电站锅炉-第四章.资料讲解.ppt

电站锅炉-第四章.煤粉气流的着火：煤粉气流的着火：由缓慢的氧化状态转化到快速的燃烧状态的瞬间过程由缓慢的氧化状态转化到快速的燃烧状态的瞬间过程称为着火，转变时的瞬间温度称为称为着火，转变时的瞬间温度称为着火温度着火温度着火和熄火的热力条件着火和熄火的热力条件 燃烧过程中向周围介质的散热量燃烧过程中向周围介质的散热量Q2为为式中：式中：V V、F分别为分别为煤粉空气混合物容积和燃烧室壁面面积煤粉空气混合物容积和燃烧室壁面面积 混合物向燃烧室壁面的综合放热系数混合物向燃烧室壁面的综合放热系数 T T、Tb分别为分别为反应系统温度和燃烧室壁面温度反应系统温度和燃烧室壁面温度 燃烧室内煤粉空气混合物燃烧时的放热量燃烧室内煤粉空气混合物燃烧时的放热量Q1为为煤粉气流着火、熄火的热力条件煤粉气流着火、熄火的热力条件煤煤粉粉气气流流燃燃烧烧时时要要放放出出热热量量，同同时时又又向向周周围围介介质质散散热热。这这两两个个互互相相矛盾过程的发展，可能使燃烧过程发生（着火）或者停止（熄火）矛盾过程的发展，可能使燃烧过程发生（着火）或者停止（熄火）1/3煤粉气流的煤粉气流的着火温度着火温度放热曲线放热曲线Q1是一条指数曲线，散热曲线是一条指数曲线，散热曲线Q2接近于直线接近于直线2/3点点2 2对应的温度即为着火温度对应的温度即为着火温度T Tzhzh T Tb b=T=Tb1b1（很低），散热线很低），散热线与与Q Q1 1 交点交点1 1为为稳定稳定平衡点，煤粉处于平衡点，煤粉处于低温缓慢氧化状态低温缓慢氧化状态 T Tb b=T=Tb2 b2，散热线，散热线 与与Q Q1 1 交点交点2为为不稳定平衡点不稳定平衡点，只要稍增，只要稍增加系统的温度，加系统的温度，Q Q1 1 Q Q2 2 ，反应将自动加速过，反应将自动加速过渡到点渡到点3 3（高温稳定平衡点），此时，只要保高温稳定平衡点），此时，只要保证煤粉和空气的不断供应，最后将稳定在高证煤粉和空气的不断供应，最后将稳定在高速燃烧状态速燃烧状态煤粉气流的煤粉气流的熄火温度熄火温度T Tzhzh、T Txhxh是在一定测试条件下的相对特是在一定测试条件下的相对特征值，征值，T Txhxh大于大于T Tzhzh。（此时的熄火温度已与着（此时的熄火温度已与着火时的热力条件不同，不可同一而语）火时的热力条件不同，不可同一而语）着火温度和熄火温度是随着热力条件的变化而着火温度和熄火温度是随着热力条件的变化而变化的，是在一定条件下得出的相对特征值变化的，是在一定条件下得出的相对特征值强化着火的措施强化着火的措施在散热条件不变的情况下，增加可燃混在散热条件不变的情况下，增加可燃混合物的初温、浓度和压力，加强放热合物的初温、浓度和压力，加强放热在放热条件不变时，提高燃烧室的保温在放热条件不变时，提高燃烧室的保温效果，减少放热效果，减少放热 3/3 T Tb b=T=Tb2b2、强化散热，散热线、强化散热，散热线与与Q Q1 1 交点交点4 4为为不稳定平衡点，只要反应系统温度稍降低，不稳定平衡点，只要反应系统温度稍降低，Q Q1 1 QT0湍湍流流自自由由射射流流是是直直流流燃燃烧烧器器各各喷喷口口以以较较高高的的初初速速（ReRe10105 5）和和一一定定的的浓浓度度，射射入入尺尺寸寸很很大大的的炉炉膛膛空空间间（炉炉膛膛内内充充满满高高温温、静静止止介介质质（烟气），煤粉浓度为零）（烟气），煤粉浓度为零）的煤粉气流的煤粉气流湍湍流流自自由由射射流流除除了了做做整整体体运运动动外外，流流体体微微团团还还具具有有纵纵向向脉脉动动和和横横向脉动，后者对对热质交换起着重要作用向脉动，后者对对热质交换起着重要作用1/9直流射流空气动力特性直流射流空气动力特性2/9射流（煤粉气流）自喷口喷出后，沿着轴线方向运动，其边界上的流射流（煤粉气流）自喷口喷出后，沿着轴线方向运动，其边界上的流体微团不断与周围介质发生热质交换和动量交换，将部分周围高温、静止介体微团不断与周围介质发生热质交换和动量交换，将部分周围高温、静止介质卷吸到射流中来，并随射流一起运动质卷吸到射流中来，并随射流一起运动射流横断面不断扩展，射流横断面不断扩展，流量流量Q增加；煤粉浓度增加；煤粉浓度c下降；温度下降；温度T升高；轴向升高；轴向速度速度w逐渐减慢，逐渐减慢，最后射流的能量完全消失在空间介质中最后射流的能量完全消失在空间介质中1-喷口；喷口；2-核心区；核心区；3-边界层；边界层；4-外边界；外边界；5-内边界；内边界；6-源点；源点；7-扩展角；扩展角；8-速度分布速度分布等温自由射流的结构特等温自由射流的结构特性及速度分布性及速度分布wh=0，ch=0，ThT0直流射流空气动力特性直流射流空气动力特性3/9 射流核心区射流核心区 射流中心尚未被周围气体混入，保持初速射流中心尚未被周围气体混入，保持初速w w0 0的区域的区域湍流边界层湍流边界层 核心区维持初速核心区维持初速w w0 0的边界称为的边界称为内边界；内边界；射流与周围气体的射流与周围气体的分界称为分界称为外边界。外边界。内、外边界间区域为内、外边界间区域为湍流边界层，湍流边界层，其内为射流本身的流其内为射流本身的流体以及卷吸进来的周围气体体以及卷吸进来的周围气体转折截面转折截面 核心区消失，只在射流轴线保持初速核心区消失，只在射流轴线保持初速w w0 0的某点对应的截面。的某点对应的截面。在转折截面前的射流段称为在转折截面前的射流段称为初始段，初始段，在转折截面后的射流称为在转折截面后的射流称为基本段基本段扩展角扩展角 射流外边界线的交点称为源点，其交角称为扩展角射流外边界线的交点称为源点，其交角称为扩展角1-喷口；喷口；2-核心区；核心区；3-边界层；边界层；4-外边界；外边界；5-内边界；内边界；6-源点；源点；7-扩展角；扩展角；8-速度分布速度分布直流射流空气动力特性直流射流空气动力特性基本段中各截面的速度分布是相似的，基本段中各截面的速度分布是相似的，对于喷口是矩形或圆形截面对于喷口是矩形或圆形截面的直流射流，都可用下面的半经验公式加以描述：的直流射流，都可用下面的半经验公式加以描述：（4-14）式中：wx在距喷口x处与轴线垂直的截面上任意点的轴向速度，m/s；wm上述截面上轴线的速度，m/s；y任意点到射流轴线的距离，m；Rm该截面的半宽度，即是轴线与外边界的距离，m。式（4-14）说明，在基本段内的速度是相似的。4/9直流射流空气动力特性直流射流空气动力特性在基本段内，在轴线上的轴向速度在基本段内，在轴线上的轴向速度wm 沿射流流动方向上的变化沿射流流动方向上的变化规律为：规律为：对于圆形喷口：对于圆形喷口：对于矩形喷口：对于矩形喷口：式中：w0射流的初始速度，m/s；a湍流系数，对于圆形喷口，a0.0660.076；对于矩形喷口，a0.100.12；R0圆形喷口直径，m；b0矩形喷口两边中的短边长度，m；x计算截面距喷口的距离，m。5/9直流射流空气动力特性直流射流空气动力特性 卷吸量卷吸量 Q Q 外边界卷吸的高温烟气量外边界卷吸的高温烟气量 圆形喷口的卷吸量大于矩形喷口；圆形喷口的卷吸量大于矩形喷口；一个喷口分成总面积相等的若干个小喷口，卷吸量是增加的一个喷口分成总面积相等的若干个小喷口，卷吸量是增加的 对于圆形喷口：对于圆形喷口：对于矩形喷口：对于矩形喷口：式中 Q距喷口为x的基本段截面的射流流量，m3/s；Q0射流的初始流量，m3/s。6/9直流射流空气动力特性直流射流空气动力特性 扩展角扩展角 扩展角扩展角可决定射流的形状及两相邻射流开始混合点，可决定射流的形状及两相邻射流开始混合点，其位置对煤粉气流着火和氧化剂的及时补充有很大影响，其位置对煤粉气流着火和氧化剂的及时补充有很大影响，直流湍流自由射流的扩展角相对较小直流湍流自由射流的扩展角相对较小对于圆形喷口：对于圆形喷口：对于矩形喷口对于矩形喷口：7/9直流射流空气动力特性直流射流空气动力特性 射流的刚度射流的刚度 射流在有限空间内，抵抗外界干扰不发生偏离轴线的能力。刚射流在有限空间内，抵抗外界干扰不发生偏离轴线的能力。刚度不够，射流偏移到炉墙，可能引起结渣；偏向其他射流，会干扰度不够，射流偏移到炉墙，可能引起结渣；偏向其他射流，会干扰其正常工作，其正常工作，射流的初始动量越大，刚度越大。射流的初始动量越大，刚度越大。8/9直流射流空气动力特性直流射流空气动力特性l 一列相互平行的射流组的流动一列相互平行的射流组的流动9/9直流射流空气动力特性直流射流空气动力特性直流燃烧器均等配风直流燃烧器均等配风均均等等配配风风燃燃烧烧器器一一、二二次次风风喷喷口口相相间间布布置置，即即在在二二个个一一次次风风喷喷口口之之间间均均等等布布置置一一个个或或二二个个二二次次风风喷喷口口，各各二次风喷口的风量分配较均匀二次风喷口的风量分配较均匀均均等等配配风风燃燃烧烧器器一一、二二次次风风口口间间距距较较小小，有有利利于于一一、二二次次风风的的较较早早混混合合，使使一一次次风风煤煤粉粉气气流流着着火火后后能能迅迅速速获得足够的空气，达到完全燃烧获得足够的空气，达到完全燃烧1/3 直直流流燃燃烧烧器器的的一一、二二、三三次次风风分分别别由由垂垂直直布布置置的的一一组组圆圆形形或或矩矩形形的的喷喷口口以以直直流流湍湍流流自自由由射射流流的的形形式式喷喷入入炉炉膛膛，根根据据燃燃煤煤特特性性不不同同，一一、二二次风喷口的排列方式可分为均等配风和分级配风次风喷口的排列方式可分为均等配风和分级配风 均均等等配配风风适适用用于于燃燃用用高高挥挥发发分分煤煤种种，常常称称为为烟煤、褐煤型配风方式烟煤、褐煤型配风方式分分级级配配风风燃燃烧烧器器一一次次风风喷喷口口相相对对集集中中布布置置，并并靠靠近近燃燃烧烧器器的的下下部部，二二次次风风喷喷口口则则分分层层布布置置，一一、二二次次风风喷喷口口间间保保持持较较大大的的距距离离，燃燃烧烧所所需需要要的的二二次次风风分分阶阶段段送送入入燃燃烧烧的的煤煤粉粉气气流流中中，强强化化气气流流的的后后期期混混合合，促促使使燃燃料料燃燃烧烧与与燃尽燃尽 分分级级配配风风燃燃烧烧器器一一次次风风喷喷口口高高宽宽比比大大，卷卷吸吸量量大大；煤煤粉粉气气流流相相对对集集中中，火火焰焰中中心心温温度度高高，有有利利于于低低挥挥发发分分煤煤的的着火、燃烧着火、燃烧 直流燃烧器分级配风直流燃烧器分级配风2/3分分级级配配风风适适合合于于燃燃用用低低挥挥发发分分煤煤种种或或劣劣质质煤煤，常常称称为为无无烟烟煤和贫煤配风方式煤和贫煤配风方式 下二次风下二次风 防止煤粉离析，避免未燃烧的煤粉直接落入灰斗；托住火防止煤粉离析，避免未燃烧的煤粉直接落入灰斗；托住火焰不致过分下冲，避免冷灰斗结渣，风量较小焰不致过分下冲，避免冷灰斗结渣，风量较小 中二次风中二次风 是均等配风方式煤粉燃烧阶段所需氧气和湍流扰动的主要是均等配风方式煤粉燃烧阶段所需氧气和湍流扰动的主要风源，风量较大风源，风量较大 上二次风上二次风 提供适量的空气保证煤粉燃尽，是分级配风方式煤粉燃烧提供适量的空气保证煤粉燃尽，是分级配风方式煤粉燃烧和燃尽的主要风源，风量较大和燃尽的主要风源，风量较大 燃尽风燃尽风 喷口位于整组燃烧器的最上部（三次风喷口之上），送入剩喷口位于整组燃烧器的最上部（三次风喷口之上），送入剩余余15%15%的空气，实现富燃料燃烧，抑制燃烧区段温度，达到分级燃烧目的，的空气，实现富燃料燃烧，抑制燃烧区段温度，达到分级燃烧目的，有效减少炉内有效减少炉内NONOX X生成量，有利于燃料的燃尽生成量，有利于燃料的燃尽 周界风周界风 位于一次风喷口的四周，周界风的风层薄；风量小；风速较位于一次风喷口的四周，周界风的风层薄；风量小；风速较高。可防止喷口烧坏，适应煤质的变化高。可防止喷口烧坏，适应煤质的变化 此外，可布置的二次风还有侧二次风、中心十字二次风和夹心风等此外，可布置的二次风还有侧二次风、中心十字二次风和夹心风等 直流燃烧器各层二次风的作用直流燃烧器各层二次风的作用3/3直流燃烧器直流燃烧器直流燃烧器直流燃烧器四角布置切圆燃烧方式四角布置切圆燃烧方式四角布置切圆燃烧方式四角布置切圆燃烧方式 切圆燃烧方式直流燃烧器的布置切圆燃烧方式直流燃烧器的布置 炉膛四角或接近四角布置，炉膛四角或接近四角布置，四个角燃烧器出口气流的轴线与炉膛中心的一个或两个假想圆相切，四个角燃烧器出口气流的轴线与炉膛中心的一个或两个假想圆相切，使气流在炉内强烈旋转使气流在炉内强烈旋转1/4 切圆燃烧方式的特点切圆燃烧方式的特点 煤粉气流着火所需热量，煤粉气流着火所需热量，除依靠除依靠本身外边界卷吸烟气和接受炉膛辐本身外边界卷吸烟气和接受炉膛辐射热以外，射热以外，主要是靠来自上游邻角主要是靠来自上游邻角正在剧烈燃烧的火焰的冲击和加热，正在剧烈燃烧的火焰的冲击和加热，着火条件好着火条件好 火火焰焰在在炉炉内内充充满满度度较较好好，燃燃烧烧后后期期气气流流扰扰动动较较强强，有有利利于于燃燃尽尽，煤煤种适应性强种适应性强风粉管布置复杂风粉管布置复杂假想切圆直径假想切圆直径d dJXJX 较大的较大的d dJXJX可使邻角火炬的高温烟气更易达到下角射可使邻角火炬的高温烟气更易达到下角射流的根部，扰动更强烈，有利于煤粉气流着火、燃尽；流的根部，扰动更强烈，有利于煤粉气流着火、燃尽；但但d dJXJX过大，射流过大，射流偏斜增大，容易引起水冷壁结渣；炉膛出口较大的残余旋转会引起烟温和偏斜增大，容易引起水冷壁结渣；炉膛出口较大的残余旋转会引起烟温和过热汽温偏差过热汽温偏差一次风煤粉气流的偏斜一次风煤粉气流的偏斜2/4 炉膛和燃烧器的结构特性炉膛和燃烧器的结构特性 燃烧器射燃烧器射流两侧卷吸烟气形成负压，内侧（向火流两侧卷吸烟气形成负压，内侧（向火侧）夹角侧）夹角1 1大，且有上游邻角气流横扫过大，且有上游邻角气流横扫过来，补气条件充裕；面向炉墙的一侧来，补气条件充裕；面向炉墙的一侧（外侧）夹角（外侧）夹角2 2小，且需从射流较远处回小，且需从射流较远处回流烟气或由射流上下两端来补气，补气流烟气或由射流上下两端来补气，补气条件很差，射流两侧因此出现压差，迫条件很差，射流两侧因此出现压差，迫使射流偏向压力低的一侧使射流偏向压力低的一侧切圆燃烧方式直流燃烧器的布置形式切圆燃烧方式直流燃烧器的布置形式切圆燃烧方式直流燃烧器的布置形式切圆燃烧方式直流燃烧器的布置形式（a）正四角布置；（b）正八角布置；（c）大切角正四角布置；（d）同向大小双切圆方式；（e）正反双切圆方式；（f）两角相切，两角对冲方式；（g）双炉膛切圆方式；（h）两侧墙布置方式3/4切圆燃烧方式直流燃烧器的主要热力参数切圆燃烧方式直流燃烧器的主要热力参数切圆燃烧方式直流燃烧器的主要热力参数切圆燃烧方式直流燃烧器的主要热力参数 表表4-2直流燃直流燃烧烧器的一次器的一次风喷风喷口口机机组电组电功率功率（MW）122550100,125200300600锅锅炉容量（炉容量（t/h）60,75120,130220,230400,41067010002000一次一次风喷风喷口口层层数数222 33 44 55 66单单个一次个一次风喷风喷口口热负热负荷荷（MW）7 9.39.3 1414 23.318.6 2923.2 4123.3 5241 68表表4-3直流燃直流燃烧烧器的一次器的一次风风率率r1（%）及）及热风热风温度温度tRF（）煤种煤种无烟煤无烟煤贫贫煤煤烟煤烟煤劣劣质质烟煤烟煤褐煤褐煤20%Vdaf 30%Vdaf 30%Vdaf 30%Vdaf 30%风风率率乏气送粉乏气送粉20 3025 352520 45热风热风送粉送粉20 2520 3025 4020 2525 3020 25热风热风温度温度380 430330 380280 350330 380300 380表表4-4固固态态排渣煤粉炉直流燃排渣煤粉炉直流燃烧烧器的一、二次器的一、二次风风速推荐速推荐值值煤煤种种无烟煤无烟煤贫贫煤煤烟烟煤煤褐褐煤煤一次一次风风出口速度（出口速度（m/s）20 2420 2422 3518 25二次二次风风出口速度（出口速度（m/s）35 5035 5040 5540 55三次三次风风出口速度（出口速度（m/s）40 6040 6040 554/4l 宽调节比宽调节比(WR)直流燃烧器直流燃烧器美美国国CE公公司司生生产产直直流流燃燃烧烧器器，在在可可摆摆动动的的一一次次风风喷喷口口内内装装设设水水平平放放置置的的三三角角形形扩扩锥锥（钝钝体体），促促进进烟烟气气卷卷吸吸混混合合，提提高高煤煤粉粉气气流流的的着火性能，使锅炉在低负荷下也能有较好的燃烧稳定性。着火性能，使锅炉在低负荷下也能有较好的燃烧稳定性。使使用用该该燃燃烧烧器器时时锅锅炉炉能能达达到到较较大大的的负负荷荷调调节节比比，因因此此又又称称之之为为宽宽调调节比喷口。节比喷口。该该燃燃烧烧器器利利用用一一次次风风管管的的弯弯头头进进行行煤煤粉粉浓浓淡淡分分离离，利利用用中中间间隔隔板板使使浓度差异保持到喷口，形成垂直方向的浓淡燃烧。浓度差异保持到喷口，形成垂直方向的浓淡燃烧。典型直流燃烧器典型直流燃烧器 WR燃烧器燃烧器1/6l 百叶窗式煤粉浓淡燃烧器百叶窗式煤粉浓淡燃烧器通过百叶窗式分离器，把一次风在水平方向上分成浓淡两股气流，其中一股为高浓度煤粉气流，另一股的煤粉浓度很低。高浓度煤粉在向火面，着火稳定性好。淡煤粉位于背火面，可降低水冷壁附近处还原性气氛，减小了炉膛结渣的可能性，也抑制了烟气对管壁的高温腐蚀。2/6典型直流燃烧器典型直流燃烧器 l 稳燃腔煤粉燃烧器稳燃腔煤粉燃烧器钝体置于稳燃腔燃烧器中，煤粉气流流经钝体后形成一个回流区，卷吸炉内的高温烟气来加热煤粉气流，使之提前着火燃烧。腔体保证钝体后的回流区不被短路和避免钝体的烧坏。三角形的作用是在煤粉气流进入腔体之前，利用一次风直管段和煤粉惯性比空气大的原理进行煤粉的浓淡分离。3/6典型直流燃烧器典型直流燃烧器 为了获得煤粉的水平浓淡燃烧而又不影响煤粉的燃尽，可在单个燃烧器内进行煤粉的浓淡分离，将浓相煤粉置于向火面，稀相煤粉置于背火面。这一要求应在煤粉燃烧器出口前完成，才能达到促进煤粉着火和稳定燃烧的目的。在燃烧器入口前的直管段内设置三角形滑块进行煤粉浓淡分离。试验表明，三角形滑块角度、高度和距离燃烧器出口的距离与煤粉浓淡分离比率有着明确的关系。l 稳燃腔煤粉燃烧器稳燃腔煤粉燃烧器4/6典型直流燃烧器典型直流燃烧器 l 双通道煤粉燃烧器双通道煤粉燃烧器该燃烧器与传统的燃烧器不同，有两个一次风通道，即在同一个燃烧器的上下侧各开一个一次风口；两股一次风是以贴壁射流形式进入一突扩燃烧器。贴壁射流产生大量的高温烟气回流。5/6典型直流燃烧器典型直流燃烧器 l开缝钝体煤粉燃烧器开缝钝体煤粉燃烧器6/6典型直流燃烧器典型直流燃烧器 旋流燃烧器出口气流是一股绕燃烧器轴线旋转的旋转射流。旋流燃烧器出口气流是一股绕燃烧器轴线旋转的旋转射流。一、一、二次风用不同管道与燃烧器连接，在燃烧器内一、二次风通道隔开。二次风用不同管道与燃烧器连接，在燃烧器内一、二次风通道隔开。二次二次风射流均为旋转射流，一次风射流可以是旋转射流，也可以是直流射流。风射流均为旋转射流，一次风射流可以是旋转射流，也可以是直流射流。旋流射流旋流射流空气动力特性空气动力特性1/3 旋流旋流射流具有比直流射流大得多的扩展角，射流中心形成回流区，射射流具有比直流射流大得多的扩展角，射流中心形成回流区，射流内、外同时卷吸炉内高温烟气，流内、外同时卷吸炉内高温烟气，卷吸量大卷吸量大 旋流燃烧器适用旋流燃烧器适用于于含挥发分较高的含挥发分较高的煤种煤种 从燃烧从燃烧器喷出的气流具有很高的切向速度器喷出的气流具有很高的切向速度和足够大的轴向速度，和足够大的轴向速度，早期湍动混合强烈早期湍动混合强烈轴向速度衰减较快，轴向速度衰减较快，射流射程较短，射流射程较短，后期后期扰动较弱扰动较弱旋流强度旋流强度n 表征旋转射流旋转程度的特征参数，随着表征旋转射流旋转程度的特征参数，随着n的不同，旋转射的不同，旋转射流有三种不同的流动状态流有三种不同的流动状态 封闭气流封闭气流 n 较小，弱旋或不旋，中心没有回流区或回流区较小，回流区较小，弱旋或不旋，中心没有回流区或回流区较小，回流区负压小，主射流受到压缩，旋转射流呈封闭状态，其特性接近直流射流负压小，主射流受到压缩，旋转射流呈封闭状态，其特性接近直流射流开放气流开放气流n较大，射流内、外侧的压力差逐渐接近，射流中心形成较较大，射流内、外侧的压力差逐渐接近，射流中心形成较大回流区，延长到速度很低处才封闭，形成开放式的结构大回流区，延长到速度很低处才封闭，形成开放式的结构2/3全扩散气流全扩散气流n和扩展角很大，射流外卷吸作用强烈，使外侧压力小和扩展角很大，射流外卷吸作用强烈，使外侧压力小于中心压力，整个射流向外全部张开，外侧回流区全部消失于中心压力，整个射流向外全部张开，外侧回流区全部消失旋流射流旋流射流空气动力特性空气动力特性3/3l 旋流强度的概念旋流强度的概念 决定旋转气流旋转强烈程度的特征参数是旋流强度n，它是气流旋转动量矩M与轴向动量矩KL的比值。按此定义:旋转动量矩 M=Qwqr （4-26）轴向动量 K=Qwx （4-27）式中：气流的密度，kg/m3；Q气流的体积流量，m3/s；wq、wx分别为气流平均的切向和轴向速度，m/s；r气流旋转半径，m；L定性尺寸，m。旋流强度旋流强度:旋流射流旋流射流空气动力特性空气动力特性旋流燃烧器的类型旋流燃烧器的类型旋流燃烧器旋流燃烧器根据旋流器的结构不同，旋流燃烧器分为根据旋流器的结构不同，旋流燃烧器分为蜗壳式旋流燃烧器蜗壳式旋流燃烧器采用蜗壳作旋流器采用蜗壳作旋流器叶片式旋流燃烧器叶片式旋流燃烧器采用叶片作旋流器采用叶片作旋流器型型 式式旋旋 流流 器器一一 次次 风风二二 次次 风风蜗壳型蜗壳型双蜗壳双蜗壳单蜗壳单蜗壳叶片叶片+蜗壳蜗壳旋转旋转直流，带中心扩流锥直流，带中心扩流锥经蜗壳旋转经蜗壳旋转旋转旋转旋转旋转经叶片旋转经叶片旋转叶片型叶片型轴向叶片轴向叶片切向叶片切向叶片直流或弱旋直流或弱旋直流或弱旋直流或弱旋旋转旋转旋转旋转1/42/4l 单蜗壳旋流燃烧器单蜗壳旋流燃烧器l 双蜗壳旋流燃烧器双蜗壳旋流燃烧器旋流燃烧器的类型旋流燃烧器的类型l 切向叶片旋流燃烧器切向叶片旋流燃烧器l 轴向叶片旋流燃烧器轴向叶片旋流燃烧器3/4旋流燃烧器的类型旋流燃烧器的类型4/4l 新型低新型低NOxNOx旋流式燃烧器旋流式燃烧器挥发分燃烧区；还原区；NOx分解区；碳燃尽区 l 双调风旋流燃烧器双调风旋流燃烧器1一次风；2点火燃烧器；3中心风；4文丘利管；5内层二次风；6外层二次风；7燃烧器出口 旋流燃烧器的类型旋流燃烧器的类型旋流燃烧器的布置旋流燃烧器的布置l旋流燃烧器前墙布置旋流燃烧器前墙布置不不受受炉炉膛膛截截面面宽宽、深深比比限限制制，布布置置方方便便，与与磨磨煤煤机机联联接接煤煤粉粉管管道道短。短。主主气气流流上上下下两两端端形形成成明明显显的的停停滞滞旋旋涡涡区区，炉炉膛膛火火焰焰的的充充满满程程度度较较差差，炉炉内内火火焰焰的的扰扰动动较较差差，不不利利于于燃烧后期的扰动和混合。燃烧后期的扰动和混合。1/4l燃烧器前后墙或两侧墙布置燃烧器前后墙或两侧墙布置两面墙上燃烧器喷出的火炬两面墙上燃烧器喷出的火炬在炉膛中央互相撞击后，火焰大在炉膛中央互相撞击后，火焰大部分向炉膛上方运动，炉内的火部分向炉膛上方运动，炉内的火焰充满程度较好，扰动性也较强焰充满程度较好，扰动性也较强若对冲的两个燃烧器负荷不若对冲的两个燃烧器负荷不相同，则炉内高温火焰将向一侧相同，则炉内高温火焰将向一侧偏移，造成结渣。偏移，造成结渣。2/4旋流燃烧器的布置旋流燃烧器的布置l旋流燃烧器炉底布置、炉顶布置旋流燃烧器炉底布置、炉顶布置3/4旋流燃烧器的布置旋流燃烧器的布置 各只燃烧器应尽可能都有单独的二次风道，便于调整风量。相邻燃烧器的气流不相互干扰，当炉墙上布置两个以上的旋流式燃烧器时，相邻燃烧器出口主气流的旋转方向彼此对称，反向旋转。燃烧器旋转方向对火焰位置的影响（a）火焰向下；（b）火焰向上；（c）火焰向左；（d）火焰向右4/4旋流燃烧器的布置旋流燃烧器的布置旋流燃烧器运行参数旋流燃烧器运行参数煤 种无烟煤贫 煤烟 煤褐 煤一次风率rl（%）1520152525305060一次风速w1（m/s）1215162020262026二次风速w2（m/s）1522202530402535热风温度tRF（）380430330380280350300380l 旋流燃烧器一次风率、一、二次风速和热风温度旋流燃烧器一次风率、一、二次风速和热风温度 l 单只燃烧器的热功率单只燃烧器的热功率 机组功率（MW）额定蒸发量（t/h）蒸汽压力（MPa）燃烧器数目（前后墙或两侧墙布置）单只燃烧器热功率（MW）30093518.683610025600200818.625.0124810044800250025.01648126441000320025.0164816044W W型火焰炉膛结构型火焰炉膛结构W形火焰炉膛形火焰炉膛由下部的拱型着火炉膛由下部的拱型着火炉膛（燃烧室）和（燃烧室）和上部的辐射炉膛上部的辐射炉膛（燃尽室）（燃尽室）组成。前者的深度比后者约大组成。前者的深度比后者约大80120%燃尽室前后墙向外扩展构成炉顶拱，燃尽室前后墙向外扩展构成炉顶拱，并布置燃烧器，并布置燃烧器，煤粉气流和二次风从煤粉气流和二次风从炉顶拱向下喷射，在燃烧室下部与三炉顶拱向下喷射，在燃烧室下部与三次风相遇后，再次风相遇后，再1800转弯向上流经燃转弯向上流经燃尽室炉膛，形成尽室炉膛，形成W W形火焰，形火焰，由于着火炉膛四周的水冷壁上敷有由于着火炉膛四周的水冷壁上敷有卫燃带，使得炉内烟气温度很高，卫燃带，使得炉内烟气温度很高，十分有利于煤粉的着火过程十分有利于煤粉的着火过程 W W型火焰燃烧方式的特点型火焰燃烧方式的特点炉膛温度高炉膛温度高煤粉喷嘴出口处于燃烧中心煤粉喷嘴出口处于燃烧中心炉顶拱的辐射传热可提供部分着火热，炉顶拱的辐射传热可提供部分着火热，同时可减少对燃尽室的放热同时可减少对燃尽室的放热着火区水冷壁敷设卫燃带着火区水冷壁敷设卫燃带较高的较高的NOx生成量生成量由于炉温高、燃烧时间长、过剩空气系数，由于炉温高、燃烧时间长、过剩空气系数，虽空气沿着火焰行程逐步加入，可实现分级配风，虽空气沿着火焰行程逐步加入，可实现分级配风，分段燃烧分段燃烧。但。但NOx生成量仍然很高。生成量仍然很高。炉膛内的火焰行程长炉膛内的火焰行程长增加了煤粉在炉内的停留时间，燃增加了煤粉在炉内的停留时间，燃尽度提高。尽度提高。烟气中的飞灰含量少烟气中的飞灰含量少火焰在下部着火炉膛底部转弯火焰在下部着火炉膛底部转弯180180向上流动时，可使向上流动时，可使烟气中部分飞灰分离出来烟气中部分飞灰分离出来有利于组织良好的着火、燃烧过程有利于组织良好的着火、燃烧过程可以采用直流燃烧器或轴向可动叶片旋流燃烧器，也可采可以采用直流燃烧器或轴向可动叶片旋流燃烧器，也可采用高浓度煤粉燃烧器用高浓度煤粉燃烧器有良好的负荷调节性能有良好的负荷调节性能负荷变化时，下部着火炉膛火焰中心温度变化不大负荷变化时，下部着火炉膛火焰中心温度变化不大适用于无烟煤等低挥发分煤的燃烧适用于无烟煤等低挥发分煤的燃烧W W型火焰燃烧方式的特点型火焰燃烧方式的特点W W锅炉旋风分离式煤粉燃烧器锅炉旋风分离式煤粉燃烧器 50的空气和少量（约占的空气和少量（约占1020）煤粉组成的低浓度煤粉气流煤粉组成的低浓度煤粉气流从旋风分离器从旋风分离器上部的抽气管通过燃烧器乏气喷嘴送入炉上部的抽气管通过燃烧器乏气喷嘴送入炉膛。膛。1/2 煤粉空气混合物经过分配箱分成两路，煤粉空气混合物经过分配箱分成两路，各进入一个旋风分离器。各进入一个旋风分离器。50的空气和的空气和80%以上的煤粉形成的以上的煤粉形成的高浓度煤粉气流高浓度煤粉气流从旋风分离器下部流出，从旋风分离器下部流出，然后垂直向下通过主燃烧器进入炉膛。然后垂直向下通过主燃烧器进入炉膛。该燃烧器的工作原理：该燃烧器的工作原理：旋风分离式煤粉燃烧器旋风分离式煤粉燃烧器 调节乏气量是适应煤种变化的一种手段调节乏气量是适应煤种变化的一种手段煤质变差，开大乏气调节挡板，抽出的乏气量增加，煤粉浓度随之煤质变差，开大乏气调节挡板，抽出的乏气量增加，煤粉浓度随之增加，有利于煤粉气流的着火燃烧。增加，有利于煤粉气流的着火燃烧。主燃烧器两侧有高速二次风气流同时喷入主燃烧器两侧有高速二次风气流同时喷入2/2W W锅炉旋风分离式煤粉燃烧器锅炉旋风分离式煤粉燃烧器W W W W锅炉一次风更换型旋流式燃烧器锅炉一次风更换型旋流式燃烧器锅炉一次风更换型旋流式燃烧器锅炉一次风更换型旋流式燃烧器l 一次风更换型旋流式燃烧器（一次风更换型旋流式燃烧器（PAX燃烧器）燃烧器）PAX燃烧器是一种高浓度煤粉燃烧器，它的工作原理是：一次风煤粉气流通过弯管将大部分煤粉浓缩到一次风管外侧，再与热风混合，可将煤粉从90加热到170以上，然后喷入炉膛。另一部分经分离后被抽出的冷一次风气流中含有约10%的煤粉，再从燃烧器下方以一定倾角射入炉膛，并补充着火后期所需空气量。PAXPAX燃烧器结构示意图燃烧器结构示意图1一次风管；2PAX弯头；3偏心异径管；4抽出风弯管头；5增压风弯管头；6盖板；7内调风口；8旋转叶片；9外调风口；10水冷壁管W W锅炉直流缝隙式燃烧器锅炉直流缝隙式燃烧器直流缝隙式燃烧器直流缝隙式燃烧器 l W锅炉直流缝隙式燃烧器锅炉直流缝隙式燃烧器 在每个一次风喷口两侧，都有一个二次风喷口，一、二次风喷口交错布置，喷口为长方形，喷出来的同样是扁平状气流，其较大的周界比有利于着火。三次风喷口距主燃烧器一定距离，平行于主气流从上向下送入炉膛。另有一部分二次风从前后墙送入炉膛。煤粉炉的点火装置煤粉炉的点火装置l煤粉炉的点火：煤粉炉的点火：油燃烧器油燃烧器（柴油或重油）点火装置：（柴油或重油）点火装置：10001500kg/h 小油枪小油枪或或等离子等离子直接点燃煤粉装置直接点燃煤粉装置：省油：省油l首先用首先用雾化喷嘴雾化喷嘴将油雾化成很细小（将油雾化成很细小（200250 m）的雾状液滴群）的雾状液滴群（即油雾），经过（即油雾），经过受热、蒸发受热、蒸发，成为气态燃料。当气态燃油与空气混，成为气态燃料。当气态燃油与空气混合并达到着火条件时，便开始着火（合并达到着火条件时，便开始着火（均相燃烧均相燃烧）。）。l油喷嘴：油喷嘴：雾化燃油雾化燃油至细小油雾群，并保持一定的雾化角与空气相交混至细小油雾群，并保持一定的雾化角与空气相交混合，油雾中心区形成合，油雾中心区形成回流区回流区，卷吸热烟气，加热油雾。，卷吸热烟气，加热油雾。1/4压力雾化式油喷嘴压力雾化式油喷嘴 l压力雾化式油喷嘴压力雾化式油喷嘴：将具有一定压力的燃油在油喷嘴内产生的高速旋转，从油喷嘴射将具有一定压力的燃油在油喷嘴内产生的高速旋转，从油喷嘴射出后，油膜被撕裂，形成雾状小液滴。出后，油膜被撕裂，形成雾状小液滴。简单压力式：喷油量由油压来调节，压力小，流量随着变小，而简单压力式：喷油量由油压来调节，压力小，流量随着变小，而此时雾化质量差。结构及调节比较简单此时雾化质量差。结构及调节比较简单回油式调节流量方法：恒定进油压力下改变回油式调节流量方法：恒定进油压力下改变回油压力回油压力、同时改变、同时改变进出口油压力维持进出口油压力维持恒压差、恒回油量、恒进油压力恒压差、恒回油量、恒进油压力等调节方法。等调节方法。简简单单压压力力式式回油式回油式l蒸汽（空气）雾化油喷嘴蒸汽（空气）雾化油喷嘴：利用高速蒸汽（空气）气流的喷射使燃油利用高速蒸汽（空气）气流的喷射使燃油雾化，蒸汽（空气）压力保持不变，调节油压来改变喷油量。雾化，蒸汽（空气）压力保持不变，调节油压来改变喷油量。雾雾化效果好化效果好2/4蒸汽雾化油喷嘴蒸汽雾化油喷嘴（a）喷嘴螺帽；（b）雾化板；（c）后板；（d）喷嘴本体 压力雾化式油喷嘴压力雾化式油喷嘴 气泡雾化式油喷嘴气泡雾化式油喷嘴 l 气泡雾化小油枪：气泡雾化小油枪：利用压缩空气的高速射流将燃料油直接击碎，雾化成超细油滴然后进行燃烧。由于采用压缩空气对油进行雾化，使得油的雾化效果以及与空气的混合较好，点燃后火焰中心温度可高达15002000。气泡雾化小油枪气泡雾化小油枪调风器（油配风器）调风器（油配风器）l调风器：调风器：为油然烧合理组织配风为油然烧合理组织配风平流式平流式旋流式旋流式 点火器与油枪布置点火器与油枪布置 l 锅炉的点火装置主要由点火器、油枪和稳焰器组成锅炉的点火装置主要由点火器、油枪和稳焰器组成l目前电厂使用较多的点火器是高能量电火花点火器、高压电火花点目前电厂使用较多的点火器是高能量电火花点火器、高压电火花点火器、高频高电压电火花点火器以及高频电弧点火器。火器、高频高电压电火花点火器以及高频电弧点火器。四角燃烧锅炉点火油枪布置方式四角燃烧锅炉点火油枪布置方式1电源线；2控制连线；3电动推杆；4点火器；5油枪；6稳燃器；7二次风入口；8行程开关点火器与油枪布置点火器与油枪布置 旋流式燃烧器点火油枪中心布置方式旋流式燃烧器点火油枪中心布置方式1点火空气；2点火器套管；3火焰检测器引线；4点火连线；5点火油枪旋流式燃烧器点火油枪侧面倾斜布置方式旋流式燃烧器点火油枪侧面倾斜布置方式l调风器挡板；2火焰检测器；3调风器操纵器；4点火油枪小油枪点火技术小油枪点火技术 l小油枪直接点火的工作原理：小油枪直接点火的工作原理：机械雾化或气泡雾化小油枪点燃后，形成高温火焰（火焰中心温机械雾化或气泡雾化小油枪点燃后，形成高温火焰（火焰中心温度可高达度可高达15002000）进入一次风管内，对一次风中的煤粉进行点）进入一次风管内，对一次风中的煤粉进行点燃，被点燃的煤粉进入炉膛内继续燃烧。燃，被点燃的煤粉进入炉膛内继续燃烧。l小油枪油耗控制在小油枪油耗控制在20100kg/h范围，比大油枪节油范围，比大油枪节油8090%。l对于燃用对于燃用烟煤烟煤的锅炉，小油枪实施对煤粉的锅炉，小油枪实施对煤粉的点火完全可以的点火完全可以替代替代现有的大油枪点火技现有的大油枪点火技术，具有良好节油效果。术，具有良好节油效果。等离子点火技术等离子点火技术 l点火机理：点火机理：利用直流电流（利用直流电流（280350A）在介质气压）在介质气压0.010.03MPa的的条件下接触引弧，并在条件下接触引弧，并在强磁场强磁场下获得稳定功率的下获得稳定功率的直流空气等离子体直流空气等离子体，该等离子体在燃烧器的一次燃烧筒中形成温度大于该等离子体在燃烧器的一次燃烧筒中形成温度大于5000K的梯度极大的梯度极大的的局部高温区局部高温区，煤粉颗粒通过该等离子，煤粉颗粒通过该等离子“火核火核”受到高温作用，并在受到高温作用，并在10-3秒内迅速释放出挥发物，使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧。秒内迅速释放出挥发物，使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧。l已经已经较广泛地应用较广泛地应用于于烟煤锅炉烟煤锅炉的启动，对于的启动，对于挥发分较低挥发分较低的贫煤和无的贫煤和无烟煤，其点火能力还有待提高烟煤，其点火能力还有待提高 此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢