鍋爐原理-第五章-煤粉燃燒理論基礎(chǔ)及燃燒設(shè)備

1、1第五章煤粉燃燒理論基礎(chǔ)第五章煤粉燃燒理論基礎(chǔ) 及燃燒設(shè)備及燃燒設(shè)備 2第一節(jié)燃燒基本原理第一節(jié)燃燒基本原理一、化學(xué)反應(yīng)速度一、化學(xué)反應(yīng)速度燃燒是燃料與氧化劑進(jìn)行的發(fā)光發(fā)熱的高速化學(xué)反應(yīng)。燃燒是燃料與氧化劑進(jìn)行的發(fā)光發(fā)熱的高速化學(xué)反應(yīng)。一般分為均相燃燒和異相燃燒一般分為均相燃燒和異相燃燒hHgGbBaA通用化學(xué)反應(yīng)方程式通用化學(xué)反應(yīng)方程式a,b 反應(yīng)物反應(yīng)物 A,B 的化學(xué)反應(yīng)計(jì)量系數(shù)的化學(xué)反應(yīng)計(jì)量系數(shù)g,h 生成物生成物 G,H 的化學(xué)反應(yīng)計(jì)量系數(shù)的化學(xué)反應(yīng)計(jì)量系數(shù)3化學(xué)反應(yīng)速度化學(xué)反應(yīng)速度dtdCxxC C 反應(yīng)物或生成物濃度；反應(yīng)物或生成物濃度； t - t - 時間時間l影響因素：反應(yīng)

2、物的濃度、壓力、溫度、有否催化影響因素：反應(yīng)物的濃度、壓力、溫度、有否催化反應(yīng)和連鎖反應(yīng)。反應(yīng)和連鎖反應(yīng)。41 1、反應(yīng)物濃度的影響、反應(yīng)物濃度的影響k k 化學(xué)反應(yīng)常數(shù)化學(xué)反應(yīng)常數(shù)bBaABBBbBaAAAACCkdtdCCCkdtdC或或?qū)τ谔苛Ｈ紵龑τ谔苛Ｈ紵齜BBBkCdtdCbOOOkCdtdC質(zhì)量作用定律質(zhì)量作用定律53 3、反應(yīng)物壓力的影響、反應(yīng)物壓力的影響RTEekk0lk k 0 0 頻率因子；頻率因子； lE E 活化能；活化能；lR R 摩爾通用氣體常數(shù)；摩爾通用氣體常數(shù)；lT T 熱力學(xué)溫度熱力學(xué)溫度 l阿累尼烏茲公式阿累尼烏茲公式l反應(yīng)物的壓力越大，反應(yīng)速度越快。反應(yīng)

3、物的壓力越大，反應(yīng)速度越快。2 2、溫度的影響、溫度的影響l溫度越高，反應(yīng)速度越快。溫度越高，反應(yīng)速度越快。RTEbBBeCk0nnAnRTpxk)(反應(yīng)級數(shù)反應(yīng)級數(shù) 65 5、連鎖反應(yīng)、連鎖反應(yīng)32222SOOSOl三個過程三個過程4 4、催化反應(yīng)、催化反應(yīng)l自動連續(xù)加速生成新的活化鏈自動連續(xù)加速生成新的活化鏈NOSOSONONONOO22222232222鏈的激發(fā)、傳遞、斷裂鏈的激發(fā)、傳遞、斷裂7HClHCl222l不分支連鎖反應(yīng)：不分支連鎖反應(yīng)：l分支連鎖反應(yīng)：分支連鎖反應(yīng)：OHOH222228)(0BksksCC 如何得到如何得到 ？DdNuksOks2)(二、氧的擴(kuò)散速度二、氧的擴(kuò)散

4、速度擴(kuò)散速度系數(shù)擴(kuò)散速度系數(shù) ks炭粒表面的氧炭粒表面的氧濃度濃度周圍介質(zhì)的氧周圍介質(zhì)的氧濃度濃度氧擴(kuò)散的努謝氧擴(kuò)散的努謝爾特數(shù)爾特數(shù)分子擴(kuò)散系數(shù)分子擴(kuò)散系數(shù)炭粒直徑炭粒直徑2)(OksksNudD)Re08. 01 (2)(322OksNu試驗(yàn)得出試驗(yàn)得出9ksBr即即三、燃燒速度與燃燒區(qū)域三、燃燒速度與燃燒區(qū)域燃燒速度燃燒速度 擴(kuò)散速度擴(kuò)散速度反應(yīng)速度反應(yīng)速度)(0BksksCC BrBksrkCCC)(0BrBksrCkCC000111CkCkzksr折算速度系數(shù)折算速度系數(shù)RTEbBBeCk0101. 1.溫度很低，溫度很低，k k很小很??；0kCW 00111CkCkzksr2. 2

5、.溫度很高，溫度很高，k k很大很大； 3. 3. ； 相對速度和粒徑的影響相對速度和粒徑的影響11第二節(jié)煤粉氣流的著火和燃燒第二節(jié)煤粉氣流的著火和燃燒一、煤粉的燃燒過程一、煤粉的燃燒過程煤粉燃燒的三個階段煤粉燃燒的三個階段1. 1.著火前的準(zhǔn)備階段著火前的準(zhǔn)備階段2. 2.燃燒階段燃燒階段3. 3.燃盡階段燃盡階段圖圖5-25-212二、燃燒過程著火和熄火的熱力條件二、燃燒過程著火和熄火的熱力條件放熱放熱圖圖5-45-4rnORTEVQCekQ201吸熱吸熱)(2bTTSQ13煤粉氣流著火溫度煤粉氣流著火溫度, ,表表5-15-1，5-15-1一次風(fēng)加熱、水分加熱、蒸發(fā)一次風(fēng)加熱、水分加熱、

6、蒸發(fā) 公式公式5-235-23著火熱著火熱三、煤粉氣流的著火三、煤粉氣流的著火影響因素：燃料性質(zhì)、運(yùn)行工況影響因素：燃料性質(zhì)、運(yùn)行工況1. 1.燃料性質(zhì)燃料性質(zhì)-揮發(fā)分（圖揮發(fā)分（圖5-55-5）、水分、灰分、煤粉細(xì)度）、水分、灰分、煤粉細(xì)度2. 2.一次風(fēng)溫一次風(fēng)溫3. 3.一次風(fēng)量（一次風(fēng)率一次風(fēng)量（一次風(fēng)率 表表5-35-3）4. 4.一次風(fēng)速一次風(fēng)速 表表5-45-45. 5.爐內(nèi)散熱條件爐內(nèi)散熱條件6. 6.燃燒器結(jié)構(gòu)特性燃燒器結(jié)構(gòu)特性7. 7.鍋爐負(fù)荷鍋爐負(fù)荷14燃燒效率燃燒效率四、燃燒完全條件四、燃燒完全條件1. 1.合適而充足的空氣量合適而充足的空氣量2. 2.適當(dāng)高的爐溫適當(dāng)

7、高的爐溫 （1000-2000 1000-2000 0 0C)C)3. 3.空氣和煤粉良好擾動和混合空氣和煤粉良好擾動和混合4. 4.煤粉在爐內(nèi)有足夠的停留時間煤粉在爐內(nèi)有足夠的停留時間 爐膛高度、容積、截面積爐膛高度、容積、截面積 容積熱負(fù)荷、截面熱負(fù)荷容積熱負(fù)荷、截面熱負(fù)荷43100qqr15第三節(jié)煤粉燃燒器及點(diǎn)火設(shè)備第三節(jié)煤粉燃燒器及點(diǎn)火設(shè)備燃燒器要求：燃燒器要求： l煤粉爐燃燒設(shè)備：燃燒器、點(diǎn)火裝置、爐膛煤粉爐燃燒設(shè)備：燃燒器、點(diǎn)火裝置、爐膛1) 1)組織良好的空氣動力場組織良好的空氣動力場2) 2)有較好的燃料適應(yīng)性有較好的燃料適應(yīng)性3) 3)環(huán)保環(huán)保4) 4)運(yùn)行可靠運(yùn)行可靠5)

8、5)易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程和自動控制易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程和自動控制l直流和旋流燃燒器直流和旋流燃燒器16一、旋流煤粉燃燒器一、旋流煤粉燃燒器 （一）旋轉(zhuǎn)射流的特性（一）旋轉(zhuǎn)射流的特性l射程短、早射程短、早期混合強(qiáng)烈期混合強(qiáng)烈 17旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度MM氣流切向旋轉(zhuǎn)動量矩氣流切向旋轉(zhuǎn)動量矩K K氣流軸向旋轉(zhuǎn)動量氣流軸向旋轉(zhuǎn)動量L燃燒器噴口特征尺寸燃燒器噴口特征尺寸KLMn 18（一）旋流煤粉燃燒器的型式（一）旋流煤粉燃燒器的型式三種旋流器三種旋流器191. 1.單蝸殼型旋流煤粉燃燒器單蝸殼型旋流煤粉燃燒器202. 2.雙蝸殼旋流煤粉燃燒器雙蝸殼旋流煤粉燃燒器213. 3.軸向葉片型旋流煤粉燃燒器軸向葉片型旋流煤粉燃

9、燒器224. 4.切向葉片式旋流煤粉燃燒器切向葉片式旋流煤粉燃燒器235. 5.雙調(diào)風(fēng)低雙調(diào)風(fēng)低NOxNOx旋流煤粉燃燒器旋流煤粉燃燒器24二、直流煤粉燃燒器二、直流煤粉燃燒器 （一）直流射流的特性（一）直流射流的特性251. 1.均等配風(fēng)直流煤粉燃燒器均等配風(fēng)直流煤粉燃燒器（二）直流煤粉燃燒器的形式（二）直流煤粉燃燒器的形式262. 2.分級配風(fēng)直流煤粉燃燒器分級配風(fēng)直流煤粉燃燒器271. 1.寬調(diào)節(jié)比燃燒器寬調(diào)節(jié)比燃燒器（三）幾種改進(jìn)的直流煤粉燃燒器（三）幾種改進(jìn)的直流煤粉燃燒器282.PM2.PM燃燒器燃燒器29三、點(diǎn)火裝置三、點(diǎn)火裝置 電火花點(diǎn)火電火花點(diǎn)火30電弧點(diǎn)火電弧點(diǎn)火31高能點(diǎn)

10、火高能點(diǎn)火32第四節(jié)煤粉爐的爐膛及其特征第四節(jié)煤粉爐的爐膛及其特征一、煤粉鍋爐的爐膛一、煤粉鍋爐的爐膛1) 1)足夠的空間和合理的形狀足夠的空間和合理的形狀2) 2)合理的爐內(nèi)溫度和空氣動力特性合理的爐內(nèi)溫度和空氣動力特性3) 3)能布置足夠數(shù)量的輻射受熱面能布置足夠數(shù)量的輻射受熱面33（一）旋流燃燒器布置及其爐內(nèi)空氣動力特性（一）旋流燃燒器布置及其爐內(nèi)空氣動力特性 二、燃燒器布置及爐內(nèi)空氣動力特性二、燃燒器布置及爐內(nèi)空氣動力特性3435（二）直流燃燒器布置及其爐內(nèi)空氣動力特性（二）直流燃燒器布置及其爐內(nèi)空氣動力特性 361 1、切圓燃燒方式、切圓燃燒方式37切向燃燒方式空氣動力場切向燃燒方式

11、空氣動力場382 2、四角切圓燃燒存在的主要問題、四角切圓燃燒存在的主要問題1 1）易結(jié)渣火焰偏斜）易結(jié)渣火焰偏斜 影響火焰偏斜的因素：影響火焰偏斜的因素： 補(bǔ)氣條件補(bǔ)氣條件 鄰角氣流橫向推力鄰角氣流橫向推力 燃燒器結(jié)構(gòu)特性燃燒器結(jié)構(gòu)特性 假想切圓直徑假想切圓直徑2 2）爐膛出口煙溫偏差大）爐膛出口煙溫偏差大3 3）二次風(fēng)分配不均）二次風(fēng)分配不均4 4）采用擺動燃燒器需經(jīng)常維護(hù)，每天都要轉(zhuǎn)動一動以避免卡澀）采用擺動燃燒器需經(jīng)常維護(hù)，每天都要轉(zhuǎn)動一動以避免卡澀39三、三、WW形火焰燃燒形火焰燃燒 方式方式40燃燒器燃燒器41燃燒器配風(fēng)燃燒器配風(fēng)42PAXPAX型燃燒器型燃燒器43第五節(jié)燃燒調(diào)整試驗(yàn)方法第五節(jié)燃燒調(diào)整試驗(yàn)方法燃燒調(diào)整試驗(yàn)的目的和內(nèi)容燃燒調(diào)整試驗(yàn)的目的和內(nèi)容目的：目的：確定最合理、最經(jīng)濟(jì)的安全運(yùn)行方式和參數(shù)控制要求，為鍋爐安確定最合理、最經(jīng)濟(jì)的安全運(yùn)行方式和參數(shù)控制要求，為鍋爐安全運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)調(diào)度、自動控制幾運(yùn)行調(diào)整和事故處理提供依據(jù)。全運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)調(diào)度、自動控制幾運(yùn)行調(diào)整和事故處理提供依據(jù)。 內(nèi)容：內(nèi)容：空氣動力場試驗(yàn)、鍋爐負(fù)荷特性試驗(yàn)、