第5章 煤粉燃燒理論與設備

1、長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 1長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 2長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 3 燃燒燃燒是伴隨有發(fā)光發(fā)熱的一種特殊的氧化是伴隨有發(fā)光發(fā)熱的一種特殊的氧化反應，其反應物為氧氣與各種燃料反應，其反應物為氧氣與各種燃料。長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 4化學反應速度化學反應速度

2、的大小用反應物或生成物濃度的變化來表示：的大小用反應物或生成物濃度的變化來表示：設有兩種物質設有兩種物質A、B，其化學反應方程式如下：，其化學反應方程式如下：長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 5 、BACC長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 6AfBCBC長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 7長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of B

3、oilerPage 8長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 9數學描述數學描述長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 10Tkn RTE-e長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 11長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 12著火與燃燒特性的概念著火與燃燒特性的概念燃燒特性指標燃燒特性指標燃料特性指標燃料特性指標著火難易指

4、標著火難易指標熱解特性指標熱解特性指標煤的燃燼特性煤的燃燼特性長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 13長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 14工程上采用一些技術指標定性、近似描述煤的著火與燃燒工程上采用一些技術指標定性、近似描述煤的著火與燃燒特性。特性。燃料特性指標燃料特性指標著火難易指標著火難易指標熱解特性指標熱解特性指標燃燼性指標燃燼性指標長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 1

5、5Vdaf：C/H：FC/Vdaf：越高，著火越容易，燃越高，著火越容易，燃燒穩(wěn)定性越好。燒穩(wěn)定性越好。越高，煤化程度越高，越高，煤化程度越高，著火越難。著火越難。越高，煤中的揮發(fā)分相對含越高，煤中的揮發(fā)分相對含量越低，著火越困難。量越低，著火越困難。長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 16 長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 17Vdaf （%,）揮發(fā)分對著火溫度的影響揮發(fā)分對著火溫度的影響著火溫度（著火溫度（）Vdaf (%)揮發(fā)分對穩(wěn)燃負荷的影響

6、揮發(fā)分對穩(wěn)燃負荷的影響無油穩(wěn)燃負荷（無油穩(wěn)燃負荷（%）長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 18FI( )長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 19長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 20-0.10.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.1025000500007500010000012500015000017500020000022500025000027

7、5000 1E(J/mol)burnout degree(/)-0.10.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.10250005000075000100000125000150000175000200000225000250000275000300000325000 2E(J/mol)burnout degree(/)-0.10.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.13000045000600007500090000105000120000135000150000165000180000 3E(J/mol)burnout degree(

8、/)-0.10.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.175000100000125000150000175000200000225000250000275000300000325000350000375000400000425000 4E(J/mol)burnout degree(/)長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 21煤種煤種陽沁無煙煤陽沁無煙煤黃陵煙煤黃陵煙煤無煙煤無煙煤/煙煙煤煤=7/3無煙煤無煙煤/煙煙煤煤=3/7著火指數著火指數/ 710585605590煤粉濃度煤粉濃度(kg/

9、kg)陽沁無煙煤陽沁無煙煤黃陵煙煤黃陵煙煤無煙煤無煙煤/煙煙煤煤=7/3無煙煤無煙煤/煙煙煤煤=3/70.210007408007650.49707207757450.69507057607300.8940695750720長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 22長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 23vvdtdGdtdGmax)/()/(3/1T長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage

10、 24TGDTG長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 25(dG/dt)max對應于對應于( (dG/dtdG/dt) )maxmax的溫度的溫度T Tmaxmax長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 26(dG/dt)max1/3(dG/dt)maxT1/3長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 27長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of B

11、oilerPage 28長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 290100200300400500600700800900-10123456789101115oC/min 1 2 3 4dG/dt(%/min)temperature(oC)長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 30煤粒從著火開始至完全煤粒從著火開始至完全燃燒時所需的時間燃燒時所需的時間 t；從著火開始，在規(guī)定的從著火開始，在規(guī)定的時間內所燃燼的份額時間內所燃燼的份額 r。燃燼特性通常在燃燼

12、特性通常在差熱天平中通過差熱天平中通過TGTG曲線得到。曲線得到。影響燃燼特性的主要因素影響燃燼特性的主要因素：煤種、細度、燃燒溫度、氧氣濃度煤種、細度、燃燒溫度、氧氣濃度長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 31時間時間(s)燃燼率（燃燼率（%）長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 32 燃燒時間（s） 圖2-13 溫度、時間對焦碳燃燼率的影響Vdaf=20% Vdaf=30%Vdaf=40%Vdaf=48%未燃燼損失（未燃燼損失（%）爐膛容積熱強度（爐

13、膛容積熱強度（MW/m3） 長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 3310001100120013001400200400600800100012001400160018002000壁 溫()NOx（mg/m3） NOx 86889092949698100空氣分 級空氣分 級燃煤揮發(fā) 分 ：Vd=19.2%空氣分 級率: 0.8還原區(qū)停留時 間: 2 sec.總 過?？諝庀禂? 1.15出口氧量：O2=6%燃燼率(%) 燃燼率長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerP

14、age 340 .00 .10 .20 .30 .40 .50 .60 .70 .80 .91 .01 E -1 21 E -1 11 E -1 01 E -91 E -81 E -71 E -61 E -51 E -41 E -30 .0 10 .115 0 0oC 1 2 3 4 參 考 煤 種 氧 擴 散 速 率dm/dt(kg/(m2.s.pa)b u rn o u t d e g re e (/)長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 350 .00 .10 .20 .30 .40 .50 .60 .70 .80 .

15、91 .01 E -71 E -61 E -51 E -41 E -30 .0 10 .111 01 0 01 0 0 01 0 0 0 01 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 01 E 71 E 81 E 91 E 1 01 E 1 1 1 2 3 4 參 考 煤 種 氧 擴 散 速 率1 0 0 0oCdm/dt(kg/(m2.s.pa)b u rn o u t d e g re e (/)長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 36 1#1#煤煤 2#2#煤煤0.00.10.20.30.40.50.60.70.8

16、0.91.01.10.000.020.040.060.080.100.120.140.16 15oC/min 20oC/mindG/dt(kg/kg/min)burnout degree(/)0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.10.000.020.040.060.080.100.120.140.16 15oC/min 20oC/mindG/dt(kg/kg/min)burnout degree(/)長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 370.00.10.20.30.40.50.60.70

17、.80.91.01.10.000.020.040.060.080.100.120.140.16 15oC/min 20oC/min 30oC/mindG/dt(kg/kg/min)burnout degree(/)0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.10.000.020.040.060.080.100.120.140.16 15oC/min 20oC/mindG/dt(kg/kg/min)burnout degree(/)3#煤種煤種4#煤種煤種長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 38-1

18、000100 200 300 400 500 600 700 800 900 10001100-10010203040506070809010011008111210131410150205130612010414030711TG (%)T () 01六盤水鐘山區(qū)/息峰 縣利發(fā) 礦：5/5 02務嘴 坡礦 03桃水斗 立山3:7 04蘭壩 水城多經 05金西 礦 06桃水礦/斗 立山:63/37 07四古礦/立盛礦:65/35 08桃水/新峰 ：7/3 10桃水礦/新峰 礦:85/15 11桃水礦 12息峰 利發(fā) 礦 13婁底 煤焦 14林東局貴陽礦 15六枝化處在空氣中加熱：20/min 長

19、沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院1 1 煤粉燃燒的一般過程煤粉燃燒的一般過程2 煤粉流著火與燃燒的特點煤粉流著火與燃燒的特點長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 40煤粉噴入爐內后，煤粉粒子經歷的過程：煤粉噴入爐內后，煤粉粒子經歷的過程：揮發(fā)分的析出、著火燃燒揮發(fā)分的析出、著火燃燒，對煤粉氣流的著火與燃燒穩(wěn)，對煤粉氣流的著火與燃燒穩(wěn)定性具有重要的影響；定性具有重要的影響；焦碳的燃燒過程焦碳的燃燒過程決定了煤燃燒過程的長短與燃燒效率。決定了煤燃燒過程的長短與燃燒效率。 加熱升溫加熱升溫 水分析出水分析出 揮發(fā)分析出揮發(fā)分

20、析出 揮發(fā)分著火燃燒揮發(fā)分著火燃燒 焦碳著火、燃燒與燃燼。焦碳著火、燃燒與燃燼。長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 41熱解的概念及其種類熱解的概念及其種類概念：概念：熱分解是指將煤加熱至熱分解是指將煤加熱至600K以上溫度時，煤以上溫度時，煤中的大分子斷裂成小分子或某些官能團的化學鍵斷中的大分子斷裂成小分子或某些官能團的化學鍵斷裂，產生小分子氣態(tài)有機物質的現象或過程。裂，產生小分子氣態(tài)有機物質的現象或過程。u快速熱分解快速熱分解：加熱速率大于加熱速率大于104k/s，且熱解時間，且熱解時間小于小于1s。對于。對于100m

21、以下粒徑的煤粉粒子，將其投以下粒徑的煤粉粒子，將其投入高溫爐膛中的加熱時。入高溫爐膛中的加熱時。u慢速熱分解慢速熱分解：加熱速率在加熱速率在110K/S，熱解時間達，熱解時間達幾分鐘或幾小時的過程。幾分鐘或幾小時的過程。u中速熱分解中速熱分解：介于以上兩種之間。如固定床、流化介于以上兩種之間。如固定床、流化床及工業(yè)分析中的熱分解。床及工業(yè)分析中的熱分解。種種類類長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 42熱分解過程中煤粒子會發(fā)生以下變化：熱分解過程中煤粒子會發(fā)生以下變化： 得到的焦碳成為多孔結構，比表面積發(fā)生變化：得到的焦碳成

22、為多孔結構，比表面積發(fā)生變化： (a) 溫度越高溫度越高 揮發(fā)分越多揮發(fā)分越多 內孔越多內孔越多 比比表面積越大；表面積越大； (b) 因揮發(fā)分的析出，煤有著不同程度的膨脹因揮發(fā)分的析出，煤有著不同程度的膨脹; (c) 當快速熱分解時，煤粉粒子會產生爆裂現象。當快速熱分解時，煤粉粒子會產生爆裂現象。 2224426222NSHHCOCHHCHCCOOH焦油 熱解過程中產生氣態(tài)物質的大致次序：熱解過程中產生氣態(tài)物質的大致次序：長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 43煤的種類煤的種類：地質年齡短的煤，揮發(fā)分產量高；加熱速率：加

23、熱速率：(當環(huán)境溫度一定時，主要通過煤粉粒子的細度來體現)：速率越高，則產量越高；加熱終溫：加熱終溫：終溫越高，則產量越高；加熱時間：加熱時間：時間越長，則產量越高。長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 44煤粒煤粒煤粒子周圍揮發(fā)煤粒子周圍揮發(fā)分的濃度較低分的濃度較低煤粒子周圍揮發(fā)分的煤粒子周圍揮發(fā)分的濃度較高，達到著火濃度較高，達到著火所需的最低濃度所需的最低濃度煤粒子周圍的揮煤粒子周圍的揮發(fā)分著火燃燒發(fā)分著火燃燒揮發(fā)分揮發(fā)分火焰火焰焦碳焦碳煤粒煤粒長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principl

24、es of BoilerPage 45縮核模型：等徑模型：爆裂模型：長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 46小的煤粉顆粒比大顆粒更易于著火；小的煤粉顆粒比大顆粒更易于著火；不能熱分解的物質，著火發(fā)生表面；不能熱分解的物質，著火發(fā)生表面；完全熱分解的物質，著火發(fā)生于氣相；完全熱分解的物質，著火發(fā)生于氣相；煤粉粒子為部分熱分解物質，其著火方式取決于粒徑、煤粉粒子為部分熱分解物質，其著火方式取決于粒徑、揮發(fā)分含量、環(huán)境氧濃度等因素的影響，既可能發(fā)生揮發(fā)分含量、環(huán)境氧濃度等因素的影響，既可能發(fā)生氣相著火、固相著火、氣固兩相同時著火

25、。氣相著火、固相著火、氣固兩相同時著火。長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 47（1）在煤粉流中，煤粉流以兩相流的特點與周圍高溫煙氣）在煤粉流中，煤粉流以兩相流的特點與周圍高溫煙氣發(fā)生換熱而使煤粉粒子著火燃燒。發(fā)生換熱而使煤粉粒子著火燃燒。 傳統(tǒng)的觀點：是對流換熱為主；傳統(tǒng)的觀點：是對流換熱為主；最新的一種觀點：以輻射換熱為主。最新的一種觀點：以輻射換熱為主。（2 2）著火）著火后的煤粉顆粒流，粒子除了與周圍的氣體間發(fā)生后的煤粉顆粒流，粒子除了與周圍的氣體間發(fā)生對流換熱外，還有粒子間的輻射換熱。對流換熱外，還有粒子間的輻射

26、換熱。（3 3）因煤粉流的存在，）因煤粉流的存在，一旦著火，則存在火焰的傳播一旦著火，則存在火焰的傳播。長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 48（4）著火總是在熱交換最強烈的區(qū)域先發(fā)生，對）著火總是在熱交換最強烈的區(qū)域先發(fā)生，對于不同的燃燒器，具體如下于不同的燃燒器，具體如下：在約在約1500的高溫環(huán)境中，典型的煤粉氣流的著火時間的高溫環(huán)境中，典型的煤粉氣流的著火時間為為150200ms。內回流型燃燒器：內回流型燃燒器：在中心與外邊緣幾乎同時發(fā)生著火，在中心與外邊緣幾乎同時發(fā)生著火，有時中心區(qū)域先發(fā)生著火，其原因是中心回流

27、使加熱溫有時中心區(qū)域先發(fā)生著火，其原因是中心回流使加熱溫度快速升高。度快速升高。簡單直流煤粉燃燒器：簡單直流煤粉燃燒器：著火在最外邊緣首先發(fā)生，然后著火在最外邊緣首先發(fā)生，然后向軸心傳播發(fā)展。向軸心傳播發(fā)展。長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 49長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 50長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 51控制理論的穩(wěn)定性概念控制理論的穩(wěn)定性概念將燃燒室視為一控

28、制系統(tǒng)，當這個系統(tǒng)的輸入參將燃燒室視為一控制系統(tǒng)，當這個系統(tǒng)的輸入參數數(如燃料特性、風煤配比、氣流初始溫度等如燃料特性、風煤配比、氣流初始溫度等)在一在一個有界的范圍內變化時，如果該系統(tǒng)的輸出個有界的范圍內變化時，如果該系統(tǒng)的輸出(如放如放熱量、燃燒室內的溫度等熱量、燃燒室內的溫度等)能維持在一個穩(wěn)定的范能維持在一個穩(wěn)定的范圍內，則該系統(tǒng)是穩(wěn)定的，即燃燒是穩(wěn)定的。圍內，則該系統(tǒng)是穩(wěn)定的，即燃燒是穩(wěn)定的。 傳統(tǒng)的穩(wěn)定性概念傳統(tǒng)的穩(wěn)定性概念即燃料在某一熱力環(huán)境中燃燒時燃燒過程能連續(xù)即燃料在某一熱力環(huán)境中燃燒時燃燒過程能連續(xù)不斷地進行，外觀表現為火焰不熄火。不斷地進行，外觀表現為火焰不熄火。 （1

29、 1）穩(wěn)定性概念）穩(wěn)定性概念長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 52（a a）直流煤粉燃燒器）直流煤粉燃燒器 (b) (b) 鈍體煤粉燃燒器鈍體煤粉燃燒器長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 53長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 54Q1燃燒放熱量；燃燒放熱量；Q2燃燒產物與燃燒室壁面間的換熱；燃燒產物與燃燒室壁面間的換熱；V可燃混合物容積；可燃混合物容積；Qr燃燒反應熱；燃燒反應

30、熱；Co2煤粉表面氧的濃度；煤粉表面氧的濃度； 對流換熱系數；對流換熱系數；S燃燒室壁面面積。燃燒室壁面面積?？諝饪諝馊剂先剂蠠煔鉄煔釷2Q1rnOVQCRTEkQ201)/exp()(2bTTSQiTTQQ21穩(wěn)定燃燒的穩(wěn)定燃燒的熱力學條件熱力學條件長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 55 TQQ23Q22Q21Q1Tf0T1Tb2Tb1長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 56燃料性質燃料性質 燃料性質、煤粉細度；燃料性質、煤粉細度；燃燒室內的溫度水

31、平；燃燒室內的溫度水平；燃燒室的散熱條件；燃燒室的散熱條件；煤粉氣流的初溫；煤粉氣流的初溫；風煤配比；風煤配比；燃燒器的氣動特性；燃燒器的氣動特性；長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 57 穩(wěn)定燃燒穩(wěn)定燃燒的理論的理論著火溫度理論著火溫度理論著火熱平衡理論著火熱平衡理論n穩(wěn)定燃燒穩(wěn)定燃燒的工程技的工程技術措施術措施燃燒器技術：燃燒器技術：回流型、濃淡型、復合型。回流型、濃淡型、復合型。衛(wèi)燃帶技術：衛(wèi)燃帶技術：燃燒調整技術：燃燒調整技術：配風方式、燃燒器投運配風方式、燃燒器投運行方式等。行方式等?；鹧嬖诰€監(jiān)測技術：火焰在線監(jiān)

32、測技術：長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 58影響因素分析影響因素分析：)/exp(0RTEkk 燃燒器的氣動特性燃燒器的氣動特性 決定著火特性決定著火特性 燃燼率燃燼率 燃料反應活性越高燃料反應活性越高 局部溫度越高。局部溫度越高。爐膛設計熱負荷爐膛設計熱負荷(容積熱負荷、斷面熱負荷、燃燒器區(qū)域壁面熱負荷容積熱負荷、斷面熱負荷、燃燒器區(qū)域壁面熱負荷)。衛(wèi)燃帶的面積、位置、厚度。衛(wèi)燃帶的面積、位置、厚度。 燃料特性：燃料特性：指前因子指前因子k0；活化能活化能 EM、Vdaf、A、R90 燃燒室的溫度水平燃燒室的溫度水平

33、 反應速度反應速度 長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 59爐膛（燃燒室）爐膛（燃燒室）燃燒器燃燒器燃燒設備煤粉燃燒器煤粉燃燒器油燃燒器油燃燒器點火裝置點火裝置直流燃燒器直流燃燒器旋流燃燒器旋流燃燒器一次風噴咀一次風噴咀二次風噴咀二次風噴咀三次風噴咀三次風噴咀直流一次風、二次風直流一次風、二次風旋流二、三次風旋流二、三次風電火花點火電火花點火電弧點火電弧點火半導體高能點火半導體高能點火空氣霧化空氣霧化蒸汽霧化蒸汽霧化自冷灰斗至爐膛自冷灰斗至爐膛出口的燃燒空間出口的燃燒空間長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4

34、-29Principles of BoilerPage 60 長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 61直流燃燒器直流燃燒器旋流燃燒器旋流燃燒器回流型燃燒器回流型燃燒器濃淡燃燒器濃淡燃燒器一次旋流一次旋流一次直流一次直流+ +二次旋流二次旋流一次直流一次直流+ +二次旋流二次旋流+ +三次旋流三次旋流一次旋流一次旋流+ +二次旋流二次旋流+ +三次旋流三次旋流氣流沒有氣流沒有切向流動切向流動速度分量速度分量氣流有切向流氣流有切向流動速度分量動速度分量長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principle

35、s of BoilerPage 62YXZm前墻左側墻右側墻X ：離前墻的距離Y ：離爐膛底部的距離Z ：離左側墻的距離YXZYXZ燃燒器燃燒器燃盡風口燃盡風口m前墻后墻X ：離前墻的距離Y ：離爐膛底部的距離Z ：離左側墻的距離Flame Stabilizing RingBaffle PlateGuide sleeveP.C. Concentrator 二次風二次風三次風三次風煤粉煤粉+一次風一次風 導流環(huán)導流環(huán)導流筒導流筒煤粉濃縮器煤粉濃縮器ABCD長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 63長沙理工大學能動學院長沙理工大

36、學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 64長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 65 長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 67* *1/2 長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 68旋流強度旋流強度n :n :表征旋轉程度表征旋轉程度 (氣流旋轉動量矩氣流旋轉動量矩/軸向動量軸向動量)。隨著隨著n n的不同

37、，旋轉射流有三種不同的流動狀態(tài)的不同，旋轉射流有三種不同的流動狀態(tài) 封閉氣流封閉氣流 n 較小，弱旋或不旋，較小，弱旋或不旋，中心沒有回流區(qū)或回流區(qū)較小中心沒有回流區(qū)或回流區(qū)較小，回流，回流區(qū)負壓小，主射流受到壓縮，旋轉射流呈封閉狀態(tài)，特性接近直流射流區(qū)負壓小，主射流受到壓縮，旋轉射流呈封閉狀態(tài)，特性接近直流射流. 開放氣流開放氣流 n 較大，射流內、外側的壓力差逐漸接近，射流較大，射流內、外側的壓力差逐漸接近，射流中心形成較中心形成較大回流區(qū)大回流區(qū)，延長到速度很低處才封閉，形成開放式的結構，延長到速度很低處才封閉，形成開放式的結構2/2 全擴散氣流全擴散氣流 n 和擴展角很大，射流外卷吸作

38、用強烈，使外側壓力小和擴展角很大，射流外卷吸作用強烈，使外側壓力小于中心壓力，整個射流向外全部張開，外側回流區(qū)全部消失于中心壓力，整個射流向外全部張開，外側回流區(qū)全部消失長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 69 旋流燃燒器旋流燃燒器根據結構不同，分為根據結構不同，分為 蝸殼式旋流燃燒器蝸殼式旋流燃燒器 采用蝸殼作旋流器采用蝸殼作旋流器 葉片式旋流燃燒器葉片式旋流燃燒器 采用葉片作旋流器采用葉片作旋流器型型 式式 旋旋 流流 器器一一 次次 風風二二 次次 風風蝸殼型蝸殼型雙蝸殼雙蝸殼單蝸殼單蝸殼葉片葉片+ +蝸殼蝸殼旋轉旋

39、轉直流，帶中心擴流錐直流，帶中心擴流錐經蝸殼旋轉經蝸殼旋轉旋轉旋轉旋轉旋轉經葉片旋轉經葉片旋轉葉片型葉片型軸向葉片軸向葉片切向葉片切向葉片直流或弱旋直流或弱旋直流或弱旋直流或弱旋旋轉旋轉旋轉旋轉1/6長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 70 2/6長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 713/6長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 724/6長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院20

40、22-4-29Principles of BoilerPage 735/6長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 746/6長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 75長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 761/2長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 77 2/2長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29

41、Principles of BoilerPage 78前前墻墻燃燃燒燒器器后后墻墻燃燃燒燒器器煙氣煙氣長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院直流燃燒器直流燃燒器: 出口氣流為直流射流或直流射流組。出口氣流為直流射流或直流射流組。長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 80長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 81長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 82 W WH H=0=0，C CH

42、H=0=0，T TH HTT0 01/5W W0 0C C0 0T T0 0長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 83W WH H=0=0，C CH H=0=0，T TH HTT0 02/5長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 843/5 射流核心區(qū)射流核心區(qū) 射流中心尚未被周圍氣體混入，保持初速射流中心尚未被周圍氣體混入，保持初速w w0 0的區(qū)域的區(qū)域 湍流邊界層湍流邊界層 核心區(qū)維持初速核心區(qū)維持初速w w0 0的邊界稱為的邊界稱為內邊界內邊界；射流

43、與周圍氣體的射流與周圍氣體的分界稱為分界稱為外邊界外邊界。內、外邊界間區(qū)域為內、外邊界間區(qū)域為湍流邊界層，湍流邊界層，其內為射流本身的流其內為射流本身的流體以及卷吸進來的周圍氣體體以及卷吸進來的周圍氣體 轉折截面轉折截面 核心區(qū)消失，只在射流軸線保持初速核心區(qū)消失，只在射流軸線保持初速w w0 0的某點對應的截面。的某點對應的截面。在轉折截面前的射流段稱為在轉折截面前的射流段稱為初始段初始段，在轉折截面后的射流稱為在轉折截面后的射流稱為基本段基本段 擴展角擴展角 射流外邊界線的交點稱為源點，其交角稱為擴展角射流外邊界線的交點稱為源點，其交角稱為擴展角1-1-噴口；噴口；2-2-核心區(qū)；核心區(qū)；

44、3-3-邊界層；邊界層；4-4-外邊界；外邊界；5-5-內邊界；內邊界；6-6-源點；源點；7-7-擴展角；擴展角；8-8-速度分布速度分布W WH H=0=0，C CH H=0=0，T TH HTT0 0長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 85 4/5u 長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 86 5/5長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 87 1/3u 長沙理工大學能動學院長沙理

45、工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 88 2/3長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 89 3/3長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 90 長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 91 鄰角氣流的橫向推力鄰角氣流的橫向推力 其大小取決于四其大小取決于四角射流的旋轉動量矩。其中角射流的旋轉動量矩。其中二次風射流動二次風射流動量矩起主要作用量矩起主要作用；一次風射流本身的動量；一次風射流本身的動量（剛性）則是維持氣流不偏斜的內在因素（剛性）則是維持氣流不偏斜的內在因素 。 1/2 長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 92 2/2 長沙理工大學能動學院長沙理工大學能動學院2022-4-29Principles of BoilerPage 93型布置鍋爐型布置鍋爐爐膛內火焰結構爐膛內火焰結構比較內容比較內容前后墻對沖燃燒前后墻對沖燃燒