燃燒原理及設(shè)備(電廠鍋爐設(shè)備運(yùn)行)

燃燒風(fēng)煙系統(tǒng)學(xué)習(xí)單元一煤燃燒的基本原理學(xué)習(xí)單元二煤粉氣流燃燒及強(qiáng)化模塊三燃燒風(fēng)煙系統(tǒng)學(xué)習(xí)單元二煤粉氣流燃燒及強(qiáng)化

煤粉氣流的著火與強(qiáng)化1.煤粉氣流的燃燒與強(qiáng)化2.煤粉氣流的燃盡與強(qiáng)化3.煤粉氣流燃燒及強(qiáng)化煤粉氣流開始著火的溫度稱為著火溫度。煤粉氣流從初始溫度加熱至著火溫度的過程稱為著火過程，該過程吸收的熱量稱為著火熱。它包括：加熱煤粉和一次風(fēng)熱量煤粉中水分蒸發(fā)和過熱所需熱量它來源于：高溫?zé)煔獾膶?duì)流熱爐內(nèi)高溫火焰的輻射熱以高溫?zé)煔馀c煤粉之間的對(duì)流換熱為主。著火過程的影響因素及強(qiáng)化措施：⑴燃煤性質(zhì)揮發(fā)分高的煤，所需著火熱少，著火容易

灰分多的煤，著火速度慢。水分多的煤，著火需要的熱量就多。(2)煤粉細(xì)度煤粉越細(xì)，著火越快。(3)一次風(fēng)溫提高一次風(fēng)溫可以減少著火熱，加快著火。難著火的無煙煤、劣質(zhì)煤或某些貧煤，應(yīng)適當(dāng)提高空氣預(yù)熱器出口的熱風(fēng)溫度，并采用熱風(fēng)作為一次風(fēng)輸送煤粉。⑷一次風(fēng)量和風(fēng)速一次風(fēng)量愈大，著火所需熱量愈大，使著火推遲，并影響煤粉完全燃燒。但一次風(fēng)量太小，煤粉著火燃燒初期得不到足夠的氧氣將限制燃燒過程的發(fā)展。1.煤粉氣流的著火與強(qiáng)化三、煤粉氣流燃燒及強(qiáng)化

一次風(fēng)機(jī)1一次風(fēng)機(jī)2熱風(fēng)母管三次風(fēng)管

一次風(fēng)速過高，煤粉氣流的容積流量大，需要的著火熱多，使著火推遲，著火也不穩(wěn)定；一次風(fēng)速過低，著火點(diǎn)離噴口太近，可能燒壞燃燒器或引起燃燒器附近結(jié)渣，煤粉管道堵塞等故障。⑸著火區(qū)的爐溫著火階段處于動(dòng)力燃燒區(qū)，提高著火區(qū)的爐溫可加速著火。影響著火區(qū)爐溫的因素較多，如爐膛熱強(qiáng)度、爐內(nèi)散熱條件、鍋爐運(yùn)行負(fù)荷等。鍋爐負(fù)荷降低，爐溫降低，著火區(qū)溫度也降低，低到一定程度時(shí)，就將危及著火穩(wěn)定性，甚至造成滅火。對(duì)于固態(tài)排渣煤粉爐，在沒有采取穩(wěn)燃措施的條件下，其最低運(yùn)行負(fù)荷一般高于70%額定負(fù)荷。在燃用低揮發(fā)分煤時(shí)，敷設(shè)衛(wèi)燃帶。⑹煤粉氣流著火周界面煤粉氣流與煙氣接觸周界面愈大，傳熱量愈多，著火愈快。將燃燒器噴口的高寬比加大，或使氣流旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散，可增大著火周界面。三、煤粉氣流燃燒及強(qiáng)化

少量粗煤粉接近擴(kuò)散燃燒工況，大部分煤粉處于過渡燃燒工況。強(qiáng)化燃燒過程既要加強(qiáng)氧的擴(kuò)散混合，又不得降低爐溫，具體措施有：⑴合理送入二次風(fēng)煤粉氣流著火后放出大量的熱，爐溫迅速升高，火焰中心溫度可達(dá)1500～1600℃，燃燒速度很快。及時(shí)供應(yīng)二次風(fēng)并加強(qiáng)一、二次風(fēng)的混合是強(qiáng)化燃燒的基本途徑。若二次風(fēng)混入過遲，氧量供應(yīng)不足，燃燒速度減慢，可燃?xì)怏w未完全燃燒熱損失增加；二次風(fēng)混入過早，著火熱增加，著火推遲。二次風(fēng)混入的時(shí)間與煤種和燃燒器型式有關(guān)。在燃用低揮發(fā)分煤時(shí)，二次風(fēng)應(yīng)該在煤粉氣流著火后，隨燃燒過程的發(fā)展分期分批送入。⑵較高的二次風(fēng)速二次風(fēng)除及時(shí)供氧外，還起混合擾動(dòng)作用。二次風(fēng)速一般均高于一次風(fēng)速。較高的二次風(fēng)速，可提高煤粉與空氣的相對(duì)速度，增強(qiáng)混合，強(qiáng)化燃燒。但是二次風(fēng)速不能比一次風(fēng)速大得過多，否則會(huì)迅速吸引一次風(fēng)，使二次風(fēng)與煤粉混合提前，影響煤粉氣流的著火。

2.煤粉氣流的燃燒與強(qiáng)化三、煤粉氣流燃燒及強(qiáng)化

⑶合理組織爐內(nèi)空氣動(dòng)力工況組織好爐內(nèi)高溫?zé)煔獾暮侠砹鲃?dòng)，使更多的煙氣回流到煤粉氣流的著火區(qū)，增大煤粉氣流與高溫?zé)煔獾慕佑|周界。煤粉在懸浮狀態(tài)下燃燒，空氣與煤粉的相對(duì)速度很小，混合條件不理想，合理組織爐內(nèi)空氣動(dòng)力工況，促進(jìn)煤粉和空氣混合，能有效提高燃燒速度。⑷保持較高的爐溫保持較高的爐溫：強(qiáng)化著火，而且強(qiáng)化煤粉燃燒、燃盡。爐膛溫度高，有利于對(duì)煤粉的加熱，著火時(shí)間可提前，爐膛溫度高，燃燒迅速，也容易達(dá)到燃燒完全。爐膛溫度也不能太高，要注意防止?fàn)t膛結(jié)渣和過多的NOx形成問題。

2.煤粉氣流的燃燒與強(qiáng)化三、煤粉氣流燃燒及強(qiáng)化

大部分煤粉都在燃燒區(qū)燃盡，只剩少量粗炭粒在燃盡區(qū)繼續(xù)燃燒。

燃盡區(qū)的強(qiáng)化主要靠延長煤粉氣流在爐內(nèi)的停留時(shí)間來保證。具體措施有：

⑴選擇適當(dāng)?shù)臓t膛容積和高度，保證煤粉在爐內(nèi)停留時(shí)間。

⑵強(qiáng)化著火與燃燒區(qū)的燃燒，使著火與燃燒區(qū)火炬行程縮短，在一定爐膛容積內(nèi)等于增加了燃盡區(qū)的行程，延長了煤粉在爐內(nèi)的燃燒時(shí)間。⑶改善火焰在爐內(nèi)的充滿程度?；鹧嫠既莘e與爐膛的幾何容積之比稱為火焰充滿程度。充滿程度愈高，爐膛有效容積愈大，可燃物在爐內(nèi)實(shí)際停留時(shí)間愈長。⑷保證煤粉細(xì)度，提高煤粉均勻度。煤粉越細(xì)，燃燒速度越快，煤粉完全燃燒所需的時(shí)間就越短。在燃用低揮發(fā)分煤時(shí)，應(yīng)將煤磨得細(xì)些。

3.煤粉氣流的燃盡與強(qiáng)化三、煤粉氣流燃燒及強(qiáng)化

作業(yè)

:煤粉良好燃燒的條件是什么？煤粉燃燒可分為哪幾個(gè)溫度區(qū)域？如何強(qiáng)化煤的燃燒？燃燒風(fēng)煙系統(tǒng)學(xué)習(xí)單元一煤燃燒的基本原理學(xué)習(xí)單元二煤粉氣流燃燒及強(qiáng)化模塊三燃燒風(fēng)煙系統(tǒng)學(xué)習(xí)單元一煤燃燒的基本原理任務(wù)1、了解煤粉氣流燃燒過程任務(wù)2、熟悉煤粉迅速完全燃燒的條件任務(wù)3、掌握煤粉氣流燃燒強(qiáng)化措施單元一燃料燃燒原理燃燒：燃料中可燃物質(zhì)與空氣中氧發(fā)生強(qiáng)烈化學(xué)反應(yīng)，并放出大量熱量的過程。燃燒反應(yīng)生成的物質(zhì)稱為燃燒產(chǎn)物。

著火前的準(zhǔn)備階段1.燃燒階段2.燃盡階段3.煤粉氣流燃燒過程

煤粉氣流噴入爐內(nèi)至著火這一階段為著火前準(zhǔn)備階段。此階段內(nèi)，煤粒中水分蒸發(fā)，揮發(fā)分析出。⑴著火前的準(zhǔn)備階段⑵燃燒階段揮發(fā)分著火燃燒，煤粒首先局部著火，然后擴(kuò)展到整個(gè)表面燃燒。⑶燃盡階段少量殘?zhí)康睦^續(xù)燃燒。爐膛對(duì)應(yīng)的三個(gè)區(qū)域，即著火區(qū)、燃燒區(qū)與燃盡區(qū)。由于燃燒的三個(gè)階段不是截然分開的，因而，對(duì)應(yīng)的三個(gè)區(qū)也沒有明確的分界線。但大致可認(rèn)為:燃燒器出口附近是著火區(qū)；爐膛中部及噴燃器同一水平的區(qū)域以及稍高的區(qū)域是燃燒區(qū)；高于燃燒區(qū)直至爐膛出口的區(qū)域都是燃盡區(qū)。著火區(qū)很短，燃燒區(qū)燃料放熱最多，而燃盡區(qū)最長。

燃燒速度及其影響因素1.燃燒程度2.迅速完全燃燒的條件3.煤粉迅速完全燃燒的條件1.燃燒速度及其影響因素燃燒速度wr是指單位時(shí)間內(nèi)燒掉的燃料量。煤粉的燃燒速度關(guān)鍵是炭粒的燃燒速度。它取決于兩方面因素：炭和氧的化學(xué)反應(yīng)速度氧的擴(kuò)散速度化學(xué)反應(yīng)速度取決于參加反應(yīng)的原始反應(yīng)物的性質(zhì)，同時(shí)與溫度、濃度和壓力有關(guān)。其中溫度的影響最大。氧的擴(kuò)散速度是指單位時(shí)間向炭粒單位表面輸送的氧量二、煤粉迅速完全燃燒的條件

影響因素：氧的濃度，炭粒直徑，氣流與炭粒的相對(duì)速度。增大炭粒與周圍氧化介質(zhì)的相對(duì)速度，氧的擴(kuò)散速度增大；減小炭粒尺寸，也可增大氧的擴(kuò)散度。在爐內(nèi)燃燒過程中，煤粉的燃燒速度主要與溫度和氧的擴(kuò)散速度有關(guān)。燃燒過程三個(gè)區(qū)域：動(dòng)力燃燒區(qū)：提高溫度可提高燃燒速度。擴(kuò)散燃燒區(qū)：在擴(kuò)散燃燒區(qū)內(nèi)，改善擴(kuò)散混合條件，加大氣流與煤粉的相對(duì)速度，或減小煤粉粒度都可提高燃燒速度。過渡燃燒區(qū)：化學(xué)反應(yīng)速度和氧的擴(kuò)散速度都對(duì)燃燒速度有影響。因此，既要改善化學(xué)反應(yīng)條件，提高反應(yīng)系統(tǒng)溫度；又要改善氧的擴(kuò)散混合條件，才能使燃燒速度加快。二、煤粉迅速完全燃燒的條件

多相燃燒速度變化圖2.燃燒程度燃燒程度即煤粉燃燒完全的程度，它可用燃燒效率來表示：ηr=100-(q3+q4)%燃燒效率越高，則燃燒產(chǎn)物（煙氣和灰渣）中的可燃質(zhì)越少，即燃燒損失(q3+q4)越小，說明煤粉燃燒完全程度越高。

3.迅速完全燃燒的條件⑴相當(dāng)高的爐內(nèi)溫度⑵合適的空氣量⑶燃料與空氣的良好混合⑷足夠的燃燒時(shí)間二、煤粉迅速完全燃燒的條件

燃燒原理及設(shè)備燃燒器、點(diǎn)火裝置及爐膛

將燃料和燃燒所需空氣送入爐膛并組織一定的氣流結(jié)構(gòu)，使燃料能迅速穩(wěn)定地著火；1.及時(shí)供應(yīng)空氣，使燃料與空氣充分混合在爐內(nèi)達(dá)到完全燃燒。2.具有良好的調(diào)節(jié)性能，以適應(yīng)煤種和鍋爐負(fù)荷變化，并且流動(dòng)阻力較小，運(yùn)行可靠。3.煤粉燃燒器

出口氣流為直流射流或直流射流組的燃燒器直流燃燒器出口氣流包含有旋轉(zhuǎn)射流的燃燒器旋流燃燒器燃燒器分類01直流燃燒器02旋流燃燒器03煤粉燃燒器及燃燒方式的新發(fā)展分以下三部分對(duì)燃燒器進(jìn)行學(xué)習(xí)：

（一）直流燃燒器

射流帶動(dòng)周圍煙氣隨射流一起流動(dòng)，從而射流質(zhì)量逐漸增加，此過程叫卷吸。射流速度的降低稱為衰減。射流軸向速度衰減至某一數(shù)值時(shí)所在截面與噴口間的距離稱為射程。噴口截面越大，初速w0越高，射程越長。射程長表示射流衰減慢，在煙氣中貫穿能力強(qiáng)，對(duì)后期混合有利。集中大噴口比多個(gè)分散小噴口射流的射程長。射流抗偏斜的能力稱為射流剛性。

直流燃燒器的出口是由一組圓形、矩形或多邊形噴口組成。

直流射流的特性直流紊流自由射流示意圖:

鍋爐點(diǎn)火火焰圖:

射流初速越大，剛性越強(qiáng)，越不易偏斜。對(duì)矩形截面噴口，噴口高寬比越小，剛性越好。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，并使其偏斜。

直流燃燒器布置及爐內(nèi)燃燒工況由于切圓燃燒創(chuàng)造了良好的著火、燃燒、燃盡條件，對(duì)煤種有廣泛的適應(yīng)性，尤其能適應(yīng)低揮發(fā)分煤種的燃燒。直流燃燒器布置：四角切圓。直流燃燒器布置方式圖空氣動(dòng)力特性圖

直流燃燒器的配風(fēng)方式特點(diǎn)：a.二次風(fēng)噴口上下、或左右交錯(cuò)布置b.二次風(fēng)噴口間距較近(1)均等配風(fēng)（噴口布置圖）適用：煙煤和褐煤直流煤粉燃燒器布置方式圖:

切圓燃燒的直流燃燒器空氣動(dòng)力特性圖:

切圓燃燒的直流燃燒器空氣動(dòng)力特性圖:

直流燃燒器的配風(fēng)方式

分級(jí)配風(fēng)方式是指把燃燒所需的二次風(fēng)分級(jí)分階段地送入燃燒的煤粉氣流中。⑵分級(jí)配風(fēng)（噴口布置圖）特點(diǎn)：a.一次風(fēng)口較集中地布置在一起，二次風(fēng)口分層布置b.一、二次風(fēng)口保持較大距離適用：無煙煤、貧煤和劣質(zhì)煙煤

直流燃燒器切圓燃燒方式，由于著火條件較好，后期混合強(qiáng)烈，還能根據(jù)不同煤種的燃燒要求，控制一、二次風(fēng)混合時(shí)間，改善混合與燃盡程度，對(duì)煤種適應(yīng)性較廣。因此，在我國大型煤粉鍋爐中，得到普遍應(yīng)用。

直流燃燒器完畢均等配風(fēng)的直流燃燒器噴口布置圖:

分級(jí)配風(fēng)的直流燃燒器噴口布置圖:

（二）旋流燃燒器

⑴具有內(nèi)外兩個(gè)回流區(qū)⑵射流衰減快⑶旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度從燃燒器噴出的氣流在爐膛中旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散，由于爐膛是充滿高溫?zé)煔獾挠邢蘅臻g，射流速度又高，故近似為紊流旋轉(zhuǎn)射流。

與直流射流相比，旋轉(zhuǎn)射流有許多不同的特點(diǎn)：

旋流射流的特性旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度的選擇主要依據(jù)燃煤特性，同時(shí)考慮爐膛形狀、尺寸和燃燒器布置方式等。對(duì)容易著火的煤，不需要過多的煙氣來加熱煤粉氣流，故旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度可選得小些。對(duì)難著火的煤則旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度應(yīng)選得大些。旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度過大，射流會(huì)突然貼墻，這種現(xiàn)象稱為氣流飛邊。飛邊會(huì)造成噴口和水冷壁結(jié)渣，甚至燒壞燃燒器。旋流燃燒器:

旋流射流圖:

旋流燃燒器布置圖:

多層盤式穩(wěn)焰器:

（二）旋流燃燒器

1)前墻2)兩面墻從燃燒器噴出的氣流在爐膛中旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散，由于爐膛是充滿高溫?zé)煔獾挠邢蘅臻g，射流速度又高，故近似為紊流旋轉(zhuǎn)射流。

旋流燃燒器布置方式：

旋流燃燒器布置及爐內(nèi)工況

前墻布置的燃燒器可以得到較長的火炬，煤粉管道較短且長度大體一致，各燃燒器煤粉均勻；但爐內(nèi)氣流擾動(dòng)不強(qiáng)烈，燃燒后期混合較差，爐內(nèi)火焰充滿程度不佳，若調(diào)節(jié)不當(dāng)，火焰噴射到后墻易結(jié)渣。兩面墻布置時(shí)，燃燒器可布置在前后墻和兩側(cè)墻對(duì)沖或交叉布置，火焰呈雙L形。兩面墻對(duì)沖布置時(shí)，兩方火炬在爐室中央對(duì)撞，可加強(qiáng)煤粉和高溫?zé)煔獾幕旌?；兩面墻交叉布置時(shí)，兩方熾熱火炬互相穿插，改善了爐內(nèi)火焰充滿程度。（旋流燃燒器爐內(nèi)空氣動(dòng)力工況圖）旋流燃燒器爐內(nèi)空氣動(dòng)力工況圖:

（二）旋流燃燒器

鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行、燃燒器切換時(shí)，爐寬和爐深方向的煙溫偏差會(huì)增大，影響爐膛出口受熱面的工作狀況。

旋流燃燒器型式:

這種布置的缺點(diǎn)切向葉片蝸殼軸向葉片（旋流器示意圖）（三）煤粉燃燒器及燃燒方式的新發(fā)展

為了改善燃燒器的著火穩(wěn)燃性能和擴(kuò)大鍋爐的負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍，降低煤粉燃燒時(shí)NOx生成量，滿足環(huán)保要求，近年來國內(nèi)外一些新型的煤粉燃燒器。

濃淡型煤粉燃燒器:一次風(fēng)氣流中的煤粉濃度是影響煤粉著火和低負(fù)荷燃燒穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素。提高煤濃度，相當(dāng)于減少了這部分蝸殼式旋流燃燒器采用蝸殼作旋流器葉片式旋流燃燒器采用葉片作旋流器

旋流燃燒器的類型

旋流燃燒器的一、二次風(fēng)通過旋流器形成旋轉(zhuǎn)射流，根據(jù)旋流器的結(jié)構(gòu)不同，旋流燃燒器分為型

式旋

流

器一

次

風(fēng)二

次

風(fēng)蝸殼型雙蝸殼單蝸殼葉片+蝸殼旋轉(zhuǎn)直流，帶中心擴(kuò)流錐經(jīng)蝸殼旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)經(jīng)葉片旋轉(zhuǎn)葉片型軸向葉片切向葉片直流或弱旋直流或弱旋旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)旋流燃燒器的類型:

直流蝸殼式

雙蝸殼式

軸向可動(dòng)葉輪式

旋流器:

（三）煤粉燃燒器及燃燒方式的新發(fā)展

濃煤粉的一次風(fēng)量，可降低煤粉氣流的著火熱；煤粉濃度提高后，析出的揮發(fā)分的濃度也較高；同時(shí)，煤粉濃度提高可降低著火溫度。因此濃煤粉比淡煤粉容易著火。

濃淡型煤粉燃燒器原理：在一次風(fēng)煤粉通道中設(shè)置了煤粉濃縮器，以實(shí)現(xiàn)煤粉的濃淡分離。

濃縮煤粉氣流的方法:百葉窗式濃縮器彎頭濃縮旋風(fēng)分離徑向濃淡旋流煤粉燃燒器示意圖（三）煤粉燃燒器及燃燒方式的新發(fā)展

低NOx煤粉燃燒器:低NOx煤粉燃燒器的型式很多，有SGR(SeparateGasRecirculation)型燃燒器、PM(PollutionMinimum)型燃燒器和雙調(diào)風(fēng)燃燒器等雙調(diào)節(jié)低NOx燃燒器示意圖WR型直流煤粉燃燒器結(jié)構(gòu)圖:

徑向濃淡旋流煤粉燃燒器結(jié)構(gòu)圖:

PM型直流煤粉燃燒器:

雙調(diào)節(jié)低NOx燃燒器:

（三）煤粉燃燒器及燃燒方式的新發(fā)展

W形火焰鍋爐爐膛由下部和上部?jī)刹糠纸M成，下部爐膛的深度比上部大80%～120%。

W形火焰燃燒方式

一次風(fēng)煤粉氣流從爐膛腰部前后拱上的燃燒器向下噴出，到達(dá)爐膛下部后向上轉(zhuǎn)彎，形成W形火焰。燃燒過程基本在下部爐膛內(nèi)完成，上部爐膛除了使燃燒趨于完全外，還對(duì)受熱面進(jìn)行輻射換熱，使高溫?zé)煔庵饾u冷卻下來。一次風(fēng)粉氣流先下行后180°轉(zhuǎn)彎向上，增大了煤粉氣流與高溫?zé)煔獾慕佑|。拱下爐膛中形成的W形火焰的高溫?zé)煔庹没亓鞯矫悍蹥饬鞯母?。W型火焰煤粉鍋爐示意圖有利于煤粉氣流的著火。

W形火焰鍋爐的燃燒器型式可以是直流燃燒器，也可以是軸向葉片型旋流燃燒器。目前使用較多的是帶旋風(fēng)分離器對(duì)煤粉進(jìn)行濃縮的燃燒器。W型火焰爐膛結(jié)構(gòu)

W形火焰爐膛由下部的拱型著火爐膛（燃燒室）和上部的輻射爐膛（燃盡室）組成前者的深度比后者約大80～120%燃盡室前后墻向外擴(kuò)展構(gòu)成爐頂拱，并布置燃燒器，煤粉氣流和部分二次風(fēng)從爐頂拱向下噴射，在燃燒室下部與二次風(fēng)相遇后，再1800轉(zhuǎn)彎向上流經(jīng)燃盡室爐膛，形成W形火焰，350MW機(jī)組W型火焰煤粉鍋爐:

W型火焰燃燒方式的特點(diǎn):

煤粉氣流著火條件好煤粉噴嘴出口處于燃燒中心爐頂拱的輻射傳熱可提供部分著火熱燃燒器噴口向下，允許較低風(fēng)速較低的NOx生成量可采用濃淡燃燒器，且空氣沿著火焰行程逐步加入，易實(shí)現(xiàn)分級(jí)配風(fēng)，分段燃燒燃燒效率高爐膛內(nèi)的火焰行程長，增加了煤粉在爐內(nèi)的停留時(shí)間W型火焰燃燒方式的特點(diǎn):

減少飛灰磨損和環(huán)境污染火焰在下部著火爐膛底部轉(zhuǎn)彎180°向上流動(dòng)時(shí)，可使煙氣中部分飛灰分離出來爐膛出口熱偏差小上部爐膛深度??；氣流在爐膛內(nèi)不旋轉(zhuǎn)，無殘余扭轉(zhuǎn)有良好的負(fù)荷調(diào)節(jié)性能負(fù)荷變化時(shí)，著火爐膛火焰中心溫度變化不大著火區(qū)水冷壁敷設(shè)衛(wèi)燃帶爐頂拱可減少對(duì)燃盡室的放熱衛(wèi)燃帶附近易結(jié)渣；管路布置復(fù)雜；成本高適用于無煙煤等低揮發(fā)分煤的燃燒N0X、S0X的控制技術(shù)

分級(jí)燃燒，再燃燒法，濃淡偏差燃燒，低氧燃燒和煙氣再循環(huán)等

影響NOx生成的主要因素：

溫度溫度越高，NOx生成量越大

過剩空氣系數(shù)

=1.1～1.2范圍內(nèi)，NOx的生成量最大

燃煤性質(zhì)

燃煤含N量越高，轉(zhuǎn)化為NOx也就越多

低NOx的燃燒技術(shù):煤炭脫硫、燃燒過程脫硫和煙氣脫硫

硫的脫除技術(shù):（空氣）分級(jí)燃燒

以二次風(fēng)形式送入剩余空氣，使燃料在空氣過剩區(qū)域燃盡，空氣量雖多，但火焰溫度較低，生成的NOx也較少

第一級(jí)

：

第二級(jí):空氣分級(jí)燃燒將燃燒所需的空氣分兩階段從燃燒器送入。送入理論空氣量的80%左右，使燃料在缺氧、富燃條件下燃燒，燃燒速度和爐膛溫度降低，抑制NOx的生成（空氣）分級(jí)燃燒的類型

燃燒室中的分級(jí)燃燒:

主燃燒器上部設(shè)燃盡風(fēng)（OFA）空氣噴口主燃燒器送入約80%的空氣量（

<1），燃燒器區(qū)處于富燃狀態(tài)；OFA噴口送入剩余空氣（燃盡風(fēng)）（

>1），使燃料燃盡燃燒室沿高度分成富燃區(qū)和燃盡區(qū)

燃燒器分級(jí)燃燒:

二次風(fēng)分兩部分送入一部分二次風(fēng)在煤粉著火后及時(shí)送入(

<1），在火焰根部形成富燃區(qū)；剩余的二次風(fēng)稍遲送入（

>1），形成了燃盡區(qū)，促進(jìn)煤粉燃盡再燃燒法（燃料分級(jí)）

其余(20～15)%的燃料以再燃燃料（二次燃料）的形式被噴入，形成富燃料（

1）、還原性氣氛。燃燒生成碳?xì)浠衔锘鶊F(tuán)，并與一次燃燒區(qū)內(nèi)生成的NOX反應(yīng)，NOX被還原為N2

一次燃燒區(qū)（主燃燒區(qū)）：

再燃燒區(qū)（第二燃燒區(qū)）:送入二次風(fēng)（頂部燃盡風(fēng)），保證燃料燃盡（

1）

燃盡區(qū):爐內(nèi)燃燒分成三個(gè)區(qū)域:(80～85)%的燃料以正常過剩空氣系數(shù)（

1）配置空氣進(jìn)行燃燒，為氧化性或稍還原性氣氛再燃燒法（燃料分級(jí)）

從一次風(fēng)或三次風(fēng)噴口送入，脫硫劑在爐內(nèi)停留的時(shí)間較長，有充分的反應(yīng)時(shí)間，但爐內(nèi)高溫區(qū)會(huì)使部分已形成的CaSO4分解從爐膛出口附近送入，溫度較適合CaO與SO2反應(yīng)，生成的CaSO4也不會(huì)被分解，但反應(yīng)時(shí)間較短，可導(dǎo)致反應(yīng)減緩或終止

爐內(nèi)鈣基脫硫劑—石灰石（CaCO3）：

爐內(nèi)脫硫劑送入方式:煙氣中含灰量增加，導(dǎo)致受熱面沾污、結(jié)渣與磨損加重；灰中的鈣與酸液反應(yīng)生成不溶于水的CaSO4，造成空預(yù)器堵塞

存在的主要問題:石灰石進(jìn)入爐膛后，受熱分解的CaO和CO2，CaO與爐內(nèi)SO2反應(yīng)形成固體CaSO4，經(jīng)除塵器脫除

二、點(diǎn)火裝置

點(diǎn)火裝置的作用

2）穩(wěn)燃：當(dāng)鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行或煤質(zhì)變差時(shí)，由于爐溫降低影響著火穩(wěn)定性，甚至有滅火的危險(xiǎn)時(shí)也用點(diǎn)火裝置來穩(wěn)定燃燒或作為輔助燃燒設(shè)備。1）點(diǎn)火：?jiǎn)?dòng)時(shí)點(diǎn)燃主燃燒器的煤粉氣流。采用過渡燃料的點(diǎn)火裝置帶煤粉預(yù)燃室的點(diǎn)火裝置兩種點(diǎn)火裝置煤粉爐的點(diǎn)火裝置長期以來普遍采用過渡燃料的點(diǎn)火。希望做到少油或無油點(diǎn)火。（點(diǎn)火裝置示意圖）1.采用過渡燃料的點(diǎn)火裝置

點(diǎn)火裝置的作用

二級(jí)過渡：油—煤系統(tǒng)三級(jí)過渡：氣—油—煤系統(tǒng)電火花點(diǎn)火常用的電氣引燃方式有點(diǎn)火步驟：電氣引火，再逐級(jí)點(diǎn)燃一至兩種著火能量較小的過渡燃料，如液化氣、輕柴油、重油等，最后點(diǎn)燃主燃燒器的煤粉氣流。

高能點(diǎn)火電弧點(diǎn)火

現(xiàn)代煤粉爐和燃油爐一般采用電氣引燃的高能點(diǎn)火裝置。它主要包括高能點(diǎn)火器、點(diǎn)火燃燒器及火焰檢測(cè)器三部分。

由點(diǎn)火變壓器產(chǎn)生的能量峰值很高的脈沖（電壓2300～2500V）直流電通過高壓電纜輸入半導(dǎo)體電嘴的火花棒，這樣就在電嘴火花棒的端頭與套管端頭之間的表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的電火花，以此作為能源，直接點(diǎn)燃油槍噴出的油霧，再點(diǎn)燃主燃燒器噴出的煤粉氣流。點(diǎn)火裝置多置于主燃燒器內(nèi)（直流燃燒器在二次風(fēng)上，旋流燃燒器在中心管內(nèi)）。點(diǎn)火時(shí)，半導(dǎo)體電嘴和油槍分別由電動(dòng)和氣動(dòng)推進(jìn)和退出。當(dāng)伸進(jìn)爐膛點(diǎn)火時(shí)，通電通油點(diǎn)火。若主煤粉氣流點(diǎn)火成功，電嘴和油槍自動(dòng)退出，以免停用時(shí)被燒壞?，F(xiàn)代大容量鍋爐的燃燒器和爐膛內(nèi)均裝有火焰檢測(cè)器。旋流煤粉預(yù)燃室的點(diǎn)火裝置

帶煤粉預(yù)燃室的點(diǎn)火裝置:

煤粉預(yù)燃室是個(gè)帶輔助煤粉燃燒器的小型燃燒室，燃燒室內(nèi)壁用耐火材料覆蓋。輔助煤粉燃燒器有旋流式和直流式加鈍體。無油點(diǎn)火技術(shù)正在研究中。

三、固態(tài)排渣煤粉爐的爐膛爐膛的作用、要求和參數(shù)1.固態(tài)排渣煤粉爐爐膛結(jié)構(gòu)2.爐膛旋流煤粉預(yù)燃室的點(diǎn)火裝置

（一）爐膛的作用、要求和參數(shù):爐膛是供煤粉燃燒的空間，也稱燃燒室。煤粉燃燒過程的進(jìn)行不僅與燃燒器的結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且在很大程度上決定于爐膛的結(jié)構(gòu)，決定于燃燒器在爐膛中的布置及其所形成的爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)的特性。爐膛既是燃燒空間，又是鍋爐的換熱部件。因此，它的結(jié)構(gòu)既要保證燃料完全燃燒，連續(xù)可靠地工作而又不發(fā)生爐膛結(jié)渣，同時(shí)又應(yīng)使煙氣在達(dá)到爐膛出口處冷卻到對(duì)流受熱面安全工作所允許的溫度。為此爐膛應(yīng)滿足如下基本要求：⑴具有足夠的空間和合理的形狀，以便組織燃料的燃燒，減小不完全燃燒熱損失。

固態(tài)排渣煤粉爐鍋爐的形狀及溫度分布圖爐膛觀火孔:

煤粉鍋爐爐膛型式:

爐膛及燃燒器布置方式Π型爐切向燃燒半開式Π型爐切向燃燒Π型爐對(duì)沖（交錯(cuò)）燃燒Π型爐前墻燃燒W型爐W燃燒

爐膛

型式

排渣方式固態(tài)液態(tài)固態(tài)固態(tài)固態(tài)燃燒器型式直流式直流式旋流式旋流式旋流式直流式旋流煤粉預(yù)燃室的點(diǎn)火裝置

（一）爐膛的作用、要求和參數(shù):⑵能布置足夠的受熱面將爐膛出口煙溫θl″降到灰分軟化溫度ST以下（θl″<ST）,保證爐膛出口及其后受熱面不結(jié)渣。⑶有合理的爐內(nèi)溫度場(chǎng)和良好的爐內(nèi)空氣動(dòng)力特性，滿足燃燒過程的需要，既能創(chuàng)造爐內(nèi)足夠的高溫，又能使火焰充滿良好，保證燃料在爐內(nèi)穩(wěn)定著火和完全燃燒。旋流煤粉預(yù)燃室的點(diǎn)火裝置

爐膛的兩個(gè)參數(shù):⑴爐膛容積熱負(fù)荷單位時(shí)間、單位爐膛容積內(nèi)燃料燃燒釋放的熱量。kJ/(m3·h)Vl——爐膛容積，m3。qv

反映了煤粉在爐內(nèi)停留時(shí)間的長短。大容量鍋爐的qv值比中小容量的qv值要小以些。高揮發(fā)分的煤，由于其燃燒速度較快，qv值應(yīng)取大些。旋流煤粉預(yù)燃室的點(diǎn)火裝置

爐膛斷面熱負(fù)荷

:單位時(shí)間、單位爐膛橫斷面積上燃料燃燒釋放的熱量

爐膛的大體形狀常由爐膛斷面熱負(fù)荷qF

和爐膛容積熱負(fù)荷qv一起來確定。當(dāng)qv一定時(shí)，qF取得大，爐膛橫斷面積Fl就小，爐膛就瘦長些；qF取得小，爐膛橫斷面積Fl就大，爐膛就矮胖些。爐膛斷面熱負(fù)荷反映了燃燒器區(qū)域的溫度水平。低揮發(fā)分煤，qF應(yīng)取大些；對(duì)灰熔點(diǎn)較低的煤，為避免結(jié)渣，qF應(yīng)取小些。kJ/(m2·h)Fl——爐膛斷面面積，m2。折焰角管道:

爐膛下部冷灰斗撈渣機(jī):

固態(tài)排渣煤粉爐爐膛結(jié)構(gòu)

（二）固態(tài)排渣煤粉爐爐膛結(jié)構(gòu)

:固態(tài)排渣煤粉爐的爐膛結(jié)構(gòu)是一個(gè)由爐墻圍成的立體空間，其四壁布滿水冷壁。爐底是由前后墻水冷壁彎曲而成的傾斜冷灰斗。要求：冷灰斗水平傾角＞50°。（故態(tài)排渣煤粉爐鍋爐的形狀及溫度分布圖）

為了改善煙氣對(duì)屏式過熱器的沖刷，充分利用爐膛容積并加強(qiáng)爐膛上方的氣流擾動(dòng)，П型布置爐爐膛出口下方有后墻水冷壁彎曲而成的折焰角（俗稱鼻子）。折焰角的深度約為爐膛深度的20%～30%。旋流煤粉預(yù)燃室的點(diǎn)火裝置

作業(yè)

:燃燒設(shè)備包括哪些？不同煤種燃燒器的選用有什么不同？無煙煤和煙煤的爐膛結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有何差異？燃燒風(fēng)煙系統(tǒng)學(xué)習(xí)單元一燃料燃燒原理學(xué)習(xí)單元二燃燒設(shè)備學(xué)習(xí)單元三風(fēng)煙系統(tǒng)模塊三燃燒風(fēng)煙系統(tǒng)任務(wù)1、了解空氣預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)、工作特點(diǎn)任務(wù)2、了解風(fēng)煙系統(tǒng)的構(gòu)成及種類任務(wù)3、鍋爐點(diǎn)火操作單元三風(fēng)煙系統(tǒng)1.空氣預(yù)熱器是利用煙氣的熱量來加熱燃燒所需空氣的熱交換設(shè)備2.作用：在煙氣溫度最低的區(qū)域回收了煙氣的熱量；提高了鍋爐效率；同時(shí)預(yù)熱空氣強(qiáng)化了著火燃燒過程3.分類：按照換熱方式，空氣預(yù)熱器分為管式（間壁式），和回轉(zhuǎn)式(蓄熱式)。在間壁式空氣預(yù)熱器中，煙氣和空氣都各有自己的通路，之間存在一個(gè)壁面，熱量是從煙氣側(cè)連續(xù)地通過壁面?zhèn)鹘o空氣。在蓄熱式空氣預(yù)熱器中，煙氣和空氣交替地通過中間載熱體（常為金屬介質(zhì)），當(dāng)煙氣流過時(shí)，熱量由煙氣傳給受熱面金屬，并被金屬載熱體蓄積起來，然后空氣通過受熱面時(shí)，金屬載熱體就將蓄積的熱量釋放出來傳給空氣。這樣周而復(fù)始連續(xù)不斷地循環(huán)工作，使空氣加熱。

任務(wù)1、了解空氣預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)、工作特點(diǎn)管式空氣預(yù)熱器

多在中小鍋爐上使用，它由許多平行錯(cuò)列薄壁鋼管裝在上、下管板和中間管板上形成立方形管箱。一般常采用立式布置，煙氣在管內(nèi)由上而下縱向流動(dòng)，空氣從管外的空間橫向繞流過管子，兩者成交叉流動(dòng)，熱量連續(xù)地由煙氣通過管壁傳給空氣。為強(qiáng)化傳熱，在箱體水平方向裝有若干中間管板，中間管板的作用是分割空氣流程，以提高空氣流速。管式空氣預(yù)熱器可以把空氣加熱到400℃左右。空氣預(yù)熱器管箱

管式空氣預(yù)熱器回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器按轉(zhuǎn)動(dòng)部件的不同分為受熱面回轉(zhuǎn)式（容克式）和風(fēng)罩回轉(zhuǎn)式(謬?yán)帐?兩種類型。前者有二分倉和三分倉二種，后者有單流道和雙流道二種。1．受熱面回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器2．風(fēng)罩回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器3．回轉(zhuǎn)式與管式空氣預(yù)熱器比較

回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器受熱面轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器，由美國容克發(fā)明，也稱為容克式空氣預(yù)熱器。主要由扁圓柱形蓄熱體及煙、風(fēng)罩組成。扁圓柱形轉(zhuǎn)子從上到下被徑向隔板分成12個(gè)大扇形格（300），每個(gè)大扇形格又被許多塊橫向和徑向短隔板規(guī)則地分為許多小格倉，小格倉中放滿預(yù)先疊扎好的蓄熱板1.受熱面轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器

受熱面回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的工作原理：受熱面轉(zhuǎn)子以1

4r/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子中的傳熱元件（蓄熱板），便交替地被煙氣加熱和空氣冷卻，煙氣的熱量也就傳給了空氣。受熱面轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，傳熱元件吸熱、放熱一次1－轉(zhuǎn)子；2－軸；3－齒條；4－齒輪；5－煙氣入口；6－煙氣出口；7－空氣人口；8－空氣出口；9－隔板；10－過渡區(qū)；11－密封受熱面轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)空氣預(yù)熱器2.風(fēng)罩轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器

裝傳熱元件的轉(zhuǎn)子不旋轉(zhuǎn)而成靜子，旋轉(zhuǎn)的是空氣的風(fēng)罩，或稱上下風(fēng)罩。大型電廠鍋爐的受熱面回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的直徑約在10m以上，重量可達(dá)270~600t左右），為了避免轉(zhuǎn)動(dòng)笨重的受熱面，便產(chǎn)生了風(fēng)罩回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。工作原理：上、下風(fēng)罩通過減速裝置由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)以1～2r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。煙氣在上風(fēng)罩被外分成兩股，自上而下流過風(fēng)罩外面區(qū)域的受熱面靜子，煙氣放熱，受熱面蓄熱；冷空氣在風(fēng)罩內(nèi)也被分成兩股，自下而上流過受熱面靜子，受熱面放熱，加熱空氣。風(fēng)罩每旋轉(zhuǎn)一圈，進(jìn)行兩次熱交換。因此，風(fēng)罩回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)速相對(duì)較低。二分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器

二分倉式回轉(zhuǎn)空氣預(yù)熱器中煙氣從上方通過煙道和轉(zhuǎn)子截面的50%從下方流出，空氣從另一

側(cè)下方進(jìn)入，經(jīng)風(fēng)道和轉(zhuǎn)子截面的30～40%從上方流出，其余部分為兩者之間的過渡區(qū)（密封區(qū)），轉(zhuǎn)子以每分鐘1～4轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速緩慢旋轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)一圈，蓄熱板吸、放熱各一次，使煙氣和冷空氣之間實(shí)現(xiàn)熱交換二分倉式回轉(zhuǎn)空氣預(yù)熱器，空氣只有一個(gè)通道，出口熱空氣（一、二次風(fēng)）具有相同的溫度和壓力回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，金屬耗量小，便于布置；蓄熱板溫度相對(duì)較高可減輕低溫腐蝕；空預(yù)器轉(zhuǎn)子高度小，便于清掃。但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，漏風(fēng)量大。三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器

三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器在二分倉預(yù)熱器的基礎(chǔ)上，將空氣通道一分為二，用密封件將它們隔開，成為各自獨(dú)立的一次風(fēng)通道和二次風(fēng)通道，煙氣通道則與二分倉的相同三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器中不同的風(fēng)機(jī)將兩股空氣送入預(yù)熱器，分別流過被煙氣加熱的波形板受熱面，得到不同溫度、壓力的熱風(fēng)，以滿足燃料燃燒的需要三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器用于燃煤鍋爐常采用的冷一次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)

三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器典型布置

(1)節(jié)省鋼材?？梢怨?jié)省鋼材約1/3。(2)結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積較小，而且可以和鍋爐尾部其它受熱面分開布置，因此布置較靈活。(3)傳熱元件的溫度較高，可減輕低溫腐蝕。(4)傳熱元件的腐蝕、磨損對(duì)漏風(fēng)影響較小，故受熱面更換周期較長。一般傳熱元件的磨損量等于其重量的20%時(shí)，才進(jìn)行更換。

與管式空氣預(yù)熱器比較，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器具有以下主要優(yōu)點(diǎn)3．回轉(zhuǎn)式與管式空氣預(yù)熱器比較

其主要缺點(diǎn)有(1)漏風(fēng)量較大。管式空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)量一般不超過5%；而回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器在設(shè)計(jì)良好時(shí)的漏風(fēng)量約為8%～10%，密封不好時(shí)可達(dá)到30%，甚至更高。(2)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造、安裝工藝要求高，檢修維護(hù)工作量較大。(3)蓄熱板間煙氣通道曲折又狹窄，容易積灰和堵灰。綜合比較，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的優(yōu)點(diǎn)突出，因此，廣泛應(yīng)用在大型電廠鍋爐上。目前大型鍋爐多采用結(jié)構(gòu)緊湊，重量較輕的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。華能某電廠空氣預(yù)熱器案例

鍋爐配置容克式空氣預(yù)熱器布置在鍋爐尾部，為于