鍋爐的燃燒系統(tǒng)

鍋爐的燃燒系統(tǒng)當(dāng)前第1頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)燃燒設(shè)備燃燒設(shè)備包括：

爐膛

燃燒器

點(diǎn)火裝置當(dāng)前第2頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)對(duì)燃燒設(shè)備的要求： 1、燃燒效率高； 2、著火和燃燒穩(wěn)定、可靠； 3、運(yùn)行方便； 4、制造、安裝和檢修簡(jiǎn)單方便；當(dāng)前第3頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)A、充足而又合適的空氣量；B、適當(dāng)高的爐溫；C、足夠的燃燒停留時(shí)間；D、煤粉與空氣良好的混合和擾動(dòng)；完全燃燒的條件當(dāng)前第4頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)一、爐膛

自然循環(huán)、四角切向燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、露天布置、全鋼構(gòu)架的∏型汽包爐1、結(jié)構(gòu)：

當(dāng)前第5頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)2、燃燒煤粉對(duì)爐膛的要求：1）創(chuàng)造良好的著火、穩(wěn)燃條件，并使燃料在爐內(nèi)完全燃盡；2）將煙氣冷卻至煤灰的熔點(diǎn)溫度以下，保證爐膛內(nèi)所有的受熱面不結(jié)渣；當(dāng)前第6頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)3）布置足夠的蒸發(fā)受熱面，并不發(fā)生傳熱惡化；4）盡可能減少污染物的生成量；5）對(duì)煤質(zhì)和負(fù)荷變化有較寬的適應(yīng)性能以及連續(xù)運(yùn)行的可靠性。當(dāng)前第7頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)1、作用：

(1)向鍋爐爐膛內(nèi)輸送燃料和空氣；(2)組織燃料和空氣及時(shí)、充分的混合；(3)保證燃料進(jìn)入爐膛后盡快、穩(wěn)定的著火，迅速、完全的燃盡。二、燃燒器當(dāng)前第8頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)2、燃燒器的布置1）直流式燃燒器的布置方式2）旋流燃燒器的布置方式當(dāng)前第9頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)1）直流式燃燒器的布置方式當(dāng)前第10頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)2）旋流燃燒器的布置方式：

(a)前墻布置(b)兩面墻布置(c)半開爐膛對(duì)沖(d)爐底布置

（e）爐頂布置(b-1)兩面墻交錯(cuò)布置(b)兩面墻交錯(cuò)布置當(dāng)前第11頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)3、直流式煤粉燃燒器

直流燃燒器通常由一列矩形或圓形噴口組成。煤粉氣流和熱空氣從噴口射出后，形成直流射流。

直流射流的主要特點(diǎn)是沿流動(dòng)方向的速度衰減比較慢，具有比較穩(wěn)定射流核心區(qū)，且一次風(fēng)和二次風(fēng)的后期混合比較強(qiáng)。當(dāng)前第12頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)

wx=0

Wx

x

θ

w0

wm

初始段

基本段

x1）湍流自由射流的動(dòng)力學(xué)特征當(dāng)前第13頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)2）直流煤粉燃燒器的類型（1）均等配風(fēng)直流式燃燒器

（2）一次風(fēng)集中布置的分級(jí)配風(fēng)直流式燃燒器

直流煤粉燃燒器的一、二次風(fēng)噴口的布置方式大致上有兩種類型。當(dāng)前第14頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)（1）均等配風(fēng)直流式燃燒器

適用于燃燒容易著火的煤，如煙煤、褐煤等。這類燃燒器的一、二次風(fēng)噴口通常交替間隔排列，相鄰兩個(gè)噴口的中心間距較小，稱為均等配風(fēng)直流燃燒器。當(dāng)前第15頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)當(dāng)前第16頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)均等配風(fēng)直流燃燒器當(dāng)前第17頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)當(dāng)前第18頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)（2）一次風(fēng)集中布置的分級(jí)配風(fēng)直流式燃燒器

分級(jí)配風(fēng)直流煤粉燃燒器適用于燃燒著火比較困難的煤，如揮發(fā)分較低的貧煤、無煙煤或劣質(zhì)煙煤。

分級(jí)配風(fēng)的目的是：在燃燒過程不同時(shí)期的各個(gè)階段，按需要送入適量空氣，保證煤粉穩(wěn)定著火、完全燃燒。當(dāng)前第19頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)特點(diǎn)：幾個(gè)一次風(fēng)噴口集中布置在一起，一、二次風(fēng)噴口中心間距較大，如圖所示。由于一次風(fēng)中攜帶的煤粉著火比較困難，一、二次風(fēng)的混合過早，會(huì)使火焰溫度降低，引起著火不穩(wěn)定。為了維持煤粉火焰的穩(wěn)定著火，希望推遲煤粉氣流與二次風(fēng)的混合，所以將二次風(fēng)分為先后兩批送入著火后的煤粉氣流中。當(dāng)前第20頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)當(dāng)前第21頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)3）、四角布置直流燃燒器的工作原理（1）、煤粉氣流在射出噴口時(shí)，是直流射流，但當(dāng)四股氣流到達(dá)爐膛中心部位時(shí)，以切圓形式匯合，形成旋轉(zhuǎn)燃燒火焰，稱為四角切圓燃燒方式。同時(shí)在爐膛內(nèi)形成一個(gè)自下而上的旋渦狀氣流當(dāng)前第22頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)當(dāng)前第23頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)當(dāng)前第24頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)（2）

煤粉氣流著火的熱源不僅來自卷吸熱煙氣和鄰角火焰的撞擊，而且還來自爐內(nèi)高溫火焰的輻射加熱，但著火的主要熱源來自卷吸加熱，約占總著火熱源的60～70%。當(dāng)前第25頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)（3）煤粉氣流在正常燃燒時(shí)，一般在距離噴口0.3～0.5米處開始著火，在離開噴口1～2米的范圍內(nèi)，煤粉中大部分揮發(fā)分析出并燒完，此后是焦炭和剩余揮發(fā)份的燃燒，需要延續(xù)10～20米甚至更長(zhǎng)的距離。當(dāng)燃料到達(dá)爐膛出口處時(shí)，燃料中98％以上的可燃物可以完全燃盡。當(dāng)前第26頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)四角切圓燃燒當(dāng)前第27頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)當(dāng)前第28頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)4）四角切圓燃燒鍋爐的殘余旋轉(zhuǎn) 在四角切圓燃燒鍋爐中，火焰不但旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定、強(qiáng)烈，而且粘性很大。一般煙溫偏差達(dá)100℃左右，偏差嚴(yán)重的甚至達(dá)到300℃。 在沿爐膛出口過熱器區(qū)域的高度方向上，也存在著煙溫偏差和煙速偏差。當(dāng)前第29頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)5）四角切圓燃燒的氣流偏斜及切圓直徑 采用四角燃燒方式的鍋爐，運(yùn)行中容易發(fā)生氣流偏斜而導(dǎo)致火焰貼墻，引起結(jié)渣以及燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象。（1）氣流偏斜問題（2）切圓直徑當(dāng)前第30頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)（1）氣流偏斜問題 引起燃燒器出口氣流偏斜的主要原因是：1、鄰角氣流的撞擊2、射流兩側(cè)“補(bǔ)氣”（卷吸）條件3、燃燒器的高寬比(hr/b)4、切圓直徑的膨脹當(dāng)前第31頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)（2）切圓直徑 爐內(nèi)假想切圓直徑影響著氣流貼墻、結(jié)渣情況和燃燒穩(wěn)定性，還影響著汽溫調(diào)節(jié)和爐膛容積中火焰的充滿程度。切圓直徑的調(diào)整十分重要。

當(dāng)切圓直徑較大時(shí)，煤粉的著火條件較好，氣流旋轉(zhuǎn)強(qiáng)烈，氣流擾動(dòng)大，可燃物與空氣流的混合加強(qiáng)，有利于煤粉的燃盡。當(dāng)前第32頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn) 但是，切圓直徑過大，會(huì)帶來下述的問題：(1)火焰容易貼墻，引起結(jié)渣；(2)著火過于靠近噴口，容易燒壞噴口；(3)火焰旋轉(zhuǎn)強(qiáng)烈時(shí)，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)動(dòng)量矩大，這將使?fàn)t膛出口煙溫分布不均勻程度加大，引起較大的熱偏差，導(dǎo)致過熱器結(jié)渣或超溫。當(dāng)前第33頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)6）一次風(fēng)與二次風(fēng)（1）一次風(fēng)量

一次風(fēng)量主要取決于煤質(zhì)的揮發(fā)分含量和揮發(fā)分的發(fā)熱量。當(dāng)煤質(zhì)一定時(shí)，一次風(fēng)量是影響煤粉氣流著火速度和著火穩(wěn)定性的主要因素。一次風(fēng)量愈大，煤粉氣流加熱至著火所需的熱量就越多，即著火熱愈多，使著火推遲，燃料在爐內(nèi)的有效燃燒時(shí)間減少，導(dǎo)致燃燒不完全。 一次風(fēng)量通常用一次風(fēng)量占總風(fēng)量的比值表示，稱為一次風(fēng)率。當(dāng)前第34頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)（2）一次風(fēng)速 一次風(fēng)速過高，會(huì)推遲著火，引起燃燒不穩(wěn)定。當(dāng)一次風(fēng)速大于火焰?zhèn)鞑ニ俣葧r(shí)，就會(huì)吹滅火焰或者引起“脫火”。一次風(fēng)速過低，對(duì)穩(wěn)定燃燒和防止結(jié)渣也是不利的。

當(dāng)前第35頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)（3）一次風(fēng)溫

一次風(fēng)溫對(duì)煤粉氣流的著火、燃燒速度影響較大。提高一次風(fēng)溫，可降低著火熱，使著火位置提前，還能在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定燃燒。提高熱風(fēng)溫度是提高煤粉著火速度和著火穩(wěn)定性的必要措施之一。當(dāng)前第36頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)（4）二次風(fēng)量和風(fēng)速 二次風(fēng)是在煤粉氣流著火后混入的。通常二次風(fēng)速比一次風(fēng)速提高一倍以上。 二次風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)溫和投入位置對(duì)著火穩(wěn)定性和燃盡過程起著重要作用。對(duì)于大容量鍋爐尤其要注意二次風(fēng)穿透火焰的能力。

當(dāng)前第37頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)（5）二次風(fēng)溫從燃燒角度看，二次風(fēng)溫愈高，愈能強(qiáng)化燃燒。但是二次風(fēng)溫的提高受到空氣預(yù)熱器傳熱面積的限制，不但增加投資，而且將使預(yù)熱器結(jié)構(gòu)龐大，不便布置。

當(dāng)前第38頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)7）擺動(dòng)式燃燒器

直流式煤粉燃燒器的噴口可做成固定式的，也可做成擺動(dòng)式的。擺動(dòng)式燃燒器的各噴口一般可同步上、下擺動(dòng)20～30度，用來改變火焰中心位置的高度，調(diào)節(jié)再熱蒸汽溫度。便于在啟動(dòng)和運(yùn)行中進(jìn)行燃燒調(diào)節(jié)，控制爐膛出口煙溫，避免爐膛內(nèi)受熱面結(jié)渣。當(dāng)前第39頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)

擺動(dòng)式燃燒器一般適用于燃燒煙煤，也可燃燒較易著火的貧煤，但不適用于燃燒難著火的無煙煤、貧煤、劣質(zhì)煙煤。當(dāng)前第40頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)擺動(dòng)式燃燒器的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)當(dāng)前第41頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)8）水平濃淡燃燒器當(dāng)前第42頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)

濃淡燃燒器利用離心力或慣性力將一次風(fēng)煤粉氣流分成富粉流和貧粉流兩股氣流，分別通過不同噴口進(jìn)入爐膛內(nèi)燃燒。 這樣，可在一次風(fēng)總量不變的條件下，分離出一股高煤粉濃度的富粉流。由于高濃度煤粉氣流具有良好的著火和穩(wěn)燃性，因此它不需要特別強(qiáng)的熱回流。當(dāng)前第43頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn) 這樣，不僅實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化著火在技術(shù)上簡(jiǎn)單易行，還可避免熱回流強(qiáng)度帶來的弊端。這樣燃燒器有較寬的煤種適應(yīng)性，不僅用于燃用高灰分劣質(zhì)煙煤和高水分褐煤，也用于燃用無煙煤和貧煤。當(dāng)前第44頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)CE公司直流式煤粉燃燒器當(dāng)前第45頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)濃淡燃燒器原理

1.所謂濃淡燃燒器，就是采用將煤粉——空氣混合物氣流，即一次風(fēng)氣流分離成富粉流和貧粉流兩股氣流，這樣可在一次風(fēng)總量不變的前提下提高富粉流中的煤粉濃度。當(dāng)前第46頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)

2.富粉流中燃料在過量空氣系數(shù)遠(yuǎn)小于1的條件下燃燒，貧粉流中燃料則在過量空氣系數(shù)大于或接近1的條件下燃燒，兩股氣流合起來使燃燒器出口的總過量空氣系數(shù)仍保持在合理的范圍內(nèi)。當(dāng)前第47頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)水平濃淡煤粉燃燒器的原理1-一次風(fēng)管道;2-煤粉濃縮器;3-濃煤粉氣流火嘴;4-淡煤粉氣流火嘴;5-內(nèi)側(cè)假想切圓;6-外側(cè)假想切圓;7-水冷壁;8-氧化性氣氛區(qū)當(dāng)前第48頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)

水平濃淡風(fēng)煤粉燃燒器當(dāng)前第49頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)3.濃淡分離原理

（1）離心式煤粉濃縮器用在W型火焰鍋爐上。（2）利用管道轉(zhuǎn)彎所產(chǎn)生的離心力使煤粉濃縮，在四角切圓燃燒的爐膛上得到應(yīng)用（4）帶有旋流葉片的煤粉濃縮器，用于燃用高水分褐煤的風(fēng)扇磨煤機(jī)直吹式燃燒系統(tǒng)中（3）百葉窗錐形軸向分離器；當(dāng)前第50頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)4.穩(wěn)燃原理 富粉流中煤粉濃度的提高，即該股氣流一次風(fēng)分額降低，將使著火熱減少，火焰?zhèn)鞑ニ俣忍岣?，燃料著火提前?但是，煤粉濃度并非越高越好。如果煤粉濃度過高，則會(huì)因氧量不足影響揮發(fā)分燃燒，顆粒升溫速度降低，反而使火焰轉(zhuǎn)播速度下降，著火距離拉長(zhǎng)，并會(huì)產(chǎn)生煤煙。最佳煤粉濃度值與煤種有關(guān)低揮發(fā)分煤和劣質(zhì)煙煤的最佳值高于煙煤。當(dāng)前第51頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn) 富粉流著火后，為貧粉流提供了著火熱源，后者隨之著火，整個(gè)火炬的燃燒穩(wěn)定性增強(qiáng)，從而擴(kuò)大了鍋爐不投油助燃的負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍及煤種適應(yīng)性。

當(dāng)前第52頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)水平濃淡煤粉燃燒器的原理1-一次風(fēng)管道;2-煤粉濃縮器;3-濃煤粉氣流火嘴;4-淡煤粉氣流火嘴;5-內(nèi)側(cè)假想切圓;6-外側(cè)假想切圓;7水冷壁;8-氧化性氣氛區(qū)當(dāng)前第53頁\共有58頁\編于星期三\12點(diǎn)5.減少污染 煤粉燃燒時(shí)有NO和極少量的NO2生成，它們統(tǒng)稱為氮氧化合物，用NOX表示，是一種有害的氣體排放物。要降低NOX