燃烧器减排技术及低氮燃烧技术介绍.优秀PPT.ppt

燃烧器设计基础学问燃烧器设计基础学问及低氮燃烧技术及低氮燃烧技术谢谢 佳佳2017.07一.燃烧设备基础学问二.东方锅炉超低氮燃烧技术1.四角炉超低氮燃烧技术2.W火焰炉超低氮燃烧技术3.对冲炉超低氮燃烧技术4.CFB超低氮燃烧技术目 录1.燃烧的基本原理2.燃烧器的主要作用3.燃烧器的主要型式4.燃料特性5.燃烧系统方案6.制粉系统计算7.燃烧器计算及参数8.燃烧器结构1.1.燃烧的基本原理燃烧的基本原理 燃烧一般指燃料在空气中的猛烈氧化放热反应，释放出的热量能使该反应过程自动维持。燃烧过程存在两个基燃烧一般指燃料在空气中的猛烈氧化放热反应，释放出的热量能使该反应过程自动维持。燃烧过程存在两个基本阶段，本阶段，即着火阶段和着火后的稳定燃烧阶段。即着火阶段和着火后的稳定燃烧阶段。1.11.1燃料的着火燃料的着火 从工程应用角度看，燃料的着火方式有两类：自燃和点燃。从工程应用角度看，燃料的着火方式有两类：自燃和点燃。1.1.11.1.1自燃自燃1.1.1.11.1.1.1自燃的定义自燃的定义 在确定条件下，燃料和空气的混合物通过缓慢的氧化放热反应，不断的积累热量和活性粒子，随着混合物温度在确定条件下，燃料和空气的混合物通过缓慢的氧化放热反应，不断的积累热量和活性粒子，随着混合物温度的上升，的上升，在没有明火接近的条件下，自动着火燃烧。如煤堆、积粉和空预器上黏附的油垢等均可能产生自燃现象。在没有明火接近的条件下，自动着火燃烧。如煤堆、积粉和空预器上黏附的油垢等均可能产生自燃现象。1.1.1.21.1.1.2自燃的条件自燃的条件 自燃的条件是燃料和空气的反应放热速度高于散热速度，致使热量不断积累，燃料温度不断上升，燃料最终自自燃的条件是燃料和空气的反应放热速度高于散热速度，致使热量不断积累，燃料温度不断上升，燃料最终自燃。燃。1.1.1.31.1.1.3自燃温度自燃温度 自燃温度（或称自燃点）不是一个常数，它不仅和燃料本身的特性有关，还和散热条件等有关，散热条件越差，自燃温度（或称自燃点）不是一个常数，它不仅和燃料本身的特性有关，还和散热条件等有关，散热条件越差，自燃温自燃温度越低。而且往往更有实际意义的不是自燃温度，而是能引起自燃时的介质温度，介质温度越高，自燃所需的时度越低。而且往往更有实际意义的不是自燃温度，而是能引起自燃时的介质温度，介质温度越高，自燃所需的时间越短。间越短。自燃温度较低的燃料并不确定就更简洁被点燃。如氢气的自燃温度比褐煤的高，但却比褐煤更简洁被点燃。自燃温度较低的燃料并不确定就更简洁被点燃。如氢气的自燃温度比褐煤的高，但却比褐煤更简洁被点燃。1.1.21.1.2点燃点燃1.1.2.11.1.2.1点燃的定义点燃的定义 利用外部能源去接触可燃混合物，使其在靠近外部能源传入的部分先行发生猛烈的氧化反应而着火，然后火焰利用外部能源去接触可燃混合物，使其在靠近外部能源传入的部分先行发生猛烈的氧化反应而着火，然后火焰传播到整传播到整个混合物中去。个混合物中去。1.1.2.2火焰的传播 火焰的传播分为层流火焰传播和湍流火焰传播两种。若可燃混合物气流处于静止或层流状态时，其火焰的传播称为层流火焰传播；若可燃混合物气流处于湍流状态时，其火焰的传播称为湍流火焰传播。工程中的火焰传播基本上都是湍流火焰传播。层流火焰传播速度主要受温度、压力、燃料浓度及燃料性质影响。试验表明，火焰传播速度随温度的增大而增大，随压力的增大而减小（对大多数气体燃料而言），反应实力越强的燃料其火焰传播速度也越快。在温度、压力确定的条件下，某一燃料的火焰传播速度存在一极大值，该极大值一般处于过量空气系数略小于1的状况下，因为此时的燃烧温度达到最大值。此外试验证明，可燃混合物气流只有在确定的浓度范围内，火焰才能传播。当混合物气流中燃料的浓度高于某一最高浓度或低于某一最低浓度时，燃烧只能局限在点火火源旁边，火焰不能传播。该浓度范围又叫做着火浓度范围，有时也叫做爆炸浓度范围。爆炸浓度该范围存在的缘由是，当气流燃料浓度太低时，混合物反应析出的热量太低，不足以将邻近的混合物加热到着火温度，所以火焰不能传播；而当气流燃料浓度过高时，氧量不足，混合物不能充分燃烧，同样不能析出足够的热量所以火焰也不能传播。温度、压力和惰性气体含量都可以影响着火浓度范围。湍流火焰传播机理与层流火焰有很大不同。湍流火焰传播速度远大于层流火焰传播速度。对于煤粉气流，湍流火焰的传播速度可超过200cm/s，而层流火焰传播速度不超过100cm/s。由于可燃混合物自喷口喷出后立刻扩散，风速渐渐下降，当与火焰传播速度相等时而稳定着火。一般希望煤粉气流的着火点离喷口出口的距离为0.30.5m。1.2 1.2 燃料的稳定燃烧燃料的稳定燃烧可燃混合物喷入炉内，利用点火设备将它点燃，火焰很快传播到整个气流中，当点火设备撤出后，再进入炉内的可燃可燃混合物喷入炉内，利用点火设备将它点燃，火焰很快传播到整个气流中，当点火设备撤出后，再进入炉内的可燃混合物应能接着着火燃烧，也就是保持火焰的稳定而不熄灭。此外着火点的（远近）位置也必需合适。混合物应能接着着火燃烧，也就是保持火焰的稳定而不熄灭。此外着火点的（远近）位置也必需合适。1.2.11.2.1一般火焰的稳定一般火焰的稳定 可燃混合物气流从喷口喷出后，速度是不匀整的，在喷口中心速度较高，四周速度很低，此外离喷口越远，速度可燃混合物气流从喷口喷出后，速度是不匀整的，在喷口中心速度较高，四周速度很低，此外离喷口越远，速度也越低。另一方面火焰传播速度也不匀整。这样可能在气流外周某一圈位置上，气流速度等于火焰传播速度，使也越低。另一方面火焰传播速度也不匀整。这样可能在气流外周某一圈位置上，气流速度等于火焰传播速度，使火焰保持稳定，这一圈称为引燃区。从引燃区旁边流过的气体，虽然流速超过火焰传播速度，也可以被引燃区的火焰保持稳定，这一圈称为引燃区。从引燃区旁边流过的气体，虽然流速超过火焰传播速度，也可以被引燃区的火焰点燃。由于喷口中心速度最高，因此整个火焰锋面呈圆锥形。气流在火焰锋面处的法向速度等于火焰传播速火焰点燃。由于喷口中心速度最高，因此整个火焰锋面呈圆锥形。气流在火焰锋面处的法向速度等于火焰传播速度，切向速度使该处火焰点燃靠近中心一些的相邻气流，这样使整个火焰保持稳定。度，切向速度使该处火焰点燃靠近中心一些的相邻气流，这样使整个火焰保持稳定。假如气流速度再增加，虽然在离开喷口更远处气流速度也将降低，但这里可燃气体混合物的浓度太低，火焰可能假如气流速度再增加，虽然在离开喷口更远处气流速度也将降低，但这里可燃气体混合物的浓度太低，火焰可能已不能传播，将没有引燃区存在，火焰不能保持稳定，这种状况称为脱火。假如气流速度太低，火焰将传播到喷已不能传播，将没有引燃区存在，火焰不能保持稳定，这种状况称为脱火。假如气流速度太低，火焰将传播到喷口内，这种状况称为回火。口内，这种状况称为回火。1.2.21.2.2锅炉内火焰的稳定锅炉内火焰的稳定燃烧器出口气流速度一般都较高，已超过脱火极限，火焰不能自身保持稳定。从燃烧器喷出的可燃混合物必需不断从燃烧器出口气流速度一般都较高，已超过脱火极限，火焰不能自身保持稳定。从燃烧器喷出的可燃混合物必需不断从其他方面获得热量，才能被加热到着火温度以上，不断着火，保持燃烧稳定。着火所需热量主要来自于回流的高其他方面获得热量，才能被加热到着火温度以上，不断着火，保持燃烧稳定。着火所需热量主要来自于回流的高温烟气。温烟气。对于直流式燃烧器，气流喷出燃烧器后不断吸卷四周的高温烟气，高温烟气将其加热，使之着火。这种从四周吸卷高对于直流式燃烧器，气流喷出燃烧器后不断吸卷四周的高温烟气，高温烟气将其加热，使之着火。这种从四周吸卷高温烟气的回流方式叫外回流。温烟气的回流方式叫外回流。对于旋流式燃烧器，旋转的气流离开燃烧器喷口后在离心力的作用下向四周扩散，在中心形成负压区，使高温烟气回对于旋流式燃烧器，旋转的气流离开燃烧器喷口后在离心力的作用下向四周扩散，在中心形成负压区，使高温烟气回流，并供应热量点燃可燃混合物。这种烟气回流方式叫内回流。流，并供应热量点燃可燃混合物。这种烟气回流方式叫内回流。1.2.31.2.3影响火焰稳定性的因素影响火焰稳定性的因素影响火焰稳定性的因素主要包括回流区的大小、可燃混合物的初温、燃烧器区域的烟气温度及燃料性质等。影响火焰稳定性的因素主要包括回流区的大小、可燃混合物的初温、燃烧器区域的烟气温度及燃料性质等。1.2.3.11.2.3.1回流区的大小回流区的大小回流区越大，回流的烟气量越多，回流区域内的温度就越高，燃料着火越稳定，着火点更靠近喷口。回流区越大，回流的烟气量越多，回流区域内的温度就越高，燃料着火越稳定，着火点更靠近喷口。对于直流式燃烧器，回流主要依靠外回流。外回流区的体积一般比内回流区的大得多，但是，假如组织不好，回流的烟气不对于直流式燃烧器，回流主要依靠外回流。外回流区的体积一般比内回流区的大得多，但是，假如组织不好，回流的烟气不是来自高温区域，这样的回流则不利于着火。因此一般直流式燃烧器接受四角布置燃烧方式，使每个燃烧器的火焰流向是来自高温区域，这样的回流则不利于着火。因此一般直流式燃烧器接受四角布置燃烧方式，使每个燃烧器的火焰流向下游相邻燃烧器的出口，以向其供应可吸卷的高温烟气。由于燃烧器出口气流速度一般都比较高，因此燃烧器喷口中还下游相邻燃烧器的出口，以向其供应可吸卷的高温烟气。由于燃烧器出口气流速度一般都比较高，因此燃烧器喷口中还装有稳燃器，可使气流产生一个小的内回流区，有利于保证稳定着火。装有稳燃器，可使气流产生一个小的内回流区，有利于保证稳定着火。对于旋流式燃烧器，回流主要依靠内回流，但气流四周也卷吸烟气，也有外回流区，它也有助于火焰的稳定。增大内回流区对于旋流式燃烧器，回流主要依靠内回流，但气流四周也卷吸烟气，也有外回流区，它也有助于火焰的稳定。增大内回流区和烟气回流量主要依靠增大每个燃烧器气流的旋流强度，旋流式燃烧的气流旋流强度一般均可调整，因此旋流式燃烧器和烟气回流量主要依靠增大每个燃烧器气流的旋流强度，旋流式燃烧的气流旋流强度一般均可调整，因此旋流式燃烧器独立性较强，不像四角切圆燃烧方式那样考虑炉内整体组织燃烧。独立性较强，不像四角切圆燃烧方式那样考虑炉内整体组织燃烧。1.2.3.21.2.3.2可燃混合物的初温可燃混合物的初温可燃混合物的初温越高，将其加热到着火温度所需的热量就越少，气流就更简洁着火，因此着火就更稳定，着火点就更近。可燃混合物的初温越高，将其加热到着火温度所需的热量就越少，气流就更简洁着火，因此着火就更稳定，着火点就更近。由于着火热主要用于加热空气，因此，提高可燃混合物的初温主要是提高预热空气的温度；对于煤粉气流，提高煤粉浓由于着火热主要用于加热空气，因此，提高可燃混合物的初温主要是提高预热空气的温度；对于煤粉气流，提高煤粉浓度可降低煤粉气流的着火热，有利于着火。度可降低煤粉气流的着火热，有利于着火。1.2.3.31.2.3.3燃烧器区域的烟气温度燃烧器区域的烟气温度回流烟气的温度不仅取决于燃料在这一区域的燃烧程度，还和散热（受热面的吸热）等因素有关。因此削减燃烧器区域的辐回流烟气的温度不仅取决于燃料在这一区域的燃烧程度，还和散热（受热面的吸热）等因素有关。因此削减燃烧器区域的辐射吸热，可提高燃烧器区域烟气温度，此时回流的烟气温度也会高一些，可使着火更加稳定。射吸热，可提高燃烧器区域烟气温度，此时回流的烟气温度也会高一些，可使着火更加稳定。1.2.3.41.2.3.4燃料性质燃料性质燃料的化学反应实力越强，就越简洁着火，如原油比重油更简洁着火。此外对于燃油，雾化质量越好，则油滴越细，燃烧越燃料的化学反应实力越强，就越简洁着火，如原油比重油更简洁着火。此外对于燃油，雾化质量越好，则油滴越细，燃烧越快，着火越稳定。对于煤粉气流，煤粉越细，则煤粉气流越简洁着火。快，着火越稳定。对于煤粉气流，煤粉越细，则煤粉气流越简洁着火。2.2.燃烧器的主要作用燃烧器的主要作用燃烧器的主要作用是将燃料和燃烧所需空气按确定的型式送入炉膛，使燃料能刚好着火、稳定燃烧、充分燃尽，燃烧器的主要作用是将燃料和燃烧所需空气按确定的型式送入炉膛，使燃料能刚好着火、稳定燃烧、充分燃尽，燃烧器及炉膛不结焦，锅炉燃烧器及炉膛不结焦，锅炉NOxNOx排放量低等，亦即要满足平安、经济和环保三方面的要求。排放量低等，亦即要满足平安、经济和环保三方面的要求。上述要求主要是通过合理的燃烧方式、燃烧器布置、燃烧器结构和燃烧器设计参数等来实现；同时锅炉本体也应上述要求主要是通过合理的燃烧方式、燃烧器布置、燃烧器结构和燃烧器设计参数等来实现；同时锅炉本体也应有合理的设计。有合理的设计。3.3.燃烧器的主要型式燃烧器的主要型式对于以煤为燃料的大型电站锅炉，目前主要接受煤粉燃烧和循环流化床燃烧两大类燃烧方式。对于以煤为燃料的大型电站锅炉，目前主要接受煤粉燃烧和循环流化床燃烧两大类燃烧方式。煤粉炉和以油（自然气）为主燃料的大型电站锅炉的燃烧器布置型式主要有墙置式和角置式，此外煤粉炉燃烧器煤粉炉和以油（自然气）为主燃料的大型电站锅炉的燃烧器布置型式主要有墙置式和角置式，此外煤粉炉燃烧器还有炉拱布置方式。不同的燃烧器布置型式要求配以相应的燃烧器结构型式，燃烧器结构型式主要分为旋流还有炉拱布置方式。不同的燃烧器布置型式要求配以相应的燃烧器结构型式，燃烧器结构型式主要分为旋流式和直流式两类。式和直流式两类。3.13.1墙置燃烧墙置燃烧3.1.13.1.1墙置式旋流燃烧器墙置式旋流燃烧器墙置式燃烧器一般包括前墙布置燃烧器和前后墙布置燃烧器对冲燃烧两种状况。这种布置方式的主要优点是沿炉膛宽度方向的热负荷分布比较匀整、锅炉低负荷稳燃实力较强、炉膛不易结焦；但缺点是烟气后期混合较差，不利于燃料的燃尽；而且单墙燃烧方式的炉膛火焰充溢度较差，已很少接受。前后墙布置燃烧器的示意图如下图所示。3.1.23.1.2墙置式直流燃烧器墙置式直流燃烧器墙置式直流燃烧器主要用于配风扇磨墙置式直流燃烧器主要用于配风扇磨的高水分褐煤燃烧。由于风扇磨所能的高水分褐煤燃烧。由于风扇磨所能供应的压头较小，因此磨煤机沿炉膛供应的压头较小，因此磨煤机沿炉膛四周布置，尽可能减小磨煤机到燃烧四周布置，尽可能减小磨煤机到燃烧器的沿程阻力损失。器的沿程阻力损失。磨煤机数量一般为磨煤机数量一般为6 6台或台或8 8台，每台磨台，每台磨煤机带一列燃烧器。燃烧器接受直流煤机带一列燃烧器。燃烧器接受直流式，布置在水冷壁墙上形成切圆燃烧，式，布置在水冷壁墙上形成切圆燃烧，如右图所示。如右图所示。3.23.2角置燃烧角置燃烧角置燃烧一般均接受直流式燃烧器。角置燃烧一般均接受直流式燃烧器。炉膛四角各布置一列燃烧器喷口，可燃混合物和燃烧所需其余空气炉膛四角各布置一列燃烧器喷口，可燃混合物和燃烧所需其余空气可以从不同喷口喷入炉内，在炉膛中整体组织燃烧。每角燃烧可以从不同喷口喷入炉内，在炉膛中整体组织燃烧。每角燃烧器喷口的中心线与炉膛中心的一个或多个假想圆相切，燃烧火器喷口的中心线与炉膛中心的一个或多个假想圆相切，燃烧火焰在炉内形成一个大火球，燃料着火所需热源由上游角的燃烧焰在炉内形成一个大火球，燃料着火所需热源由上游角的燃烧高温烟气供应，如右图所示。高温烟气供应，如右图所示。这种燃烧型式的四面水冷壁热负荷比较匀整；烟气的后期混合猛烈，这种燃烧型式的四面水冷壁热负荷比较匀整；烟气的后期混合猛烈，有利于燃尽；配以摇摆式喷口，可以便利的调整汽温。缺点是有利于燃尽；配以摇摆式喷口，可以便利的调整汽温。缺点是烟气的残余旋转易造成炉膛出口两侧的烟温偏差；假如配风不烟气的残余旋转易造成炉膛出口两侧的烟温偏差；假如配风不匀整，易造成火球中心偏移，使火焰冲刷水冷壁，造成结焦和匀整，易造成火球中心偏移，使火焰冲刷水冷壁，造成结焦和高温腐蚀；另外假如背火侧补气条件不好也会使火焰偏斜刷墙。高温腐蚀；另外假如背火侧补气条件不好也会使火焰偏斜刷墙。3.3 炉拱燃烧炉拱燃烧炉炉拱拱燃燃烧烧一一般般应应用用于于难难于于着着火火和和燃燃尽尽的的无无烟烟煤煤和和低低挥挥发发分分的的贫贫煤煤。燃燃烧烧器器一一次次风风喷喷口口直直立立布布置置（略略有有倾倾斜斜）在在前前后后墙墙水水冷冷壁壁的的炉炉拱拱上上面面，大大部部分分燃燃烧烧所所需需空空气气从从前前后后水水冷冷壁壁垂垂直直墙墙上上分分段段供供应应，每每个个燃燃烧烧器器的的火火焰焰首首先先向向下下俯俯冲冲后后再再折折憧憧憬憬上上形形成成U形形火火焰焰，燃燃烧烧后后的的高高温温烟烟气气被被吸吸卷卷为为燃燃料料着着火火供供应应所所需需热热量量。前前后后墙墙的的火火焰焰共共同同在在炉炉膛膛中中形形成成W形形，故故这这种种燃燃烧烧方方式式一一般般称称为为W型型火火焰焰燃燃烧烧方方式式，如如下下图图所所示示。锅锅炉炉下下炉炉膛膛区区域域敷敷设设有有适适量量的的卫卫燃燃带带，因因此此燃燃烧烧区区域域温温度度水水平平较较高高，有有利利于于煤煤粉粉的的着着火火；同同时时火火焰焰行行程程较较长长，有有利利于于燃燃尽尽。但但这这种燃烧方式的缺点是种燃烧方式的缺点是NOx排放量高以及锅炉重量大、成本高。排放量高以及锅炉重量大、成本高。炉炉拱拱燃燃烧烧方方式式所所配配燃燃烧烧器器即即可可接接受受直直流流燃燃烧烧器器也也可可接接受受旋旋流燃烧器。流燃烧器。4.4.燃料特性燃料特性电站锅炉燃料主要有煤、油和气体燃料。电站锅炉燃料主要有煤、油和气体燃料。4.14.1煤煤4.1.14.1.1煤的种类煤的种类锅炉燃煤主要按干燥无灰基挥发分锅炉燃煤主要按干燥无灰基挥发分VdafVdaf的含量分为褐煤、贫煤、烟煤及无烟煤几种。的含量分为褐煤、贫煤、烟煤及无烟煤几种。无烟煤：无烟煤：Vdaf 10 Vdaf 10，炭化程度最高，含碳量大，水分、灰分及挥发分含量少，热值高；不易着火和燃尽。，炭化程度最高，含碳量大，水分、灰分及挥发分含量少，热值高；不易着火和燃尽。贫煤：贫煤：Vdaf Vdaf：10102020，烟煤：，烟煤：Vdaf Vdaf：20203737，它们的炭化程度低于无烟煤，燃烧特性视具体成分的差，它们的炭化程度低于无烟煤，燃烧特性视具体成分的差异而不异而不同；一般贫煤和劣质烟煤的着火性能较差。同；一般贫煤和劣质烟煤的着火性能较差。褐煤：褐煤：Vdaf Vdaf 3737，炭化程度较低，水分、灰分和干燥无灰基挥发分含量一般均较高。中低水分褐煤易着火，高，炭化程度较低，水分、灰分和干燥无灰基挥发分含量一般均较高。中低水分褐煤易着火，高水分褐水分褐煤则难着火；均易结焦。煤则难着火；均易结焦。4.1.24.1.2成分分析基准及相互换算成分分析基准及相互换算燃料的成分分析一般常用元素分析和工业分析两种。燃料的元素分析测定煤中碳（燃料的成分分析一般常用元素分析和工业分析两种。燃料的元素分析测定煤中碳（C C）、氢（）、氢（H H）、氧（）、氧（O O）、氮）、氮（N N）、）、硫（硫（S S）和矿物质（习惯上称之为灰分）和矿物质（习惯上称之为灰分A A）及水分（）及水分（WW）的含量。而工业分析只测定煤中水分、灰分、挥发分和固）的含量。而工业分析只测定煤中水分、灰分、挥发分和固定碳的定碳的含量。含量。分析煤的成分时，常用的分析基准有四种，即收到基、空气干燥基、干燥基和干燥无灰基，具体定义如下。分析煤的成分时，常用的分析基准有四种，即收到基、空气干燥基、干燥基和干燥无灰基，具体定义如下。收到基：以实际入炉煤的成分作为百分之百；收到基：以实际入炉煤的成分作为百分之百；空气干燥基：当煤样在空气干燥基：当煤样在2020、相对湿度、相对湿度6060的试验室中放置，会失去一些水分，留下的稳定水分称为空气干燥水的试验室中放置，会失去一些水分，留下的稳定水分称为空气干燥水分，以分，以这种煤样的成分作为百分之百；这种煤样的成分作为百分之百；干燥基：去除水分以外的其他含量作为成分的百分之百；干燥基：去除水分以外的其他含量作为成分的百分之百；干燥无灰基：把水分、灰分含量除外，以可燃质成分作为百分之百。干燥无灰基：把水分、灰分含量除外，以可燃质成分作为百分之百。不同成分基准之间须要换算，换算系数如下表。4.1.34.1.3煤粉细度煤粉细度4.1.3.14.1.3.1煤粉细度的定义及计算煤粉细度的定义及计算送入锅炉燃烧的煤为满足输送和燃烧要求被磨煤机磨制成细粉，绝大部分煤粉送入锅炉燃烧的煤为满足输送和燃烧要求被磨煤机磨制成细粉，绝大部分煤粉的粒径一般不超过的粒径一般不超过0.2mm0.2mm。煤粉粒度的分布（也称为煤粉细度）在我国用筛余。煤粉粒度的分布（也称为煤粉细度）在我国用筛余量量R R表示，即未通过筛孔的部分煤粉的质量占全部煤粉质量的百分比（），表示，即未通过筛孔的部分煤粉的质量占全部煤粉质量的百分比（），一般用一般用R90R90和和R200R200表示，下标表示，下标9090和和200200分别表示筛孔直径为分别表示筛孔直径为 90m 90m和和200 m200 m。煤。煤粉粒度分布的匀整性用匀整性系数粉粒度分布的匀整性用匀整性系数n n表示，煤粉粒度越匀整越好。表示，煤粉粒度越匀整越好。n n一般在一般在0.80.8到到1.21.2之间，之间，n n越大表示煤粉粒径的分布越匀整。越大表示煤粉粒径的分布越匀整。n n的计算如右式。的计算如右式。知道了系数知道了系数n n和某一粒径和某一粒径x1x1的煤粉粒度分布的煤粉粒度分布Rx1Rx1后，便可计算其他粒径后，便可计算其他粒径x2x2的煤粉的煤粉粒度分布粒度分布Rx2Rx2，计算公式如右式。，计算公式如右式。4.1.3.2 R904.1.3.2 R90与与D200D200的换算的换算工程中还常用过筛量工程中还常用过筛量D200D200来表示煤粉细度，即通过来表示煤粉细度，即通过200200目筛子的煤粉质量占全部目筛子的煤粉质量占全部煤粉质量的百分比（），美国煤粉质量的百分比（），美国200200目筛子的筛孔直径为目筛子的筛孔直径为74m74m，约相当于我国，约相当于我国筛孔直径为筛孔直径为75m75m的筛子规格，即的筛子规格，即D200D200100100R75 R75（），因此（），因此R90R90与与D200D200之间可之间可按下面公式换算：按下面公式换算：1 1）已知）已知D200D200求求R90 2R90 2）已知）已知R90R90求求D200D200 4.1.3.3煤粉细度的选取煤粉越细，越简洁着火和燃尽，同时也有利于降低NOx排放量，但磨煤电耗会增加。因此从能耗方面考虑，存在一个煤粉的经济细度，长期以来举荐按下面的阅历公式选取煤粉细度。烟煤：R90=4+0.5nVdaf，贫煤：R90=2+0.5nVdaf，无烟煤：R90=0.5nVdaf。但随着磨煤技术的不断进步和对NOx排放量要求的日益严格，目前倾向于按下面公式选取煤粉细度。R90=0.5nVdaf，对于无烟煤还可以更细。4.1.4煤的燃烧特性煤的燃烧特性主要指着火稳定特性和燃尽特性，它是燃烧设备及锅炉炉膛的正确设计时的重要因素。4.1.4.1着火稳定特性目前主要通过燃料的干燥无灰基挥发分Vdaf、着火指数Td以及着火稳定性指数Rw来判别其着火稳定特性。以Vdaf作为判别指标，同时需参考Aar和Mar。这种判别方法精确性相对较差，但运用便利。判别界限如下：Vdaf 9极难稳定区，Vdaf：919难稳定区，Vdaf：1930中等稳定区，Vdaf：3037易稳定区，Vdaf：37褐煤区。当Vdaf 37时之所以称为褐煤区，是因为当水分很高时，锅炉为低温燃烧，其燃烧稳定性也较差。当Aar 35时，全部判别等级应降一级。着火指数Td为煤粉气流在在管式电炉中着火时对应的最低炉膛温度。判别界限如下：Td 638极难稳定区，Td：613638难稳定区，Td：593613中等稳定区，Td：560593易稳定区，Td560褐煤区。以空干基水分Mad、空干基灰分Aad和干燥无灰基挥发分Vdaf作为变量，对Td进行回来，得到如下关系：Td=654-1.9 Vdaf+0.43 Aad-4.5 Mad20（），其相关系数为0.916说明相关较好，因此当没有条件进行试验测定时，可用上式来计算Td 指数。着火稳定性指数Rw基于热天平测定煤样的失重速率曲线，用测得数据计算得到：Rw560/t650/T1min0.27W1max，其中t为着火温度、T1min为易燃峰最大反应速率对应的温度、W1max为易燃峰的最大反应速率。判别界限如下：Rw4.0极难稳定区，Rw：4.04.65 难稳定区，Rw：4.655.0中等稳定区，Rw：5.05.7易稳定区，Rw5.7褐煤区。4.1.4.2燃尽特性目前主要通过燃尽指数RJ、RJl、傅张指数FZ、比表面积Si、表观反应速率系数kS以及用热显微镜视察等方法来判别。燃尽指数RJ 基于热天平测定煤样的失重速率曲线和煤焦燃尽率曲线，用测得的数据计算得到：RJ 10/（0.55G20.004T2max0.14980.27983.76），其中G2犯难燃峰下烧掉的燃料量、T2max犯难燃峰最大反应速率对应的温度、98为煤可燃质烧掉98所需的时间、98为煤焦燃尽98所需时间。判别界限如下：RJ2.5极难燃尽区，RJ：2.53.0难燃尽区，RJ：3.04.4中等燃尽区，RJ：4.45.7易燃尽区，RJ 5.7褐煤区。煤的挥发分越高，其着火稳定性越好，但其燃尽性不确定就越好，缘由是部分煤存在烧结特性，使得比表面积削减而影响燃尽。指数RJlKVdaf。其中K为焦渣指数系数，取值方法为：G4时，K1；G5时，K0.9；G6时，K0.8。G为焦渣指数，由煤的工业分析坩埚中的残渣状态来判别：残渣状态 粉状 粘着 弱粘结 不熔融粘结 不膨胀熔融粘结 微膨胀熔融粘结 膨胀熔融粘结 强膨胀熔融粘结 G 1 2 3 4 5 6 7 8 RJl判别界限如下：RJl9极难燃尽区，RJl：919难燃尽区，RJl：1927中等燃尽区，RJl：2740易燃尽区，RJl40褐煤区。傅张指数FZ利用煤球在加热炉内燃烧试验所得结果回来得到，FZ（VadMad）2FCad100-2。式中FCad表示煤球中含碳量的大小，当单位面积上含碳的比例越大时，则化学反应放出的热量就越大，有利于着火。判别界限如下：FZ 0.5极难燃煤，FZ：0.51.0难燃煤，FZ：1.01.5中等难燃煤，FZ：1.52.0易燃煤，FZ 2.0极易燃煤。Si为清华高校用压汞法所测煤质表面积，判别界限如下：Si1.35极难燃尽区，Si：1.351.77难燃尽区，Si：1.772.19中等燃尽区，Si：2.192.85易燃尽区，Si 40褐煤区表观反应速率系数kS依据管式沉降炉煤焦燃烧试验结果求出，当试验温度为1673K时，它与燃料的Vdaf的关系的拟合公式为：kS（0.368Vdaf19.3）10-5，相关系数为0.77。由Vdaf得出如下判别界限（10-5）：kS22.6极难燃尽区，kS：22.626.3难燃尽区，kS：26.329.2中等燃尽区，kS：29.233易燃尽区，kS33褐煤区。用热显微镜视察预制成确定形态的燃料燃烧后的灰渣形态，作如下推断：膨胀型 着火燃尽最好，收缩型 燃尽比较困难，熔球型 易结渣，不变型 着火燃尽均困难。4.1.5煤灰结渣特性煤灰是燃料中不行燃的矿物杂质在燃料燃烧后的生成物，当煤灰的熔融温度较低而炉膛中某处温度较高时，熔融的煤灰就可能粘在该处逐步积累冷却成渣块，结渣后的部位吸热量削减，温度接着上升，这会使结渣更为严峻，形成恶性循环，最终使锅炉不能正常运行。因此煤灰结渣特性也是锅炉及燃烧设备设计时须要考虑的重要因素。目前主要用煤灰软化温度ST、灰成分综合指数RZ、粘温特性指数RN及热显微镜视察等方法来判别煤灰结渣特性。煤灰的熔融温度常用四个特征温度来表示，即变形温度DT、软化温度ST、半球温度HT和流淌温度FT。常用用煤灰的软化温度判别煤灰的结渣特性。煤灰软化温度ST的判别界限如下：ST1260结渣倾向严峻，ST在12601390结渣倾向中等，ST 1390结渣倾向稍微。灰成分综合指数RZ=1.24(B/A)+0.28(SiO2/Al2O3)-0.0023ST-0.019G+5.4。式中碱酸比B/A=(CaO+MgO+Fe2O3+Na2O+K2O)/(SiO2+Al2O3+TiO2)，硅比G=(SiO2100)/(SiO2Fe2O3CaO+MgO)。判别界限如下：RZ1.5稍微，RZ：1.51.75中偏轻，RZ：1.752.25中等，RZ：2.252.5中偏重，RZ2.5严峻。粘温特性指数RN=(T25-T1000)/Tm，式中T25为灰渣粘度为25Pas时对应的温度，T1000为灰渣粘度为1000Pas时对应的温度，Tm=(T25+T1000)/2。RN越高，结渣倾向越严峻；RN越低，结渣倾向越轻。热显微镜视察，煤样燃烧后出现玻璃熔球说明煤有结渣性，球尺寸越大，结渣倾向越严峻。4.24.2油油4.2.14.2.1燃油种类燃油种类锅炉燃烧主要运用柴油、重油、渣油和奥里油等。锅炉燃烧主要运用柴油、重油、渣油和奥里油等。柴油：利用常压蒸馏和减压蒸馏获得，为柴油机的燃料，在锅炉上仅作点火用，在锅炉上烧柴油是不经济的。柴油：利用常压蒸馏和减压蒸馏获得，为柴油机的燃料，在锅炉上仅作点火用，在锅炉上烧柴油是不经济的。重油：由裂化重油、减压重油、常压重油和腊油调制而成，按粘度分成不同牌号，可作为锅炉点火、助燃用油。重油：由裂化重油、减压重油、常压重油和腊油调制而成，按粘度分成不同牌号，可作为锅炉点火、助燃用油。渣油：炼油过程中产生的残留油，干脆作为燃料运用，因此一般没有质量标准。渣油：炼油过程中产生的残留油，干脆作为燃料运用，因此一般没有质量标准。奥里油：是用奥里油：是用70%70%的超重质奥里原油，加的超重质奥里原油，加30%30%左右的水，再加左右的水，再加0.30.5%0.30.5%的表面活性剂乳化得到的，作燃料运用。的表面活性剂乳化得到的，作燃料运用。4.2.24.2.2燃油特性燃油特性燃油特性主要包括：成分、密度、粘度及闪点和凝固点等。燃油特性主要包括：成分、密度、粘度及闪点和凝固点等。粘度粘度粘度为液体受外力作用流淌时，液体分子间呈现的内摩擦力，它表征燃油输送及雾化的难易程度。粘度为液体受外力作用流淌时，液体分子间呈现的内摩擦力，它表征燃油输送及雾化的难易程度。燃油的粘度主要受温度的影响较为明显，它随温度的上升而降低。燃油的粘度主要受温度的影响较为明显，它随温度的上升而降低。为使雾化良好，接受压力雾化方式时，进入雾化器前的燃油粘度应不大于为使雾化良好，接受压力雾化方式时，进入雾化器前的燃油粘度应不大于3 34E4E；接受蒸汽（或空气）雾化方式时，进；接受蒸汽（或空气）雾化方式时，进入雾化器前的燃油粘度应不大于入雾化器前的燃油粘度应不大于5 58E8E。燃油粘度常用运动粘度、动力粘度和条件粘度表示，条件粘度中以恩氏粘度最为常用。燃油粘度常用运动粘度、动力粘度和条件粘度表示，条件粘度中以恩氏粘度最为常用。运动粘度运动粘度：常用厘斯（：常用厘斯（cSTcST）为单位，相应的国际制单位为）为单位，相应的国际制单位为10-6m2/s10-6m2/s。动力粘度动力粘度：常用厘泊（：常用厘泊（cPcP）为单位，相应的国际制单位为）为单位，相应的国际制单位为10-3Pas10-3Pas（即（即mPasmPas）。）。4.34.3气体燃料气体燃料4.3.14.3.1气体燃料种类气体燃料种类气体燃料可分为自然气体燃料和人工气体燃料，人工气体燃料的种类较多，主要有液化石油气、高炉煤气、焦炉煤气、气体燃料可分为自然气体燃料和人工气体燃料，人工气体燃料的种类较多，主要有液化石油气、高炉煤气、焦炉煤气、及发生炉煤气等。及发生炉煤气等。自然气有气田煤气和油田伴生气，主要成分都是甲烷，如下例所示（），自然气的发热量在自然气有气田煤气和油田伴生气，主要成分都是甲烷，如下例所示（），自然气的发热量在353555MJ/m355MJ/m3之间。之间。液化石油气是在石油热裂化或催化裂化过程中获得的可燃气体，含硫量低，发热量高，在液化石油气是在石油热裂化或催化裂化过程中获得的可燃气体，含硫量低，发热量高，在8484125MJ/m3125MJ/m3之间。之间。高炉煤它是高炉中焦炭部分燃烧和铁矿石部分还原作用所产生的煤气，以高炉煤它是高炉中焦炭部分燃烧和铁矿石部分还原作用所产生的煤气，以COCO为主，含有大量为主，含有大量N2N2，发热量较低，仅在，发热量较低，仅在3.63.64.0 MJ/m34.0 MJ/m3之间，独立稳燃困难。之间，独立稳燃困难。焦炉煤气是焦炭气化所得的煤气，组成中以焦炉煤气是焦炭气化所得的煤气，组成中以H2H2和和COCO为主，发热量较高，为主，发热量较高，16.7MJ/m3 16.7MJ/m3。发生炉煤气是煤在发生炉中氧化燃烧而获得，其可燃组分主要是发生炉煤气是煤在发生炉中氧化燃烧而获得，其可燃组分主要是H2H2和和COCO，CO2CO2和和N2N2占体积的占体积的5050以上，因此热值仅高于高炉以上，因此热值仅高于高炉煤气。若在气化时通入水蒸气，则煤气中煤气。若在气化时通入水蒸气，则煤气中H2H2和和COCO的含量将增加，发热量在的含量将增加，发热量在6 610.5MJ/m310.5MJ/m3之间。之间。4.3.24.3.2气体燃料的特性气体燃料的特性气体燃料的特性主要包括着火温度和着火浓度极限等。气体燃料的特性主要包括着火温度和着火浓度极限等。4.3.2.14.3.2.1着火温度着火温度使可燃气体与空气或氧的混合物着火并能接着维持燃烧的最低温度。着火温度与可燃气体的浓度和压力有关。一般在氧气中的着火温度低于空气中的着火温度50100。在可燃气体中掺入惰性气体，着火温度将提高；反之，如掺入着火温度低的可燃气体，则混合可燃气体的着火温度将降低。以下为部分可燃气体在大气压力下、空气中的着火温度。H2 CO CH4 C2H6 C3H8 C4H10530590 610658 645850 530594 530558 490569 H2S 高炉煤气 焦炉煤气 发生炉煤气 自然气290487 530 300500 530 5304.3.2.2着火浓度极限使火焰能够传播，维持接着燃烧的可燃气体浓度称为着火浓度，它分为着火浓度上限和下限，可燃气体浓度高于上限或低于下限火焰均不能传播。着火浓度极限的大小与可燃气体种类、温度和压力等有关。几种可燃气体在大气压、室温下的空气中的着火浓度极限上下值（体积百分比）为：H2 475、CO 12.574、CH4 5.315。可燃气体在氧气中的着火浓度极限上值明显增加。混合可燃气体的着火浓度极限上下值L可按下式计算：L（a+b+c+）/（a/A+b/B+c/C+）式中，a、b、c为混合气体各组分的体积百分比，A、B、C为混合气体各组分的着火浓度极限上下值。一些可燃气体着火浓度极限上值随压力的增加而增加，下限值受压力的影响不显著。4.3.2.3火焰传播速度各种可燃气体在空气中的最大火焰传播速度或许在0.2472.67m/s范围内。其中氢气的火焰传播速度最高，为2.67m/s，自然气为0.30.38m/s，CO为0.415m/s，焦炉煤气为0.841m/s。该速度值与混合物中可燃气体的浓度有关。着火温度低、着火浓度范围宽、火焰传播速度大的可燃气体最具爆炸危急性。4.3.2.4腐蚀性和毒性可燃气体中的部分成分如遇水会生成具有腐蚀作用的酸性物质，对设备造成危害，因此可燃气体应尽可能除去水分。此外可燃气体中的很多成分具有毒性，因此燃气设备的运用应特殊留意人员平安。5.5.燃烧系统方案燃烧系统方案5.15.1制粉系统型式制粉系统型式制粉系统的主要任务是连续、稳定、匀整的向锅炉供应合格的煤粉，满足燃烧要求；在磨制煤粉的同时要对煤粉进制粉系统的主要任务是连续、稳定、匀整的向锅炉供应合格的煤粉，满足燃烧要求；在磨制煤粉的同时要对煤粉进行干行干燥，使煤粉达到要求的水分含量和温度；同时制粉系统的设计还要考虑防爆要