t內(nèi)氣流旋轉(zhuǎn)和混合不強(qiáng)烈，不利于煤粉氣流的著火和燃燒，一般假想切圓直徑為6001200mm。將同一角的燃燒器分成上下2組，中間留有一定距離，就可以起到平衡氣流兩側(cè)壓力的作用，防止偏斜。v2)上游鄰角射流的橫向推力與射流的剛性。由于直流射流的動(dòng)量大，因此上游鄰角射流對(duì)下游射流會(huì)產(chǎn)生較大的橫向推力，迫使下游流向爐墻一側(cè)偏斜。一次風(fēng)動(dòng)量愈大，射流剛性愈強(qiáng)，一次風(fēng)射流抵抗偏斜的能力就愈強(qiáng)，射流的偏斜也就愈小。v3)燃燒器的結(jié)構(gòu)特性。燃燒器的高寬比或一次風(fēng)噴口的高寬比愈大，射流的剛性或一次風(fēng)的剛性就越小，就越容易產(chǎn)生

49、偏斜。因此當(dāng)燃燒器高度過(guò)大時(shí)，也應(yīng)該對(duì)燃燒器進(jìn)行分組。12/31/2021.12/31/2021.v(2)爐內(nèi)容易結(jié)渣v爐內(nèi)溫度或爐內(nèi)局部溫度過(guò)高、煤的灰燃點(diǎn)降低時(shí)，處于熔融狀態(tài)的灰粒粘黏并積聚在受熱面或爐墻上的現(xiàn)象稱(chēng)為結(jié)渣。v如果一次風(fēng)速過(guò)低，煤粉氣流著火離燃燒器噴口太近，燃燒器周?chē)菀捉Y(jié)渣；一次風(fēng)管風(fēng)量分布不均易造成爐膛火焰偏斜，爐膛火焰中心向風(fēng)量小的一角傾斜，使其附近水冷壁結(jié)渣；二次風(fēng)速低、剛性弱，對(duì)一次風(fēng)的保護(hù)能力降低，一次風(fēng)容易貼壁，還會(huì)使一次風(fēng)在著火早期得不到足夠的氧量而產(chǎn)生還原性氣氛，造成爐內(nèi)結(jié)渣；當(dāng)采用擺動(dòng)式燃燒器向下擺動(dòng)調(diào)節(jié)汽溫時(shí)，如下排燃燒器距冷灰斗轉(zhuǎn)彎處較近，易造成冷灰斗

50、結(jié)渣等。12/31/2021.v(3)爐膛出口及水平煙道兩側(cè)煙溫的偏差較大v在四角燃燒鍋爐中，燃燒器區(qū)域的高溫火炬是強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)的，在爐膛出口處，雖然旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度有所減弱，但仍存在較大的殘余旋轉(zhuǎn)，造成爐膛出口處煙溫和煙速的偏差，導(dǎo)致過(guò)熱器、再熱器的熱偏差，甚至超溫爆管。v一般爐膛出口處的煙溫偏差能達(dá)100，嚴(yán)重時(shí)甚至達(dá)到300。氣流逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，左側(cè)煙溫高于右側(cè)煙溫，左側(cè)煙速高于右側(cè)煙速。v(4)采用擺動(dòng)式燃燒器需經(jīng)常維護(hù)v采用擺動(dòng)式燃燒器的目的是調(diào)節(jié)再熱蒸汽溫度。但由于燃燒器長(zhǎng)期面對(duì)爐內(nèi)高溫火焰的烘烤，極易因超溫變形而卡澀。為避免卡澀，應(yīng)定期進(jìn)行維護(hù)，保證其動(dòng)作的靈活性。12/31/2021.v

51、（5）爐膛滅火v由于鍋爐爐膛內(nèi)煤粉氣流的存量小，爐內(nèi)的熱容量就很小，因此一旦煤粉氣流中斷，或煤質(zhì)變差，或鍋爐負(fù)荷過(guò)小，就極易產(chǎn)生鍋爐滅火，因此在鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行或煤質(zhì)很差時(shí)，就要嚴(yán)密監(jiān)視運(yùn)行狀態(tài)，防止發(fā)生滅火事故。12/31/2021.煤粉燃燒器穩(wěn)燃技術(shù)鈍體燃燒器 12/31/2021.船形火焰穩(wěn)定器 12/31/2021.低NOx燃燒器 12/31/2021.PM燃燒器 Pollutant Minimum12/31/2021.WR寬調(diào)節(jié)比燃燒器可用于水平和垂直安裝 12/31/2021.12/31/2021.W火焰爐膛12/31/2021.W火焰燃燒器12/31/2021.12/31/2021

52、.一次風(fēng)置換燃燒器12/31/2021.點(diǎn)火裝置v鍋爐點(diǎn)火裝置主要是在鍋爐機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，用它來(lái)點(diǎn)燃主燃燒器的煤粉氣流。v此外，當(dāng)鍋爐機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)行，或者當(dāng)燃煤質(zhì)量變差，爐膛溫度降低，危及煤粉氣流的穩(wěn)定，爐內(nèi)火焰發(fā)生脈動(dòng)以致有熄火危險(xiǎn)時(shí)，也用點(diǎn)火裝置來(lái)穩(wěn)定著火和燃燒；v同時(shí)也可作為輔助燃燒的一種手段。12/31/2021.v現(xiàn)代大、中型煤粉爐常采用過(guò)渡燃料的點(diǎn)火裝置，可分為現(xiàn)代大、中型煤粉爐常采用過(guò)渡燃料的點(diǎn)火裝置，可分為氣氣油油煤粉的三級(jí)點(diǎn)火和油煤粉的三級(jí)點(diǎn)火和油煤粉的二級(jí)點(diǎn)火系統(tǒng)兩種。煤粉的二級(jí)點(diǎn)火系統(tǒng)兩種。v三級(jí)點(diǎn)火系統(tǒng)是用點(diǎn)火器點(diǎn)燃著火能量最小的氣體燃料，再三級(jí)點(diǎn)火系統(tǒng)是用點(diǎn)火器點(diǎn)燃著火

53、能量最小的氣體燃料，再點(diǎn)燃霧化的燃料油，最后點(diǎn)燃主燃燒器的煤粉氣流。點(diǎn)燃霧化的燃料油，最后點(diǎn)燃主燃燒器的煤粉氣流。v二級(jí)點(diǎn)火系統(tǒng)則采用一種過(guò)渡燃料二級(jí)點(diǎn)火系統(tǒng)則采用一種過(guò)渡燃料燃料油，即用點(diǎn)火器點(diǎn)燃料油，即用點(diǎn)火器點(diǎn)燃燃料油，再點(diǎn)燃主燃燒器中的煤粉氣流。燃燃料油，再點(diǎn)燃主燃燒器中的煤粉氣流。v點(diǎn)火裝置中的點(diǎn)火器都采用電器點(diǎn)火器，常用的電器點(diǎn)火器點(diǎn)火裝置中的點(diǎn)火器都采用電器點(diǎn)火器，常用的電器點(diǎn)火器有電火花點(diǎn)火器、電弧點(diǎn)火器和高能點(diǎn)火器三種。有電火花點(diǎn)火器、電弧點(diǎn)火器和高能點(diǎn)火器三種。v目前推薦的點(diǎn)火技術(shù)有等離子點(diǎn)火和微油點(diǎn)火技術(shù)，等離子目前推薦的點(diǎn)火技術(shù)有等離子點(diǎn)火和微油點(diǎn)火技術(shù)，等離子點(diǎn)火技術(shù)

54、要求煤質(zhì)的干燥無(wú)灰基揮發(fā)份在點(diǎn)火技術(shù)要求煤質(zhì)的干燥無(wú)灰基揮發(fā)份在18%以上，而微油以上，而微油技術(shù)適應(yīng)煤質(zhì)的變化范圍較廣。技術(shù)適應(yīng)煤質(zhì)的變化范圍較廣。12/31/2021.12/31/2021.n半導(dǎo)體高能點(diǎn)火器，其工作原理是，將半導(dǎo)體電嘴兩極置于一個(gè)能量峰值很高的脈沖電壓作用下，在半導(dǎo)體電嘴表面就產(chǎn)生強(qiáng)烈的電火花，發(fā)出強(qiáng)大的能量，足夠直接點(diǎn)燃霧化了的輕油或者重油。油槍及點(diǎn)火器分別由電動(dòng)推桿帶動(dòng)，高能點(diǎn)火器引燃完畢先行退出，以免燒壞，油槍在點(diǎn)火完成后也及時(shí)退出。12/31/2021.12/31/2021.12/31/2021.v機(jī)理：機(jī)理：v等離子煤粉點(diǎn)火裝置是利用直流電流在介質(zhì)氣壓0.010

55、.03MPa的條件下接觸引弧，并在強(qiáng)磁場(chǎng)控制下獲得穩(wěn)定功率的直流空氣等離子體，該等離子體在專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的燃燒器的中心燃燒筒中形成溫度T5000K的、溫度梯度極大的局部高溫區(qū)，煤粉顆粒通過(guò)該等離子“火核”受到高溫作用，在瞬間迅速吸熱并釋放出揮發(fā)物，使煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒。v由于反應(yīng)是在氣相中進(jìn)行，使混合物組分的粒級(jí)發(fā)生了變化，因而使煤粉的燃燒速度加快，這樣就大大地減少煤粉燃燒所需要的引燃能量。另外，等離子體內(nèi)含有大量化學(xué)活性的粒子，如原子（C、H、O）、原子團(tuán)（OH、H2、O2）、離子（O2、OH、H）和電子等，可加速熱化學(xué)轉(zhuǎn)換，提高燃料的燃盡率。等離子煤粉點(diǎn)火無(wú)油點(diǎn)火 12/31/202

56、1.vDLZ-200型等離子發(fā)生器（為磁穩(wěn)、空氣載體等離子發(fā)生器，它由線(xiàn)圈、陰極、陽(yáng)極等組成。其中陰極和陽(yáng)極材料都采用具有高導(dǎo)電率、高導(dǎo)熱、耐氧化的金屬材料制成，且均采用水冷方式冷卻，以承受電弧高溫沖擊。線(xiàn)圈在250高溫情況下具有抗2000V的直流電壓擊穿能力，電源采用全波整流并具有恒流性能。 DLZ-200型等離子發(fā)生器工作原理見(jiàn)圖。12/31/2021.等離子發(fā)生器工作原理圖等離子發(fā)生器工作原理圖 12/31/2021.v集開(kāi)放式磁穩(wěn)與機(jī)械、電磁壓縮于一體復(fù)合結(jié)構(gòu)的等離子發(fā)生器，其功率為60120kW。其陽(yáng)極材料為具有高導(dǎo)熱、高導(dǎo)電和不易氧化的特殊合金，壽命在1000小時(shí)以上；陰極為高速?lài)?/p>

57、嘴、強(qiáng)化冷卻結(jié)構(gòu)，材料由特殊合金與銅質(zhì)材料組合而成，壽命在50小時(shí)以上，且更換方便。以空氣作為等離子載體，不需專(zhuān)供惰性氣體保護(hù)電極，既簡(jiǎn)化系統(tǒng)，又大幅度地降低運(yùn)行費(fèi)用。v等離子體輸送管采用防磨損設(shè)計(jì)，可以耐受一次風(fēng)煤粉氣流的沖刷磨損，其運(yùn)行壽命可以滿(mǎn)足鍋爐檢修周期的要求，同時(shí)等離子發(fā)生器及輸送管可從燃燒器后端整體拆除，維護(hù)、檢修十分方便。12/31/2021.v優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)(1) 經(jīng)濟(jì)：采用等離子煤粉點(diǎn)火技術(shù)運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)僅是使用油點(diǎn)火時(shí)費(fèi)用的15%20%，尤其對(duì)新建機(jī)組調(diào)試過(guò)程中啟停頻繁，可節(jié)約上千萬(wàn)的試運(yùn)燃油費(fèi)。(2) 環(huán)保：由于點(diǎn)火時(shí)不燃用油，靜電除塵裝置可以在點(diǎn)火初期投入，因此，減少了點(diǎn)火初

58、期排放大量煙塵對(duì)環(huán)境的污染；另外，電廠采用單一燃料后，減少了油品的運(yùn)輸和儲(chǔ)存環(huán)節(jié)，亦改善了電廠的環(huán)境。(3) 高效：等離子體內(nèi)含有大量化學(xué)活性的粒子，如原子（C、H、O）、原子團(tuán)（OH、H2、O2）、離子（O2、OH、H）和電子等等，可加速熱化學(xué)轉(zhuǎn)換，促進(jìn)燃料完全燃燒。(4) 簡(jiǎn)單：電廠可以單一燃料運(yùn)行，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了運(yùn)行方式。12/31/2021.v等離子點(diǎn)火裝置不足之處等離子點(diǎn)火裝置不足之處（1）一次性投資大，太倉(cāng)電廠2600MW機(jī)組共投資約900萬(wàn)元（6只/臺(tái)），鄒縣21000MW機(jī)組裝設(shè)等離子點(diǎn)火器需增加投資約1100萬(wàn)元（8只/臺(tái)）。（2）陰極頭使用壽命短，大約運(yùn)行50小時(shí)左右就

59、需要更換，每個(gè)陰極頭大約幾百元。該探頭屬于易耗品且價(jià)格上漲較快，建議一次性多購(gòu)備品，太倉(cāng)購(gòu)300只備品目前已不夠用，因此建議我廠購(gòu)買(mǎi)500-800只。（3）如果等離子點(diǎn)火裝置冷卻水系統(tǒng)和圖象冷卻風(fēng)系統(tǒng)不足，還需要增設(shè)單獨(dú)冷卻水系統(tǒng)和冷卻風(fēng)系統(tǒng)，增加了運(yùn)行、檢修人員的工作量。（4）等離子點(diǎn)火裝置對(duì)吹弧用壓縮空氣品質(zhì)要求比較高，不充許空氣帶油，以免沾污到陰極頭、陽(yáng)極頭上，造成無(wú)法拉起電弧或經(jīng)常斷弧。（5）需要增加等離子變壓器、整流柜室。 12/31/2021.等離子燃燒器著火示意等離子燃燒器著火示意12/31/2021.12/31/2021.等離子點(diǎn)火燃燒器主要設(shè)計(jì)參數(shù)表序號(hào)序號(hào)名稱(chēng)名稱(chēng)單位單位結(jié)

60、果結(jié)果備注備注1 1一次風(fēng)管風(fēng)速一次風(fēng)管風(fēng)速 m/sm/s18.0-24.0 18.0-24.0 等離子點(diǎn)火器投運(yùn)狀態(tài)等離子點(diǎn)火器投運(yùn)狀態(tài) 2 2一次風(fēng)溫一次風(fēng)溫7070等離子點(diǎn)火器投運(yùn)狀態(tài)等離子點(diǎn)火器投運(yùn)狀態(tài) 3 3一次風(fēng)量一次風(fēng)量kmkm3 3/h/h4 4煤粉量煤粉量t/ht/h試驗(yàn)測(cè)定試驗(yàn)測(cè)定5 5煤粉濃度煤粉濃度kg/kgkg/kg0.3-0.50.3-0.56 6噴口風(fēng)速?lài)娍陲L(fēng)速m/sm/s40 40 5050噴口溫度按噴口溫度按100010007 7燃燒器阻力燃燒器阻力PaPa10001000含濃縮裝置含濃縮裝置12/31/2021.隔離變壓器隔離變壓器隔離直流諧波及接地要求；原