燃燒原理和燃燒設(shè)備概述

第六章燃燒原理和燃燒設(shè)備§1燃料燃燒的基本原理§2

直流煤粉燃燒器§3旋流煤粉燃燒器§4煤粉爐爐膛§5

煤粉爐點火系統(tǒng)§6

煤粉燃燒新技術(shù)§2

煤粉燃燒器——直流燃燒器直流燃燒器旋流燃燒器燃燒器的作用與要求通過燃燒器的空氣§2直流煤粉燃燒器1、直流射流的概念2、直流煤粉燃燒器的形式3、直流煤粉燃燒器各層風(fēng)的作用爐膛（燃燒室）燃燒器燃燒設(shè)備煤粉燃燒器油燃燒器點火裝置直流燃燒器旋流燃燒器一次風(fēng)噴嘴二次風(fēng)噴嘴三次風(fēng)噴嘴直流一次風(fēng)、二次風(fēng)旋流二、三次風(fēng)電火花點火電弧點火半導(dǎo)體高能點火空氣霧化蒸汽霧化自冷灰斗至爐膛出口的燃燒空間燃燒設(shè)備的基本概念煤粉燃燒器種類直流燃燒器旋流燃燒器回流型燃燒器濃淡燃燒器一次旋流一次直流+二次旋流一次直流+二次旋流+三次旋流一次旋流+二次旋流+三次旋流氣流沒有切向流動速度分量氣流有切向流動速度分量燃燒器燃燒器是煤粉鍋爐的主要燃燒設(shè)備，其作用是保證燃料和燃燒用的空氣在進(jìn)入爐膛時能充分混合、及時著火和穩(wěn)定燃燒。直流燃燒器

出口氣流為直流射流；布置在爐膛四角，使燃料氣流在爐內(nèi)進(jìn)行切圓燃燒

爐膛內(nèi)部的直流燃燒器直流燃燒器采用四角切圓燃燒方式形成的火焰直流燃燒器四角布置

俯視的爐膛火焰煤粉燃燒火焰方式直流煤粉燃燒器的布置方式不同配風(fēng)直流燃燒器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。直流燃燒器圖片與四角布置褐煤鍋爐燃燒器設(shè)計鈍體煤粉燃燒器著火示意圖穩(wěn)燃腔燃燒器出口燃燒器火焰示意圖燃燒器的作用與要求①保證充分混合、迅速著火、穩(wěn)定燃燒，燃盡；爐溫分布合理，受熱面不結(jié)渣；②有較好的燃料適應(yīng)性，以滿足煤種在一定范圍內(nèi)變化時，仍能保證機(jī)組安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運行；③有良好的負(fù)荷調(diào)節(jié)性能和較大的調(diào)節(jié)范圍，以適合電網(wǎng)調(diào)峰的需要；④能通過燃燒控制NOX的生成，以滿足環(huán)境保護(hù)的要求；⑤流動阻力較小，運行可靠，不易燒壞和磨損，便于維修和更換部件。作用：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)噴口送入爐膛。要求：

湍流自由射流是直流燃燒器各噴口以較高的初速（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、靜止介質(zhì)——煙氣，煤粉濃度為零）的煤粉氣流.

湍流自由射流除了做整體運動外，流體微團(tuán)還具有縱向脈動和橫向脈動，后者對對熱質(zhì)交換起著重要作用1-噴口；2-核心區(qū)；3-邊界層；4-外邊界；5-內(nèi)邊界；6-源點；7-擴(kuò)展角；8-速度分布等溫自由射流的結(jié)構(gòu)特性及速度分布WH=0，CH=0，TH>T0一、直流射流——空氣動力特性W0C0T01-噴口；2-核心區(qū)；3-邊界層；4-外邊界；5-內(nèi)邊界；6-源點；7-擴(kuò)展角；8-速度分布WH=0，CH=0，TH>T0一、直流射流——空氣動力特性射流（煤粉氣流）自噴口噴出后，沿著軸線方向運動，其邊界上的流體微團(tuán)不斷與周圍介質(zhì)發(fā)生熱質(zhì)交換和動量交換，將部分周圍高溫、靜止介質(zhì)卷吸到射流中來，并隨射流一起運動(速度差大卷吸大).射流橫斷面不斷擴(kuò)展，流量Q增加；煤粉濃度C下降；溫度T升高；軸向速度W逐漸減慢，最后射流的能量完全消失在空間介質(zhì)中一、直流射流——空氣動力特性

射流核心區(qū)：射流中心尚未被周圍氣體混入，保持初速w0的區(qū)域

湍流邊界層：核心區(qū)維持初速w0的邊界稱為內(nèi)邊界；射流與周圍氣體的分界稱為外邊界。內(nèi)、外邊界間區(qū)域為湍流邊界層，其內(nèi)為射流本身的流體以及卷吸進(jìn)來的周圍氣體

轉(zhuǎn)折截面：核心區(qū)消失，只在射流軸線保持初速w0的某點對應(yīng)的截面。在轉(zhuǎn)折截面前的射流段稱為初始段，在轉(zhuǎn)折截面后的射流稱為基本段。

擴(kuò)展角：射流外邊界線的交點稱為源點，其交角稱為擴(kuò)展角1-噴口；2-核心區(qū)；3-邊界層；4-外邊界；5-內(nèi)邊界；6-源點；7-擴(kuò)展角；8-速度分布WH=0，CH=0，TH>T0

卷吸量Q

：外邊界卷吸的高溫?zé)煔饬?/p>

●噴口結(jié)構(gòu)：

圓形噴口的卷吸量小于矩形噴口；一個噴口分成總面積相等的若干個小噴口，卷吸量是增加的；

直流Q＜旋流Q；直流射流適用于無煙煤，后期混合好。一、直流射流——空氣動力特性

射流卷吸周圍氣體越多，衰減較快。直流湍流自由射流的卷吸量相對較小，而射流的衰減較慢。

射程L

：射流軸向速度wm與射流初始速度w0的比值降低到某一不為零的數(shù)值（如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，即射流對周圍氣體的穿透能力

。直流射程L>旋流射程L(同等條件下)。

射流的剛性射流組的流動過程定義：射流在有限空間內(nèi)，抵抗外界干擾不發(fā)生偏離軸線的能力。剛性不夠，射流偏移到爐墻，引起結(jié)渣；偏向其他射流，干擾其工作.射流的初始動量越大，剛性越大.

擴(kuò)展角θθ決定射流的形狀及兩相鄰射流開始混合點.混合點位置對煤粉氣流著火和氧化劑的及時補(bǔ)充有很大影響.直流湍流自由射流的θ相對較小.⒈直流射流——空氣動力特性㈠均等配風(fēng)直流煤粉燃燒器㈡分級配風(fēng)直流煤粉燃燒器二、直流煤粉燃燒器的形式均等配風(fēng)直流燃燒器㈠均等配風(fēng)直流煤粉燃燒器

均等配風(fēng)燃燒器:

一、二次風(fēng)噴口相間布置，即在二個一次風(fēng)噴口之間(或一次風(fēng)噴口側(cè)部--側(cè)二次風(fēng))均等布置一個或二個二次風(fēng)噴口，各二次風(fēng)噴口的風(fēng)量分配較均勻。

均等配風(fēng)燃燒器特點：一、二次風(fēng)口間距較小，有利于一、二次風(fēng)較早混合，使一次風(fēng)煤粉氣流著火后能迅速獲得足夠的空氣，達(dá)到完全燃燒；適用于燃用高揮發(fā)分煤種，常稱為煙（褐）煤型配風(fēng)方式。直流燃燒器的一、二、三次風(fēng)分別由垂直布置的一組圓形或矩形的噴口以直流湍流自由射流的形式噴入爐膛。根據(jù)燃煤特性不同，一、二次風(fēng)噴口的排列方式不同可分為均等配風(fēng)和分級配風(fēng)。

分級配風(fēng)燃燒器：一次風(fēng)噴口相對集中布置，并靠近燃燒器下部，二次風(fēng)噴口則分層布置，一、二次風(fēng)噴口間保持較大的距離，燃燒所需要的二次風(fēng)分階段送入燃燒的煤粉氣流中，強(qiáng)化氣流的后期混合，促使燃料燃燒與燃盡。

分級配風(fēng)燃燒器特點：一次風(fēng)噴口高寬比大，卷吸量大；煤粉氣流相對集中，火焰中心溫度高，有利于低揮發(fā)分煤的著火、燃燒。適合于燃用低揮發(fā)分煤種或劣質(zhì)煤，常稱為無煙煤和貧煤配風(fēng)方式。㈡分級配風(fēng)直流煤粉燃燒器

進(jìn)入煤粉爐燃燒器的空氣不是一次集中送進(jìn)的，按對著火、燃燒有利而合理組織、分批送入，按流過的介質(zhì)和作用不同，可分為三種：

一次風(fēng)

攜帶煤粉送入燃燒器的空氣。主要作用是輸送煤粉和滿足燃燒初期對氧氣的需要。通過燃燒器的空氣

二次風(fēng)

待煤粉氣流著火后再送入的空氣。二次風(fēng)補(bǔ)充煤粉繼續(xù)燃燒所需要的空氣，并起氣流的擾動和混合的作用。

三次風(fēng)

對中間儲倉式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)，為充分利用細(xì)粉分離器排出的含有10%～15%細(xì)粉的乏氣，由單獨的噴口送入爐膛燃燒，這股乏氣稱為三次風(fēng)。輔助風(fēng)：分為油輔助風(fēng)（為油的燃燒提供氧氣）和煤輔助風(fēng)（為煤粉燃燒提供氧氣，且位于燃燒器最下層的輔助風(fēng)還可以托浮住粗粒煤粉）。輔助風(fēng)：是二次風(fēng)的主要組成部分。下二次風(fēng)

防止煤粉離析，避免未燃燒的煤粉直接落入灰斗；托住火焰不致過分下沖，避免冷灰斗結(jié)渣，風(fēng)量較小。中二次風(fēng)

是均等配風(fēng)方式煤粉燃燒階段所需氧氣和湍流擾動的主要風(fēng)源，風(fēng)量較大。上二次風(fēng)

提供適量的空氣保證煤粉燃盡，是分級配風(fēng)方式煤粉燃燒和燃盡的主要風(fēng)源，風(fēng)量較大。三、直流煤粉燃燒器各層風(fēng)的作用根據(jù)所承擔(dān)的具體任務(wù)不同，二次風(fēng)分為輔助風(fēng)、燃料風(fēng)和燃盡風(fēng)。燃料風(fēng)：是指從一次風(fēng)的內(nèi)部或外圍補(bǔ)入的少量空氣。是二次風(fēng)的一部分。十字風(fēng)或夾心風(fēng)

是指從一次風(fēng)的內(nèi)部補(bǔ)入的少量空氣。周界風(fēng)

從一次風(fēng)的外圍補(bǔ)入的少量空氣稱為周界風(fēng)，其特點風(fēng)層薄，風(fēng)量小，風(fēng)速較高。其作用是：⑴冷卻一次風(fēng)噴口，防止噴口燒壞或變形。⑵給火焰周圍補(bǔ)氧，但風(fēng)量不宜過大，否則會相當(dāng)于二次風(fēng)過早混入而對著火不利。⑶周界風(fēng)風(fēng)速高于一次風(fēng)，能增強(qiáng)一次風(fēng)氣流的剛性，防止其偏斜。⑷可托浮煤粉，防止煤粉從主氣流中離析出來而增加不完全燃燒熱損失。⑸在一次風(fēng)煤粉氣流與水冷壁之間形成屏障，避免一次風(fēng)貼墻造成結(jié)渣。⑹可作為變煤種、變負(fù)荷時燃燒調(diào)整的手段。周界風(fēng)[如圖6-4(a）]

、十字風(fēng)或夾心風(fēng)[如圖6-3(d）]

、側(cè)二次風(fēng)[如圖6-3(b）]等都是二次風(fēng)的一部分。三、直流煤粉燃燒器各層風(fēng)的作用燃盡風(fēng)：分二層布置于整組燃燒器的最上部，送入剩余15%的空氣。它也是二次風(fēng)的一部分。其作用是：給燃盡區(qū)未燃盡的煤粉繼續(xù)燃燒提供空氣。抑制燃燒區(qū)段溫度，達(dá)到分級燃燒目的，有效減少爐內(nèi)NOX生成量。燃盡風(fēng)一般沿與主氣流旋轉(zhuǎn)方向相反的方向噴入爐膛內(nèi)，這樣可降低爐膛出口處煙氣的殘余旋轉(zhuǎn)，減輕水平煙道兩側(cè)的煙溫?zé)熕偌盁煔庵酗w灰濃度偏差，減小布置在水平煙道入口處過熱器的熱偏差，又叫做偏轉(zhuǎn)二次風(fēng)或消漩二次風(fēng)。三、直流煤粉燃燒器各層風(fēng)的作用三次風(fēng)是指中間儲倉式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)，為充分利用細(xì)粉分離器排出的含有10%～15%細(xì)粉的乏氣，由單獨的噴口送入爐膛燃燒。通過燃燒器的空氣特點：溫度低，水分大，煤粉細(xì)。對燃燒有四個方面的不利影響：火焰溫度低，燃燒不穩(wěn)定；火焰拖長，爐膛出口煙溫高，使過熱器與再熱器超溫，汽溫調(diào)節(jié)幅度大；三次風(fēng)高速射入，使火焰殘余旋轉(zhuǎn)增大，飛灰中可燃物會增加；三次風(fēng)量較大時，風(fēng)速也增大，易擾亂正?？諝饬鲃?，引起火焰貼墻結(jié)渣。措施：為消除這些不利影響，在大容量鍋爐上可將三次風(fēng)分為兩段，即上三次風(fēng)和下三次風(fēng)，并且布置于燃燒器上部，遠(yuǎn)離一次風(fēng)噴口。為了保證三次風(fēng)穿透火焰，其風(fēng)速通常高達(dá)50～60m/s。

通過燃燒器的空氣

切圓燃燒方式的特點

煤粉氣流著火所需熱量，除依靠本身外邊界卷吸煙氣和接受爐膛輻射熱以外，主要是靠來自上游鄰角正在劇烈燃燒的火焰的沖擊和加熱，著火條件好火焰在爐內(nèi)充滿度較好，燃燒后期氣流擾動較強(qiáng)，有利于燃盡，煤種適應(yīng)性強(qiáng)風(fēng)粉管布置復(fù)雜直流燃燒器四角布置切圓燃燒方式

切圓燃燒方式直流燃燒器的布置

爐膛四角或接近四角布置，四個角燃燒器出口氣流的軸線與爐膛中心的一個或兩個假想圓相切，使氣流在爐內(nèi)強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)。

鄰角氣流的橫向推力

其大小取決于四角射流的旋轉(zhuǎn)動量矩。其中二次風(fēng)射流動量矩起主要作用；一次風(fēng)射流本身的動量（剛性）則是維持氣流不偏斜的內(nèi)在因素切圓燃燒方式實際氣流并不能完全沿軸線方向前進(jìn)，會出現(xiàn)一定的偏斜，嚴(yán)重時會導(dǎo)致燃燒器出口射流貼墻或沖墻。造成爐膛水冷壁結(jié)渣.一次風(fēng)煤粉氣流的偏斜

增加一次風(fēng)動量或減少二次風(fēng)動量，可減輕一次風(fēng)射流的偏斜。但一次風(fēng)速受著火條件限制，不能相應(yīng)提高；而為了加強(qiáng)爐內(nèi)氣流的擾動，二次風(fēng)速也不宜降低。一、二次風(fēng)速推薦值見表6-4。

假想切圓直徑dJX

：較大的dJX可使鄰角火炬的高溫?zé)煔飧走_(dá)到下角射流的根部，擾動更強(qiáng)烈，有利于煤粉氣流著火、燃盡；但dJX過大，射流偏斜增大，容易引起水冷壁結(jié)渣；爐膛出口較大的殘余旋轉(zhuǎn)會引起煙溫和過熱汽溫偏差.一次風(fēng)煤粉氣流的偏斜

爐膛和燃燒器的結(jié)構(gòu)特性：燃燒器射流兩側(cè)卷吸煙氣形成負(fù)壓，內(nèi)側(cè)（向火側(cè)）夾角α1大，且有上游鄰角氣流橫掃過來，補(bǔ)氣條件充裕；面向爐墻的一側(cè)（外側(cè)）夾角α2小，且需從射流較遠(yuǎn)處回流煙氣或由射流上下兩端來補(bǔ)氣，補(bǔ)氣條件很差，射流兩側(cè)因此出現(xiàn)壓差，迫使射流偏向壓力低的一側(cè).爐膛內(nèi)火焰結(jié)構(gòu)π型布置鍋爐爐膛內(nèi)火焰結(jié)構(gòu)比較內(nèi)容前后墻對沖燃燒切圓燃燒前墻后墻切圓燃燒塔式布置鍋爐爐型火焰沖刷水冷壁幾率差（帶有熔融態(tài)灰的熱煙氣易沖刷水冷壁管壁，發(fā)生結(jié)焦、積灰）小大大爐內(nèi)空氣動力場均勻旋轉(zhuǎn)氣流旋轉(zhuǎn)氣流鍋爐基礎(chǔ)荷載基準(zhǔn)相當(dāng)大爐膛防結(jié)渣性能好煤種適應(yīng)性能好（采用擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫）再熱器采用噴水及燃燒器擺動調(diào)溫，對經(jīng)濟(jì)性和煤適應(yīng)性均有影響⒈什么是均等配風(fēng)與分級配風(fēng)，各有何特點，各在什么情況下采用？⒉煤粉爐中一次風(fēng)、二次風(fēng)、三次風(fēng)的作用是什么?作業(yè)與思考題踏實，奮斗，堅持，專業(yè)，努力成就未來。3月-243月-24Saturday,March16,2024弄虛作假要不得，踏實肯干第一名。02:30:4402:30:4402:303/16/20242:30:44