1、第五章第五章 煤粉燃燒理論基礎(chǔ)及燃燒設(shè)備煤粉燃燒理論基礎(chǔ)及燃燒設(shè)備第一節(jié)第一節(jié) 燃燒的基本理論燃燒的基本理論一、化學反應(yīng)速度一、化學反應(yīng)速度1、化學反應(yīng)速度：可以用某一反應(yīng)物濃度減少的速度表、化學反應(yīng)速度：可以用某一反應(yīng)物濃度減少的速度表示，也可以用生成物濃度增加的速度表示，其常用的單示，也可以用生成物濃度增加的速度表示，其常用的單位是位是 mol(m3s)。 C2H4+3O2=2CO2+2H2O bBaAhHgG dtdCAAdtdCBBdtdCGGdtdCHH2、影響化學反應(yīng)因素（重要的條件）：反應(yīng)物的濃度；溫度; 活化能;壓力; 是否有催化反應(yīng)或連鎖反應(yīng)。1、濃度對化學反應(yīng)速度的影響根據(jù)

2、質(zhì)量作用定律，對于均相反應(yīng)，在一定溫度下化學反應(yīng)速度與參加化學反應(yīng)的各反應(yīng)物的濃度成正比，而各反應(yīng)物濃度項的方次等于化學反應(yīng)式中相應(yīng)的反應(yīng)系數(shù)。 C+O2=CO2 bBaAACCkdtdCbBBBkCdtdC2、溫度對化學反應(yīng)速度的影響 阿累尼烏斯定律表示：RTEekk0RTEbBBeCkw03、活化能的影響：在一定溫度下，活化能越大，活化分子數(shù)越少，則化學速度越慢；反之，若活化能越小，化學反應(yīng)速度就越快。在相同條件下，不同燃料的焦碳的燃燒反應(yīng)，其活化能是不同的，高揮發(fā)分煤的活化能較小，低揮發(fā)分煤的活化能較大。各類煤的焦炭按方程反應(yīng)的活化能的值(MJ/kmol) 分別為：褐煤：92105；煙煤

3、：117134；無煙煤：1401474、壓力對化學反應(yīng)速度的影響 在反應(yīng)容積不變的情況下，反應(yīng)系統(tǒng)壓力的增高，就意味著反應(yīng)物濃度增加，從而使反應(yīng)速度加快。化學反應(yīng)速度與反應(yīng)系統(tǒng)壓力的次方成正比： nnAnRTPxk)(4、催化反應(yīng)：催化劑可影響化學反應(yīng)速度，但化學反應(yīng)卻不能影響催化劑本身。5、連鎖反應(yīng)：連鎖反應(yīng)可以使化學反應(yīng)自動連續(xù)加速進行。二、煤的燃燒二、煤的燃燒 燃燒一般是指燃料與氧化劑進行的發(fā)熱與發(fā)光的高速化學反應(yīng)。燃燒是指燃料與氧的劇烈化學反應(yīng)。燃料與氧化劑可以是同一形態(tài)的，如氣體燃料在空氣中的燃燒，稱為單相（或均相）反應(yīng)，燃料與氧化劑也可以是不同形態(tài)的，如固體燃料在空氣中的燃燒，稱為

4、多相（或異相）燃燒。 炭粒的燃燒速度是指炭粒單位表面上的實際反應(yīng)速度。炭粒表面按完全燃燒反應(yīng)的化學反應(yīng)速度，氧向炭粒表面的擴散速度。當燃燒過程穩(wěn)定時，氧的擴散速度與化學反應(yīng)速度應(yīng)該相等，并都等于燃燒速度，即 rksB00111CkCkzksr三、燃燒反應(yīng)區(qū)域（階段）三、燃燒反應(yīng)區(qū)域（階段） 炭粒的多相燃燒反應(yīng)過程：炭粒的多相燃燒反應(yīng)過程：（1）參加燃燒的氧氣從周圍環(huán)境擴散到炭粒的反應(yīng)表面；）參加燃燒的氧氣從周圍環(huán)境擴散到炭粒的反應(yīng)表面；（2）氧氣被炭粒表面吸附；）氧氣被炭粒表面吸附；（3）在炭粒表面進行燃燒化學反應(yīng)；）在炭粒表面進行燃燒化學反應(yīng)；（4）燃燒產(chǎn)物由炭粒解吸附；）燃燒產(chǎn)物由炭粒解吸

5、附；（5）燃燒產(chǎn)物離開炭粒表面，擴散到周圍環(huán)境中。）燃燒產(chǎn)物離開炭粒表面，擴散到周圍環(huán)境中。 炭粒的多相燃燒反應(yīng)區(qū)域：炭粒的多相燃燒反應(yīng)區(qū)域： 1、動力燃燒區(qū)當溫度較低時（1000），炭粒表面化學反應(yīng)速度較慢，供應(yīng)炭粒表面的氧量遠大于化學反應(yīng)所需的耗氧量。此時 ，燃燒速度 2、擴散燃燒區(qū)當溫度很高時（1400），化學反應(yīng)速度常數(shù)隨溫度的升高而急劇增大，炭粒表面的化學反應(yīng)速度很快，以致耗氧速度遠遠超過氧的供應(yīng)速度，炭粒表面的氧濃度實際為零。這時，則 ， ksk0kCrzkk0kCr3、過渡燃燒區(qū) 介于上述兩種燃燒區(qū)的中間溫度區(qū)，化學反應(yīng)速度常數(shù)與氧的擴散速度系數(shù)處于同一數(shù)量級，因而氧的擴散速度與

6、炭粒表面的化學反應(yīng)速度相差不多，這時化學反應(yīng)速度和氧的擴散速度都對燃燒速度有影響。這個燃燒反映溫度區(qū)稱為過渡燃燒區(qū)。在過渡燃燒區(qū)內(nèi)，提高反應(yīng)系統(tǒng)溫度，改善氧的擴散混合條件，強化擴散，才能使燃燒速度加快。 在煤粉鍋爐中，只有那些粗煤粉在爐膛的高溫區(qū)才有可能接近擴散燃燒。在爐膛燃燒中心以外，大部分煤粉是處于過渡區(qū)甚至動力區(qū)的。煤粉鍋爐著火區(qū)是動力區(qū)。 因此煤粉鍋爐提高爐膛溫度和氧的擴散速度都可以強化煤粉的燃燒過程。 第二節(jié)第二節(jié) 煤粉氣流的著火和燃燒一、煤粉氣流的著火條件及其強化措施一、煤粉氣流的著火條件及其強化措施 煤粉燃燒的三個階段：著火階段、燃燒階段、燃盡階段。1、著火（和熄火）的熱力條件：

7、煤粉燃燒時的放熱量：周圍介質(zhì)的散熱量：rnORTEVQCekQ201)(02TTSQ結(jié)論：上圖中散熱曲線和放熱曲線的切點2和4，分別對應(yīng)于反應(yīng)系統(tǒng)的著火溫度和熄火溫度。然而點2和點4的位置是隨著反應(yīng)系統(tǒng)的熱力條件散熱和放熱的變化而變化的。因此，著火溫度和熄火溫度也是隨著熱力條件的變化而變化的，并不是一個物理常數(shù)，只是一定條件下得出的相對特征值。而且著火溫度永遠小于熄火溫度。而且著火溫度永遠小于熄火溫度。著火熱近似按下式計算： kJ/kg （2）強化著火的措施：理論上可以從加強放熱和減少散熱兩方面著手。在散熱條件不變的情況下，可以增加可燃混合物的濃度和壓力，增加可燃混合物的初溫，使放熱加強；在放

8、熱條件不變時，則可采用增加可燃混合物初溫和減少氣流速度、燃燒室保溫等減少放熱措施來實現(xiàn)。 鍋爐實際采取的措施：提高一次風溫度（熱風送粉）、降低一次風量（率）和風速（無煙煤w1=2025m/s）。)(100100(11ttMCMCCVQzhqargrkzh)100(2510)100(19.4)100(1zhqartCtMM2、影響煤粉氣流著火的主要因素（1）燃料性質(zhì)： 影響最大的是揮發(fā)分含量，煤粉的著火溫度隨的變化規(guī)律如圖55所示。揮發(fā)分降低時，煤粉氣流的著火溫度顯著提高，著火熱也隨之增大，將煤粉氣流加熱到更高的溫度才能著火。 原煤水分增大時，著火熱也隨之增大，同時水分的加熱、蒸發(fā)、過熱都要吸收

9、爐內(nèi)的熱量，只是爐內(nèi)溫度水平降低，從而使煤粉氣流卷吸的煙氣溫度以及火焰對煤粉氣流的輻射熱也相應(yīng)降低。 原煤灰分在燃燒過程中不但不能放熱，還要吸熱，而且影響氧與炭的接觸，影響著火和燃燒。煤粉氣流的著火溫度也隨煤粉的細度而變化，煤粉愈細，著火愈容易。 （2）一次風溫 提高一次風溫可減少著火熱，從而加快著火。因此，在實踐中燃用低揮發(fā)分煤時，常采用高溫的預(yù)熱空氣作為一次風來輸送煤粉，即采用熱風送粉系統(tǒng)。（3）一次風量（率）一次風量越大，著火熱增加的越多，將使著火推遲；但一次風量太小，著火階段部分揮發(fā)分和細粉燃燒得不到足夠的氧，將限制燃燒過程的發(fā)展。另外，一次風量還必須滿足輸粉的要求，否則會造成煤粉堵塞

10、。一次風量常用一次風率來表示，它是指一次風量占入爐總風量的質(zhì)量百分比。對應(yīng)煤種的推薦范圍:無煙煤和貧煤：r1=2025%; 煙煤：乏氣送粉r1=2530%; 熱風送粉r1=3035%; 褐煤：乏氣送粉r1=2530%；熱風送粉r1=3040% 。（4）一次風速 一次風速對著火過程也有一定的影響。若一次風速過高，則通過單位截面積的流量增大，勢必降低煤粉氣流的加熱速度，使著火距離加長。但一次風速過低時，會引起燃燒器噴口被燒壞，以及煤粉管道堵塞等故障，故有一個最適宜的一次風速，它與煤種及燃燒器形式有關(guān)，其推薦范圍列于表54一、二、三次風速的推薦范圍（m/s） （5）爐內(nèi)散熱條件從煤粉氣流著火的熱力條

11、件可知，如果放熱曲線不變，減少爐內(nèi)散熱，在實踐中為了加快和穩(wěn)定低揮發(fā)分煤的著火，常在燃燒器區(qū)域用鉻礦砂等耐火材料將部分水冷壁遮蓋起來，構(gòu)成所謂衛(wèi)燃帶。但容易產(chǎn)生結(jié)焦，一般不采用。（6）燃燒器結(jié)構(gòu)特性 影響著火快慢的燃燒器結(jié)構(gòu)特性，主要是指一、二次風混合的情況。如果一、二次風混合過早，在煤粉氣流著火前就混合的話，等于增大了一次風量，相應(yīng)使著火熱增大，推遲著火過程。因此，燃用低揮發(fā)分煤種時，應(yīng)使一、二次風的混合點適當?shù)赝七t。直流燃燒器材用分級培鋒，可以實現(xiàn)一、二次風混合推遲。 燃燒器的尺寸也影響著火的穩(wěn)定性。燃燒器出口截面積愈大，煤粉氣流著火時離開噴口距離就愈遠，著火拉長了。從這一點來看，采用尺寸

12、較小的小功率燃燒器代替大功率燃燒器是合理的。（7）鍋爐負荷：調(diào)峰40100%,基本負荷機組70100% 。 3、強化著火的措施、強化著火的措施（1）組織強烈的煤粉氣流與高溫煙氣的混合，以保證供給足夠的著火組織強烈的煤粉氣流與高溫煙氣的混合，以保證供給足夠的著火熱，這是穩(wěn)定著火過程的首要條件；（熱，這是穩(wěn)定著火過程的首要條件；（燃燒器結(jié)構(gòu)設(shè)計時要考慮）（2）提高一次風溫，采用熱風送粉；采用合適的一次風量和風速是減）提高一次風溫，采用熱風送粉；采用合適的一次風量和風速是減小著火熱的有效措施；小著火熱的有效措施；（3）采用較細較均勻的煤粉；分級燃燒（或濃淡燃燒）可減少著火熱；采用較細較均勻的煤粉；分

13、級燃燒（或濃淡燃燒）可減少著火熱；高負荷運行；敷設(shè)衛(wèi)燃帶是難燃煤穩(wěn)定著火的常用方法。高負荷運行；敷設(shè)衛(wèi)燃帶是難燃煤穩(wěn)定著火的常用方法。二、煤粉氣流燃燒完全的條件二、煤粉氣流燃燒完全的條件1、供應(yīng)充足而又合適的空氣量：過量空氣系數(shù)在、供應(yīng)充足而又合適的空氣量：過量空氣系數(shù)在1.2。2、適當高的爐溫：溫度在、適當高的爐溫：溫度在1250以下為宜，超過以下為宜，超過1350會增加氮氧化物生會增加氮氧化物生成量。成量。 3、空氣和煤粉的良好擾動和混合：要做到這一點，就要求燃燒器的結(jié)構(gòu)特性優(yōu)良，一、二次風混合良好，并有良好的爐內(nèi)空氣動力場。增加二次風和三次風速度，加強燃盡階段氧混合。4、在爐內(nèi)要有足夠的

14、停留時間：采取旋轉(zhuǎn)氣流和加大爐膛高度的措施。第三節(jié)第三節(jié) 煤粉燃燒器及點火設(shè)備煤粉燃燒器及點火設(shè)備一、對燃燒器結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求1、組織良好的空氣動力場，使燃料及時著火，與空氣適時混合，保證燃燒的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性；2、有較好的燃料適應(yīng)性，具有良好的調(diào)節(jié)性能和較大的調(diào)節(jié)范圍，以適應(yīng)煤種和負荷變化的需要；3、應(yīng)能控制的生成在允許的范圍內(nèi)，以達到保護環(huán)境的要求；4、運行可靠，不易燒壞和磨損，便于維修和更換部件；5、易于實現(xiàn)遠程或自動控制。二、煤粉燃燒器的型式 燃燒器出口氣流特征分類，煤粉燃燒器可分為直流燃燒器和旋流燃燒器兩大類。1、直流燃燒器：出口氣流為直流射流或直流射流組的燃燒器；按照配風方式又可分為：

15、均等配風和分級配風兩種；根據(jù)煤種不同其結(jié)構(gòu)有所不同。2、旋流燃燒器：出口氣流包含有旋轉(zhuǎn)射流的燃燒器稱旋流燃燒器。根據(jù)具體結(jié)構(gòu)分類。 三、旋流煤粉燃燒器的原理及結(jié)構(gòu)三、旋流煤粉燃燒器的原理及結(jié)構(gòu)（一）旋轉(zhuǎn)射流（一）旋轉(zhuǎn)射流w旋流燃燒器是利用旋流器使氣流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動的。當旋轉(zhuǎn)氣流由燃燒旋流燃燒器是利用旋流器使氣流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動的。當旋轉(zhuǎn)氣流由燃燒器出口噴出后，氣流在爐膛內(nèi)就形成了旋轉(zhuǎn)射流，如圖所示。器出口噴出后，氣流在爐膛內(nèi)就形成了旋轉(zhuǎn)射流，如圖所示。1、旋轉(zhuǎn)射流的主要特點、旋轉(zhuǎn)射流的主要特點（1）旋轉(zhuǎn)射流中任一點的空間速度均可分解成軸向速度、徑向速度和）旋轉(zhuǎn)射流中任一點的空間速度均可分解成軸向速度

16、、徑向速度和切向速度，氣流旋轉(zhuǎn)的結(jié)果，在射流的中心部分產(chǎn)生一個低壓區(qū)，造成切向速度，氣流旋轉(zhuǎn)的結(jié)果，在射流的中心部分產(chǎn)生一個低壓區(qū)，造成了徑向和軸向壓力梯度。特別是軸向的反向壓力梯度，將吸引中心部分了徑向和軸向壓力梯度。特別是軸向的反向壓力梯度，將吸引中心部分的煙氣沿軸向反向流動，如圖的煙氣沿軸向反向流動，如圖56（d）。即在燃燒器出口附近形成和）。即在燃燒器出口附近形成和主氣流流動方向相反的回流運動，因而在旋流射流的內(nèi)部產(chǎn)生了回流主氣流流動方向相反的回流運動，因而在旋流射流的內(nèi)部產(chǎn)生了回流區(qū)區(qū)內(nèi)回流區(qū)。這是旋轉(zhuǎn)射流主要特點。內(nèi)回流區(qū)。這是旋轉(zhuǎn)射流主要特點。 （2）由于和周圍介質(zhì)進行強烈的湍流

17、交換，沿射流的運動方向，切向）由于和周圍介質(zhì)進行強烈的湍流交換，沿射流的運動方向，切向速度衰減速度衰減 ，即，即旋轉(zhuǎn)效應(yīng)衰減很快。旋轉(zhuǎn)射流中，軸向速度的衰減比切向速度慢些，但旋轉(zhuǎn)效應(yīng)衰減很快。旋轉(zhuǎn)射流中，軸向速度的衰減比切向速度慢些，但遠比直流射流快。在同樣的初始動量下，旋轉(zhuǎn)射流的射程要比直流短。遠比直流射流快。在同樣的初始動量下，旋轉(zhuǎn)射流的射程要比直流短。 （3）旋轉(zhuǎn)射流的擴展角一般比直流射流大，而且隨著旋轉(zhuǎn)強度的增大而增大。旋轉(zhuǎn)強度可用下式表示：式中 M氣流的切向旋轉(zhuǎn)動量矩； K 氣流的軸向旋轉(zhuǎn)動量 ； L燃燒器噴口的特征尺寸。nKLM2、旋轉(zhuǎn)射流流型旋轉(zhuǎn)射流流型 隨著旋轉(zhuǎn)強度的不同，旋轉(zhuǎn)

18、射流有三種不同的流動狀態(tài)：封閉氣流、開放式旋轉(zhuǎn)射流、形成全擴散式旋轉(zhuǎn)射流。封閉氣流沒有回流區(qū)，對著火不利；全擴散式旋轉(zhuǎn)射流又叫做“飛邊”。飛邊會使火焰貼墻，造成爐墻或水冷壁結(jié)渣。 （二）旋流煤粉燃燒器的型式 旋流煤粉燃燒器是利用旋流器使氣流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動。 旋流器的主要有：蝸殼型和葉片型兩大類。 蝸殼型旋流燃燒器（蝸殼作旋流器）：現(xiàn)主要有直流（一次風）蝸殼（單蝸殼）和旋流（一次風）蝸殼（雙蝸殼）。 葉片型旋流燃燒器（葉片作旋流器）：現(xiàn)主要有軸向葉片及切向葉片等。1、直流（一次風）蝸殼（單蝸殼）燃燒器、直流（一次風）蝸殼（單蝸殼）燃燒器 圖59單蝸殼旋流燃燒器1擴流錐；2一次風擴散管口；3一次風管

19、；4二次風蝸殼；5一次風連接管；6二次風舌形擋板；7連接法蘭；8點火噴嘴安裝孔 2、雙蝸殼旋流煤粉燃燒器 圖510 雙蝸殼旋流燃燒器1一次風蝸殼；2二次風蝸殼；3舌形擋板；4點火油槍；5噴口3、軸向葉片型旋流煤粉燃燒器 利用軸向葉片使氣流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的燃燒器稱為軸向葉片式旋流燃燒器。 圖511軸向可動葉輪型旋流燃燒器1二次風葉輪拉桿；2一次風管；3一次風舌型擋板；4二次風筒；5二次風葉輪；6油槍4、切向葉片式旋流煤粉燃燒器 圖320徑向濃淡旋流燃燒器示意圖1爐墻；2直流二次風通道；3旋流器；4旋流二次風通道；5一次風通道；6中心管；7點火裝置；8直流二次風擋板；9煤粉濃縮器；10淡一次風通道；11

20、濃一次風通道5.雙調(diào)風低NOX煤粉燃燒器圖513 雙調(diào)風濃淡旋流燃燒器 1油嘴；2點火油槍；3文丘里管；4二次風葉片；5內(nèi)二次風調(diào)風擋板；6外二次風調(diào)風擋板 6、徑向濃淡旋流燃燒器、徑向濃淡旋流燃燒器 圖320徑向濃淡旋流燃燒器示意圖1爐墻；2直流二次風通道；3旋流器；4旋流二次風通道；5一次風通道；6中心管；7點火裝置；8直流二次風擋板；9煤粉濃縮器；10淡一次風通道；11濃一次風通道 雙調(diào)風燃燒器的主要優(yōu)點是由于空氣的分級送入。實踐雙調(diào)風燃燒器的主要優(yōu)點是由于空氣的分級送入。實踐證明，采用雙調(diào)風燃燒器既能有效地控制溫度型證明，采用雙調(diào)風燃燒器既能有效地控制溫度型NOx；又能；又能限制燃料型

21、限制燃料型NOx。此外，燃燒調(diào)節(jié)靈活、有利于穩(wěn)定燃燒、。此外，燃燒調(diào)節(jié)靈活、有利于穩(wěn)定燃燒、對煤質(zhì)有較寬的適應(yīng)范圍。對煤質(zhì)有較寬的適應(yīng)范圍。結(jié)論：旋流燃燒器適合于燃燒揮發(fā)分較大、水分較小的煙煤。結(jié)論：旋流燃燒器適合于燃燒揮發(fā)分較大、水分較小的煙煤。 濃淡旋流燃燒器可燃燒貧煤。 雙調(diào)風濃淡旋流燃燒器特點： 由于這種燃燒器的二次風采用內(nèi)、外兩個調(diào)風器，故稱之為雙調(diào)風低NOx燃燒器。該燃燒器的一次風煤粉混合物為不旋轉(zhuǎn)的直流射流，在燃燒器出口處一次風與內(nèi)二次風混合形成富燃料著火燃燒區(qū)。外二次風的旋流強度較低，因而可使燃燒過程推后，并降低火焰溫度。 二、直流煤粉燃燒器的原理及結(jié)構(gòu)二、直流煤粉燃燒器的原理

22、及結(jié)構(gòu)（一）直流射流的特性：（一）直流射流的特性：直流射流只有軸向速度和徑向速度，射流是不旋轉(zhuǎn)的。 圖圖515 等溫自由射流的結(jié)構(gòu)特性及速度分布等溫自由射流的結(jié)構(gòu)特性及速度分布1、直流射流特點：在射流中心尚未被周圍氣體混入的地方，仍然保持初速0，這個保持初速為0的三角形區(qū)域成為等速核心區(qū)。在噴口出口處與等速核心區(qū)結(jié)束點所在的截面之間的區(qū)段稱為射流的初始段。射流初始段以后的區(qū)段成為射流主體段或基本段。射流主體段內(nèi)軸線上的流速m是低于初速0的，并沿著流動方向逐漸衰減。射流主體段內(nèi)軸線上流速m沿流動方向的變化規(guī)律與噴口的形狀有關(guān)。主體段軸線相對速度m/0可按下式計算： a.圓形噴口 b.矩形噴口 w

23、0射流初速，m/s； R0噴口的半徑，m； b0噴口短邊一半的尺寸，m; x所求截面距噴口出口的距離，m； a 湍流系數(shù)，0.10.12。 a0.070.08。 29. 096. 000Raxwwm41. 02 . 100baxwwm2、直流射流的射程定義一種定義是指由噴口沿射流軸線到某一截面的距離，該截面最大軸向速度衰減到初始速度的5%。另一種定義是指規(guī)定最大軸向速度衰減到某一數(shù)值時的距離。3、影響射程的因素（1）射程與噴口尺寸有關(guān)。噴口尺寸越大，射流衰減慢，在煙氣介質(zhì)中貫穿能力強，射程越大，對后期混合有利。集中大噴口比分散的多個小噴口的射流的射程大。（2）噴口截面形狀：高寬比h/b越大，射

24、流周界面增大，卷吸能力也增大，卷吸能力越強速度衰減越快，射程就越短。但會導(dǎo)致射流偏離原有軸線方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)。因此，對于矩形截面噴口，噴口的高寬比愈小，剛性愈好，愈不易偏轉(zhuǎn)。（3）初始速度（初識動量mu）：初速越高、初始動量越大，射程越大。射流的動量愈大，剛性愈強，愈不易偏轉(zhuǎn)。 結(jié)論：對于揮發(fā)分大的煤，容易著火，煤粉氣流著火提前，所以要采用大噴口、高寬比小、初始速度大、射程大的燃燒器。反之選擇射程小的燃燒器。（二）直流煤粉燃燒器的形式 直流煤粉燃燒器的出口是由一組圓形、矩形或多邊的噴口所組成。一次風煤粉氣流、燃燒所需要的二次風以及中間儲倉式制煤粉系統(tǒng)熱風送粉時的乏氣三次風分別由不同噴口以直流射流形

25、式噴進爐膛。燃燒器噴口之間保持一定距離，整個燃燒器呈狹長形。噴口射出的直流射流多為水平方向，也有的向上或向下傾斜某一角度；有的直流燃燒器的噴口可以在運行時上下擺動一定角度。1、直流煤粉燃燒器的種類 一、二次風噴口的布置情況，直流煤粉燃燒器大致可分為均等配風和分級配風兩種型式。（1）均等配風直流煤粉燃燒器 均等配風方式是指一、二次風噴口相間布置，即在兩個一次風噴口之間均等布置一個或兩個二次風噴口，或者在每個一次風噴口的背火側(cè)均等布置二次風噴口。其結(jié)構(gòu)見下圖。適應(yīng)煤種：貧煤、煙煤和褐煤。典型的均等配風直流煤粉燃燒器噴口布置方式： 圖516 均等配風直流煤粉燃燒器（a）鍋爐容量400t/h，適用煙煤

26、； (b)鍋爐容量220t/h，適用貧煤和煙煤 ；(c)鍋爐容量220t/h，適用褐煤； (d)鍋爐容量927t/h，適用褐煤 圖516（e） DG1000/16.66-1煙煤型均等配風直流燃燒器噴口結(jié)構(gòu) 圖516(f) 某947t/h褐煤型均等配風直流燃燒器噴口結(jié)構(gòu) 1水冷壁中心線；2一次風；3二次風； 4冷卻風；5油槍；6十字風； (2)分級配風直流煤粉燃燒器 分級配風方式是指把燃燒所需要的二次風分級分階段地送入燃燒的煤粉氣流中，即將一次風噴口集中布置在一起，而二次風噴口分層布置，且一、二次風噴口保持較大的距離，以便控制一、二次風的混合時間，這對于無煙煤的著火和燃燒是有利的。故此種燃燒器適

27、用于無煙煤、貧煤和劣質(zhì)煙煤，所以又叫做無煙煤型直流煤粉燃燒器。典型分級配風直流煤粉燃燒器噴口布置方式如圖517所示。一次風的作用：輸送煤粉并給煤粉著火初期提供氧量；二次風的作用：給煤粉燃燒提供氧量，也稱助燃風；三次風的作用：將細粉分離器分離出的攜帶10 15%細分的 乏氣送到爐內(nèi)參加燃燒。W3=5060m/s。夾心風的作用：在一次風口內(nèi)側(cè)增加一股高速（50-60m/s） 熱風，以增加一次分的剛性，增加射程，防 止著火提前是燃燒器區(qū)域超溫或結(jié)焦。周界風的作用：在一次風外側(cè)周圍增加一股高速（50-60m/s）熱 風，以增加一次風的剛性，增加射程，防止爐內(nèi)結(jié)焦。 圖517分級配風直流燃燒器噴口結(jié)構(gòu)

28、（a）HG-670/13.3-10無煙煤； （b）WGZ-410/9.8-7無煙煤夾心風大噴口型 （c）SG-400/13.7劣質(zhì)無煙煤型 （3）幾種改進的直流煤粉燃燒器：水平和垂直濃淡燃燒器 寬調(diào)節(jié)比濃淡燃燒器： 圖38 WR型濃淡燃燒器煤粉濃度分布示意圖（a）V形擴流錐結(jié)構(gòu)；（b）波形擴流錐結(jié)構(gòu)；（c）擴流錐結(jié)構(gòu)尺寸；（d）一次風噴口總體圖1擺動噴口；2擴流錐；3水平擋板；4燃燒器外殼；5一次風管；6入口彎頭PM燃燒器 圖519 PM型直流煤粉燃燒器（a）一次風入口管道上的彎頭分離器（b）燃燒器的噴口布置1二次風噴口；2貧燃料噴口；3再循環(huán)煙氣噴口；4富燃料噴口；5油槍；6火上風（OFA）

29、噴口；7一次風煤粉管道；8彎頭分離器 垂直濃淡燃燒器的特點a、上部為高濃度的煤粉氣流 ，下部為低濃度的煤粉氣流，并將其保持到離開噴嘴以后的一段距離，從而提高了煤粉噴嘴出口處上部煤粉氣流中的煤粉濃度。在煤粉噴嘴出口處裝有一個擴流錐，可以在噴嘴出口形成一個穩(wěn)定的回流區(qū)，使高溫煙氣不斷穩(wěn)定回流到煤粉火炬的根部，以維持煤粉氣流的穩(wěn)定著火，能有效的燃用低揮發(fā)性的無煙煤和貧煤。 b、PM燃燒器可使NOx生成量減少60%。負荷降低時它仍能保持燃燒穩(wěn)定，不投油的最低穩(wěn)定燃燒負荷可達40%。在（65100）%的負荷變化范圍內(nèi)，NOx生成量大體不變，飛灰中的可燃物含量則隨負荷下降而有所減少。（3）水平濃淡燃燒器

30、圖5-20 水平濃淡燃燒器噴口結(jié)構(gòu) 1、3、4濃縮器；2隔板； 三、點火裝置三、點火裝置 鍋爐點大裝置主要是在鍋爐機組啟動時，用它來點燃主鍋爐點大裝置主要是在鍋爐機組啟動時，用它來點燃主燃燒器的煤粉氣流。燃燒器的煤粉氣流。 1、點火系統(tǒng)的類型：可分為氣油煤粉的三級點火和油煤粉的二級點火系統(tǒng)兩種。三級點火系統(tǒng)：是用點火器點燃著火能量最小的氣體燃料，再點燃霧化的燃料油，最后點燃主燃燒器的煤粉氣流。二級點火系統(tǒng)：采用一種過渡燃料燃料油，即用點火器點燃燃料油，再點燃主燃燒器中的煤粉氣流。2、電器點火器的型式：常用的有電火花點火器、電弧點火器和高能點火器、等離子點火器四種。 第四節(jié)第四節(jié) 煤粉爐的爐膛及

31、其特性 一、煤粉鍋爐的爐膛一、煤粉鍋爐的爐膛1、爐膛的作用：爐膛是供煤粉燃燒的空間，也稱為燃燒室。 2、爐膛的結(jié)構(gòu)應(yīng)能滿足如下要求：（1）應(yīng)具有足夠的空間和合理的形狀，以便組織燃燒，減小不完全燃燒熱損失。（2）要有合理的爐內(nèi)溫度場和良好的爐內(nèi)空氣動力特性，既能保證燃料在爐內(nèi)穩(wěn)定著火和完全燃燒，又要避免火焰沖撞爐墻，或局部溫度過高，防止爐膛水冷壁結(jié)渣。（3）應(yīng)能布置足夠數(shù)量的輻射受熱面，將爐膛出口煙溫降到允許的數(shù)值（1100-1250），以保證爐膛出口及其后的受熱面不結(jié)渣。（4）爐膛結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)滿足下列熱負荷的需要：容積熱負荷:qv=BQar,net,p/Vl=100175kw/m2；截面熱負荷：

32、 qf=BQar,net,p/Fl=34.5MW/m2；燃燒器區(qū)域熱負荷: qr=BQar,net,p/(UHr)=0.9-1.2(褐煤)、1.4-2.1（貧煤、無煙煤） 1.4-2.4（煙煤） MW/m2。3、影響爐膛結(jié)構(gòu)的因素：燃料種類、燃燒方式、燃燒器的布置、火焰的形狀和行程、鍋爐負荷、受熱面布置等。二、燃燒器的布置及爐內(nèi)空氣動力特性二、燃燒器的布置及爐內(nèi)空氣動力特性 （一）旋流燃燒器的布置及其爐內(nèi)空氣動力特性：1、布置 圖523 旋流燃燒器的布置方式 2、旋流燃燒器的爐內(nèi)空氣動力特性 3、旋流燃燒器的優(yōu)點：（1）一、二次風混合強烈；（2）可以將燃燒器布置在兩側(cè)墻或前后墻上，它們又可分為

33、對沖布置和交錯相對布置，使爐膛上部的死滯旋渦區(qū)基本消失，這就改善了爐內(nèi)火焰的混合充滿的程度；4、旋流燃燒器的缺點：（1） 風、粉管道的布置比較復(fù)雜，鍋爐低負荷運行或切換磨煤機停用部分燃燒器時，沿爐膛寬度方向容易產(chǎn)生溫度不均勻。（2）不布置燃燒器的兩面墻，其水冷壁中部熱負荷偏高，易引起結(jié)渣。 （二）直流燃燒器的布置及其爐內(nèi)空氣的動力特性（二）直流燃燒器的布置及其爐內(nèi)空氣的動力特性 1、直流燃燒器的布置（1）單切圓布置，即四角燃燒器一、二次風口的幾何軸線相切于爐膛中心同一個圓；（2）兩角對沖，兩角相切或一次風對沖，二次風切圓；（3）雙切圓布置，即四角一、二次風口相切于不同直徑的圓或?qū)侨紵鞲髯韵?/p>

34、切于不同直徑的圓；（4）八向或六向切圓布置；（5）雙爐膛切圓布置。 2、直流燃燒器切向燃燒的爐內(nèi)空氣動力特性 3、影響直流燃燒器一次風煤粉氣流偏斜的因素主要 （1）射流兩側(cè)的補氣條件 直流射流軸線與爐內(nèi)假想切圓相切，使矩形截面爐膛射流與兩側(cè)爐墻的夾角相差較多，當射流噴入爐膛從兩側(cè)卷吸煙氣時，在射流兩側(cè)形成負壓區(qū)，爐膛中的煙氣就向負壓區(qū)補充。這就造成向火側(cè)靜壓高于背火側(cè)靜壓，使射流向側(cè)偏轉(zhuǎn)。采用正方形爐膛或爐膛寬深比為1，補氣條件的差異造成的影響可以忽略。減小切圓直徑也可減小兩側(cè)的靜壓之差。但切圓直徑太小，爐內(nèi)氣流旋轉(zhuǎn)不強烈，對穩(wěn)定著火，強化后期混合都是不利的。一般假想切圓直徑和爐膛寬度比為0.

35、050.12。 （2）上游鄰角射流的橫向推力與射流的剛性 切圓燃燒的爐膛中，上游鄰角射流對下游射流產(chǎn)生一定的橫向推力，推動氣流強烈旋轉(zhuǎn)，同時也迫使下游流向爐墻一側(cè)偏斜。推力的大小決定于上游射流的總動量。一次風動量愈大，射流剛性愈強，抵抗偏斜的能量愈強，射流的偏斜也就愈小。 （3）燃燒器的結(jié)構(gòu)特性 燃燒器的高寬比或一次風噴口的高寬比愈大，整組射流的剛性及一次風射流的剛性都相應(yīng)較低，一次風射流的偏斜將愈嚴重。4、四角切圓燃燒方式存在的主要問題（1）爐內(nèi)容易結(jié)渣：如一次風速偏低，氣流剛性差，燃燒器周圍容易結(jié)渣；一次風管風量分布不均容易造成爐膛火焰偏斜，爐膛火焰中心向風量小的一角傾斜，使其周圍結(jié)渣；二

36、次風速低，剛性弱對一次風的保護能力降低，一次風容易貼壁，使一次風在著火早期得不到足夠的氧量而產(chǎn)生還原性氣氛，造成爐內(nèi)結(jié)渣；當采用擺動式燃燒器向下擺動調(diào)節(jié)汽溫時，如下排燃燒器距冷灰斗轉(zhuǎn)彎處較近，易造成冷灰斗結(jié)渣。（2）爐膛出口及水平煙道兩側(cè)煙溫的偏差較大，大容量鍋爐這一問題更加嚴重。在四角燃燒鍋爐中，燃燒器區(qū)域形成的旋轉(zhuǎn)火焰不但旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定、強烈，而且粘性很大。高溫煙氣流到達爐膛出口的過程中，其旋轉(zhuǎn)強度雖然逐漸減弱，但仍然又殘余旋轉(zhuǎn)。殘余旋轉(zhuǎn)不但造成爐膛出口處的煙溫偏差，而且造成煙速偏差。氣流逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，左側(cè)煙溫高于右側(cè)煙溫，左側(cè)煙速高于右側(cè)煙速。一般煙溫偏差達100左右，偏差嚴重的甚至達到300，導(dǎo)致過熱器、再熱器超溫爆管。（3）運行中各角二次風分配不均，影響爐內(nèi)火焰中心位置，影響煤粉的燃盡度。（4）采用擺動式燃燒器需經(jīng)常維護，每天都要動一動以避免卡澀，影響其靈活性。 w第五節(jié) 鍋爐外部過程可能發(fā)生的問題w一、鍋爐排渣方式：固態(tài)排渣和液態(tài)排渣w二、固態(tài)排渣煤粉爐的結(jié)渣w1、結(jié)渣的危害w