燃燒理論與優(yōu)化運(yùn)行

1、鍋爐燃燒理論與運(yùn)行優(yōu)化、安全鍋爐燃燒理論與運(yùn)行優(yōu)化、安全各個(gè)階段的作用各個(gè)階段的作用燃燒理論 認(rèn)識(shí)燃燒過(guò)程本質(zhì) 掌握燃燒過(guò)程規(guī)律 控制燃燒過(guò)程各個(gè)階段鍋爐設(shè)計(jì) 遵循燃燒傳熱規(guī)律 根據(jù)燃料特性 保證安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行優(yōu)化 理論結(jié)合實(shí)踐 守住安全底線(xiàn) 做好節(jié)能減排 煤的元素分析：炭、氫、氧、氮、硫、灰分及水分。 煤的工業(yè)分析：灰分、水分、揮發(fā)分及固定碳。 水分水分增大時(shí)，著火熱也隨之增大。同時(shí)由于一部分燃燒熱消耗在加熱水分并使之汽化和過(guò)熱上，也降低爐內(nèi)煙氣溫度，從而使煤粉氣流卷吸的煙氣溫度以及火焰對(duì)煤粉氣流的輻射熱都相應(yīng)降低，這對(duì)著火是不利的。 灰分灰分在燃燒過(guò)程中不但不能放出熱量，而且還要吸收熱量。燃

2、料性質(zhì)燃料性質(zhì)煤種Vdaf100著火及燃燒情況無(wú)煙煤9難著火及燃燒完全貧煤919較難著火及燃燒完全中揮發(fā)分煙煤1930易著火及燃燒完全高揮發(fā)分煙煤3040易著火及燃燒完全褐煤4050易著火及燃燒完全動(dòng)力用煤分類(lèi)動(dòng)力用煤分類(lèi)燃燒反應(yīng)兩大定律燃燒反應(yīng)兩大定律 化學(xué)反應(yīng)速度與燃料性質(zhì)及溫度的關(guān)系：阿累尼烏斯定律阿累尼烏斯定律：kk0(E/RT)k0 單位濃度中，反應(yīng)物質(zhì)分子間的碰撞頻率及有效碰撞次數(shù)的 系數(shù)E反應(yīng)活化能R通用氣體常數(shù)T反應(yīng)溫度k反應(yīng)速度常數(shù)（濃度不變）煤種daf活化能%KJ/mol無(wú)煙煤5.1585.212貧煤15.1855.098煙煤33.4045.452煙煤41.0238.911

3、質(zhì)量作用定律：質(zhì)量作用定律：一定溫度下，化學(xué)反應(yīng)速度與參加反應(yīng)的各反應(yīng)物的濃度乘積成正比（煤粉、氧濃度） 根據(jù)研究和實(shí)測(cè)結(jié)果，煤粉氣流著火熱的7090，來(lái)源于卷吸高溫?zé)煔鈺r(shí)的對(duì)流換熱，1030來(lái)源于爐膛四壁及高溫火焰的輻射。煤粉獲得了足夠的熱量并達(dá)到著火溫度后就開(kāi)始著火燃燒。在實(shí)際燃燒設(shè)備中，希望煤粉離開(kāi)燃燒器噴口后適當(dāng)位置能穩(wěn)定地著火。如果著火過(guò)早，可能使燃燒器噴口過(guò)熱而被燒壞，也易使噴口附近結(jié)渣；如果著火過(guò)遲，就會(huì)推遲整個(gè)燃燒過(guò)程，致使煤粉燃盡度差，增大機(jī)械未完全燃燒熱損失。而且著火推遲，還會(huì)使火焰中心上移。煤粉著火理論煤粉著火理論良好良好燃燒的要素燃燒的要素燃燒三要素風(fēng)煤比的解析風(fēng)煤比的

4、解析制粉系統(tǒng)的風(fēng)煤比定義：進(jìn)入磨煤機(jī)的冷風(fēng)和熱風(fēng)與煤的比值。作用：a、滿(mǎn)足輸送煤粉的需要 b、滿(mǎn)足煤粉中揮發(fā)分著火燃燒所需的氧量 c、對(duì)煤粉進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱鍋爐系統(tǒng)的風(fēng)煤比定義：進(jìn)入鍋爐的總風(fēng)量與總煤量的比值。（過(guò)量空氣系數(shù)）作用：a、保證煤粉的充分燃燒 b、實(shí)現(xiàn)不完全燃燒最小 損失下的最小風(fēng)量制粉系統(tǒng)的風(fēng)煤比制粉系統(tǒng)的風(fēng)煤比煤質(zhì)特性一次風(fēng)量一次風(fēng)速一次風(fēng)溫著火速度著火位置著火穩(wěn)定性煤粉沉積回火、超溫爆炸、結(jié)渣脫火、電耗不完全燃燒盤(pán)上參數(shù)影響性能可能后果 一次風(fēng)量主要主要取決于煤的揮發(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

5、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。制粉系統(tǒng)的最佳風(fēng)煤比制粉系統(tǒng)的最佳風(fēng)煤比l對(duì)不同煤種有不同的配比，不同負(fù)荷下有不同風(fēng)煤比?；曳莞?，風(fēng)量要求就大，只有這樣才能保證攜粉量，但是，灰份高時(shí)常常煤質(zhì)又差要求風(fēng)量又小，這樣才有利安全穩(wěn)定燃燒；不同的負(fù)荷下，爐膛溫度不一樣，燃燒工況不一樣，為了更好的讓煤進(jìn)行完全燃燒，就要有不同的煤粉細(xì)度，對(duì)磨組的風(fēng)煤比要求也不一樣。 05100102030405060708090 100磨機(jī)負(fù)荷 t/H壓力與給煤量曲線(xiàn)作用力壓力 MPa煤種無(wú)煙煤貧煤煙煤褐煤一次風(fēng)速m/s2025203025352540

6、二次風(fēng)速m/s4055455540604060三次風(fēng)速m/s5060556035453545規(guī)程規(guī)范中對(duì)風(fēng)速與風(fēng)溫的要求規(guī)程規(guī)范中對(duì)風(fēng)速與風(fēng)溫的要求對(duì)風(fēng)速的要求對(duì)風(fēng)溫的要求三要素：煤粉濃度：0.3-0.6kg/m3; 氧量12%(啟動(dòng)停止時(shí)吹掃) 溫度：沉積自燃、陰燃、回火 褐煤：160、細(xì)度30-60m 煙煤：300、細(xì)度30m制粉系統(tǒng)的防爆制粉系統(tǒng)的防爆防爆設(shè)計(jì)：避免沉積、控制流速、限制溫度 吹掃 惰化 防爆門(mén)爆炸易發(fā)期：?jiǎn)?dòng)、停止階段（氧含量高）典型案例典型案例 磨出口粉管內(nèi)壓力由2.74 18.76Kpa 磨煤機(jī)入口一次風(fēng)壓由6.44 12.75Kpa 空氣預(yù)熱器出入口最高煙氣壓力0.

7、15Kpa煤量過(guò)大未著火沒(méi)有吹掃減少煤量繼續(xù)點(diǎn)火瞬間引爆某660MW機(jī)組制粉系統(tǒng)及爐膛爆炸三處違章：等離子點(diǎn)火煤量超過(guò)設(shè)計(jì)值；未著火連續(xù)給煤3分多；沒(méi)有停磨進(jìn)行爐膛吹掃制粉系統(tǒng)運(yùn)行中需注意事項(xiàng)制粉系統(tǒng)運(yùn)行中需注意事項(xiàng)1、盡可能減少磨煤機(jī)的啟停次數(shù)，每次停運(yùn)后、啟動(dòng)前必須進(jìn)行吹掃。2、直吹式制粉系統(tǒng)，同一臺(tái)磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)的燃燒器，應(yīng)盡可能都投入，不宜長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)單只。帶有吹掃風(fēng)門(mén)的應(yīng)每次啟停時(shí)進(jìn)行一次風(fēng)粉管道的吹掃。3、倉(cāng)儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)的吸潮門(mén)應(yīng)定時(shí)檢查防止堵塞，每次大小修粉倉(cāng)必須排空。4、停止制粉系統(tǒng)時(shí)，嚴(yán)禁不減煤直接停止給煤機(jī)，必須將給煤機(jī)及磨煤機(jī)內(nèi)煤粉排空。5、運(yùn)行中嚴(yán)格控制制粉系統(tǒng)出口風(fēng)粉混合物

8、溫度及流速。鍋爐系統(tǒng)的風(fēng)煤比鍋爐系統(tǒng)的風(fēng)煤比 風(fēng)量大：排煙熱損失增大、風(fēng)機(jī)等電耗增大、爐膛溫度降低、燃燒弱化，鍋爐效率降低，尾部受熱面低溫腐蝕可能加?。?風(fēng)量?。簷C(jī)械與化學(xué)不完全燃燒熱損失增大，爐內(nèi)還原性氣氛增加，如貼壁燃燒的話(huà)，高溫腐蝕會(huì)加劇。 空預(yù)器入口氧量設(shè)定一般應(yīng)符合過(guò)量空氣系數(shù)的設(shè)計(jì)： 1.2-1.3對(duì)應(yīng)氧量3.5-4.85%，應(yīng)在這個(gè)范圍內(nèi)，且根據(jù)負(fù)荷、CO含量及飛灰等參數(shù)選取合適值。 正確混合方式的解析正確混合方式的解析 煤粉受熱水分析出揮發(fā)分析出揮發(fā)分首先著火引燃焦碳揮發(fā)分與焦碳一道燃盡形成灰渣。 揮發(fā)分著火，燃盡時(shí)間僅占整個(gè)燃燒過(guò)程的10，約為0.20.5秒；而焦碳燃盡程度達(dá)

9、到98的過(guò)程所占的時(shí)間很長(zhǎng)，約為90，燃盡時(shí)間為12.8秒。從燃燒放熱量來(lái)看，焦碳占煤粉總放熱量的 6095。揮發(fā)分析出120-450著火450-550動(dòng)力區(qū)-過(guò)渡區(qū)-擴(kuò)散區(qū)燃燒器斷面區(qū)域的混合:正確混合方式的解析正確混合方式的解析合適的一二次風(fēng)速比燃燒器斷面區(qū)域的混合:動(dòng)力區(qū) 化學(xué)反應(yīng)速度小于氧氣擴(kuò)散速度 氧氣充足，溫度起主導(dǎo)（900-1000）過(guò)渡區(qū) 提高溫度及氧氣擴(kuò)散速度均可 提高燃燒速度擴(kuò)散區(qū) 化學(xué)反應(yīng)速度大于氧氣擴(kuò)散速度 溫度已足夠高，氧氣擴(kuò)散速度起主導(dǎo)合適的一二次風(fēng)速比一次風(fēng)速：22-35m/s 容易測(cè)量控制二次風(fēng)速：30-60m/s 不易精確測(cè)量差壓（Pa）30040050060

10、070080090010001300風(fēng)速(m/s)313640444750535664風(fēng)箱差壓與風(fēng)速的關(guān)系燃燒器斷面區(qū)域的混合燃燒器斷面區(qū)域的混合設(shè)計(jì)對(duì)不同風(fēng)門(mén)開(kāi)度的要求設(shè)計(jì)對(duì)不同風(fēng)門(mén)開(kāi)度的要求二次風(fēng)門(mén)對(duì)運(yùn)行的影響二次風(fēng)門(mén)對(duì)運(yùn)行的影響對(duì)切圓大小的影響風(fēng)速58m/s風(fēng)速30m/s結(jié)焦高溫腐蝕汽溫變化NOX排放不完全燃燒15.014.514.013.513.012.512.0400600800100012001400160018002000溫度(K)爐膛高度(m) 開(kāi)度0% 開(kāi)度25% 開(kāi)度50% 開(kāi)度75% 開(kāi)度100%W火焰鍋爐乏氣風(fēng)開(kāi)度二次風(fēng)量的恰當(dāng)分級(jí)分配二次風(fēng)量的恰當(dāng)分級(jí)分配項(xiàng)目符號(hào)單位

11、設(shè)計(jì)煤種一次風(fēng)率R1%17.2二次風(fēng)率R2%22.1三次風(fēng)率R3%20.7燃盡風(fēng)風(fēng)率R0%27周界風(fēng)率Rzj%8一次風(fēng)速度W1m/s24二次風(fēng)速度W2m/s45三次風(fēng)速度W3m/s35/26燃盡風(fēng)速度Wom/s42.85周界風(fēng)速度Wzjm/s31.11一次風(fēng)噴口面積F1m23.44二次風(fēng)噴口面積F2m22.8三次風(fēng)噴口面積F3m22燃盡風(fēng)噴口面積Fom23.59周界風(fēng)噴口面積Fzjm21.46風(fēng)率分配的準(zhǔn)確性？如何實(shí)現(xiàn)風(fēng)率分配優(yōu)化？如何實(shí)現(xiàn)風(fēng)門(mén)開(kāi)度的優(yōu)化配置？合適的一二次風(fēng)速控制；風(fēng)量分配的精確計(jì)算及試驗(yàn)校核；爐膛溫度梯度分配的準(zhǔn)確掌握。風(fēng)碳比概念的提出相同負(fù)荷，不同煤種充分燃燒所需理論空氣量基本一致；鍋爐入爐碳量是一個(gè)僅隨負(fù)荷變化的量，不隨煤種變化而變化；風(fēng)碳比基本接近于常數(shù)，根據(jù)負(fù)荷控制總風(fēng)量； 鍋爐系統(tǒng)風(fēng)煤比概念的衍伸鍋爐系統(tǒng)風(fēng)煤比概念的衍伸爐膛系統(tǒng)的防爆爐膛系統(tǒng)的防爆運(yùn)行中常見(jiàn)爐膛爆炸原因：1、爐內(nèi)已有油氣、煤粉漏入爐碳，達(dá)到可爆燃濃度的空氣混合物，未吹掃即點(diǎn)火；、2、油槍霧化不良，未燃盡油積累在受熱面上；3、鍋爐滅火后吹掃不夠或未吹掃，直接再點(diǎn)火過(guò)程中；4、低負(fù)荷、低過(guò)量空氣系數(shù)、不完全燃燒較高時(shí)；5、垮焦及掉灰過(guò)程中，部分燃燒器失去火焰，燃燒器保護(hù)未投，繼續(xù)投入燃料及空氣