鍋爐原理課件4課件

1、第四章第四章 燃燒設備燃燒設備本章的主要內容：本章的主要內容：1、燃燒設備（燃燒器、爐膛）的工作原理；、燃燒設備（燃燒器、爐膛）的工作原理；2、燃燒設備對燃料著火、燃燒、燃盡的影響；、燃燒設備對燃料著火、燃燒、燃盡的影響；3、燃燒設備的整體布置。、燃燒設備的整體布置。第一節(jié)第一節(jié) 電站鍋爐的燃燒設備電站鍋爐的燃燒設備燃燒設備：燃燒器爐膛燃燒設備：燃燒器爐膛對燃燒設備的要求：對燃燒設備的要求：（書（書p.73）1、燃料著火及時、穩(wěn)定；、燃料著火及時、穩(wěn)定；2、燃燒完全；、燃燒完全；3、爐膛不結渣、爐膛不結渣（液態(tài)排渣除外）（液態(tài)排渣除外）；4、對煤種和負荷變化的適應性好；、對煤種和負荷變化的適應

2、性好；5、NOx生成量低；生成量低；6、爐膛出口煙溫合適。、爐膛出口煙溫合適。第二節(jié)第二節(jié) 直流射流和直流煤粉燃燒器射流直流射流和直流煤粉燃燒器射流特點特點 燃燒器的作用燃燒器的作用 （1）向爐膛提供燃料和空氣；向爐膛提供燃料和空氣； （2）使燃料迅速、穩(wěn)定地著火、燃燒。使燃料迅速、穩(wěn)定地著火、燃燒。 燃燒器的分類：燃燒器的分類： （按射流形式）（按射流形式） （1）直流燃燒器）直流燃燒器 （2）旋流燃燒器）旋流燃燒器一、直流射流一、直流射流 射流對燃燒過程的影響：射流對燃燒過程的影響：（1）卷吸能力）卷吸能力燃料著火；燃料著火；（2）射程）射程燃料燃盡、爐膛結渣。燃料燃盡、爐膛結渣。（1）直

3、流射流的卷吸能力）直流射流的卷吸能力 1）卷吸的定義：）卷吸的定義： (書書p.74) 由于帶動周圍介質隨射流一起流動，從而使由于帶動周圍介質隨射流一起流動，從而使 射流質量逐漸增加，這個過程就叫做射流質量逐漸增加，這個過程就叫做卷吸卷吸 。 2）對卷吸的主要影響因素對卷吸的主要影響因素 （書（書p.74） a、射流與周圍、射流與周圍氣體氣體的的速度差、密度差速度差、密度差； b、射流和周圍、射流和周圍氣體氣體的的紊流度紊流度； c、射流、射流形狀形狀。（2）直流射流的射程）直流射流的射程 1）射程的定義：）射程的定義： ( (書書p.74) ) 射流軸線上的速度下降到某個值時，射流軸線上的速

4、度下降到某個值時， 該位置離噴口的距離該位置離噴口的距離。 2）對射程的主要影響因素）對射程的主要影響因素 a、流體密度、流體密度 b、噴口尺寸、噴口尺寸 初始動量初始動量 （式（式4-1） c、初速、初速 d、卷吸能力、卷吸能力二、直流煤粉燃燒器的配風方式二、直流煤粉燃燒器的配風方式 1、直流煤粉燃燒器：、直流煤粉燃燒器： 由一組直流射流的噴嘴組成由一組直流射流的噴嘴組成 ； 布置在爐膛的四角，形成切圓燃燒。布置在爐膛的四角，形成切圓燃燒。 單個噴嘴的分類單個噴嘴的分類（按流過的介質（按流過的介質 ）： （1）一次風噴嘴）一次風噴嘴 （2）二次風噴嘴）二次風噴嘴 （3）三次風噴嘴）三次風噴嘴

5、（1）一次風噴嘴）一次風噴嘴 1）流過的介質：）流過的介質：煤粉煤粉 + 空氣空氣（一次風）（一次風） 2）一次風：）一次風： （書（書p.75） 輸送煤粉；輸送煤粉； 提供燃燒初期所需氧量的空氣提供燃燒初期所需氧量的空氣。 3）風煤比：）風煤比：0.40.6kg煤煤/1kg空氣空氣 4）一次風率）一次風率：1430% （書（書p.85,86表表4-2,3） 5）風速：）風速： 1530 m/s （書書p.85,86表表4-2,3）（2）二次風噴嘴）二次風噴嘴 1）流過的介質：）流過的介質：熱空氣熱空氣 2）二次風：）二次風： （書（書p.75） 為中、后期燃燒提供所需氧量的空氣為中、后期燃燒

6、提供所需氧量的空氣 。 3）二次風率：）二次風率：7086% （書（書p.85,86表表4-2,3 ） 4）風速：）風速： 4055 m/s （書書p.85,86表表4-2,3 ）（3）三次風噴嘴）三次風噴嘴 （書（書p.76） 1）流過的介質：）流過的介質：乏氣乏氣 + 所含的少量煤粉所含的少量煤粉 2）三次風：）三次風：來自制粉系統(tǒng)的乏氣。來自制粉系統(tǒng)的乏氣。（熱風送粉）（熱風送粉） 3）三次風率：）三次風率：1030% 4）風速：）風速：5060 m/s 5）位置：）位置：燃燒器最上層燃燒器最上層2、直流煤粉燃燒器的布置、直流煤粉燃燒器的布置（配風方式）（配風方式） （1）均等配風：）均

7、等配風： （書（書p.75） 一、二次風噴嘴相間布置一、二次風噴嘴相間布置 。 適用對象：適用對象：易燃煤種。易燃煤種。 （煙煤、褐煤）（煙煤、褐煤）（2）分級配風）分級配風 （書（書p.76） 一次風噴嘴相對集中布置。一次風噴嘴相對集中布置。 適用對象：適用對象：著火比較困難的煤種。著火比較困難的煤種。 （無煙煤、貧煤、劣質煙煤）（無煙煤、貧煤、劣質煙煤）（3）不同位置的二次風的作用：）不同位置的二次風的作用： 1）上二次風：）上二次風：提供燃燒提供燃燒后期后期所需氧量；所需氧量；（書（書p.76） 2）中二次風：）中二次風：提供燃燒提供燃燒中期中期所需氧量；所需氧量； 3）下二次風：）下二

8、次風： （書（書p.76） a、為下部燃料提供氧量；為下部燃料提供氧量； b、托住一次風，防止煤粉離析。托住一次風，防止煤粉離析。 4）側二次風：）側二次風： a、提供燃燒中、后期所需氧量提供燃燒中、后期所需氧量 ； b、提高一次風的剛性提高一次風的剛性 ； c、防止爐壁結渣。防止爐壁結渣。三、直流煤粉燃燒器的射流特性三、直流煤粉燃燒器的射流特性 1、四角布置切園燃燒射流、四角布置切園燃燒射流 直流燃燒器切圓燃燒的特點直流燃燒器切圓燃燒的特點（書（書p.78） （與旋流燃燒器比）（與旋流燃燒器比） 優(yōu)點：優(yōu)點： a 有來自鄰角高溫煙氣的熱量，對著火有利；有來自鄰角高溫煙氣的熱量，對著火有利；

9、b 射流穿透力強，火焰充滿程度好，有利于燃盡；射流穿透力強，火焰充滿程度好，有利于燃盡； c 一、二次風混合可調整，煤種適應性好。一、二次風混合可調整，煤種適應性好。 缺點：缺點： a 爐膛出口左右側流速、溫度偏差；爐膛出口左右側流速、溫度偏差； b 一次風射流偏斜引起結渣。一次風射流偏斜引起結渣。2、氣流偏斜與殘余旋轉、氣流偏斜與殘余旋轉 影響一次風偏斜的因素影響一次風偏斜的因素 （書（書p.79） （1） 鄰角氣流的橫向推力；鄰角氣流的橫向推力； （一、二次風動量）（一、二次風動量） （2） 切圓直徑；切圓直徑； （3） 燃燒器高寬比（單個、整組）；燃燒器高寬比（單個、整組）； （4） 爐

10、膛截面形狀（寬深比）。爐膛截面形狀（寬深比）。（圖（圖4-4）第三節(jié)第三節(jié) 旋轉射流和旋流煤粉燃燒器射流旋轉射流和旋流煤粉燃燒器射流特點特點一、旋轉射流和旋流產生方法一、旋轉射流和旋流產生方法1、旋轉射流、旋轉射流（1）旋轉射流的特點）旋轉射流的特點（與直流射流相比，書（與直流射流相比，書p.80） 1）具有內回流區(qū)）具有內回流區(qū) 2）射程短、卷吸能力大）射程短、卷吸能力大 3）擴展角大，且可調節(jié)）擴展角大，且可調節(jié) 4）阻力大）阻力大（2）旋轉強度）旋轉強度n （無因次量）（無因次量） 反映氣流旋轉特性的強弱。反映氣流旋轉特性的強弱。 （式（式4-4） 式中：式中：M 旋轉動量矩旋轉動量矩

11、（式（式4-2） K 軸向動量軸向動量 （式（式4-3） L 特征尺寸特征尺寸 KLMn （3）旋轉氣流的流動形態(tài)）旋轉氣流的流動形態(tài)2、旋流產生的方法旋流產生的方法 1）蝸殼式）蝸殼式 2）切向葉片式）切向葉片式 3）軸向葉片式）軸向葉片式二、旋流煤粉燃燒器的射流特性二、旋流煤粉燃燒器的射流特性 相鄰燃燒器旋轉方向：相鄰燃燒器旋轉方向：旋流燃燒器的布置及特點旋流燃燒器的布置及特點 1）單個噴嘴）單個噴嘴 （第七節(jié)中介紹）（第七節(jié)中介紹） 一、二次風分別布置在內、外圈。其中：一、二次風分別布置在內、外圈。其中： a、一次風：一次風：旋流旋流或或直流直流； b、二次風：二次風：旋流旋流。 2）整

12、體布置）整體布置 前墻、兩側墻、前后墻。前墻、兩側墻、前后墻。 3）特點）特點 （參見直流燃燒器的特點比較）（參見直流燃燒器的特點比較） 第四節(jié)第四節(jié) 煤粉氣流的著火煤粉氣流的著火一、著火熱源一、著火熱源 （書（書p.83） 1、對高溫煙氣的、對高溫煙氣的卷吸；卷吸； 2、來自鄰角高溫煙氣的、來自鄰角高溫煙氣的沖刷沖刷； 3、高溫煙氣的、高溫煙氣的熱輻射熱輻射。二、著火熱：二、著火熱： （書（書p.83） 將燃料加熱到著火溫度所需的熱量。將燃料加熱到著火溫度所需的熱量。 （式（式4-5） kJ/kg（煤）（煤）11100100ttMcMccVQigvarfaig100251010019. 41

13、001igvartctMM三、影響煤粉著火的主要因素三、影響煤粉著火的主要因素（書（書p.8486）1、燃料性質、燃料性質（揮發(fā)分（揮發(fā)分 、水分、灰分、細度）、水分、灰分、細度）2、散熱條件、散熱條件（尤其是燃燒器區(qū)域）（尤其是燃燒器區(qū)域）3、一次風溫、一次風溫（著火熱）（著火熱）4、一次風量、風速、一次風量、風速 （著火熱、卷吸能力）（著火熱、卷吸能力）5、運行負荷、運行負荷（溫度）（溫度）6、燃燒器形式、整體布置、燃燒器形式、整體布置（卷吸能力、煙溫、（卷吸能力、煙溫、 著火熱著火熱 ） 第五節(jié)第五節(jié) 低低NOx燃燒燃燒一、一、 NOx生成機理生成機理 1、熱力型、熱力型 2、快速型、快

14、速型 3、燃料型、燃料型二、低二、低NOx燃燒技術：燃燒技術：控制燃燒時的氧量、溫度?？刂迫紵龝r的氧量、溫度。 1、低過量空氣燃燒、低過量空氣燃燒 2、濃淡偏差、濃淡偏差 3、空氣分級、空氣分級 第六節(jié)第六節(jié) 典型直流煤粉燃燒器典型直流煤粉燃燒器一、一、 均等配風寬調節(jié)比燃燒器均等配風寬調節(jié)比燃燒器（WR燃燒器）燃燒器） WR燃燒器的結構特點燃燒器的結構特點（書（書p.9193）1、一次風噴嘴、一次風噴嘴 （1）鈍體）鈍體 + 煤粉濃淡分離煤粉濃淡分離 穩(wěn)燃、低穩(wěn)燃、低NOx （2）帶周界風（燃料風）帶周界風（燃料風） a 冷卻一次風噴嘴；冷卻一次風噴嘴； b 防止一次風刷墻、爐膛結渣；防止一

15、次風刷墻、爐膛結渣； c 防止煤粉從一次風中離析；防止煤粉從一次風中離析； d 卷吸能力提高；卷吸能力提高； e 著火熱增大著火熱增大 。 2、輔助風噴嘴、輔助風噴嘴 偏置二次風偏置二次風 防止結渣和高溫腐蝕。防止結渣和高溫腐蝕。（第十六章第四節(jié)）（第十六章第四節(jié)） 3、燃盡風噴嘴、燃盡風噴嘴作用：作用：空氣分級，空氣分級，降低降低NOx。二、二、 均等配風低污染燃燒器均等配風低污染燃燒器（PM燃燒器）燃燒器） PM燃燒器的結構特點燃燒器的結構特點1、煤粉濃淡分離、煤粉濃淡分離2、空氣分級、空氣分級（燃盡風）（燃盡風）3、煙氣再循環(huán)、煙氣再循環(huán) 第七節(jié)第七節(jié) 典型旋流煤粉燃燒器典型旋流煤粉燃燒

16、器 旋流燃燒器中的通道：旋流燃燒器中的通道： （從內向外）從內向外） 1、中心風、中心風 2、一次風、一次風 3、內二次風、內二次風 4、外二次風、外二次風 一、一、 B&W公司的雙調風燃燒器（公司的雙調風燃燒器（EI-DRB-XCL） 雙調風燃燒器的結構特點雙調風燃燒器的結構特點1、空氣分級、空氣分級（內、外二次風）（內、外二次風）2、內、外二次風量、旋流強度可分別調節(jié)、內、外二次風量、旋流強度可分別調節(jié)第八節(jié)第八節(jié) 煤粉鍋爐爐膛煤粉鍋爐爐膛一、煤粉鍋爐的爐膛一、煤粉鍋爐的爐膛 爐膛：爐膛：鍋爐的燃燒空間鍋爐的燃燒空間+換熱面換熱面。 對爐膛的要求對爐膛的要求 （書（書p.9697）

17、 1）良好的空氣動力場：）良好的空氣動力場： 完全燃燒，不結渣，低完全燃燒，不結渣，低NOx 。 2）合適的爐膛出口煙溫：）合適的爐膛出口煙溫： 爐膛出口受熱面不超溫、不結渣。爐膛出口受熱面不超溫、不結渣。 3）合適的熱強度：）合適的熱強度： 完全燃燒，不結渣，低完全燃燒，不結渣，低NOx 。 4）良好的煤種變化適應能力。）良好的煤種變化適應能力。二、爐膛設計參數二、爐膛設計參數1、容積熱強度、容積熱強度 kW/m3 qv對鍋爐運行的影響：對鍋爐運行的影響： （書（書p.97） （1）燃料在爐內停留時間；）燃料在爐內停留時間； （燃盡程度）（燃盡程度） （2）爐膛出口煙溫；）爐膛出口煙溫；（爐

18、膛出口結渣、過熱汽溫）（爐膛出口結渣、過熱汽溫）（3）壁面熱負荷。）壁面熱負荷。 （鍋爐容量大，（鍋爐容量大， qv取?。┤⌒。ゝnetarcalVVQBq爐膛容積燃料輸入的熱量,2、斷面熱強度、斷面熱強度 kW/m2 qA對鍋爐運行的影響：對鍋爐運行的影響： （書（書p.97） 影響燃燒區(qū)域溫度水平，從而影響：影響燃燒區(qū)域溫度水平，從而影響： （1）結渣；）結渣； （2）NOx生成量；生成量； （3）燃料著火、燃盡。）燃料著火、燃盡。AQBqnetarcalA爐膛截面積,3、燃燒器區(qū)域壁面熱強度燃燒器區(qū)域壁面熱強度 kW/m2 qB對鍋爐運行的影響：對鍋爐運行的影響： （書（書p.98） 影

19、響燃燒器區(qū)域溫度水平，從而影響：影響燃燒器區(qū)域溫度水平，從而影響： （1）結渣；）結渣； （2）NOx生成量；生成量； （3）燃料著火、燃盡。）燃料著火、燃盡。BnetarcalBAQBq燃燒器區(qū)域壁面積,4、燃盡區(qū)容積熱強度燃盡區(qū)容積熱強度 kW/m3 qbo 對鍋爐運行的影響：對鍋爐運行的影響： （書（書p.98） 類似于類似于qv，但更側重于燃盡過程。，但更側重于燃盡過程。bonetarcalboVQBq燃盡區(qū)容積,5、爐膛壁面熱強度爐膛壁面熱強度 kW/m2 對鍋爐運行的影響：對鍋爐運行的影響： （書（書p.99） （1）結渣；）結渣； （2）NOx生成量；生成量； （3）燃料著火、燃盡；）燃料著火、燃盡； （4）爐膛出口煙溫；）爐膛出口煙溫； （5）傳熱惡化。）傳熱惡化。FQBqrefcalwf爐膛水冷壁的面積爐膛總輻射熱wfq6、各熱強度之間的相關性、各熱強度之間的相關性 例如：例如： qV一定時，一定時，qA取大：取大：（瘦高型爐膛）瘦