鍋爐原理課件4.

1、第四章第四章 燃燒設(shè)備燃燒設(shè)備本章的主要內(nèi)容：本章的主要內(nèi)容：1、燃燒設(shè)備（燃燒器、爐膛）的工作原理；、燃燒設(shè)備（燃燒器、爐膛）的工作原理；2、燃燒設(shè)備對(duì)燃料著火、燃燒、燃盡的影響；、燃燒設(shè)備對(duì)燃料著火、燃燒、燃盡的影響；3、燃燒設(shè)備的整體布置。、燃燒設(shè)備的整體布置。第一節(jié)第一節(jié) 電站鍋爐的燃燒設(shè)備電站鍋爐的燃燒設(shè)備燃燒設(shè)備：燃燒器爐膛燃燒設(shè)備：燃燒器爐膛對(duì)燃燒設(shè)備的要求：對(duì)燃燒設(shè)備的要求：（書（書p.73）1、燃料著火及時(shí)、穩(wěn)定；、燃料著火及時(shí)、穩(wěn)定；2、燃燒完全；、燃燒完全；3、爐膛不結(jié)渣、爐膛不結(jié)渣（液態(tài)排渣除外）（液態(tài)排渣除外）；4、對(duì)煤種和負(fù)荷變化的適應(yīng)性好；、對(duì)煤種和負(fù)荷變化的適應(yīng)

2、性好；5、NOx生成量低；生成量低；6、爐膛出口煙溫合適。、爐膛出口煙溫合適。第二節(jié)第二節(jié) 直流射流和直流煤粉燃燒器射流直流射流和直流煤粉燃燒器射流特點(diǎn)特點(diǎn) 燃燒器的作用燃燒器的作用 （1）向爐膛提供燃料和空氣；向爐膛提供燃料和空氣； （2）使燃料迅速、穩(wěn)定地著火、燃燒。使燃料迅速、穩(wěn)定地著火、燃燒。 燃燒器的分類：燃燒器的分類： （按射流形式）（按射流形式） （1）直流燃燒器）直流燃燒器 （2）旋流燃燒器）旋流燃燒器一、直流射流一、直流射流 射流對(duì)燃燒過程的影響：射流對(duì)燃燒過程的影響：（1）卷吸能力）卷吸能力燃料著火；燃料著火；（2）射程）射程燃料燃盡、爐膛結(jié)渣。燃料燃盡、爐膛結(jié)渣。（1）直

3、流射流的卷吸能力）直流射流的卷吸能力 1）卷吸的定義：）卷吸的定義： (書書p.74) 由于帶動(dòng)周圍介質(zhì)隨射流一起流動(dòng)，從而使由于帶動(dòng)周圍介質(zhì)隨射流一起流動(dòng)，從而使 射流質(zhì)量逐漸增加，這個(gè)過程就叫做射流質(zhì)量逐漸增加，這個(gè)過程就叫做卷吸卷吸 。 2）對(duì)卷吸的主要影響因素對(duì)卷吸的主要影響因素 （書（書p.74） a、射流與周圍、射流與周圍氣體氣體的的速度差、密度差速度差、密度差； b、射流和周圍、射流和周圍氣體氣體的的紊流度紊流度； c、射流、射流形狀形狀。（2）直流射流的射程）直流射流的射程 1）射程的定義：）射程的定義： ( (書書p.74) ) 射流軸線上的速度下降到某個(gè)值時(shí)，射流軸線上的速

4、度下降到某個(gè)值時(shí)， 該位置離噴口的距離該位置離噴口的距離。 2）對(duì)射程的主要影響因素）對(duì)射程的主要影響因素 a、流體密度、流體密度 b、噴口尺寸、噴口尺寸 初始動(dòng)量初始動(dòng)量 （式（式4-1） c、初速、初速 d、卷吸能力、卷吸能力二、直流煤粉燃燒器的配風(fēng)方式二、直流煤粉燃燒器的配風(fēng)方式 1、直流煤粉燃燒器：、直流煤粉燃燒器： 由一組直流射流的噴嘴組成由一組直流射流的噴嘴組成 ； 布置在爐膛的四角，形成切圓燃燒。布置在爐膛的四角，形成切圓燃燒。 單個(gè)噴嘴的分類單個(gè)噴嘴的分類（按流過的介質(zhì)（按流過的介質(zhì) ）： （1）一次風(fēng)噴嘴）一次風(fēng)噴嘴 （2）二次風(fēng)噴嘴）二次風(fēng)噴嘴 （3）三次風(fēng)噴嘴）三次風(fēng)噴嘴

5、（1）一次風(fēng)噴嘴）一次風(fēng)噴嘴 1）流過的介質(zhì)：）流過的介質(zhì)：煤粉煤粉 + 空氣空氣（一次風(fēng)）（一次風(fēng)） 2）一次風(fēng)：）一次風(fēng)： （書（書p.75） 輸送煤粉；輸送煤粉； 提供燃燒初期所需氧量的空氣提供燃燒初期所需氧量的空氣。 3）風(fēng)煤比：）風(fēng)煤比：0.40.6kg煤煤/1kg空氣空氣 4）一次風(fēng)率）一次風(fēng)率：1430% （書（書p.85,86表表4-2,3） 5）風(fēng)速：）風(fēng)速： 1530 m/s （書書p.85,86表表4-2,3）（2）二次風(fēng)噴嘴）二次風(fēng)噴嘴 1）流過的介質(zhì)：）流過的介質(zhì)：熱空氣熱空氣 2）二次風(fēng)：）二次風(fēng)： （書（書p.75） 為中、后期燃燒提供所需氧量的空氣為中、后期燃燒

6、提供所需氧量的空氣 。 3）二次風(fēng)率：）二次風(fēng)率：7086% （書（書p.85,86表表4-2,3 ） 4）風(fēng)速：）風(fēng)速： 4055 m/s （書書p.85,86表表4-2,3 ）（3）三次風(fēng)噴嘴）三次風(fēng)噴嘴 （書（書p.76） 1）流過的介質(zhì)：）流過的介質(zhì)：乏氣乏氣 + 所含的少量煤粉所含的少量煤粉 2）三次風(fēng)：）三次風(fēng)：來自制粉系統(tǒng)的乏氣。來自制粉系統(tǒng)的乏氣。（熱風(fēng)送粉）（熱風(fēng)送粉） 3）三次風(fēng)率：）三次風(fēng)率：1030% 4）風(fēng)速：）風(fēng)速：5060 m/s 5）位置：）位置：燃燒器最上層燃燒器最上層2、直流煤粉燃燒器的布置、直流煤粉燃燒器的布置（配風(fēng)方式）（配風(fēng)方式） （1）均等配風(fēng)：）均

7、等配風(fēng)： （書（書p.75） 一、二次風(fēng)噴嘴相間布置一、二次風(fēng)噴嘴相間布置 。 適用對(duì)象：適用對(duì)象：易燃煤種。易燃煤種。 （煙煤、褐煤）（煙煤、褐煤）（2）分級(jí)配風(fēng)）分級(jí)配風(fēng) （書（書p.76） 一次風(fēng)噴嘴相對(duì)集中布置。一次風(fēng)噴嘴相對(duì)集中布置。 適用對(duì)象：適用對(duì)象：著火比較困難的煤種。著火比較困難的煤種。 （無煙煤、貧煤、劣質(zhì)煙煤）（無煙煤、貧煤、劣質(zhì)煙煤）（3）不同位置的二次風(fēng)的作用：）不同位置的二次風(fēng)的作用： 1）上二次風(fēng)：）上二次風(fēng)：提供燃燒提供燃燒后期后期所需氧量；所需氧量；（書（書p.76） 2）中二次風(fēng)：）中二次風(fēng)：提供燃燒提供燃燒中期中期所需氧量；所需氧量； 3）下二次風(fēng)：）下二

8、次風(fēng)： （書（書p.76） a、為下部燃料提供氧量；為下部燃料提供氧量； b、托住一次風(fēng)，防止煤粉離析。托住一次風(fēng)，防止煤粉離析。 4）側(cè)二次風(fēng)：）側(cè)二次風(fēng)： a、提供燃燒中、后期所需氧量提供燃燒中、后期所需氧量 ； b、提高一次風(fēng)的剛性提高一次風(fēng)的剛性 ； c、防止?fàn)t壁結(jié)渣。防止?fàn)t壁結(jié)渣。三、直流煤粉燃燒器的射流特性三、直流煤粉燃燒器的射流特性 1、四角布置切園燃燒射流、四角布置切園燃燒射流2、氣流偏斜與殘余旋轉(zhuǎn)、氣流偏斜與殘余旋轉(zhuǎn) 影響一次風(fēng)偏斜的因素影響一次風(fēng)偏斜的因素 （書（書p.79） （1） 鄰角氣流的橫向推力；鄰角氣流的橫向推力； （一、二次風(fēng)動(dòng)量）（一、二次風(fēng)動(dòng)量） （2） 切

9、圓直徑；切圓直徑； （3） 燃燒器高寬比（單個(gè)、整組）；燃燒器高寬比（單個(gè)、整組）； （4） 爐膛截面形狀（寬深比）。爐膛截面形狀（寬深比）。（圖（圖4-4）第三節(jié)第三節(jié) 旋轉(zhuǎn)射流和旋流煤粉燃燒器射流旋轉(zhuǎn)射流和旋流煤粉燃燒器射流特點(diǎn)特點(diǎn)一、旋轉(zhuǎn)射流和旋流產(chǎn)生方法一、旋轉(zhuǎn)射流和旋流產(chǎn)生方法1、旋轉(zhuǎn)射流、旋轉(zhuǎn)射流（1）旋轉(zhuǎn)射流的特點(diǎn)）旋轉(zhuǎn)射流的特點(diǎn)（與直流射流相比，書（與直流射流相比，書p.80） 1）具有內(nèi)回流區(qū)）具有內(nèi)回流區(qū) 2）射程短、卷吸能力大）射程短、卷吸能力大 3）擴(kuò)展角大，且可調(diào)節(jié)）擴(kuò)展角大，且可調(diào)節(jié) 4）阻力大）阻力大（2）旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度）旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度n （無因次量）（無因次量） 反映氣流旋

10、轉(zhuǎn)特性的強(qiáng)弱。反映氣流旋轉(zhuǎn)特性的強(qiáng)弱。 （式（式4-4） 式中：式中：M 旋轉(zhuǎn)動(dòng)量矩旋轉(zhuǎn)動(dòng)量矩 （式（式4-2） K 軸向動(dòng)量軸向動(dòng)量 （式（式4-3） L 特征尺寸特征尺寸 KLMn （3）旋轉(zhuǎn)氣流的流動(dòng)形態(tài)）旋轉(zhuǎn)氣流的流動(dòng)形態(tài)2、旋流產(chǎn)生的方法旋流產(chǎn)生的方法 1）蝸殼式）蝸殼式 2）切向葉片式）切向葉片式 3）軸向葉片式）軸向葉片式二、旋流煤粉燃燒器的布置及射流特性二、旋流煤粉燃燒器的布置及射流特性 （1）單個(gè)噴嘴）單個(gè)噴嘴 （第七節(jié)中介紹）（第七節(jié)中介紹） 一、二次風(fēng)分別布置在內(nèi)、外圈。一、二次風(fēng)分別布置在內(nèi)、外圈。 其中：其中： a、一次風(fēng)：一次風(fēng)：旋流旋流或或直流直流； b、二次風(fēng)：

11、二次風(fēng)：旋流旋流。 （2）整體布置）整體布置 前墻、兩側(cè)墻、前后墻。前墻、兩側(cè)墻、前后墻。 相鄰燃燒器旋轉(zhuǎn)方向：相鄰燃燒器旋轉(zhuǎn)方向： 第四節(jié)第四節(jié) 煤粉氣流的著火煤粉氣流的著火一、著火熱源一、著火熱源 （書（書p.83） 1、對(duì)高溫?zé)煔獾?、?duì)高溫?zé)煔獾木砦?；卷吸?2、來自鄰角高溫?zé)煔獾摹碜脏徑歉邷責(zé)煔獾臎_刷沖刷； 3、高溫?zé)煔獾?、高溫?zé)煔獾臒彷椛錈彷椛?。二、著火熱：二、著火熱?（書（書p.83） 將燃料加熱到著火溫度所需的熱量。將燃料加熱到著火溫度所需的熱量。 （式（式4-5） kJ/kg（煤）（煤）11100100ttMcMccVQigvarfaig100251010019. 4100

12、1igvartctMM三、影響煤粉著火的主要因素三、影響煤粉著火的主要因素（書（書p.8486）1、燃料性質(zhì)、燃料性質(zhì)（揮發(fā)分（揮發(fā)分 、水分、灰分、細(xì)度）、水分、灰分、細(xì)度）2、散熱條件、散熱條件（尤其是燃燒器區(qū)域）（尤其是燃燒器區(qū)域）3、一次風(fēng)溫、一次風(fēng)溫（著火熱）（著火熱）4、一次風(fēng)量、風(fēng)速、一次風(fēng)量、風(fēng)速 （著火熱、卷吸能力）（著火熱、卷吸能力）5、運(yùn)行負(fù)荷、運(yùn)行負(fù)荷（溫度）（溫度）6、燃燒器形式、整體布置、燃燒器形式、整體布置（卷吸能力、煙溫、（卷吸能力、煙溫、 著火熱著火熱 ） 第五節(jié)第五節(jié) 低低NOx燃燒燃燒一、一、 NOx生成機(jī)理生成機(jī)理 1、熱力型、熱力型 2、快速型、快速型

13、 3、燃料型、燃料型二、低二、低NOx燃燒技術(shù)：燃燒技術(shù)：控制燃燒時(shí)的氧量、溫度?？刂迫紵龝r(shí)的氧量、溫度。 1、低過量空氣燃燒、低過量空氣燃燒 2、濃淡偏差、濃淡偏差 3、空氣分級(jí)、空氣分級(jí) 第六節(jié)第六節(jié) 典型直流煤粉燃燒器典型直流煤粉燃燒器一、一、 均等配風(fēng)寬調(diào)節(jié)比燃燒器均等配風(fēng)寬調(diào)節(jié)比燃燒器（WR燃燒器）燃燒器） WR燃燒器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)燃燒器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（書（書p.9193）1、一次風(fēng)噴嘴、一次風(fēng)噴嘴 （1）鈍體）鈍體 + 煤粉濃淡分離煤粉濃淡分離 穩(wěn)燃、低穩(wěn)燃、低NOx （2）帶周界風(fēng)（燃料風(fēng)）帶周界風(fēng)（燃料風(fēng)） a 冷卻一次風(fēng)噴嘴；冷卻一次風(fēng)噴嘴； b 防止一次風(fēng)刷墻、爐膛結(jié)渣；防止一次風(fēng)

14、刷墻、爐膛結(jié)渣； c 防止煤粉從一次風(fēng)中離析；防止煤粉從一次風(fēng)中離析； d 卷吸能力提高；卷吸能力提高； e 著火熱增大著火熱增大 。 2、輔助風(fēng)噴嘴、輔助風(fēng)噴嘴 偏置二次風(fēng)偏置二次風(fēng) 防止結(jié)渣和高溫腐蝕。防止結(jié)渣和高溫腐蝕。（第十六章第四節(jié)）（第十六章第四節(jié)） 3、燃盡風(fēng)噴嘴、燃盡風(fēng)噴嘴作用：作用：空氣分級(jí)，空氣分級(jí)，降低降低NOx。二、二、 均等配風(fēng)低污染燃燒器均等配風(fēng)低污染燃燒器（PM燃燒器）燃燒器） PM燃燒器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)燃燒器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、煤粉濃淡分離、煤粉濃淡分離2、空氣分級(jí)、空氣分級(jí)（燃盡風(fēng)）（燃盡風(fēng)）3、煙氣再循環(huán)、煙氣再循環(huán) 第七節(jié)第七節(jié) 典型旋流煤粉燃燒器典型旋流煤粉燃燒器

15、旋流燃燒器中的通道：旋流燃燒器中的通道： （從內(nèi)向外）從內(nèi)向外） 1、中心風(fēng)、中心風(fēng) 2、一次風(fēng)、一次風(fēng) 3、內(nèi)二次風(fēng)、內(nèi)二次風(fēng) 4、外二次風(fēng)、外二次風(fēng) 一、一、 B&W公司的雙調(diào)風(fēng)燃燒器（公司的雙調(diào)風(fēng)燃燒器（EI-DRB-XCL） 雙調(diào)風(fēng)燃燒器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)雙調(diào)風(fēng)燃燒器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、空氣分級(jí)、空氣分級(jí)（內(nèi)、外二次風(fēng)）（內(nèi)、外二次風(fēng)）2、內(nèi)、外二次風(fēng)量、旋流強(qiáng)度可分別調(diào)節(jié)、內(nèi)、外二次風(fēng)量、旋流強(qiáng)度可分別調(diào)節(jié)直流、旋流燃燒器比較直流、旋流燃燒器比較（書（書p.78，83） 1. 燃燒器布置燃燒器布置 直流燃燒器：直流燃燒器：四角布置，切圓燃燒；四角布置，切圓燃燒； 旋流燃燒器：旋流燃燒器：前后墻（或

16、：前墻、兩側(cè)墻）布置前后墻（或：前墻、兩側(cè)墻）布置 2. 運(yùn)行特點(diǎn)運(yùn)行特點(diǎn) 直流燃燒器：直流燃燒器： a 有來自上游鄰角高溫?zé)煔獾臒崃浚瑢?duì)著火有利；有來自上游鄰角高溫?zé)煔獾臒崃?，?duì)著火有利； b 各角射流間相互作用，對(duì)爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)和燃燒影響大；各角射流間相互作用，對(duì)爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)和燃燒影響大； c 射流穿透力強(qiáng)，火焰充滿程度好，有利于燃盡；射流穿透力強(qiáng)，火焰充滿程度好，有利于燃盡； d 一、二次風(fēng)混合可調(diào)整，煤種適應(yīng)性好。一、二次風(fēng)混合可調(diào)整，煤種適應(yīng)性好。 e 爐膛出口左右側(cè)流速、溫度偏差大；爐膛出口左右側(cè)流速、溫度偏差大； f 一次風(fēng)射流偏斜引起結(jié)渣。一次風(fēng)射流偏斜引起結(jié)渣。直流、旋流燃

17、燒器比較直流、旋流燃燒器比較（書（書p.78，83） 2. 運(yùn)行特點(diǎn)運(yùn)行特點(diǎn) 旋流燃燒器：旋流燃燒器： a 各燃燒器空氣動(dòng)力特性相對(duì)獨(dú)立，各燃燒器空氣動(dòng)力特性相對(duì)獨(dú)立， 相互之間影響??；相互之間影響??； 著火、燃燒條件主要依靠自身。著火、燃燒條件主要依靠自身。 b 射流穿透力小；射流穿透力小； c 一、二次風(fēng)混合的調(diào)整幅度小。一、二次風(fēng)混合的調(diào)整幅度小。 d 爐膛出口左右側(cè)流速、溫度偏差小；爐膛出口左右側(cè)流速、溫度偏差??； e 不會(huì)出現(xiàn)一次風(fēng)射流偏斜。不會(huì)出現(xiàn)一次風(fēng)射流偏斜。第八節(jié)第八節(jié) 煤粉鍋爐爐膛煤粉鍋爐爐膛一、煤粉鍋爐的爐膛一、煤粉鍋爐的爐膛 爐膛：爐膛：鍋爐的燃燒空間鍋爐的燃燒空間+換

18、熱面換熱面。 對(duì)爐膛的要求對(duì)爐膛的要求 （書（書p.9697） 1）良好的空氣動(dòng)力場(chǎng)：）良好的空氣動(dòng)力場(chǎng)： 完全燃燒，不結(jié)渣，低完全燃燒，不結(jié)渣，低NOx 。 2）合適的爐膛出口煙溫：）合適的爐膛出口煙溫： 爐膛出口受熱面不超溫、不結(jié)渣。爐膛出口受熱面不超溫、不結(jié)渣。 3）合適的熱強(qiáng)度：）合適的熱強(qiáng)度： 完全燃燒，不結(jié)渣，低完全燃燒，不結(jié)渣，低NOx 。 4）良好的煤種變化適應(yīng)能力。）良好的煤種變化適應(yīng)能力。二、爐膛設(shè)計(jì)參數(shù)二、爐膛設(shè)計(jì)參數(shù)1、容積熱強(qiáng)度、容積熱強(qiáng)度 kW/m3 qv對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響：對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響： （書（書p.97） （1）燃料在爐內(nèi)停留時(shí)間；）燃料在爐內(nèi)停留時(shí)間； （燃

19、盡程度）（燃盡程度） （2）爐膛出口煙溫；）爐膛出口煙溫；（爐膛出口結(jié)渣、過熱汽溫）（爐膛出口結(jié)渣、過熱汽溫）（3）壁面熱負(fù)荷。）壁面熱負(fù)荷。 （鍋爐容量大，（鍋爐容量大， qv取小）取?。ゝnetarcalVVQBq爐膛容積燃料輸入的熱量,2、斷面熱強(qiáng)度、斷面熱強(qiáng)度 kW/m2 qA對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響：對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響： （書（書p.97） 影響燃燒區(qū)域溫度水平，從而影響：影響燃燒區(qū)域溫度水平，從而影響： （1）結(jié)渣；）結(jié)渣； （2）NOx生成量；生成量； （3）燃料著火、燃盡。）燃料著火、燃盡。AQBqnetarcalA爐膛截面積,3、燃燒器區(qū)域壁面熱強(qiáng)度燃燒器區(qū)域壁面熱強(qiáng)度 kW/m2 q

20、B對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響：對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響： （書（書p.98） 影響燃燒器區(qū)域溫度水平，從而影響：影響燃燒器區(qū)域溫度水平，從而影響： （1）結(jié)渣；）結(jié)渣； （2）NOx生成量；生成量； （3）燃料著火、燃盡。）燃料著火、燃盡。BnetarcalBAQBq燃燒器區(qū)域壁面積,4、燃盡區(qū)容積熱強(qiáng)度燃盡區(qū)容積熱強(qiáng)度 kW/m3 qbo 對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響：對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響： （書（書p.98） 類似于類似于qv，但更側(cè)重于燃盡過程。，但更側(cè)重于燃盡過程。bonetarcalboVQBq燃盡區(qū)容積,5、爐膛壁面熱強(qiáng)度爐膛壁面熱強(qiáng)度 kW/m2 對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響：對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響： （書（書p.99） （1）結(jié)渣；）結(jié)渣； （2）NOx生成量；生成量； （3）燃料著火、燃盡；）燃料著火、燃盡； （4）爐膛出口煙溫；）爐膛出口煙溫； （5）傳熱惡化。）傳熱惡化。FQBqrefcalwf爐膛水冷壁的面積爐膛總輻射熱wfq6、各熱強(qiáng)度之間的相關(guān)性、各熱