燃料的成分和主要特性、煤分气流的着火和燃烧、锅炉的燃烧设备.doc

图3-5 煤的挥发分与熄火温度的关系曲线曲线l一试验煤的灰分Aar=5;曲线2一日验煤的灰分Aar=20 由图34可知，挥发分越低的煤，其反响指数越大，越难着火、燃烧。这完全符合挥发分对着火、燃烧影响的规律。但对于各种煤而言，例如在烟煤范畴内与无烟煤范畴内比拟，挥发分含量的影响又不尽一样，而反响指数对煤的燃烧特性的判断，较之用挥发分来判断更为细致、准确。图3-6 某种煤的燃烧分布曲线(晋缄申匠集煤) (2)熄火温度。所谓熄火温度，就是先把煤样加热到着火，然后停顿加热，测定熄火时的温度，即为熄火温度。如果把挥发分及熄火温度联系起来，那么可判断出不同煤种着火后燃烧的稳定性，这也是煤的燃烧性能的一种指标。因为煤的挥发分越多，挥发分越易着火，挥发分着火燃烧后所释放出来的热量越多，燃烧那么越稳定。 由此分析可知，挥发分越多的煤，其熄火温度必然比挥发分少的低些，即越不易熄火。图35所示的实验曲线也充分说明了这种关系。 (3)煤的燃烧特性试验。为了了解各种成分煤种的燃烧特性，我国有关单位常将煤样分别作出其燃烧分布 曲线、热解及燃尽率试验。 1)煤的燃烧分布曲线。取试验煤种的可燃质10mg，在TGS2型热重分析测定仪上测得煤样的燃烧分布曲线(如图36所示)。试验时的条件为：吹扫气(N，)的流量为186mlmin，反响气(O)的流量为52mlmin，加热速度为40min，煤样细度小于200目。图36中上部曲线为试样的重度变化曲线，下部曲线为上部曲线的微分，即所谓燃烧分布曲线，中间曲线是温度变化曲线。在燃烧分布曲线中，第1小峰(图上未标明的左边小峰)为水分析出峰，图上标有的为燃料的易燃峰(包括挥发分与易燃焦炭局部)，标有的为燃料的难燃峰(焦炭中的难燃局部)。易燃峰陡峭上升顶点为着火温度，难燃峰的终点为燃尽温度，各峰下面积代表燃尽的煤量。 从燃烧分布曲线试验中可以得出煤样的燃烧特性值，包括煤样的着火温度t()，各峰的最大燃烧速度 wa、max、wb、max，各峰的最大燃烧速度时相对应的温度 Ta、max、Tb、max()，燃尽时温度T()、各燃烧峰下燃掉的煤量Ga、Gb(mg)，燃烧掉煤量Ga、Gb时相对应的温度区域ta、tb()。 虽然由燃烧分布曲线难以看出试验煤种的着火、燃烧的难易程度，但可以通过及已掌握了的煤种进展比拟来推算试验煤种的着火燃烧性能，对试验煤种的水分蒸发、挥发分析出、煤粉着火温度与燃尽所需时间有比拟清晰的概念。 2)煤焦的燃尽率试验。用煤样采用工业分析方法与温度在700以前反响气为N2外，其他试验条件及燃烧分布曲线试验一样，待到700时保持恒温，且将反响气切换为O2，使煤焦燃尽而获得的。煤焦燃尽率曲线如图37所示。从试验可以得出煤样的燃尽时间。 3)热解试验。煤样的热解试验条件，除反响气由O2改成N2外，其他条件及燃烧分布曲线试验时一样。根据试验结果可得出如图38所示的曲线，得出挥发分初析温度。从图卜曲线可以看出，试验煤的挥发分随温度升高而缓慢地析出，尤挥发分集中析出区，而是伴随着整个升温过程而不断释放出来，直至温度升高至800以上，还未全部释放完毕。图3-9着火温度与可燃基挥发分的关系 从上述煤样的燃烧分布曲线、热解曲线与煤焦的燃尽曲线，可以综合评价煤样的着火、燃烧性能。 煤的着火性能主要指标是着火温度。但煤的着火温度并不是一个物理常数，只是在一定 条件下得到的相应特性值。因为在燃烧过程中，煤的着火温度决定于燃烧过程中的热力条件， 即取决于发热(加热)条件与散热条件。在一样的测试条件下，不同燃料的着火温度是不同的。就煤而言，反响能力越强(即挥发分高、焦炭活化能小)的煤，着火温度越低，就越容易着火；而挥发分低的无烟煤，着火温度就较高。 在上述的测试条件下，煤的着火温度及枯燥无灰基挥发分含量的关系如图39所示，根据煤的着火温度可将煤分成表33所列的几个等级。表33 煤的着火性能等级着火温度()>450350450280350240280<240等级极难难中等易极易根据试验煤的燃烧分布曲线及数据，可得知煤样的着火温度，就可得知该煤的着火性能等级，并看易燃峰与难燃峰区域的温度，越偏向低温区，那么表示该煤越易燃烧。结合煤的热解曲线与燃尽率曲线分析，可知煤的挥发分初析温度的上下，而且可看出煤样有没有挥发分集中释放区域，从而可以确定煤样是否难燃，同时可以知道燃尽所需时间，这样，对煤样的着火、燃烧性能就比拟清楚了。 3煤的结渣性能指标过去常用灰的熔融特性，即灰熔点来表示煤的结渣性能。有资料说明，当煤灰的DT<1204时为结渣煤；而当DT>1371时属不结渣煤。更多资料用灰的软化温度ST表示结渣性能，当ST>1350时，结渣的可能性很小；而当ST<1350时就有可能结渣。美国资料也介绍，当灰粒到达炉壁壁面时，假设灰粒温度低于变形温度IT与软化温度ST，灰粒不会黏附在炉壁上，而只会沉落于冷灰斗或被烟气带出炉膛。而当灰粒到达炉壁壁面时，灰粒温度接近ST时，壁面将黏附熔化与凝结的灰渣，难用吹灰器除去。灰的变形温度DI(或FT)与流动温度FT之间的温度差值t也会影响到结渣的可能性。t值较大时不易结渣，而且略有结渣也可用吹灰法除去；如果t值小，就容易结成大块渣。以上的一些说法都是比拟粗略的。因为煤中有灰，灰的结渣性能，不仅及灰的熔融特性有关，而且及灰的化学成分有关。各种不同灰分的灰熔点各不一样，并且及煤的密度组成、煤的发热量、灰清流变特性以及灰渣周围介质气氛有关，因而常用以下指标表示： (1)结渣率。所谓结渣率是煤样在一定的空气流速下燃烧井然尽，其所含灰分因受高温影响而结渣，其中大于6mm的渣块占灰渣总重量的百分数，称为结渣率。结渣率与煤种以及空气流速有关，可以根据所测数据绘成曲线，以表示煤的结渣特性，如图310所示。结渣率越高的煤，在一定的空气动力条件下，越易结渣。图3-10煤的结渣特性曲线1田师傅煤；2荣昌煤13抚顺煤 (2)灰成分结渣指数。由于煤灰中各种组成成分的灰熔点不同，因此就可以用灰的主要成分来判断煤灰的结渣特性。通常采用煤灰成分的结渣指标有以下几种： 1)碱酸比BA。由于煤灰中的酸性成分(Si02，Al2O3，TiO2)比碱性成分(Fe203，CaO，MgO，Na2O，K2O)的熔点普遍要高，酸性成分多会使灰熔点高。因此可通过灰成分的碱酸比的大小来衡量煤灰在炉内结渣的难易。 B Fe203+CaO十MgO十Na2O+K2O 式中：B为煤灰中的碱性成分；A为酸性成分；其余灰中各组成成分均为灰分析中各组成成分的枯燥基重量百分数。当BAo4o7时，为结渣煤；BAo10.4时，为轻微结渣煤；BA<0.1时，为不结渣煤。 2)铁钙比结渣指数。即以灰成分中的铁钙质量比(Fe2O3CaO)作为指标，表征煤的结渣特性，因为铁的化合物(如FFe2O3、FeO、Fe2O2熔点不高，它们在炉内易熔化成气流阻力较小的球状体，穿过气流黏附及聚集在炉壁上，造成炉内结渣。煤灰中含铁量高那么易引起结渣，因此，煤灰中铁钙比越高，结渣的可能性越大。对于Fe203>(CaO+MgO)的煤，Fe203 CaO<03时为不结渣煤，Fe203CaOO33O为中等结渣煤；Fe203Ca0>30为结渣煤。 3)硅铝比。即煤灰成分中2SiO2Al203的比值。因为SiO2本身的熔点较高，但它对灰渣熔化温度的影响却比拟复杂。如果全部SiO2及Al2O3结合成高岭土(Al203·2SiO2)，其熔点也是高的，此时其结合比2SiO2Al2O3为118，就不会结渣。如果其结合比大于118，就有自由的SiO：存在，这时它将与CaO、MgO、FeO等化合形成易熔的共晶体，导致煤灰的总熔化温度下降，便有可能结渣。 4)结渣指数兄与R。美国把煤灰分为烟煤型灰与褐煤型灰两种，它是按煤灰中的Fe20a及(CaO+MgO)的比值来划分的。Fe203(CaO+MgO)>1的煤灰称为烟煤型灰，而当Fe2O3 (CaO+MgO)<1同时(CaO+MgO)>20时的煤灰称为褐煤型煤灰。 不同类型的煤灰，其结渣指数计算方法也不同。褐煤型煤灰使用温度特性法计算它的结渣指数Rt即式中：t2,max为分别在氧化、复原性气氛中测得的最高半球形软化温度，；t1,min为分别在氧化、复原性气氛中测得的最低开场变形温度，。一般Rt>1343的煤为不结渣煤，Rt11491343的煤为中等结渣煤；Rt<1149的煤为严重结渣煤。 而烟煤型煤灰用的是碱酸比法计算它的结渣指数尺，。式中；BA为煤灰的碱酸比，其计算法见式(32)；Sd为煤中硫分含量的枯燥基重量百分数，。当尺。<06时为不结煤；Rs0620时为中等程度结渣煤；只。2o26时为强结渣煤，R,2>26时为严重结渣煤。 (3)灰渣流变特性与灰黏度结渣指标。流变特性又称黏温特性，是表征灰渣黏度随温度变化的关系。如果黏性熔渣接近于凝固状态，那么不易形成结渣；如果黏性灰渣保持黏性状态，而且时间较长，那么黏附在炉壁或受热面上的可能性便增大，就容易出现结渣现象。经测定、比拟的结果说明：凡灰渣黏度为50100Pa·s或2000Pa·s的，其结渣可能性大，会出现结渣或严重结渣。 由灰渣流变特性引出的灰渣黏度结渣指数只。为Rvs=t25t1000 97.5fs式中；t25为灰渣黏度为25Pa·s时的温度，;t1000为灰渣黏度为1000Pa·s时的温度，；fs为由t200(灰渣黏度为200Pa·s时的温度)决定的因素，此因素可由表3-4中根据t200查表3-4T20011600s结渣程度及灰渣黏度结渣指数尺。的关系为：当Rvs<05时为轻微结渣；Rvs=05o99时为中等结渣；Rvs1.0L 99时为严重结渣；Rvs2时为极严重结渣。 4煤灰的沾污指标RF 煤灰对于高温受热面(包括高温过热9S与高温再热器)沾污的倾向，可以用类似的基于煤灰组成成分汁算的沾污指标RF来衡量： (36)式中：BA为煤灰的碱酸比，计算方法见式(32)；Na2O为煤灰中Na2O成分的枯燥基重量百分数，。 依据煤灰的只RF值，可将煤灰的沾污特性分成四类：当RF<0.2g时为轻微沾污RFo2o5时为中等沾污；RF0.5l.0时为强沾污；RF>1.0时为严重沾污。煤粉气流的着火与燃烧 一、煤粉燃烧的特点 煤粉燃烧过程不同于煤粒或煤块的燃烧。将煤粒放在空气中燃烧，其燃烧过程一般分成四个阶段，即预热枯燥阶段、挥发分析出阶段、燃烧阶段与燃尽阶段。必须指出，将煤粒的燃烧阶段分为四个阶段，只是对一颗煤粒而言。对群集的煤粒群来说，只是为了分析问题方便，但实际上因为各煤粒的大小不同，受热情况又有差异，燃烧过程四个阶段往往是交织进展的。例如，在燃烧阶段，仍不断有挥发分析出，只是数量逐渐减少，同时灰渣也开场形成。 现代大型煤粉炉的煤粉燃烧，由于煤粉颗粒很细，炉膛温度又很高，因此悬浮在气流中的煤粉粒子加热速度町高达104s。在这样高的升温速度下，现代的研究说明，煤粉燃烧及一般煤粒燃烧有些不同，主要在于： (1)挥发分的析出过程几乎延续到煤粉燃烧的最后阶段。 (2)在高速升温情况下，挥发分的析出、燃烧是与焦炭燃烧同时进展的速度下，甚至是微小的煤粉粒子先着火，然后才热分解析出挥发分。(3)高速加热时，挥发分的产量与成分都及低速加热的现行常规测试方法所得的数值有所不同，产量有高有低，成分也不尽一样。 (4)快速加热形成的焦炭及慢速加热形成的焦炭，在孔隙构造方面也有很大差异。 二、煤粉气流着火与熄火的热力条件 通常燃烧过程又可归纳为两大阶段，即着火阶段与燃烧阶段。着火是燃烧的准备阶段燃烧又给着火提供必要的热量来源，这两大阶段是相辅相成的。燃料由缓慢的氧化状态转变到化学反响自动加速到高速燃烧的瞬间过程称为着火，着火时反响系统的温度称为着火温度。 锅炉燃烧设备中，燃料着火的发生是由于炉内温度不断升高而引起的，这种着火称为热力着火。各种固体燃料在自然条件下，尽管与氧(空气)长时间接触，但不能发生明显的化学反响。然而随着温度的升高，它们之间便会产生一定的反响速度，同时放出反响热，随着反响热量的积累，又使反响系统温度进一步升高，这样反复影响，到达一定温度便会发生着火。 燃料与空气组成的可燃混合物，具燃烧过程的发生与停顿，即着火或熄火，以及燃烧过程进展是否稳定，都取决于燃烧过程所处的热力条件。因为在燃烧过程中，可燃混合物在燃烧时要放出热量，但同时又向周围介质散热。放热与散热这两个相互矛盾过程的开展，对燃烧过程可能是有利的，也可能是不利的，它可能使燃烧发生(着火)或者停顿(熄火)。图3-11放热及散热曲线 下面以煤粉空气混合物在燃烧室内燃烧情况为例来说明这个问题。燃烧室内可燃混合物的放热量为Q1k0exp(一ERT)Cno2VQr (37)向周围介质的散热量为Q2=aS(TTb) (38)式中：k0为反响速度常数；E为活化能；R为气体通用常数；T为反响系统温度；Co2为可燃混合物中煤粉反响外表的氧浓度；n为燃烧反响方程式中氧的反响系数；V为可燃混合物容积；Qr为燃烧反响热；Tb为燃烧室壁面温度(即可燃混合物煤粉气流的初始温度)；a为混合物向燃烧室壁画的综合放热系数，它等于对流放热系数与辐射放热系数之与；s为燃烧室壁面面积。放热量Qi与散热量Q：随温度丁的变化情况示于图311中。 放热量Q1主要取决于exp(一ERT)，所以随温度变化呈指数曲线形式，而散热量Q2的曲线那么接近于直线。 在燃烧室中，如果开场时叫·燃混合物与壁面温度为Tb1那么散热曲线为Q2，此时由于Tb1温度很低，由图311可知，反响初期由于放热量大于散热量，反响系统温度逐渐升高，到点1到达平衡。但点1是一个稳定平衡点，即反响系统温度稍有变化(升高或降低)，它始终会回复到点1稳定下来。因而它是一个低温缓慢氧化的状态，而不会着火。 如果将煤粉气流初温(即壁面温度)提高到Tb2，此时的散热曲线为Q2，由图可知，反响初期由于Q1>Q2，反响系统温度便逐渐增大，到达点2时，QlQ2，系统处于热平衡状态。但点2是一个不稳定的平衡点，因为只要稍稍提高系统温度，放热量Ql就大于散热量Q2，反响系统温度便随之不断升高，反响将自动加速而转变为高速燃烧状态。假设这时能保证燃料与氧化剂的连续供给，反响过程最后将在一个高温点3到达平衡，而点3是一个稳定的平衡点，因此，只要到达点2后便会开场着火。点2所对应的温度即为着火温度Tzh在一定的放热与散热条件下，只要系统温度T>Tzh燃烧反响就会自动加速进展。 对于处在高温燃烧状态下的反响系统，如果散热加强，散热曲线就从Q2变为Q2,那么燃烧系统的温度将随之降低。当燃烧系统处于点4状态时(虽然点4也是一个平衡点，但却是一个不稳定的平衡点)，这时只要系统温度稍有下降，便会由于散热大于放热，而使反响系统温度急剧降低，最后在新的一个平衡点5才稳定下来。但点5所处的温度已很低，此处只能产生缓慢氧化，而不能燃烧，便使燃烧过程中断熄火，因此，点4状态所对应的温度即为熄火温度了“。因为在一定的放热与散热条件下，只要系统温度T<Txh，燃烧反响就会自动中断。由图3-11可知，熄火温度Txh远比着火温度丁Tzh高。 放热曲线与散热曲线的切点2与4，分别对应于系统的着火温度与熄火温度，它们的位置是随着反响系统的热力条件一放热与散热的变化而变化的。例如，反响系统的氧浓度、燃料颗粒大小、燃料性质及散热条件改变时，切点的位置就会移动，其对应的着火温度与熄火温度也随之而变化，因此，着火温度与熄火温度并不是一个物理常数。各种书中所列出的燃料着火温度，只是在一定的测试条件下得出的相对特征值。 在一样的测试条件厂，不同燃料的着火温度不同，而对同一种燃料，不同的测试条件也会得出不同的着火温度。但就固体燃料而言，反响能力越强(挥发分高，焦炭活化能小)的煤，其着火温度越低，即越容易着火。而挥发分低的无烟煤，其着火温度最高，最难以着火。 三、影响煤粉气流着火的主要因素 煤粉空气混合物经由燃烧器以射流方式喷入炉膛后，通过紊流扩散与内回流卷吸周围的高温烟气，同时又受到炉膛四壁及高温火焰的辐射，而将悬浮在气流中的煤粉迅速加热。根据我国多年来的研究与实测结果，发现煤粉气流着火所需吸热量的7090，来源于卷吸高温烟气时的对流换热，1030来源于炉膛四壁及高温火焰的辐射。煤粉获得了足够的热量并到达着火温度后就开场着火燃烧。在实际燃烧设备中，希望煤粉离开燃烧器喷口不远处就能稳定地着火。如果着火过早，可能使燃烧器喷口过热而被烧坏，也易使喷口附近结渣；如果着火过迟，就会推迟整个燃烧过程，致使煤粉来不及烧完便离开炉膛，增大机械未完全燃烧热损失。而且着火推迟，还会使火焰中心上移，造成炉膛上部或炉膛出处受热面发生结渣。 煤粉气流的着火快慢用着火时间或着火速度表示，所谓着火速度就是火焰传播速度，也就是指在稳定着火后，火焰前沿的扩张(移动)速度。煤粉气流着火后就开场燃烧，形成火炬。着火以前是吸热阶段，需要从周围介质中吸收一定的热量来提高煤粉气流的温度，着火以后才是放热阶段。将煤粉气流加热到着火温度所需要的热量称为着炽热，用Qzh表示，它主要用于加热煤粉与空气以及使煤中水分蒸发与过热。着炽热可用下式计算式中：Qzh为着炽热，J(kz·h)；B为燃料消耗量，keh；V°为理论空气量，Nm3kg;a1为燃烧器送入炉内的空气所对应的过量空气系数；r1k为一次风所占份额；C1k为一次风比热容， J(kg·K)；Q：为锅炉的机械未完全燃烧热损失，；Mar为煤的收到基水分，；T。为煤粉与一次风气流初温，K；cq为过热蒸汽的比热容，J(kg·K)；Mmf为煤粉水分，。 由式(38)可知，着炽热随燃料性质(着火温度、燃料水分、灰分)与运行工况(煤粉气流的初温、一次风量)的变化而变化。此外，炉内着火情况还及煤粉细度，燃烧器构造，气流运开工况，锅炉负荷以及炉膛的散热条件等有关。由此可分析影响煤粉气流着火的主要因素如下： 1燃料的性质 燃料性质中对着久过程影响最大的是挥发分Vdaf。挥发分降低时，煤粉气流的着火温度显著升高，着炽热也随之增大。就是说，必须把煤粉气流加热到更高的温度才能着火，因此，低挥发分煤的着火要困难些，着火点离开燃烧器喷口的距离自然也增大些。 原煤水分增大时，着炽热也随之增大。同时由于一局部燃烧热消耗在加热水分并使之汽化与过热上，也降低炉内烟气温度，从而使煤粉气流卷吸的烟气温度以及火焰对煤粉气流的辐射热都相应降低，这对着火是不利的。 原煤灰分在燃烧过程中不但不能放出热量，而且还要吸收热量。特别是当燃用高灰分的劣质煤时，由于燃料本身发热值较低，燃料消耗量增加幅度较大，大量灰分在着火与燃烧过程中要吸收更多热量，因而使锅炉炉膛内烟气温度降低，同样使煤粉气流着火推迟，而且也影响着火的稳定性。 煤粉气流的着火也及煤粉细度有关，煤粉越细，着火就越容易。这是因为在同样的煤粉质量浓度下，煤粉越细，进展燃烧反响的外表积就越大，而煤粉本身的热阻却减小，因而在图3-11煤粉粒子升温过程加热时，细煤粉的温升速度要比粗煤粉大，如图312所示。因此，煤粉颗粒细，就可以加快化学反响速度，更快地到达着火。一般总是细煤粉首先着火燃烧，因此，对于难着火的低挥发分无烟煤，将煤粉磨得细些，无疑会加速它的着火过程。 2炉内散热条件 从煤粉气流着火的热力条件可知，如果放热曲线不变，减少炉内散热量，图311中的散热曲线将往右移动，有利于着火，因此，在实践中为了加快与稳定低挥发分无烟煤的着火，常在燃烧器区域用铬矿砂等耐火涂料将局部水冷壁遮盖起来，构成燃烧带(或称卫燃带)。其目的是减少水冷壁的吸热量，提高燃烧器区域，即着火区域的温度水平，以改善煤粉气流的着火条件。实践说明，敷设燃烧带是稳定低挥发分煤粉着火的有效措施。但燃烧带区域往往又是结渣的发源地。所以只在燃用无烟煤时才敷设，通常布置于直流燃烧器两侧的水冷壁上。 3煤粉气流的初温 从图3u中可知，只有提高煤粉气流的初温，亦即提高燃烧室壁面温度了b，使之从9u提高到了，及放热曲线相切于点2，才能迅速稳定地着火，因此，在实践中常采用较高温度的预热空气作为一次风来输送煤粉，即采用热风送粉的制粉系统。由于提高了煤粉气流的初温，从式(38)电可看出，它减少了把煤粉气流加热到着火温度所需的着炽热，从而加快厂着火。因此在燃用无烟煤时，广泛采用热风送粉的制粉系统。 4一次风量与风速 由式(38)可知，假设一次风所占份额r1k大，着炽热将明显增加，使着火过程推迟，减少一次风量，会使着炽热显著减小。因为在同样的炉温与卷吸烟气量的情况下，可将煤粉气流更快地加热到着火温度。但是，一次风量又不能过小，否那么会由于着火燃烧初期得不到足够的氧气，而使反响速度减慢，阻碍着火的继续扩展。另外，一次风量还必须满足输煤的要求，否那么会造成煤粉堵塞，因此，次风量对应于某一煤种应有一个最正确值。通常一次风量用一次风率表示，它是指一次风量占送人炉内的总风量的百分比，对于燃用无烟煤，贫煤并采用热风送粉的制粉系统时，一次风率应在2025范围内。 除·次风量外，一次风煤粉气流出口速度对着火过程也有一定影响。假设一次风速过高，使通过气流单位截面租的流量增大，势必降低煤粉气流的加热速度，使着火推迟，并使着火距离拉长，影响整个燃烧过程。但一次风速过低时，会引起燃烧器喷口过热烧坏，以及煤粉管道堵粉等故障。最适宜的一次风速及燃用煤种与燃烧器型式有关。对于燃用无烟煤、贫煤、并采用直流煤粉燃烧器的固态排渣煤粉炉，一次风速的推荐值为20一25m/s。 5燃烧器的构造特性 影响着火快慢的燃烧器构造特性，主要是指一、二次风混合的情况。如果一、二次风混合过早，在煤粉气流着火前就混合，等于增大了一次风量，相应地使着炽热加大，推延着火过程，因此，刘·燃用低挥发分的无烟煤、贫煤，应使一、二次风的混适宜当地推迟。 此外，燃烧器尺寸也影响着火的稳定性，如果燃烧器出口截面大，煤粉空气混合物着火时离开喷口的距离就较远，着火拉长厂。从这一点来看，采用尺寸较小的小功率燃烧器代替大功率燃烧器是合理的。这是因为小尺寸燃烧器既增加了煤粉气流着火的外表积，同时也缩短厂着火扩展到整个射流截面所需要的时间。 6炉内空气动力场 合理组织炉内空气动力场有效措施。 锅炉的运行负荷加强高温烟气的回流，强化煤粉气流的加热，是改变着火的锅炉负荷降低时，送进炉内的燃料消耗量相应减少，水冷壁的吸热量虽然也减少一些，但减少的幅度却较小，相对于每公斤燃料来说，水冷壁的吸热量却反而增加了，致使炉膛平均烟温降低，燃烧器区域的烟温也降低，因而锅炉负荷降低，对煤粉气流的着火是不利的。当锅炉负荷降到一定程度时，就将危及着火的稳定性，甚至引起熄火，因此，着火稳定性条件常常限制厂煤粉锅炉负荷的调节范围。通常在没有其他措施的条件下，固态排渣煤粉炉只能在高于70额定负荷下运行。 着火阶段是整个燃烧阶段的关键，要使燃烧能在较短时间内完成，必须强化着火过程，即要保证着火过程能够稳定而迅速地进展。由上述分析可知，组织强烈的烟气回流与燃烧器出口附近煤粉一次风气流及高温烟气的剧烈混合，是保证供给着炽热量与稳定着火过程的首先条件；提高煤粉气流初温，采用适当的一次风量与风速，是降低着炽热的有效措施；而减小煤粉细度与敷设燃烧带，那么是燃用无烟煤时稳定着火的常用方法。 四、燃烧良好的条件 要组织良好的燃烧过程，其标志就是尽量接近完全燃烧，也就是在保匪炉内不结渣的前提下，燃烧速度快，而且燃烧完全。得到最高的燃烧效率。要接近完全燃烧，具原那么性条件为： 1供给适宜的空气量 供给足够而又适量的空气足燃料燃烧完全的必要条件。在燃料燃烧计算十，每公斤固、液体燃烧完全燃烧时所需的空气量址理论空气量。但由于燃烧设备与燃烧过程的组织扦不总是理想的，供给的空气量不可能个部参及燃烧，因而实际卜送人炉内的空气量要比理沦空气量要多。燃料燃烧时实际供给每公斤固、液体燃烧的空气量及理论空气量之比，称为过量空气系数e。直接影响燃烧的过量牛气系数，用炉膛出口处的过星牛气系数o、表示。一般煤粉炉运行时要控制a11.151.25。a1过高、过低对锅炉燃烧效率与热效率都是不利的。如果a1过低，那么供给的空气量缺乏，不完全燃烧热损失q3，q4必然增大；同时烟囱冒黑烟，炉渣与?灰含炭量增大；火焰不稳定；而且炭黑与碳粒将沾污、堵塞对流烟道受热面与空气预热器。如果oI过大，在一定范围内可使q3、Q4降低，但却增大排烟热损失q2。如果再进一步增大a1不但Q2进一步增大，而q2使炉温下降，使燃烧反响速度减慢，同时会提高炉内烟气流速，缩短燃料在炉内的停留时间。都将导致Q3与Q4的增大。因此锅炉应在最正确a1下运行，最正确al是使q2、q3、q4三者之与为最小值时的炉膛出口过量空气系数。最正确a1取决于炉型，燃料特性以及炉内上况与运行经历等因素，一般应通过燃烧调整试验确定。燃用尤烟煤、贫煤或劣质煤时，在额定负荷下的a1值府为120L 25。 2保证适当高的炉温 根据阿累尼乌斯定律，燃烧反响速度及温度成指数关系，因此，炉温对燃烧反响速度有着极其显著的影响。炉温高着火快，燃烧过程也进展得快，燃烧也容易趋十完全燃烧。但炉温也不能过分地提高，因为过岛的炉温会引起炉膛水冷壁结渣与膜态沸腾。同时，囚为燃烧反响是，J逆反响，过高的炉温不但使正反响速度加快，也会使逆反响(复原反响)速度加快，也导致燃烧不完全，所以锅炉的炉温应控制在中温区域即10002000之间。 保持足够高的炉温范围，取决：于燃料性质，预热空气温度、炉膛容积热强度与炉膛断面热强度。 在燃用低挥发煤时，一般采用较高的预热空气温度与用热风送粉方式，可以有效地加快着火与提，高炉温。炉膛容积与截面热强度的大小，意味着燃烧放热与水冷壁吸热比例的大小。热强度人，通常炉温较高，尤其是炉膛断面热强度它反映了燃烧器区域的温度水平，对着火利燃烧都有明显的影响。 3有足够的燃烧时间 在一定炉温下，一定缃度的煤粉要布一定时间才能燃尽。煤粉在炉内停留的时间，是指煤粉从燃烧器出口到炉膛出口这段行程所经历的时间，在这段行程中，使煤粉从着火、燃烧以至燃尽才能燃烧完全；否那么将增大燃烧热损失，或者在炉膛出口之后煤粉还在燃烧，而导致炉膛出口的过热器受热画结渣及过热汽温升高，仪锅炉运行不平安。 煤粉在炉内的停留时间，主要取决于炉膛容积与单位时间内炉膛产生的烟气量膛容积热强度qv是一个可以反映煤粉在炉内停留时间的个重要参数。 炉膛容积热强度用下式表示：式中：B为燃料消耗量，kgh；Qar·de1为燃料的收到基低位发热量，kJkg；Vl为炉膛容积，m3。 炉膛容积热强度qv的大小及燃料及其所生产；的烟气在炉内停留时间，的倒数成正比，即 QY值过人，表示燃料与烟气在炉内的停留时间过短，燃料可能来不及完全燃烧就排出炉膛外面。Qy伉过大，还意味着炉膛容积太小，圹内所能市置的水冷壁受热面面积过少烟气在炉膛出口处难以冷却至一定的炉膛山口烟温，会引起炉膛出口部位或对流受热面结渣。因此，对于固态排渣煤粉炉，qv值一般应为100175kWm。 由qv可以决定炉膛容积，炉膛容积是保证燃烧时间的一个重要因素，但从保匪火焰行程来说，还必须考虑炉膛的形状，即要考虑炉膛截面热强度v。 炉膛截面热强度qF用下式表示， (3-10)式中：F为炉膛截面积，通常是指燃烧器区域的炉膛截面积，m2。 炉膛截面热强度qF是炉膛的重要设汁特性，它不但反映丁燃烧器区域的温度水平，而且在QL一定时，也决定了炉膛的形状与火焰的行程。如果qF过小，说明炉膛截面积过大，炉膛呈矮胖形，炉膛容积难以充分利用，火焰行程长度得不到保证，难以燃烧完全。反之，如果 Q过大，炉膛截面过小，炉膛呈瘦高型，在燃烧器区域燃料燃烧放出的大量热量，没有足够的水冷壁受热面来吸收，就会使燃烧器区域的局部温度过高，会引起燃烧器区域结渣。值的选取，及燃料性质、锅炉的排渣方式，燃烧器型式与布置等因素有关。对于固态排渣煤粉炉。当燃用灰熔点较高的煤时。qF可适中选大些；对于燃用灰熔点较低的煤时，qF应取较小值。大齐量的固态排渣煤粉炉，qF值一般为34.5MWm2。 4空气与煤粉的良好扰动与混合 煤粉燃烧是多相燃烧，其燃烧反响主要在煤粉外表进展，燃烧反响速度主要取决于煤粉的燃烧反响速度与空气扩散到煤粉外表的扩散速度，因此，要做到完全燃烧，除保证足够高的炉温与供给适宜的空气量外还必须使煤粉与空气能充分扰动、混合，及时。将空气输送到煤粉燃烧外表去。要做到煤粉与空气的良好扰动混合，就要求燃烧器构造特性及其、二次风的良好配合，以及有良好的炉内空气动力场。不但在着火后的燃烧阶段要做到，特别注意燃尽阶段。因为在燃尽阶段中，可燃质与氧的数量已很少，而且煤粉衷面，叮能有一层灰渣包裹着，加强混合扰动，可增加煤粉与空气的接触时机，有利于燃料的完全燃烧。 以上说明了良好燃烧要求的四个条件，这四个条件之间有着密切的联系，互相依赖，相辅相成，布时也可能是互相矛盾的。在锅炉设计与运行叫，必须全面考虑，并根据具体情况，分清上次，下确处理有关问题。 煤粉锅炉的燃烧设备煤粉锅炉的燃烧设备由炉膛(或称燃烧室)、燃烧器与点火装置组成。 炉膛是供煤粉充分燃烧的空间，这个空间应足够大，使煤粉在其中能根本上燃烧完全。在炉膛内，燃烧生成的高温烟气主要通过辐射方式把一局部热量传给布置在炉膛四周炉墙上的水冷壁等受热面，使炉膛出口烟气温度降低到对流受热面平安工作允许的温度范围内。因此，要求炉膛应有合理的形状与足够的牛间尺寸，并及燃烧器共同组织好炉内的空气动力场保证火焰烟气流在炉膛的充满程度，火焰不贴墙、不冲壁，并有比拟均匀的壁面热强度分布。此外，对燃烧设备的要求是： (1)燃烧效率高，即化学末完全燃烧热损失q3与机械未完全燃烧热损失q4应尽量小。大容量固态排渣煤粉炉要求q305，q41525，即燃烧效率要接近97一98。 (2)着火与燃烧稳定、可靠。燃烧设备应能保证着火与燃烧稳定与连续，并能保证设备与人身的平安，在运行中不发十结渣、腐蚀、灭火与回火等故障。 (3)运行方便，燃烧设备应便于点火、调节等运行操作，并且操作与调节控制机构要灵活简便。 (4)制造、安装与检修要简单、方便。 固态除渣煤粉锅炉的炉膛形状，一般是横截面为矩形或正方形的柱体，也有用六角形 (如元宝山电厂法国进口的苏尔寿低倍率塔式布置锅炉)与八角形(如姚盂电厂的比利时进口的苏尔寿盘旋管育流锅炉的下部炉膛)。 现代煤粉锅炉的煤粉燃烧器型式很多，就其出口气流特征，可分为旋流式烬烧器与自流式燃烧器两大类。 旋流燃烧器一般布置在炉膛的前、后墙或两侧墙，其出口气流是一边旋转，一边向前作螺旋式的运动。这股旋转气流是从燃烧器喷口喷人炉膛空间自由扩展，形成带旋转运动的扩展射流，它可以足几个同轴旋转射流的组合，也可以足旋转射流与直流射流的组合。气流的旋转运动可以借助于蜗壳或导向叶片来造成。旋流燃烧器的喷口都是圆形的，中间内圈喷口是一次风，一次风外圈是二次风，二个喷口同一轴心，每边墙上可以布置多个、多排的独立燃烧器。 旋转射流的特点在于扩散角大。扩散角越大那么回流区越大，射流出口段湍动度大，故早期混合强烈。另一方面，强烈的湍流，衰减也快，故后期的混合较差，射流也较短。所以在大齐景锅炉中，它由于射程的影响，应用受到限制，而且，往往只适用于燃用高挥发分的煤种。如烟煤与褐煤等。 直流燃烧器的出口气流是不旋转的直流射流或直流射流组。通常直流燃烧器布置在炉膛四角，四角燃烧器出口的射流，其几何轴线同切于炉膛中心的假想圆，形戊四角布置切圆燃烧方式以此造成气流在炉膛内的强烈旋转。使炉膛四周气流呈强烈的螺旋上升运动：它在炉膛内燃烧器区域形成一个稳定的旋转大火球，各个角上燃烧器喷出的煤粉气流，一进入炉膛就受到高温旋转火球的点燃，而迅速着火。因此着火条件良好，煤种的适应范围较广，儿子可以成功地燃用各种固体燃料，炉内气流的强烈旋转上升，可使煤粉气流的后期扰动混合仍1·分强烈，煤粉的燃尽条件较好。 同内外常用直流燃烧器布置在炉膛四角，但在国外，也有用直流燃烧器顶部布置，形成 U形或W形火焰燃烧技术，在燃用低挥发分的无烟煤时，也收到良好的效果，第 25 页