燃燒設(shè)備課件

第五章燃燒設(shè)備

直流燃燒器及其布置

旋流燃燒器及其布置煤粉火焰的穩(wěn)燃技術(shù)

燃燒污染物控制方法煤粉鍋爐爐膛電站鍋爐的燃燒設(shè)備主要包括煤粉燃燒器和爐膛等。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)噴口以射流形式送入爐膛，保證燃料在爐膛內(nèi)與空氣充分混合、及時著火、穩(wěn)定燃燒和燃盡。燃燒器的性能對燃燒的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性有很大影響。對于煤粉鍋爐燃燒器的基本要求是：保證燃料與空氣充分混合、及時著火、穩(wěn)定燃燒和燃盡，燃燒效率較高。能形成良好的爐內(nèi)空氣動力場，火焰在爐內(nèi)的充滿程度好，且不會沖墻貼壁，避免結(jié)渣。有較好的燃料適應性和負荷調(diào)節(jié)范圍。能減少NOX的生成，減少對環(huán)境的污染。結(jié)構(gòu)簡單，流動阻力較小。燃燒器的分類：按燃燒器出口氣流的特征，可分為直流燃燒器和旋流燃燒器兩大類。直流燃燒器：出口氣流為直流射流或直流射流組的燃燒器。旋流燃燒器：出口氣流可以是幾個同軸旋轉(zhuǎn)射流的組合，也可以是旋轉(zhuǎn)射流和直流射流的組合，但主流為旋轉(zhuǎn)射流的燃燒器。

直流燃燒器及其布置直流燃燒器是由一組圓形或矩形的噴口組成，一、二次風從各自噴口以直流射流形式噴進爐膛。一、直流射流的空氣動力學特性：射流初速度W0，初溫T0，煤粉初始濃度C0。煙氣速度Wamb=0，環(huán)境內(nèi)煤粉濃度Camb=0，環(huán)境溫度Tamb>T0。直流射流過程：直流燃燒器的單個噴口噴出的氣流是最簡單的圓形或平面紊流直流射流。煤粉氣流以較高的初速（Re≥105）和一定的濃度，射入尺寸很大的爐膛空間，爐膛內(nèi)充滿高溫靜止煙氣，爐內(nèi)煤粉濃度為零。自由紊流射流除沿著軸線方向作整體運動外，流體微團還具有紊流脈動，與周圍介質(zhì)發(fā)生物質(zhì)、動量、熱量交換，將周圍部分高溫靜止煙氣卷吸到射流中來，并隨射流一起運動。沿射流流動方向：射流橫斷面不斷擴展，流量Q增加，煤粉濃度C下降，溫度T升高，軸向速度W減慢，最后射流的能量完全消失在空間介質(zhì)中。卷吸：由射流外側(cè)邊界帶動周圍煙氣隨射流一起流動，使射流質(zhì)量逐漸增加，并發(fā)生熱量交換，最終射流橫截面擴大，速度降低，煤粉濃度降低，溫度升高。即卷吸過程。

煤粉氣流卷吸高溫煙氣是著火熱量的主要來源。

噴口尺寸↓，卷吸量↑，因此可將一個大噴口分成幾個小噴口，可增加射流卷吸能力。矩形噴口面積不變，h0/b0↑，噴口周界↑，卷吸能力↑。

速度↑，卷吸能力↑。直流射流卷吸能力<旋流射流卷吸能力。射程L：射流軸向速度Wm與射流初始速度W0的比值降低到0.05時的截面與噴口間的距離。射程反映軸向速度Wm沿射流運動方向衰減的程度，即射流在煙氣介質(zhì)中的貫穿能力。噴口面積一定，速度↑，射程L↑。速度一定，噴口面積↑，射程L↑。（小噴口L↓）射流卷吸周圍氣體越多，衰減↑，射程L↓。直流射流射程L>旋流射流射程L。

射流剛性：在有限空間內(nèi)，射流抵抗外界干擾不發(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；偏向其他射流，會干擾其他射流的正常工作。

射流初始動量↑，射流剛性↑。（與射程L相同）二、直流燃燒器配風方式：

燃煤特性決定了燃燒器的結(jié)構(gòu)。對于低揮發(fā)分的無煙煤、貧煤，燃燒器必須首先保證煤粉穩(wěn)定著火；對于揮發(fā)分較高的煙煤、褐煤，著火相對比較容易，燃燒器要保證燃燒時的空氣補給。分級配風：

一次風噴口相對集中布置，并靠近燃燒器的下部，二次風噴口分層布置，且一、二次風口間距較大。分級配風是把二次風分級分階段的送入。分級配風一次風集中布置，氣流剛性↑，煤粉濃度↑，燃燒放熱集中，火焰中心溫度↑，利于著火。一二次風口間距大，一、二次風的混合晚，保證一次風粉良好的著火條件，后期擾動好，有利于燃盡。適用于低揮發(fā)分的無煙煤、貧煤。由于分級配風方式多用于無煙煤、貧煤，因此為了保證煤粉穩(wěn)定著火，中儲式制粉系統(tǒng)都采用熱風送粉。此時磨煤乏氣通過單獨的三次風口送入爐膛。三次風口布置不當，可能會影響煤粉氣流著火（使爐膛溫度降低，著火推遲，燃燒不穩(wěn)定等），使燃盡條件惡化，導致q4↑，火焰中心上移，爐膛出口煙溫↑，爐膛出口附近結(jié)渣，過熱器超溫等事故。一般三次風口布置在燃燒器最上方，與二次風口保持一定間距，并有一定下傾角（壓火）。直流燃燒器各層二次風作用：

上二次風：補充氧氣，保證燃盡，強化燃盡階段的混合。

中二次風：保證燃燒所需氧氣，強化湍流擾動。

下二次風：托住大顆粒煤粉和火焰，延長煤粉爐內(nèi)停留時間，防止未燃煤粉直接落入冷灰斗，降低q4，降低爐膛下部溫度，防止結(jié)渣。

燃盡風OFA：在大型鍋爐燃燒器最上部，三次風口之上，設(shè)置有兩個燃盡風口。通過燃盡風口送入剩余15%的空氣，實現(xiàn)富燃料燃燒，抑制燃燒區(qū)段溫度，可實現(xiàn)空氣分級燃燒，降低NOX生成量。周界風：裝在一次風噴口的四周，風層薄、風量小、風速較高?？煞乐箛娍跓龎?，加強卷吸，防止煤粉離析，增強一次風剛性，減少偏斜，并適應煤質(zhì)變化。②燃燒：氣流在爐內(nèi)形成強烈的旋轉(zhuǎn)，火焰在爐內(nèi)充滿度較好，爐內(nèi)熱負荷分布均勻，燃燒后期氣流擾動較強，有利于加速燃燒，煤種適應性強。③燃盡：氣流在爐膛內(nèi)呈螺旋形上升，延長了煤粉在爐內(nèi)的停留時間利于燃盡。1-無風區(qū)2-強風區(qū)3-弱風區(qū)無風區(qū)太小，不利于著火。強風區(qū)太靠近水冷壁易結(jié)渣。直流煤粉燃燒器切圓燃燒布置方式單切圓雙切圓六角或八角布置雙爐膛切圓影響一次風粉射流偏斜的因素：①鄰角氣流的橫向推力：一次風射流動量（剛性）是維持氣流不偏斜的內(nèi)在因素。二次風射流動量增加，則中心旋轉(zhuǎn)強度增大，橫向推力也增大，導致一次風射流偏斜加劇。因此增加一次風動量或減少二次風動量，可減輕一次風的偏斜。但一次風速受著火條件限制，不能過分提高，二次風速受加強擾動的限制，也不能過分降低。氣流偏斜：四角切圓燃燒方式實際氣流并不能完全沿軸線方向前進，會出現(xiàn)一定的偏斜，嚴重時會導致燃燒器出口射流貼壁沖墻，造成爐膛水冷壁結(jié)渣。四角切圓燃燒方式的主要熱力參數(shù)：1.一次風口層數(shù)：300MW5-7層隨著鍋爐容量增大，若只增大單個一次風噴口熱負荷，會導致局部熱負荷過高，引起結(jié)渣、NOX增加。2.一次風量：要滿足揮發(fā)分著火所需氧量，及制粉系統(tǒng)要求。一次風量↑，著火熱↑，著火推遲，爐內(nèi)停留時間↓，q4↑。揮發(fā)分大的煤一次風率高。3.一次風速：決定著火穩(wěn)定性，及一次風氣流剛度。過高：推遲著火，燃燒不穩(wěn)定，滅火，沖墻結(jié)渣。過低：剛性↓，偏斜貼壁結(jié)渣；切圓組織不好，擾動↓，卷吸↓，著火延遲，燃燒緩慢；回火，燒壞噴口；煤粉空氣分離，引起煤粉沉積、堵管等現(xiàn)象。4.一次風溫：一次風溫↑，著火熱↓，利于著火，但要同時滿足制粉系統(tǒng)安全性要求。5.二次風量和風速：高溫火焰粘度很大，二次風必須具有很強的穿透力，增強空氣與焦炭粒子表面的接觸。因此二次風速必須很高。6.二次風溫：二次風溫↑，利于穩(wěn)定燃燒，但受空預器傳熱面積限制。一般煤質(zhì)較差時，設(shè)計較高的熱風溫度。四角布置燃燒器配風風速推薦值

旋流燃燒器及其布置旋流燃燒器出口截面都是圓形，也稱圓形燃燒器。一次風射流可以是直流或旋轉(zhuǎn)射流，二次風射流都是圍繞燃燒器軸線旋轉(zhuǎn)的射流。一、旋轉(zhuǎn)射流的動力學特性：燃燒器中裝有旋流器，煤粉氣流和熱空氣通過旋流器時發(fā)生旋轉(zhuǎn)，從噴口射出后即形成旋轉(zhuǎn)射流。②形成內(nèi)回流區(qū)：由于旋轉(zhuǎn)，在射流中心產(chǎn)生低壓區(qū)，造成在燃燒器出口附近形成與主氣流流向相反的回流運動，即旋轉(zhuǎn)氣流內(nèi)部的內(nèi)回流區(qū)。旋轉(zhuǎn)射流從兩方面卷吸高溫煙氣，一方面靠內(nèi)回流區(qū)的反向氣流，另一方面靠射流外邊界的卷吸，有利于穩(wěn)定著火燃燒。內(nèi)回流區(qū)的回流高溫煙氣加熱煤粉氣流根部，才是穩(wěn)定著火的關(guān)鍵。③比直流燃燒器擴展角大，旋轉(zhuǎn)強度↑，擴展角↑。旋轉(zhuǎn)強度n：用于表征旋轉(zhuǎn)射流旋轉(zhuǎn)程度的特征參數(shù)。M：旋轉(zhuǎn)動量矩M↑，n↑K：軸向動量K↓，n↑L：噴口尺寸L↓，n↑（a）封閉氣流（b）開放氣流（c）全擴散氣流（c）全擴散氣流：當n繼續(xù)增大，射流外邊界卷吸能力強烈，補氣條件不好，會使外邊界壓力小于中心壓力，整個射流向外全部張開，形成全擴散式旋轉(zhuǎn)射流。俗稱“飛邊”，會使火焰貼墻，造成爐墻或水冷壁結(jié)渣。旋轉(zhuǎn)強度n的影響：①回流區(qū)長度和回流量：在開放式氣流區(qū)間內(nèi)：n過小：長度和回流量均小，只能卷吸少量低溫煙氣。n過大：回流量↑，但氣流混合過早，不利于著火。目標：回流大量高溫煙氣到氣流根部，加速著火燃燒。②擴散角：n↑，擴散角↑，外邊界面↑，卷吸↑，有利著火。③射程L：n↑，L↓。n過小：則射程L過大，易造成火焰沖墻結(jié)渣。n過大：則射程L過小，易造成爐膛火焰充滿度差。二、旋流燃燒器的類型：

根據(jù)旋流器的結(jié)構(gòu)不同分為

蝸殼式旋流燃燒器

葉片式旋流燃燒器旋流燃燒器分類：特點：一次風不旋轉(zhuǎn)，二次風旋轉(zhuǎn)。調(diào)節(jié)擴流錐可調(diào)回流區(qū)大小。一次風阻力小，初期擾動弱，混合較晚，可燃用較差的煤。特點：一、二次風轉(zhuǎn)向相同，混合早且強烈，適用于煙煤、褐煤。一次風阻力大，不宜用于直吹式制粉系統(tǒng)。易出現(xiàn)局部火焰沖墻結(jié)渣。這兩種目前使用較少。特點：一次風可旋轉(zhuǎn)或不旋轉(zhuǎn)，二次風通過軸向葉片導向形成旋轉(zhuǎn)。葉輪前后移動可調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)強度n。中心回流區(qū)較小，射程遠，適用于高揮發(fā)分煤。特點：一次風為直流或弱旋轉(zhuǎn)射流，二次風通過切向葉片導向形成旋轉(zhuǎn)。適用于高揮發(fā)分煤。旋流燃燒器在結(jié)構(gòu)上分帶中心風管和不帶中心風管兩大類。中心風管可安放點火油槍，用于燃燒器煤粉的點燃。在正常運行時，中心風管中流過的二次風稱中心風，也是一股調(diào)節(jié)風。帶中心風管的旋流燃燒器從內(nèi)到外有中心風、一次風、內(nèi)二次風、外二次風四個環(huán)形通道。不帶中心風管的無中心風，從內(nèi)到外有三個環(huán)形通道。一次風可為直流或旋轉(zhuǎn)射流。內(nèi)外二次風均為旋轉(zhuǎn)射流，且旋向相同。內(nèi)二次風射流直接靠近一次風粉氣流，其旋轉(zhuǎn)強度直接影響回流區(qū)的生成及大小，以及對煤粉顆粒的卷吸。內(nèi)二次風旋轉(zhuǎn)強度過大，雖可擴大回流區(qū)，但過早與一次風混合，影響穩(wěn)定著火。因此內(nèi)二次風風量風速均小于外二次風。三、旋流燃燒器的布置：旋流燃燒主要是靠自身射流旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的內(nèi)回流區(qū)卷吸高溫煙氣對一次風粉進行加熱的，并且一、二次風是通過同一圓形燃燒器按被圓環(huán)分隔的內(nèi)外通道分別進入爐內(nèi)的，所以旋流燃燒器的射流為多股組成的共軸射流。爐內(nèi)火焰不存在整體旋流，火焰充滿度和流場均勻性好。因此旋流燃燒器應單獨布置，使每個燃燒器的火焰能自由發(fā)展，相鄰燃燒器之間保持一定距離，互不干擾。相鄰燃燒器出口射流旋向一般相反，或從整個爐膛氣流均勻性角度去考慮每個燃燒器射流的旋向。并注意布置時避免火焰沖墻結(jié)渣。旋流燃燒器的布置方式a.前墻布置b.前后墻布置c.爐底布置d.爐頂布置b1.交錯布置b2.對沖布置a.前墻布置：火焰充滿度差，在上下均存在較大的死滯區(qū)，煤粉停留時間短，燃燒集中，NOX生成多，不能用于大型鍋爐。旋流燃燒器的布置方式a.前墻布置b.前后墻布置b.前后墻布置：火焰充滿度好，爐內(nèi)火焰不旋轉(zhuǎn)，可減輕爐內(nèi)熱偏差。對沖布置時，對沖兩方火矩在爐膛中部產(chǎn)生撞擊，大部分氣流向上運動，小部分下沖到冷灰斗，死區(qū)小。交錯布置時，火炬相互穿插，提高了火焰混合和充滿程度。但若對沖的兩個燃燒器負荷不相同，則爐內(nèi)高溫火焰將向一側(cè)偏移，造成結(jié)渣。b2.對沖布置b1.交錯布置c.爐底布置d.爐頂布置c.爐底布置：僅用于少數(shù)燃油或燃氣鍋爐。d.爐頂布置：形成U型或W型火焰，延長火焰行程，利于穩(wěn)定著火和完全燃燒。并且爐內(nèi)火焰充滿度好?？傊?，旋流燃燒器的布置不像直流燃燒器的布置講究總體的效果及相互配合，采用旋流燃燒器的鍋爐的燃燒主要取決于燃燒器本身的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。

煤粉火焰的穩(wěn)燃技術(shù)煤粉火焰的穩(wěn)燃技術(shù)，主要可分為爐內(nèi)高溫煙氣回流穩(wěn)燃型技術(shù)和煤粉濃淡燃燒型技術(shù)。高溫煙氣回流穩(wěn)燃法：利用燃燒器的結(jié)構(gòu)，使煤粉氣流中形成局部煙氣的回流，增強對煤粉氣流的供熱能力。濃淡燃燒法：將煤粉氣流送入爐膛前進行濃淡分離，使?jié)庀嗵幱谙蚧鹈?，利于著火燃燒；淡相處于背火面，利于減輕水冷壁的磨損和高溫腐蝕。濃淡燃燒法：濃相（0.8～1.2kg煤粉/kg空氣）處于爐膛內(nèi)的向火面，有利于著火和燃燒，淡相（0.2～0.4kg煤粉/kg空氣）處于水冷壁面，可減緩水冷壁遭受煤粉的沖刷磨損、高溫腐蝕和結(jié)渣。

濃相強化著火過程的原因：減少了煤粉氣流的著火熱，降低了著火溫度；濃度提高，加快了煤粉化學反應速度；縮短了著火時間和著火距離，有利于燃盡；強化了輻射吸熱（提高了爐內(nèi)火焰黑度）在還原性氣氛下降低了NOX的生成。向火面背火面幾種常見的濃淡分離裝置鈍體燃燒器鈍體燃燒器是在直流燃燒器靠近一次風噴口1出口處安裝一個三角形的非流線形物體2，稱為鈍體。

煤粉空氣流經(jīng)鈍體后，在鈍體后面產(chǎn)生一個較大的高溫回流區(qū)3。

煤粉氣流由噴口射出，遇到鈍體后，由于煤粉顆粒慣性大，在回流區(qū)邊緣附近集聚，形成一個高煤粉濃度區(qū)。

在鈍體的導流下，一次風射流的擴散角顯著增大，射流外邊界卷吸高溫煙氣的能力有所增加。2.穩(wěn)燃腔煤粉燃燒器：由穩(wěn)燃腔腔體、鈍體和三角滑塊組成。鈍體：置于穩(wěn)燃腔腔體中，煤粉氣流流經(jīng)鈍體后形成一個回流區(qū)，卷吸爐內(nèi)高溫煙氣加熱煤粉氣流，強化著火燃燒。穩(wěn)燃腔腔體：腔體使鈍體后回流區(qū)封閉，煤粉氣流經(jīng)鈍體后一段距離仍匯合成一股氣流，不致改變爐內(nèi)氣體動力場；將鈍體置于腔體內(nèi)，鈍體前腔體有一漸擴段，相對減低了氣流的速度，可避免鈍體燒壞，減輕磨損。三角形滑塊：一次風直管段中的三角形滑塊可進行煤粉的濃淡分離，在燃燒器出口得到所需的煤粉濃相和淡相進入爐膛燃燒。3.雙通道煤粉燃燒器：

原燃燒器一次風噴口上、下側(cè)各開一個一次風口，形成雙一次風通道。兩股一次風以貼壁射流形式進入一突擴室，其間形成高溫煙氣回流，穩(wěn)定煤粉的著火和燃燒。

兩側(cè)壁腰部布置腰部二次風。腰部風全開，可屏蔽一次風形成的高溫煙氣回流，用于調(diào)節(jié)煤粉著火點位置。

下一次風口兩側(cè)各裝1個直徑為Φ6-8mm的高速蒸汽射流管。流速可在0～音速之間調(diào)節(jié)。高速氣流產(chǎn)生的強烈回流與一次風射流產(chǎn)生的煙氣回流重合，進一步強化下一次風粉的著火；根據(jù)不同煤種對著火熱的要求，通過改變高速蒸汽射流的壓力可改變高溫煙氣回流量。適用于極難燃煤種。雙通道煤粉燃燒器是通過改變腰部二次風風量和高速射流蒸汽壓力來控制煤粉著火，達到低負荷穩(wěn)燃和適應煤種變化的目的。4.水平濃淡煤粉燃燒器：

燃燒器一次風管內(nèi)采用百葉窗式濃縮器，將一次風在水平方向上分成濃、淡兩股氣流，百葉窗的最后一級葉片可調(diào)，用來調(diào)節(jié)煤粉的濃縮比，以滿足各種負荷和煤種變化的需要。

燃燒器出口設(shè)置鈍體和側(cè)面風。鈍體用來形成一定的煙氣回流起穩(wěn)燃作用，側(cè)面風可保護水冷壁避免高溫腐蝕和結(jié)渣。濃淡側(cè)面風5.WR燃燒器（寬調(diào)節(jié)比燃燒器）：WR燃燒器又稱直流式寬調(diào)節(jié)比燃燒器，采用一次風和二次風相間的均等配風方式。由下至上配有A-F六層一次風噴口。二次風噴口共九層。AA為下二次風。FF為上二次風，OA和OB為燃盡風，其余為中間二次風。燃盡風可以實現(xiàn)空氣分級燃燒，減少NOX生成。燃盡風分兩層，負荷低于50%不使用燃盡風，高于50%之后逐漸開啟下層燃盡風，高于75%之后再開啟上層燃盡風。WR燃燒器一次風噴嘴

煤粉氣流通過管道彎頭時，受離心力作用分成上濃下淡兩股。噴嘴中間的水平隔板將保持濃淡偏差煤粉流。若采用水平方向濃淡分離則效果更佳。

煤粉噴嘴出口處的波紋擴流錐，可在噴嘴出口形成一個穩(wěn)定的回流區(qū)，有利于煤粉氣流的加熱和著火。

一次風噴嘴設(shè)有周界風，可避免一次風噴口燒壞；由于周界風和一次風先混合，還可調(diào)節(jié)一次風煤粉濃度，適應煤種變化。

燃燒污染物控制方法本小節(jié)主要介紹燃燒污染物NOX和SOX的控制。一、NOX的生成機理：熱力NOX：約20%生成機理：由空氣中的N2在高溫下氧化生成。2.快速NOX：約5%生成機理：由燃料中的CmHn與空氣中的N2預混燃燒生成的。3.燃料NOX：約75%生成機理：由燃料中的氮燃燒氧化生成。二、影響NOX生成的主要因素：溫度：溫度越高，生成的NOX量越大。過量空氣系數(shù)：α=1.1~1.2，NOX生成量最大。燃煤性質(zhì)：煤中N元素含量越高，NOX生成量越大。三、脫硝技術(shù)的分類：可分為燃燒前、燃燒中、燃燒后處理。但燃燒前脫氮研究較少。燃燒中主要是指低NOX燃燒技術(shù)。燃燒后是指煙氣脫硝技術(shù)，主要有選擇性催化還原（SCR）技術(shù)和選擇性非催化還原（SNCR）技術(shù)。四、低NOX燃燒技術(shù)：主要包括：分級燃燒、再燃燒法、濃淡偏差燃燒、低氧燃燒和煙氣再循環(huán)等。分級燃燒：將燃燒所需的空氣分兩階段從燃燒器送入。第一級：送入理論空氣量的80%左右，使燃料在缺氧富燃條件下燃燒，燃燒速度和爐膛溫度降低，抑制了NOx

的生成；第二級：以二次風形式送入剩余空氣，使燃料在空氣過剩區(qū)域燃盡，此時空氣量雖多，但火焰溫度較低，生成的NOx也較少。因此總的NOx生成量降低。空氣分級燃燒可分為：燃燒室中的分級燃燒和單個燃燒器的分級燃燒。燃燒室中的分級燃燒：主燃燒器上部設(shè)燃盡風OFA噴口。主燃燒器送入約80%的空氣量，燃燒器區(qū)處于富燃狀態(tài)；OFA噴口送入剩余空氣，使燃料燃盡。燃燒室沿高度分成富燃區(qū)和燃盡區(qū)。單個燃燒器分級燃燒：二次風分成兩部分送入，一部分二次風在煤粉著火后及時送入，在火焰根部形成富燃區(qū)；剩余的二次風稍遲送入，形成燃盡區(qū)，促進煤粉燃盡。2.再燃燒法：本質(zhì)是燃料分級燃燒。燃燒分成三個區(qū)域。主燃燒區(qū)：80～85%的燃料以正常過量空氣系數(shù)配置空氣進行燃燒。氣氛為氧化或稍還原性氣氛。再燃燒區(qū)：剩余的燃料以再燃燃料的形式被噴入，形成富燃區(qū)。在還原性氣氛下，主燃燒區(qū)內(nèi)生成的NOX

經(jīng)反應被還原為N2。燃盡區(qū)：送入二次風，保證燃料燃盡?！?.濃淡偏差燃燒：使部分燃料在空氣不足條件下進行燃燒，即燃料過濃燃燒；另一部分在空氣過剩下燃燒，即燃料過淡燃燒。無論哪種情況，α都偏離1.1~1.2的范圍。燃料過濃部分，氧氣不足，燃燒溫度不高；燃料過淡部分，空氣量大，燃燒溫度低，都可抑制NOX生成。4.低氧燃燒：使燃料在爐內(nèi)總體過量空氣系數(shù)較低工況下燃燒。會造成q4增大，燃燒效率低，因此已很少采用。5.煙氣再循環(huán)：將部分低溫煙氣混合一、二次風送入爐內(nèi)，煙氣吸熱并稀釋氧濃度，使燃燒速度和爐內(nèi)溫度降低。但對燃煤鍋爐效果不顯著，并且加劇受熱面磨損。使用較少。五、低NOX燃燒器：1.PM燃燒器：用于四角切圓燃燒鍋爐的直流燃燒器。一次風噴口由一個分叉煤粉管彎頭和上濃下淡兩個煤粉噴口組成?？蓪崿F(xiàn)煤粉濃淡偏差燃燒，抑制NOX。PM型直流煤粉燃燒器原理圖2.DRB雙調(diào)風旋流燃燒器：不設(shè)中心風管。中心通道內(nèi)的一次風為直流射流。

內(nèi)二次風促使內(nèi)回流區(qū)形成，并引燃煤粉。燃燒中心是處于低氧富燃條件下，NOX生成量減少。

外二次風補充燃燒所需空氣，促進燃盡。此時燃燒溫度已經(jīng)不高，雖然空氣量大，但NOX生成也較少。DRB燃燒器實現(xiàn)空氣的分級燃燒，抑制NOX生成。六、煙氣脫硝技術(shù)：1.選擇性催化還原（SCR）技術(shù)：還原劑為NH3，催化劑為TiO2，反應溫度280~420℃。2.選擇性非催化還原（SNCR）技術(shù)：在合適的溫度下無催化劑的條件下，利用還原劑把NOX轉(zhuǎn)化為N2和H2O。反應溫度一般為900~1000℃。七、脫硫技術(shù)：

固體燃料中的硫以三種形態(tài)存在：有機硫、黃鐵礦硫和硫酸鹽硫。前兩種可燃，產(chǎn)物為SO2，硫酸鹽硫表現(xiàn)為不可燃灰分。脫硫技術(shù)同樣可分為燃燒前、燃燒中、燃燒后三類。1.爐內(nèi)噴鈣脫硫：屬于燃燒中脫硫技術(shù)，適用中小型鍋爐。將石灰石CaCO3作為鈣基脫硫劑送入爐膛，受熱分解生成CaO和CO2，CaO與爐內(nèi)SO2反應形成固體CaSO4，經(jīng)除塵器脫除。爐內(nèi)脫硫劑送入位置選擇在爐溫為9501200℃的范圍，避免CaSO4在高溫下分解。爐內(nèi)脫硫劑送入方式有兩種，一種是從一次風或三次風口送入，脫硫劑在爐內(nèi)停留時間較長，有充分的反應時間，但爐內(nèi)高溫區(qū)會使部分已形成的CaSO4分解。另一種是從爐膛出口附近送入，溫度較適合CaO與SO2的反應，生成的CaSO4也不會分解，但反應時間短，反應不充分。

存在的主要問題：煙氣中含灰量增加，導致受熱面沾污、結(jié)渣與磨損加重；當空預器壁溫低于酸露點時，灰中的鈣與酸液反應生成不溶于水的CaSO4，造成空預器堵塞。2.濕法煙氣脫硫（WFGD）：

采用石灰石作為脫硫吸收劑，與煙氣中的SO2反應，除去煙氣中的SO2，并鼓入空氣，生成副產(chǎn)品石膏。典型濕法脫硫系統(tǒng)工藝流程

煤粉鍋爐爐膛爐膛是燃料燃燒和熱交換（主要是輻射能）的場所，也稱燃燒室。煤粉在爐內(nèi)的燃燒過程，不但與燃燒器及其布置有關(guān)，而且也與爐膛本身結(jié)構(gòu)特性有關(guān)。我國鍋爐爐膛多采用簡單的矩形或正方形截面，煙氣呈上升流動。爐膛的結(jié)構(gòu)應能保證燃料完全燃燒，同時保證煙氣在到達爐膛出口時已被冷卻到對流受熱面不結(jié)渣的溫度。因此爐膛結(jié)構(gòu)應滿足以下要求：

保證燃料完全燃燒：使燃料在爐膛內(nèi)有足夠的停留時間。布置合適的受熱面、合理組織爐內(nèi)熱交換：滿足鍋爐容量的要求；同時使煙氣到達爐膛出口時被冷卻到使其后的對流受熱面不結(jié)渣和安全工作所允許的溫度。爐膛出口的NOX和SOX等排放量應符合環(huán)保要求。爐膛結(jié)構(gòu)緊湊，金屬耗量少；制造安裝檢修方便。一、爐膛熱力參數(shù)爐膛容積熱負荷qV：單位時間、單位爐膛容積內(nèi)，燃料燃燒所釋放出的熱量。反映煤粉氣流在爐內(nèi)的停留時間。

qV過大：鍋爐容量一定，則爐膛容積過小，造成煤粉氣流在爐膛停留時間τ過小，造成不完全燃燒，q3、q4↑。爐膛容積↓，水冷壁面積↓，爐溫和爐膛出口煙氣溫度↑，易結(jié)渣；排煙溫度↑，q2↑。

qV過?。籂t膛容積↑，爐溫↓，對著火和穩(wěn)定燃燒不利；水冷壁面積↑，金屬耗量↑，造價↑。

爐膛容積熱負荷qV的選取：qV的大小應能保證燃料燃燒完全（即燃料在爐膛內(nèi)有足夠的停留時間），并使煙氣在爐膛內(nèi)冷卻到不使爐膛出口對流受熱面結(jié)渣的程度（即爐膛內(nèi)布置足夠的受熱面）。隨著鍋爐容量增大，爐膛壁面面積的增加落后于容積的增加。為保證鍋爐安全運行，避免受熱面結(jié)渣，應按煙氣的冷卻條件來選取qV，故大容量鍋爐的qV要比中、小容量鍋爐選得小一些。高揮發(fā)分煤，燃燒速度快，qV可以取大一些。2.爐膛截面熱負荷qA：單位時間、爐膛單位截面上，燃料燃燒所釋放出的熱量。反映燃燒器區(qū)域溫度水平。qA↑，A↓，爐膛截面周長↓，水冷壁面積↓，燃燒器區(qū)域溫度↑，可能導致燃燒器區(qū)域結(jié)渣，NOX↑。qA↓，A↑，燃燒器區(qū)域溫度↓，不利于著火。鍋爐設(shè)計時，可根據(jù)選用的qV、qA確定爐膛容積和截面積，并由此決定爐膛寬度、深度及高度。低揮發(fā)分煤，為了穩(wěn)定著火，qA應該取大些；灰熔點較低的煤，為了避免結(jié)渣，qA應該取小些。比如，無煙煤為了燃盡qV值小，為了穩(wěn)定著火qA值大，爐膛呈瘦高狀。3.燃燒器區(qū)域壁面熱負荷qB：單位時間、燃燒區(qū)域單位爐壁面積上，燃料燃燒所釋放出的熱量。反映燃燒器區(qū)域溫度水平及火焰集中情況。qB↑，火焰越集中，燃燒器區(qū)域溫度↑，對著火和穩(wěn)定燃燒有利，但可能導致燃燒器區(qū)域壁面結(jié)渣，NOX↑。4.爐膛壁面熱負荷qf：也稱爐膛輻射受熱面的熱流密度?？捎糜谟嬎沐仩t水動力工況及判斷管壁溫度高低。qf↑，爐膛單位壁面吸收的熱量↑，爐內(nèi)煙氣溫度↑，易造成水冷壁結(jié)渣。二、爐膛的型式幾種常見爐膛的型式根據(jù)排渣方式不同，爐膛型式可分為固態(tài)排渣爐膛和液態(tài)排渣爐膛。我國煤粉鍋爐多采用固態(tài)排渣爐膛。固態(tài)排渣：燃料燃燒后生成的灰渣呈固態(tài)排出。特點：爐膛煙溫相對較低?；曳纸^大部分以飛灰形式排出。有冷灰斗，折焰角結(jié)構(gòu)。四角切圓布置時爐膛截面接近正方形。Π型固態(tài)排渣爐膛液態(tài)排渣：燃料燃燒后生成的灰渣呈液態(tài)從渣口流出。特點：熔渣段爐膛煙溫較高?；以嗜刍癄顟B(tài)流入渣池。無論煤種均采用熱風送粉。存在渣池析鐵和爐膛高溫腐蝕問題。存在臨界負荷。液態(tài)排渣爐使用較少。液態(tài)排渣爐膛開式半開式