鍋爐原理-第四章燃燒設(shè)備

1、 燃燒器的作用是將燃料與燃燒所需空氣按燃燒器的作用是將燃料與燃燒所需空氣按一定的比例、速度和混合方式經(jīng)噴口送入爐膛一定的比例、速度和混合方式經(jīng)噴口送入爐膛其主要作用為：其主要作用為： 向鍋爐爐膛內(nèi)輸送燃料和空氣；向鍋爐爐膛內(nèi)輸送燃料和空氣； 組織燃料和空氣及時(shí)、充分地混合；組織燃料和空氣及時(shí)、充分地混合； 保證燃料進(jìn)入爐膛后盡快、穩(wěn)定地著火，迅保證燃料進(jìn)入爐膛后盡快、穩(wěn)定地著火，迅速、完全地燃盡。速、完全地燃盡。 一次風(fēng)一次風(fēng) 攜帶煤粉送入燃燒器的空氣。主要作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)氧氣的需要用是輸送煤粉和滿(mǎn)足燃燒初期對(duì)氧氣的需要 二次風(fēng)二次風(fēng) 待煤粉氣流著

2、火后再送入的空氣。二待煤粉氣流著火后再送入的空氣。二次風(fēng)補(bǔ)充煤粉繼續(xù)燃燒所需要的空氣，并起氣流次風(fēng)補(bǔ)充煤粉繼續(xù)燃燒所需要的空氣，并起氣流的擾動(dòng)和混合的作用的擾動(dòng)和混合的作用 三次風(fēng)三次風(fēng) 對(duì)中間儲(chǔ)倉(cāng)式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)，為充分利對(duì)中間儲(chǔ)倉(cāng)式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)，為充分利用細(xì)粉分離器排出的含有用細(xì)粉分離器排出的含有10%10%15%15%細(xì)粉的乏氣，由細(xì)粉的乏氣，由單獨(dú)的噴口送入爐膛燃燒，這股乏氣稱(chēng)為三次風(fēng)單獨(dú)的噴口送入爐膛燃燒，這股乏氣稱(chēng)為三次風(fēng) 紊流自由射流紊流自由射流是直流燃燒器各噴口以較高是直流燃燒器各噴口以較高的初速（的初速（Re10Re106 6）和一定的濃度，射入尺寸很大）和一定的濃度，射入尺寸

3、很大的爐膛空間的爐膛空間（爐膛內(nèi)充滿(mǎn)高溫、靜止介質(zhì)（煙（爐膛內(nèi)充滿(mǎn)高溫、靜止介質(zhì)（煙氣），煤粉濃度為零）氣），煤粉濃度為零）的煤粉氣流的煤粉氣流 紊紊流自由射流流自由射流除了做整體運(yùn)動(dòng)外，流體微除了做整體運(yùn)動(dòng)外，流體微團(tuán)還具有縱向脈動(dòng)和橫向脈動(dòng)，后者對(duì)熱質(zhì)交換團(tuán)還具有縱向脈動(dòng)和橫向脈動(dòng)，后者對(duì)熱質(zhì)交換起著重要作用起著重要作用1-1-噴口；噴口；2-2-射流等速核心區(qū)；射流等速核心區(qū)；3-3-紊流邊界層；紊流邊界層；4-4-外外邊界；邊界；5-5-內(nèi)邊界；內(nèi)邊界；6-6-源點(diǎn)；源點(diǎn)；7-7-擴(kuò)展角；擴(kuò)展角；8-8-速度分布速度分布W WH H=0=0C CH H=0=0T TH HTT0 0W

4、W0 0C C0 0T T0 0射流橫斷面不斷擴(kuò)展，射流橫斷面不斷擴(kuò)展，流量流量Q Q增加；增加；煤粉濃度煤粉濃度C C下降；下降；溫度溫度T T升高；升高；軸向軸向速度速度W W逐漸減慢。逐漸減慢。 卷吸量卷吸量 Q Q 外邊界卷吸的高溫?zé)煔饬客膺吔缇砦母邷責(zé)煔饬?圓形噴口的卷吸量大于矩形噴口；圓形噴口的卷吸量大于矩形噴口； 一個(gè)噴口分成總面積相等的若干個(gè)小噴口，一個(gè)噴口分成總面積相等的若干個(gè)小噴口，卷吸量是增加的卷吸量是增加的 直流直流Q Q旋流旋流Q Q；直流射流適用于無(wú)煙煤，后；直流射流適用于無(wú)煙煤，后期混合好期混合好 顯然，射流卷吸周?chē)鷼怏w越多，衰減較快。顯然，射流卷吸周?chē)鷼怏w越多

5、，衰減較快。 直流湍流自由射流的卷吸量相對(duì)較小，因而射流直流湍流自由射流的卷吸量相對(duì)較小，因而射流的衰減較慢的衰減較慢 射程射程 L L 射流軸向速度射流軸向速度w wm m與射流初始速度與射流初始速度w w0 0的的比值降低到某一不為零的數(shù)值（如比值降低到某一不為零的數(shù)值（如0.050.05）時(shí)的截）時(shí)的截面與噴口間的距離面與噴口間的距離 射程射程反映軸向速度反映軸向速度w wm m沿射流運(yùn)動(dòng)方向衰減的程度，沿射流運(yùn)動(dòng)方向衰減的程度，即射流對(duì)周?chē)鷼怏w的穿透能力。直流射程即射流對(duì)周?chē)鷼怏w的穿透能力。直流射程LL旋流旋流射程射程L L 射流的剛度射流的剛度 射流組的流動(dòng)過(guò)程射流組的流動(dòng)過(guò)程 射流

6、在有限空間內(nèi)，抵抗外界干擾不發(fā)生偏離軸線射流在有限空間內(nèi)，抵抗外界干擾不發(fā)生偏離軸線的能力。剛度不夠，射流偏移到爐墻，可能引起結(jié)渣；的能力。剛度不夠，射流偏移到爐墻，可能引起結(jié)渣；偏向其他射流，會(huì)干擾其正常工作偏向其他射流，會(huì)干擾其正常工作 射流的初始動(dòng)量越大，剛度越大射流的初始動(dòng)量越大，剛度越大 擴(kuò)展角擴(kuò)展角 可決定射流的形狀及兩相鄰射可決定射流的形狀及兩相鄰射流開(kāi)始混合點(diǎn)，其位置對(duì)煤粉氣流流開(kāi)始混合點(diǎn)，其位置對(duì)煤粉氣流著火和氧化劑的及時(shí)補(bǔ)充有很大影著火和氧化劑的及時(shí)補(bǔ)充有很大影響，直流湍流自由射流的響，直流湍流自由射流的相對(duì)較相對(duì)較小小 直流射流的主要特點(diǎn)：直流射流的主要特點(diǎn)： 沿流動(dòng)方向

7、的速度衰減比較慢沿流動(dòng)方向的速度衰減比較慢 具有比較穩(wěn)定的射流核心區(qū)具有比較穩(wěn)定的射流核心區(qū) 一次風(fēng)和二次風(fēng)的后期混合比較強(qiáng)一次風(fēng)和二次風(fēng)的后期混合比較強(qiáng) 直流燃燒器的一、二、三次風(fēng)分別由垂直布置直流燃燒器的一、二、三次風(fēng)分別由垂直布置的一組圓形或矩形的噴口以直流湍流自由射流的形的一組圓形或矩形的噴口以直流湍流自由射流的形式噴入爐膛，式噴入爐膛，根據(jù)根據(jù)燃煤特性燃煤特性不同，一、二次風(fēng)噴口不同，一、二次風(fēng)噴口的排列方式可分為的排列方式可分為均等配風(fēng)和分級(jí)配風(fēng)。均等配風(fēng)和分級(jí)配風(fēng)。 均等配風(fēng)燃燒器均等配風(fēng)燃燒器一、二次風(fēng)噴口相間布一、二次風(fēng)噴口相間布置，置，即在二個(gè)一次風(fēng)噴口之間均等布置一個(gè)即在

8、二個(gè)一次風(fēng)噴口之間均等布置一個(gè)或二個(gè)二次風(fēng)噴口，各二次風(fēng)噴口的風(fēng)量分或二個(gè)二次風(fēng)噴口，各二次風(fēng)噴口的風(fēng)量分配較均勻配較均勻 均等配風(fēng)燃燒器均等配風(fēng)燃燒器一、二次風(fēng)口間距較小一、二次風(fēng)口間距較?。?0-160mm80-160mm），），有利于一、二次風(fēng)的較早混有利于一、二次風(fēng)的較早混合，合，使一次風(fēng)煤粉氣流著火后能迅速獲得足使一次風(fēng)煤粉氣流著火后能迅速獲得足夠的空氣，達(dá)到完全燃燒夠的空氣，達(dá)到完全燃燒 均等配風(fēng)均等配風(fēng)適用于燃用高揮發(fā)分煤種，適用于燃用高揮發(fā)分煤種，常稱(chēng)為常稱(chēng)為煙煤、褐煤型配風(fēng)方式煙煤、褐煤型配風(fēng)方式 分級(jí)配風(fēng)燃燒器分級(jí)配風(fēng)燃燒器一次風(fēng)噴口相對(duì)集中一次風(fēng)噴口相對(duì)集中布置，布置，并

9、靠近燃燒器的下部，二次風(fēng)噴口并靠近燃燒器的下部，二次風(fēng)噴口則分層布置，一、二次風(fēng)噴口間保持較大則分層布置，一、二次風(fēng)噴口間保持較大的距離的距離(160-350mm)(160-350mm)，燃燒所需要的二次燃燒所需要的二次風(fēng)分階段送入燃燒的煤粉氣流中，強(qiáng)化氣風(fēng)分階段送入燃燒的煤粉氣流中，強(qiáng)化氣流的后期混合，流的后期混合，促使燃料燃燒與燃盡促使燃料燃燒與燃盡 分級(jí)配風(fēng)燃燒器分級(jí)配風(fēng)燃燒器一次風(fēng)噴口高寬比大，一次風(fēng)噴口高寬比大，卷吸量大；煤粉氣流相對(duì)集中，火焰中心卷吸量大；煤粉氣流相對(duì)集中，火焰中心溫度高，有利于低揮發(fā)分煤的著火、燃燒溫度高，有利于低揮發(fā)分煤的著火、燃燒 分級(jí)配風(fēng)分級(jí)配風(fēng)適合于燃用低

10、揮發(fā)分煤種或劣適合于燃用低揮發(fā)分煤種或劣質(zhì)煙煤，常稱(chēng)為質(zhì)煙煤，常稱(chēng)為無(wú)煙煤、貧煤及劣質(zhì)煙煤型無(wú)煙煤、貧煤及劣質(zhì)煙煤型配風(fēng)方式配風(fēng)方式 下二次風(fēng)下二次風(fēng) 防止煤粉離析，避免未燃燒的煤粉防止煤粉離析，避免未燃燒的煤粉直接落入灰斗；托住火焰不致過(guò)分下沖，避免冷直接落入灰斗；托住火焰不致過(guò)分下沖，避免冷灰斗結(jié)渣，灰斗結(jié)渣，風(fēng)量較小風(fēng)量較小 中二次風(fēng)中二次風(fēng) 是均等配風(fēng)方式煤粉燃燒階段所需是均等配風(fēng)方式煤粉燃燒階段所需氧氣和湍流擾動(dòng)的主要風(fēng)源，氧氣和湍流擾動(dòng)的主要風(fēng)源，風(fēng)量較大風(fēng)量較大 上二次風(fēng)上二次風(fēng) 提供適量的空氣保證煤粉燃盡，是提供適量的空氣保證煤粉燃盡，是分級(jí)配風(fēng)方式煤粉燃燒和燃盡的主要風(fēng)源，分

11、級(jí)配風(fēng)方式煤粉燃燒和燃盡的主要風(fēng)源，風(fēng)量風(fēng)量較大較大 燃盡風(fēng)燃盡風(fēng) 噴口位于整組燃燒器的最上部（三次噴口位于整組燃燒器的最上部（三次風(fēng)噴口之上），送入剩余風(fēng)噴口之上），送入剩余15%15%的空氣，實(shí)現(xiàn)富氧燃的空氣，實(shí)現(xiàn)富氧燃燒，抑制燃燒區(qū)段溫度，達(dá)到分級(jí)燃燒目的，有效燒，抑制燃燒區(qū)段溫度，達(dá)到分級(jí)燃燒目的，有效減少爐內(nèi)減少爐內(nèi)NONOX X生成量，有利于燃料的燃盡生成量，有利于燃料的燃盡 周界風(fēng)周界風(fēng) 位于一次風(fēng)噴口的四周，周界風(fēng)的風(fēng)位于一次風(fēng)噴口的四周，周界風(fēng)的風(fēng)層??；風(fēng)量??；風(fēng)速較高。可防止噴口燒壞，適應(yīng)層薄；風(fēng)量小；風(fēng)速較高?？煞乐箛娍跓龎模m應(yīng)煤質(zhì)的變化煤質(zhì)的變化 夾心風(fēng)夾心風(fēng) 位于一

12、次風(fēng)噴口的中間，風(fēng)速高于一位于一次風(fēng)噴口的中間，風(fēng)速高于一次風(fēng)。補(bǔ)充火焰中心氧氣；提高一次風(fēng)射流剛性，次風(fēng)。補(bǔ)充火焰中心氧氣；提高一次風(fēng)射流剛性，防止偏斜，增強(qiáng)擾動(dòng)；減小擴(kuò)展角，減輕貼壁，防防止偏斜，增強(qiáng)擾動(dòng)；減小擴(kuò)展角，減輕貼壁，防止結(jié)渣；變煤種、變負(fù)荷時(shí)燃燒調(diào)整的手段之一止結(jié)渣；變煤種、變負(fù)荷時(shí)燃燒調(diào)整的手段之一 十字風(fēng)十字風(fēng) 燃燒褐煤，作用類(lèi)似于夾心風(fēng)燃燒褐煤，作用類(lèi)似于夾心風(fēng) 四角切圓燃燒方式直流四角切圓燃燒方式直流燃燒器的布置燃燒器的布置 爐膛四角或接近四角布爐膛四角或接近四角布置，四個(gè)角燃燒器出口氣置，四個(gè)角燃燒器出口氣流的軸線與爐膛中心的一流的軸線與爐膛中心的一個(gè)或兩個(gè)假想圓相切

13、，使個(gè)或兩個(gè)假想圓相切，使氣流在爐內(nèi)強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)。氣流在爐內(nèi)強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)。 切圓燃燒方式的特點(diǎn)切圓燃燒方式的特點(diǎn) 煤粉氣流著火所需熱量，煤粉氣流著火所需熱量，除依靠本身外邊界卷吸煙氣除依靠本身外邊界卷吸煙氣和接受爐膛輻射熱以外，和接受爐膛輻射熱以外，主主要是靠來(lái)自上游鄰角正在劇要是靠來(lái)自上游鄰角正在劇烈燃燒的火焰的沖擊和加熱，烈燃燒的火焰的沖擊和加熱，著火條件好著火條件好 火焰在爐內(nèi)充滿(mǎn)度較好，火焰在爐內(nèi)充滿(mǎn)度較好，燃燒后期氣流擾動(dòng)較強(qiáng)，燃燒后期氣流擾動(dòng)較強(qiáng)，有有利于燃盡，煤種適應(yīng)性強(qiáng)利于燃盡，煤種適應(yīng)性強(qiáng) 風(fēng)粉管布置復(fù)雜風(fēng)粉管布置復(fù)雜 正四角布置：正四角布置：中小容量煤粉爐常采用。中小容量煤粉爐常采

14、用。燃燒器噴口燃燒器噴口的幾何軸線和爐膛兩側(cè)墻的夾角接近相等，射流兩側(cè)的幾何軸線和爐膛兩側(cè)墻的夾角接近相等，射流兩側(cè)的的補(bǔ)氣條件補(bǔ)氣條件差異很小，氣流向壁面的偏斜較小，因而差異很小，氣流向壁面的偏斜較小，因而煤粉火炬的充滿(mǎn)程度較好，熱負(fù)荷較均勻。煤粉火炬的充滿(mǎn)程度較好，熱負(fù)荷較均勻。（a a）正四角布置）正四角布置（b b）正八角布置）正八角布置（c c）大切角正）大切角正四角布置四角布置（a a）正四角布置）正四角布置（b b）正八角布置）正八角布置（c c）大切角正）大切角正四角布置四角布置 大切角正四角布置：大切角正四角布置：大容量鍋爐常采用。大容量鍋爐常采用。除具有除具有正四角布置的特

15、點(diǎn)正四角布置的特點(diǎn)外，還可形成外，還可形成切角形水冷壁切角形水冷壁。既。既可增大燃燒器噴口兩側(cè)的空間，使兩側(cè)補(bǔ)氣條件差可增大燃燒器噴口兩側(cè)的空間，使兩側(cè)補(bǔ)氣條件差異更小，射流不易偏斜；切角水冷壁形成燃燒器的異更小，射流不易偏斜；切角水冷壁形成燃燒器的水冷套，保護(hù)噴口不易被燒壞。水冷套，保護(hù)噴口不易被燒壞。 采用采用同向大小雙切圓方式同向大小雙切圓方式，可改變氣流偏斜，防，可改變氣流偏斜，防止實(shí)際切圓的橢圓度過(guò)大；采用止實(shí)際切圓的橢圓度過(guò)大；采用正反雙切圓方式正反雙切圓方式，兩股氣流反切，可減少實(shí)際切圓的橢圓度兩股氣流反切，可減少實(shí)際切圓的橢圓度；采用采用兩兩角相切，兩角對(duì)沖方式角相切，兩角對(duì)沖

16、方式，可減少氣流相切時(shí)實(shí)際假，可減少氣流相切時(shí)實(shí)際假想圓的直徑，減低氣流的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度，防止氣流的過(guò)想圓的直徑，減低氣流的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度，防止氣流的過(guò)分偏斜，但卻使燃燒后期的混合擾動(dòng)變差。分偏斜，但卻使燃燒后期的混合擾動(dòng)變差。 （d d）同向大小雙）同向大小雙切圓切圓（e e）正反雙切圓）正反雙切圓（f f）兩角相切，）兩角相切，兩角對(duì)沖置兩角對(duì)沖置 切圓燃燒方式切圓燃燒方式實(shí)際氣流并不能完全沿軸線方向前進(jìn)，實(shí)際氣流并不能完全沿軸線方向前進(jìn)，會(huì)出現(xiàn)一定的偏斜，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致燃燒器出口射流沖會(huì)出現(xiàn)一定的偏斜，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致燃燒器出口射流沖墻貼壁。造成爐膛水冷壁結(jié)渣墻貼壁。造成爐膛水冷壁結(jié)渣 鄰角氣流的撞擊（主

17、要原鄰角氣流的撞擊（主要原因）因） 撞擊點(diǎn)愈接近噴口，射撞擊點(diǎn)愈接近噴口，射流偏斜就愈大；撞擊動(dòng)量愈大，流偏斜就愈大；撞擊動(dòng)量愈大，氣流偏斜就愈嚴(yán)重。氣流偏斜就愈嚴(yán)重。 射流兩側(cè)射流兩側(cè)“補(bǔ)氣補(bǔ)氣”條件的條件的影響影響 燃燒器射流兩側(cè)卷吸燃燒器射流兩側(cè)卷吸煙氣形成負(fù)壓，向火側(cè)受到煙氣形成負(fù)壓，向火側(cè)受到上游鄰角氣流的撞擊，補(bǔ)氣上游鄰角氣流的撞擊，補(bǔ)氣充裕，壓力較高；背火側(cè)補(bǔ)充裕，壓力較高；背火側(cè)補(bǔ)氣條件差，壓力較低，射流氣條件差，壓力較低，射流兩側(cè)因此形成壓差，迫使射兩側(cè)因此形成壓差，迫使射流偏向壓力低的一側(cè)，甚至流偏向壓力低的一側(cè)，甚至迫使氣流貼墻，引起結(jié)渣。迫使氣流貼墻，引起結(jié)渣。 燃燒器

18、的高寬比（燃燒器的高寬比（h hr r/b/b）對(duì)射流彎曲變形影響較大對(duì)射流彎曲變形影響較大 高寬比愈大，射流形狀愈寬高寬比愈大，射流形狀愈寬而薄；其而薄；其“剛性剛性”就愈差，就愈差，因而，射流愈容易彎曲變形。因而，射流愈容易彎曲變形。 假想切圓直徑假想切圓直徑d dJXJX 較大的較大的d dJXJX可使鄰角火炬的高溫?zé)煔飧墒灌徑腔鹁娴母邷責(zé)煔飧走_(dá)到下角射流的根部，擾動(dòng)易達(dá)到下角射流的根部，擾動(dòng)更強(qiáng)烈，有利于煤粉氣流著火、更強(qiáng)烈，有利于煤粉氣流著火、燃盡；燃盡； 但但d dJXJX過(guò)大，射流偏斜過(guò)大，射流偏斜增大，容易引起水冷壁結(jié)渣；增大，容易引起水冷壁結(jié)渣；爐膛出口較大的殘余旋轉(zhuǎn)會(huì)引

19、爐膛出口較大的殘余旋轉(zhuǎn)會(huì)引起煙溫和過(guò)熱汽溫偏差。起煙溫和過(guò)熱汽溫偏差。 旋流燃燒器出口氣流是一股繞燃燒器軸線旋旋流燃燒器出口氣流是一股繞燃燒器軸線旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)射流轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)射流 一、二次風(fēng)用不同管道與燃燒器連接，在燃一、二次風(fēng)用不同管道與燃燒器連接，在燃燒器內(nèi)一、二次風(fēng)通道隔開(kāi)。燒器內(nèi)一、二次風(fēng)通道隔開(kāi)。二次風(fēng)射流均為二次風(fēng)射流均為旋轉(zhuǎn)射流旋轉(zhuǎn)射流, ,一次風(fēng)射流可以是旋轉(zhuǎn)射流一次風(fēng)射流可以是旋轉(zhuǎn)射流, ,也可以也可以是直流射流。是直流射流。 旋流燃燒器是一組圓形噴口。旋流燃燒器是一組圓形噴口。 旋流射流具有比直流射流大得多的擴(kuò)展角，旋流射流具有比直流射流大得多的擴(kuò)展角，射流中心形成回流區(qū)，射流內(nèi)

20、、外同時(shí)卷吸爐射流中心形成回流區(qū)，射流內(nèi)、外同時(shí)卷吸爐內(nèi)高溫?zé)煔?，?nèi)高溫?zé)煔猓砦看缶砦看?從燃燒器噴出的氣流具有很從燃燒器噴出的氣流具有很高的切向速度和足夠大的軸向高的切向速度和足夠大的軸向速度，速度，早期湍動(dòng)混合強(qiáng)烈早期湍動(dòng)混合強(qiáng)烈 軸向速度衰減較快，射流軸向速度衰減較快，射流射程較短，射程較短，后期擾動(dòng)較弱后期擾動(dòng)較弱 表征旋轉(zhuǎn)射流旋轉(zhuǎn)程度的特征參數(shù)，隨著表征旋轉(zhuǎn)射流旋轉(zhuǎn)程度的特征參數(shù)，隨著n n的不的不同，旋流燃燒器形成三種不同的火焰形狀同，旋流燃燒器形成三種不同的火焰形狀 封閉式火焰封閉式火焰 n n 較小，較小，在火焰根部卷吸高溫?zé)煔猓诨鹧娓烤砦邷責(zé)煔?，形成回流區(qū)；可卷吸

21、火焰自身燃燒放出的熱量，具有形成回流區(qū)；可卷吸火焰自身燃燒放出的熱量，具有一定的自穩(wěn)定著火能力。但回流量小，不適合燃燒難一定的自穩(wěn)定著火能力。但回流量小，不適合燃燒難燃的煤。燃的煤。 開(kāi)放式火焰開(kāi)放式火焰 n n 較大，較大，射流內(nèi)、外側(cè)的壓力差逐漸射流內(nèi)、外側(cè)的壓力差逐漸接近，射流中心形成較大回流區(qū)，延長(zhǎng)到速度很低處接近，射流中心形成較大回流區(qū)，延長(zhǎng)到速度很低處才封閉，其著火穩(wěn)定性主要依賴(lài)于爐內(nèi)煙氣溫度才封閉，其著火穩(wěn)定性主要依賴(lài)于爐內(nèi)煙氣溫度 飛邊火焰飛邊火焰 n n 很大，很大，射流外卷吸作用強(qiáng)烈，使外射流外卷吸作用強(qiáng)烈，使外側(cè)壓力小于中心壓力，整個(gè)射流向外全部張開(kāi)，氣側(cè)壓力小于中心壓力

22、，整個(gè)射流向外全部張開(kāi)，氣流離開(kāi)燃燒器后，貼墻運(yùn)動(dòng)，引起結(jié)渣。流離開(kāi)燃燒器后，貼墻運(yùn)動(dòng)，引起結(jié)渣。 旋流燃燒器旋流燃燒器 根據(jù)根據(jù)旋流器旋流器的結(jié)構(gòu)不同，旋流燃的結(jié)構(gòu)不同，旋流燃燒器分為蝸殼式、切向葉片式、軸向葉片式。燒器分為蝸殼式、切向葉片式、軸向葉片式。 旋流燃燒器通常前后墻布置（對(duì)沖或交錯(cuò)）旋流燃燒器通常前后墻布置（對(duì)沖或交錯(cuò)） 不受爐膛截面寬、深比限制，布置方便，與不受爐膛截面寬、深比限制，布置方便，與磨煤機(jī)聯(lián)接煤粉管道短磨煤機(jī)聯(lián)接煤粉管道短 燃燒器前后墻或兩側(cè)墻布置燃燒器前后墻或兩側(cè)墻布置 兩面墻上燃燒器噴出的火炬在爐膛中兩面墻上燃燒器噴出的火炬在爐膛中央互相撞擊后，火焰大部分向爐膛

23、上方央互相撞擊后，火焰大部分向爐膛上方運(yùn)動(dòng)，爐內(nèi)的火焰充滿(mǎn)程度較好，擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，爐內(nèi)的火焰充滿(mǎn)程度較好，擾動(dòng)性也較強(qiáng)性也較強(qiáng) 若對(duì)沖的兩個(gè)燃燒器負(fù)荷不相同，則若對(duì)沖的兩個(gè)燃燒器負(fù)荷不相同，則爐內(nèi)高溫火焰將向一側(cè)偏移，造成結(jié)渣爐內(nèi)高溫火焰將向一側(cè)偏移，造成結(jié)渣 旋流燃燒器爐頂布置旋流燃燒器爐頂布置只在采用只在采用W W火焰火焰燃燒技術(shù)的較矮的下?tīng)t膛中才應(yīng)用燃燒技術(shù)的較矮的下?tīng)t膛中才應(yīng)用式中式中 B Br r每臺(tái)燃燒器的燃料消耗量，每臺(tái)燃燒器的燃料消耗量，kg/hkg/h； V V1 1一次風(fēng)量，一次風(fēng)量，m3/kgm3/kg；c cK K 、 c cq q 、 c cr rg g 一次風(fēng)一次風(fēng)、蒸

24、汽及煤的比熱，、蒸汽及煤的比熱，( (kJ/mkJ/m3 3） kJ/kgkJ/kg； M M 原煤在制粉系統(tǒng)中蒸發(fā)掉的水分，原煤在制粉系統(tǒng)中蒸發(fā)掉的水分，% %； t tzhzh著火溫度，著火溫度，；t t1 1煤粉一次風(fēng)氣流初溫，煤粉一次風(fēng)氣流初溫， 1002510)100(19. 4)100(100100111zhqarrgrzfgrzfzhqargrkrzhtctMMBQQttMcMccVBQ將煤粉氣流加熱到著火溫度所需的熱量將煤粉氣流加熱到著火溫度所需的熱量 影響煤粉氣流著火的因素主要分為三個(gè)方面：影響煤粉氣流著火的因素主要分為三個(gè)方面：燃料、設(shè)備結(jié)構(gòu)燃料、設(shè)備結(jié)構(gòu)與與運(yùn)行。運(yùn)行。

25、燃料的性質(zhì)燃料的性質(zhì) 揮發(fā)分含量揮發(fā)分含量V Vdaf daf 小；??；水分、灰分含量高；水分、灰分含量高；煤煤粉細(xì)度大，粉細(xì)度大，則煤粉氣流著火溫度提高，著火熱則煤粉氣流著火溫度提高，著火熱增大，著火所需時(shí)間長(zhǎng)，著火點(diǎn)離開(kāi)燃燒器噴增大，著火所需時(shí)間長(zhǎng)，著火點(diǎn)離開(kāi)燃燒器噴口的距離增大口的距離增大 設(shè)備結(jié)構(gòu)（爐膛、燃燒器）設(shè)備結(jié)構(gòu)（爐膛、燃燒器） 爐內(nèi)散熱條件爐內(nèi)散熱條件 減少爐內(nèi)散熱，有利于著火。減少爐內(nèi)散熱，有利于著火。在燃燒器區(qū)域在燃燒器區(qū)域敷設(shè)衛(wèi)燃帶敷設(shè)衛(wèi)燃帶是穩(wěn)定低揮發(fā)分煤著火的有效措施，但是穩(wěn)定低揮發(fā)分煤著火的有效措施，但需預(yù)防結(jié)渣需預(yù)防結(jié)渣 一次風(fēng)溫一次風(fēng)溫 提高一次風(fēng)溫，可減少著

26、火熱。提高一次風(fēng)溫，可減少著火熱。燃用低揮發(fā)燃用低揮發(fā)分煤時(shí)應(yīng)采用熱風(fēng)送粉系統(tǒng)，提高預(yù)熱空氣溫度分煤時(shí)應(yīng)采用熱風(fēng)送粉系統(tǒng)，提高預(yù)熱空氣溫度 一次風(fēng)量一次風(fēng)量V V1 1 （V V0 0 r rr r1 1） V V1 1過(guò)大，過(guò)大，著火熱增加，著火熱增加，著火延遲；著火延遲；V V1 1過(guò)低，過(guò)低，燃燒燃燒初期由于缺氧，初期由于缺氧，化學(xué)反應(yīng)速度減慢，化學(xué)反應(yīng)速度減慢，阻礙著火繼續(xù)阻礙著火繼續(xù)擴(kuò)展。擴(kuò)展。r r1 1在最佳值范圍內(nèi)選取，見(jiàn)表在最佳值范圍內(nèi)選取，見(jiàn)表4-3,4-3,表表4-44-4。 一次風(fēng)速一次風(fēng)速w w1 1 w w1 1過(guò)高，過(guò)高，通過(guò)單位截面積的流量增大，通過(guò)單位截面積的

27、流量增大，降低煤粉降低煤粉氣流的加熱速度，氣流的加熱速度，著火距離加長(zhǎng)，著火推遲；著火距離加長(zhǎng)，著火推遲；w w1 1過(guò)低，過(guò)低，燃燒器噴口易燒壞，煤粉管道堵塞。燃燒器噴口易燒壞，煤粉管道堵塞。w w1 1在最佳值范圍在最佳值范圍內(nèi)選取。內(nèi)選取。 鍋爐負(fù)荷鍋爐負(fù)荷D D（鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行）（鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行） D D降低，降低，煤耗量煤耗量 B B 相應(yīng)減少，水冷壁總的吸相應(yīng)減少，水冷壁總的吸熱量熱量Q Q 也減少，但減少的幅度較小，故也減少，但減少的幅度較小，故Q/BQ/B反而反而增加，增加，爐膛平均煙溫及燃燒器區(qū)域煙溫降低，對(duì)爐膛平均煙溫及燃燒器區(qū)域煙溫降低，對(duì)煤粉氣流著火不利，煤粉氣流著火不

28、利，當(dāng)鍋爐負(fù)荷降到一定程度時(shí)，當(dāng)鍋爐負(fù)荷降到一定程度時(shí)，會(huì)危及著火的穩(wěn)定性，甚至可能引起熄火。會(huì)危及著火的穩(wěn)定性，甚至可能引起熄火。 爐膛是燃料燃燒和熱交換爐膛是燃料燃燒和熱交換（主要是輻射熱交換）（主要是輻射熱交換）的場(chǎng)所的場(chǎng)所 有利于著火、穩(wěn)燃，并使燃料燃燒完全；有利于著火、穩(wěn)燃，并使燃料燃燒完全； ST-100,ST-100,所有受熱面不結(jié)渣所有受熱面不結(jié)渣; ; 水冷壁不發(fā)生傳熱惡化水冷壁不發(fā)生傳熱惡化; ; 降低降低NOxNOx生成量生成量; ; 對(duì)煤質(zhì)和負(fù)荷變化有較好的適應(yīng)性。對(duì)煤質(zhì)和負(fù)荷變化有較好的適應(yīng)性。l 3./,mkwVBQqLnetarv 過(guò)大過(guò)大 過(guò)小，過(guò)小，H Hf

29、f 過(guò)小，過(guò)小，鍋爐達(dá)不到出力鍋爐達(dá)不到出力; ; 爐膛及爐膛出口煙氣溫度爐膛及爐膛出口煙氣溫度 偏高，易結(jié)偏高，易結(jié)渣；渣； 偏高，偏高，q q2 2 增大；增大；py vq 、aLV 爐膛容積熱強(qiáng)度爐膛容積熱強(qiáng)度q qV V 表示單位時(shí)間、單位爐膛表示單位時(shí)間、單位爐膛容積內(nèi)，燃料燃燒釋熱的熱量。容積內(nèi)，燃料燃燒釋熱的熱量。 過(guò)大過(guò)大 煤粉氣流在爐膛停留的時(shí)間煤粉氣流在爐膛停留的時(shí)間過(guò)小，（過(guò)小，（q q3 3、q q4 4）增大，）增大，均使均使 減小減小g vq 過(guò)小過(guò)小 過(guò)大，過(guò)大， 偏低，著火困難，燃燒不穩(wěn)定；偏低，著火困難，燃燒不穩(wěn)定；造價(jià)高造價(jià)高 vqLVa 過(guò)大，過(guò)大，水冷壁

30、少，火焰溫度高，有利于穩(wěn)定水冷壁少，火焰溫度高，有利于穩(wěn)定著火，易引起結(jié)渣；著火，易引起結(jié)渣；Aq2./,mkwABQqnetarA 爐膛截面熱強(qiáng)度爐膛截面熱強(qiáng)度 表示單位時(shí)間、燃燒器區(qū)表示單位時(shí)間、燃燒器區(qū)域爐膛單位橫截面上，燃料燃燒釋熱的熱量。域爐膛單位橫截面上，燃料燃燒釋熱的熱量。 Aq 過(guò)小，過(guò)小，水冷壁多，火焰溫度低，不利于穩(wěn)定水冷壁多，火焰溫度低，不利于穩(wěn)定著火，減輕結(jié)渣，減少污染物生成。著火，減輕結(jié)渣，減少污染物生成。Aq鍋爐容量增加，鍋爐容量增加，q qA A與與q qV V值的變化趨勢(shì)如下圖所示值的變化趨勢(shì)如下圖所示 式中式中 H HR R燃燒器區(qū)域高度，一般取上層一次風(fēng)噴口

31、上燃燒器區(qū)域高度，一般取上層一次風(fēng)噴口上方方1.5m1.5m處和下層一次風(fēng)噴口下方處和下層一次風(fēng)噴口下方1m1m處的距離處的距離2./,2mkwHbaBQqRnetarR 燃燒器區(qū)域壁面熱強(qiáng)度燃燒器區(qū)域壁面熱強(qiáng)度 表示單位時(shí)間、燃表示單位時(shí)間、燃燒器區(qū)域單位爐壁面積上，燃料燃燒釋熱的熱量。燒器區(qū)域單位爐壁面積上，燃料燃燒釋熱的熱量。 Rq q qR R愈大，說(shuō)明火焰愈集中，燃燒器區(qū)域的溫愈大，說(shuō)明火焰愈集中，燃燒器區(qū)域的溫度水平就愈高，對(duì)燃料的穩(wěn)定著火有利，但易造度水平就愈高，對(duì)燃料的穩(wěn)定著火有利，但易造成燃燒器區(qū)域的壁面結(jié)渣成燃燒器區(qū)域的壁面結(jié)渣 式中式中 Q Qf f爐膛煙氣放熱量，爐膛煙

32、氣放熱量，kJ/kg;F-kJ/kg;F-爐膛水冷壁面積，爐膛水冷壁面積，m m2 2。2/,mkwFBQqff 爐膛壁面熱強(qiáng)度爐膛壁面熱強(qiáng)度 表示單位時(shí)間、單位爐壁表示單位時(shí)間、單位爐壁面積上，燃料燃燒釋熱的熱量（熱流密度）。面積上，燃料燃燒釋熱的熱量（熱流密度）。 fq q qf f愈大，爐膛單位壁面所吸收的熱量就越大，愈大，爐膛單位壁面所吸收的熱量就越大，說(shuō)明爐內(nèi)平均煙溫水平越高；但過(guò)高，易造成爐說(shuō)明爐內(nèi)平均煙溫水平越高；但過(guò)高，易造成爐膛結(jié)渣膛結(jié)渣 LappjyyysmabBVsL 9 . 0 /,273273,min 燃料在爐內(nèi)的停留時(shí)間燃料在爐內(nèi)的停留時(shí)間 關(guān)鍵是上排一次風(fēng)噴關(guān)鍵是

33、上排一次風(fēng)噴口中心至爐膛出口（大屏下端）的距離。口中心至爐膛出口（大屏下端）的距離。 爐膛及燃爐膛及燃燒器燒器布置方式布置方式型爐型爐切向燃切向燃燒燒半開(kāi)式半開(kāi)式型爐型爐切向燃燒切向燃燒型爐型爐對(duì)沖（交錯(cuò)）對(duì)沖（交錯(cuò)）燃燒燃燒型爐型爐前墻燃前墻燃燒燒W型爐型爐W燃燒燃燒 爐膛爐膛 型式型式 排渣方式排渣方式固態(tài)固態(tài)液態(tài)液態(tài)固態(tài)固態(tài)固態(tài)固態(tài)固態(tài)固態(tài)燃燒器燃燒器型式型式直流式直流式直流式直流式旋流式旋流式旋流式旋流式旋流式旋流式直流式直流式 NO NOx x生成機(jī)理生成機(jī)理 熱力型熱力型NOxNOx：空氣中的氮?dú)庠诟邷叵拢諝庵械牡獨(dú)庠诟邷叵拢?5001500以上）以上）氧化而生成，占氧化而生成，

34、占NOxNOx總量的總量的10%-20%10%-20%。 燃料型燃料型NOxNOx：燃料中含有的氮化合物（主要是揮發(fā)燃料中含有的氮化合物（主要是揮發(fā)分中的氮化合物）在燃燒過(guò)程中熱分解而又接著被氧分中的氮化合物）在燃燒過(guò)程中熱分解而又接著被氧化而生成，占化而生成，占NOxNOx總量的總量的80%-90%80%-90%。 快速型快速型NOxNOx：燃燒中的燃燒中的CmHnCmHn與空氣中的與空氣中的N2N2預(yù)混燃燒預(yù)混燃燒生成。以極快的反應(yīng)速率生成。占生成。以極快的反應(yīng)速率生成。占NOxNOx總量的總量的5%5%左右。左右。 影響影響NONOx x生成的主要因素生成的主要因素 溫度溫度 燃燒過(guò)程中

35、，溫度越燃燒過(guò)程中，溫度越高，生成的高，生成的NONOx x量越大量越大 過(guò)?？諝庀禂?shù)過(guò)?？諝庀禂?shù) =1.1=1.11.21.2范圍內(nèi)，范圍內(nèi)，NONOx x的生成量最大，的生成量最大，偏離這個(gè)范圍偏離這個(gè)范圍NONOx x的生成量明顯的生成量明顯減少減少 燃煤性質(zhì)燃煤性質(zhì) 燃煤中的含燃煤中的含N N量越高，燃燒過(guò)程中量越高，燃燒過(guò)程中轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為NONOx x也就越多也就越多 可能會(huì)使飛灰可燃物增多，降低燃燒效率，對(duì)可能會(huì)使飛灰可燃物增多，降低燃燒效率，對(duì)大幅度降低大幅度降低NOxNOx效果有限。效果有限。低氧燃燒。使燃低氧燃燒。使燃料在爐內(nèi)總體過(guò)量空氣系數(shù)較低的工況下燃燒。料在爐內(nèi)總體過(guò)量

36、空氣系數(shù)較低的工況下燃燒。 該方法使?jié)饷悍蹥饬髟谶€原氣氛下燃燒；使淡該方法使?jié)饷悍蹥饬髟谶€原氣氛下燃燒；使淡煤粉氣流在煙溫相對(duì)較低條件下燃燒；抑制煤粉氣流在煙溫相對(duì)較低條件下燃燒；抑制NOxNOx生成。生成。同時(shí)，濃煤粉氣流還可以降低煤粉氣流的著火熱。同時(shí)，濃煤粉氣流還可以降低煤粉氣流的著火熱。將煤粉氣流分離成濃、淡將煤粉氣流分離成濃、淡2 2股，股，使?jié)饷悍蹥饬髟诳諝獠蛔銞l件下，形成使?jié)饷悍蹥饬髟诳諝獠蛔銞l件下，形成“富燃富燃”燃燒；使淡煤粉氣流在空氣過(guò)量條件下，形成燃燒；使淡煤粉氣流在空氣過(guò)量條件下，形成“富氧富氧”燃燒。燃燒。 第一級(jí)第一級(jí) 送入理論空氣量的送入理論空氣量的80%80%左

37、右，使燃料在左右，使燃料在缺氧、富燃條件下燃燒缺氧、富燃條件下燃燒 ，燃燒速度和爐膛溫度降低，燃燒速度和爐膛溫度降低，抑制了抑制了NONOx x 的生成的生成將燃燒所需的空氣分兩階段從燃將燃燒所需的空氣分兩階段從燃燒器送入燒器送入 第二級(jí)第二級(jí) 以二次風(fēng)形式送入剩余空氣，使燃以二次風(fēng)形式送入剩余空氣，使燃料在空氣過(guò)剩區(qū)域燃盡，空氣量雖多，但火焰溫料在空氣過(guò)剩區(qū)域燃盡，空氣量雖多，但火焰溫度較低，生成的度較低，生成的NONOx x也較少也較少 總的總的NONOx x生成量降低生成量降低 PM PM型濃淡燃燒器型濃淡燃燒器 通過(guò)彎頭將煤粉氣通過(guò)彎頭將煤粉氣流分為濃、淡兩股氣流分為濃、淡兩股氣流，彎

38、頭內(nèi)側(cè)有調(diào)節(jié)流，彎頭內(nèi)側(cè)有調(diào)節(jié)裝置，用來(lái)調(diào)節(jié)煤粉裝置，用來(lái)調(diào)節(jié)煤粉濃度的大小濃度的大小 設(shè)置再循環(huán)煙氣噴口（設(shè)置再循環(huán)煙氣噴口（SGPSGP噴口），推遲一、二噴口），推遲一、二次風(fēng)以及濃、淡煤粉氣流的混合，從而在濃煤粉氣次風(fēng)以及濃、淡煤粉氣流的混合，從而在濃煤粉氣流噴口附近形成還原性氣氛，并降低燃燒中心的溫流噴口附近形成還原性氣氛，并降低燃燒中心的溫度，既可穩(wěn)定燃燒，也抑制了度，既可穩(wěn)定燃燒，也抑制了NOxNOx的生成。的生成。 A-PM A-PM燃燒器燃燒器 將將PMPM型濃、淡燃燒器改為型濃、淡燃燒器改為A-PMA-PM型濃、淡、濃燃燒器。型濃、淡、濃燃燒器。 將單個(gè)噴嘴的火焰形成同軸對(duì)稱(chēng)

39、火焰，使局部過(guò)于將單個(gè)噴嘴的火焰形成同軸對(duì)稱(chēng)火焰，使局部過(guò)于集中的濃煤粉氣流分解為火焰中心是淡煤粉氣流，外集中的濃煤粉氣流分解為火焰中心是淡煤粉氣流，外圍是濃煤粉氣流。這樣，不僅降低了局部高熱強(qiáng)度，圍是濃煤粉氣流。這樣，不僅降低了局部高熱強(qiáng)度，而且在火焰中心區(qū)形成而且在火焰中心區(qū)形成NOxNOx的還原反應(yīng)，大幅度降低的還原反應(yīng)，大幅度降低了了NOxNOx的生成量，同時(shí)外圍的濃煤粉氣流區(qū)維持了火的生成量，同時(shí)外圍的濃煤粉氣流區(qū)維持了火焰的穩(wěn)定性。焰的穩(wěn)定性。 WR WR燃燒器燃燒器 又稱(chēng)寬調(diào)節(jié)比燃燒又稱(chēng)寬調(diào)節(jié)比燃燒器，是一種高濃度煤器，是一種高濃度煤粉燃燒器。主要性能粉燃燒器。主要性能是在低負(fù)荷

40、下不投油是在低負(fù)荷下不投油仍能穩(wěn)定燃燒。仍能穩(wěn)定燃燒。 煤粉氣流通過(guò)管道彎頭時(shí)，煤粉氣流通過(guò)管道彎頭時(shí)，受離心力的作用分成受離心力的作用分成濃淡兩股，濃淡兩股，噴嘴中間的水平肋片將其保持到離開(kāi)噴噴嘴中間的水平肋片將其保持到離開(kāi)噴口以后的一段距離，形成煤粉濃淡偏差燃燒口以后的一段距離，形成煤粉濃淡偏差燃燒 煤粉噴嘴出口處的煤粉噴嘴出口處的擴(kuò)流錐，擴(kuò)流錐，可在噴嘴出口可在噴嘴出口形成一個(gè)穩(wěn)定的回流區(qū)，形成一個(gè)穩(wěn)定的回流區(qū)，將高溫?zé)煔獠粩嗷亓鞯綄⒏邷責(zé)煔獠粩嗷亓鞯矫悍刍鹁娴母浚跃S煤粉火炬的根部，以維持煤粉氣流的穩(wěn)定著火持煤粉氣流的穩(wěn)定著火 一次風(fēng)噴嘴設(shè)有周界風(fēng)，一次風(fēng)噴嘴設(shè)有周界風(fēng)，可避免一次風(fēng)

41、噴口燒壞；可避免一次風(fēng)噴口燒壞；由于周界風(fēng)和一次風(fēng)首先混合，還可調(diào)節(jié)一次風(fēng)煤粉由于周界風(fēng)和一次風(fēng)首先混合，還可調(diào)節(jié)一次風(fēng)煤粉濃度，以適應(yīng)煤種變化濃度，以適應(yīng)煤種變化 巴布科克巴布科克- -日立公司日立公司的的HT-NRHT-NR燃燒器燃燒器 在燃燒器一次風(fēng)管中在燃燒器一次風(fēng)管中設(shè)置調(diào)節(jié)桿，可沿軸向設(shè)置調(diào)節(jié)桿，可沿軸向移動(dòng)，控制火焰位置；移動(dòng)，控制火焰位置；一次風(fēng)管出口裝有環(huán)形一次風(fēng)管出口裝有環(huán)形穩(wěn)焰器，可確保著火區(qū)穩(wěn)焰器，可確保著火區(qū)的高溫?zé)煔饣亓鳎偈沟母邷責(zé)煔饣亓?，促使煤粉快速、穩(wěn)定著火；煤粉快速、穩(wěn)定著火； 巴布科克巴布科克- -日立公司的日立公司的HT-NRHT-NR燃燒器燃燒器 在環(huán)

42、形二次風(fēng)管內(nèi)裝有在環(huán)形二次風(fēng)管內(nèi)裝有隔板，將二次風(fēng)分成兩股，隔板，將二次風(fēng)分成兩股，從不同位置送入著火后的從不同位置送入著火后的煤粉氣流，實(shí)際上推遲了煤粉氣流，實(shí)際上推遲了二次風(fēng)與火焰的混合，以二次風(fēng)與火焰的混合，以利于形成還原性氣氛和寬利于形成還原性氣氛和寬廣的還原區(qū)，促進(jìn)廣的還原區(qū)，促進(jìn)NOxNOx的的還原。還原。 W W形火焰爐膛形火焰爐膛由下部的由下部的拱型著火爐膛拱型著火爐膛（燃燒室）（燃燒室）和和上部的輻射爐膛上部的輻射爐膛（燃盡（燃盡室）組成。前者的深度比室）組成。前者的深度比后者約大后者約大8080120%120% 燃盡室前后墻向外擴(kuò)展構(gòu)燃盡室前后墻向外擴(kuò)展構(gòu)成爐頂拱，并布置燃燒器，