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煤粉燃烧新技术煤粉燃烧新技术煤粉燃烧技术煤粉燃烧技术 燃煤方法的基本内容是将煤块磨制燃煤方法的基本内容是将煤块磨制成成 煤粉煤粉,用空气输送并喷入炉内用空气输送并喷入炉内,使煤粉使煤粉 在运动过程中完成燃烧反应。在运动过程中完成燃烧反应。与层燃烧法相比与层燃烧法相比,这种燃煤方法的主这种燃煤方法的主要特点一是可以大量采用劣质煤和要特点一是可以大量采用劣质煤和煤屑煤屑,甚至可掺用一部分无烟煤和焦甚至可掺用一部分无烟煤和焦炭屑炭屑;二是燃尽度高二是燃尽度高,热效率高热效率高,炉炉温控制容易温控制容易,减轻劳动强度和改善劳减轻劳动强度和改善劳动条件。动条件。第一节 锅炉燃烧设备概述一、不同的煤燃烧方式火床炉，煤粉炉，循环流化床锅炉二、煤粉锅炉燃烧设备的组成炉膛+燃烧器+供风设备+制粉设备三、煤粉燃烧器的作用与类型 燃烧器输送煤粉和一次空气，组织煤粉气流的着火、稳定和低污染燃烧。四、炉膛的作用与类型n炉膛的作用：经济、安全地组织和完成燃烧过程和传热过程。n煤粉锅炉炉型：型炉最多，分为四角燃烧、墙式燃烧；W型火焰炉，塔式炉，旋风炉等五、锅炉燃烧设备的发展方向n高效、低污染的燃烧技术和设备。六、与炉内燃烧过程相关的问题n(1)受热面积灰、结渣；n(2)受热面金属表面的高温腐蚀；n(3)蒸发受热面中水动力的安全性；n(4)氧化氮等污染物的生成；n(5)火焰在炉膛容积中的充满程度。*燃烧器的作用 低挥发分煤粉的着火、稳定燃烧需与燃烧器布置式和锅炉炉膛形低挥发分煤粉的着火、稳定燃烧需与燃烧器布置式和锅炉炉膛形状整体综合相互配合来实现。技术措施如下状整体综合相互配合来实现。技术措施如下:提高煤粉浓度和细提高煤粉浓度和细度度;采用较低的一次风速采用较低的一次风速;提高一次、二次风风温提高一次、二次风风温;增强对增强对着火区的热辐射着火区的热辐射;延长燃料在炉内的停留时间，保证燃料颗粒延长燃料在炉内的停留时间，保证燃料颗粒充分燃尽。炉膛结构主要采用四角切向、对冲燃烧、充分燃尽。炉膛结构主要采用四角切向、对冲燃烧、U 型火焰、型火焰、W 型火焰和型火焰和CUF 火焰等燃烧技术，其中，火焰等燃烧技术，其中，U 型和型和W 型火焰是主型火焰是主要燃烧技术要燃烧技术n燃料的性质燃料的性质：挥发分挥发分，着火温度，着火温度；水分水分，着火温度，着火温度；灰分灰分，着火温度，着火温度；五、一次风与二次风n1 一次风量n一次风量应该既能满足煤粉中挥发分着火燃烧所需的氧量，又能满足输送煤粉的需要。如果同时满足这两个条件有矛盾，则应首先考虑输送煤粉的需要。n一次风量通常用一次风量占总风量的比值表示，称为一次风率。n一次风速不但决定着火燃烧的稳定性，而且还影响着一次风气流的刚度。n提高一次风温，可降低着火热，使着火位置提前。提高热风温度是提高煤粉着火速度和着火稳定性的必要措施之一。根据煤质挥发分含量的大小，一次风温既应满足使煤粉尽快着火，稳定燃烧的要求，又应保证煤粉输送系统工作的安全性。4 二次风量和风速 n 二次风是在煤粉气流着火后混入的。由于高温火焰的粘度很大，二次风必须以很高的速度才能穿透火焰，以增强空气与焦碳粒子表面的接触和混合，故通常二次风速比一次风速提高一倍以上。n从燃烧角度看，二次风温愈高，愈能强化燃烧，并能在低负荷运行时增强着火的稳定性。n二次风温的提高受到空气预热器传热面积的限制，传热面积愈大，金属耗量就愈多，不但增加投资，而且将使预热器结构庞大，不便布置。低负荷稳燃及低NOx煤粉燃烧技术 n一、低负荷稳燃技术 n1，提高一次风气流中的煤粉浓度 1）减少一次风量，可减少着火热2）提高了挥发分含量，使火焰传播速度提高3）燃烧放热相对集中，使着火区保持高温状态最佳煤粉浓度2，提高煤粉气流初温 提高煤粉气流初温，可减少煤粉气流的着火热，并提高炉内温度水平，使着火提前。3，提高煤粉颗粒细度 煤粉越细，单位质量的表面积越大，火焰传播速度越快。火焰传播速度越快，燃烧放热速度越快，煤粉颗粒越容易被加热，越容易稳定燃烧。n4，在难燃煤中加入易燃燃料 在锅炉负荷低或煤质很差时，可投入阻燃用雾化燃油或气体燃料，混入燃烧器出口的煤粉气流种，来改善煤粉的燃烧特性，维持着火的稳定性。有时为了节省燃油，也可混入挥发分较大的煤粉。n四角切圆的燃烧四角切圆的燃烧方式，具有炉膛充满度好，扰动大、有利于燃烬、低NOX排放等一系列优点，是当前国际先进的一种燃烧方式。四角切圆的燃烧方式是将煤粉（一次风）和二次风在炉膛四角与炉膛中心一假想切圆相切的方式喷入炉膛，实现煤粉的切圆燃烧。n对冲燃烧对冲燃烧燃烧器中的燃料和空气喷入炉膛各自扩展并对向撞击后产生上升气流进行燃烧的方式，包括前后墙对冲、侧墙对冲和四角对冲。n（1）温度型NOx，是指空气中的氮在超过1500的高温下，发生氧化反应，温度越高NOx的生成量越多。这部分NOx占NOx总量的1020%n（2）燃料型NOx，是指燃料中的氮受热分解和氧化生成NOx。进一步说，主要指挥发份中的氮化合物生成NOx，其占NOx总量的8090%，这部分NOx在燃烧器出口处的火焰中心生成。n（3）快速温度型NOx，是指空气中的氮和碳氢燃料先在高温下反应生成中间产物N、NCH、CN等，然后快速与氧反应，生成NOx。这部分NOx占NOx总量的5%。1、NOx的生成机理2、低NO煤粉燃烧器n（1）PM（Pollution Minimum）型燃烧器 nPM型燃烧器是在燃烧器内将煤粉气流分为浓粉气流和淡粉气流。浓煤粉气流在上，淡煤粉气流在下。n（3）APM型浓淡浓燃烧器 n主要技术是将原来的PM型浓、淡燃烧器改进为A-PM型浓、淡、浓燃烧器，3、炉内脱氮新技术n（1）两级燃烧与MACT燃烧技术 n两级燃烧是把燃烧所需要的空气量两段送入炉膛，第一级的空气量大约为80%左右，从燃烧器的下部送入；第二级的空气量大约为20%左右，从燃烧器的上部送入，两级喷口之间的距离为1.52米。采用两级燃烧方式，主要用于降低x的生成量。n采用两级燃烧法，在燃烧中心区(第一段燃烧区)过量空气系数小于1，为缺氧燃烧。由于燃料不能完全燃烧，火焰温度比较低，因而温度型Ox 的生成量减少；同时，由于缺氧，燃料型Ox 的生成量也减少。当第二级空气送入后，因炉膛的冷却作用，火焰温度已降低。因此，在第二段燃烧区域中，虽然过量空气系数大于1，火焰中有剩余氧存在，但因温度低，燃料型和温度型Ox的生成量都大幅度降低。日本三菱公司在PM型燃烧器的基础上，进一步发展了炉内三级燃烧的低Ox燃烧技术(MACT)。即在主燃烧器的上二次风OFA喷口上部设置一层附加空气AA，在主燃烧区生成的Ox到达OFA区时，由于缺氧又被还原成N2。据资料介绍，MACT燃烧技术可将Ox控制在60150PPm内。n（3）扩大还原燃烧技术 n技术的核心是在主燃烧区与燃尽区之间留有较大的空间，并注入IAP供风（分级风），形成HCN、NH3、HC等还原性气体，促使Nx还原。n采用此技术与两段燃烧法相比，NOx减少35n可有效的控制未完全燃烧。型火焰燃烧技术 n一、型火焰锅炉的炉膛形状 W 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8080120%120%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炉煤粉气流和二次风从炉顶拱向下喷射，在燃烧室下部与三次风顶拱向下喷射，在燃烧室下部与三次风相遇后，再相遇后，再1800 转弯向上流经燃尽室炉转弯向上流经燃尽室炉膛，形成膛，形成W W形火焰，形火焰，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，同时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 较低的较低的NOxNOx生成量生成量 空气沿着火焰行程逐步加入，易实现分级配风，空气沿着火焰行程逐步加入，易实现分级配风，分段燃烧分段燃烧。可控制较低的过剩空气系数可控制较低的过剩空气系数 炉膛内的火焰行程长，增加了煤粉在炉内的炉膛内的火焰行程长，增加了煤粉在炉内的停留时间停留时间 W型火焰燃烧方式的特点型火焰燃烧方式的特点 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，向上流动时，可使烟气中部分飞灰分离出来可使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器，也可采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型火焰燃烧方式的特点型火焰燃烧方式的特点n二、型火焰锅炉的燃烧器 5050的空气和少量（约占的空气和少量（约占10102020）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上部的抽气管通过燃烧器乏气喷嘴送入炉膛从旋风分离器上部的抽气管通过燃烧器乏气喷嘴送入炉膛（三次风）（三次风）5050的空气和的空气和80%以上的煤粉形成的高浓度煤粉气流以上的煤粉形成的高浓度煤粉气流从旋风分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离器下部流出，然后垂直向下通过主燃烧器进入炉膛（一次风）（一次风）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，煤粉浓度随之增加，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，燃烧有利于煤粉气流的着火，燃烧 主燃烧器两侧有高速主燃烧器两侧有高速二次风二次风气流同时喷入气流同时喷入循环流化床燃煤锅炉n循环流化床（CFB）一开始就是因适应了当今资源综合利用、环保要求日益严格的发展趋势，从而得到快速发展，CFB具有清洁燃烧、高效、燃料适应性广、调节特性好等特点。近二十年，CFB技术得到突飞猛进的发展，容量等级从当初的20t/h发展到现在的1025t/h，成为我国清洁燃烧领域中发展最迅速、工程运用最多的技术！n循环流化床(CFB)燃烧技术是一项近二十年发展起来的清洁煤燃烧技术。它具有燃料适应性广、燃烧效率高、氮氧化物排放低、低成本石灰石炉内脱硫、负荷调节比大和负荷调节快等突出优点。n主循环回路是循环流化床锅炉的关键，其主要作用是将大量的高温固体物料从气流中分离出来，送回燃烧室，以维持燃烧室稳定的流态化状态，保证燃料和脱硫剂多次循环、反复燃烧和反应，以提高燃烧效率和脱硫效率。n循环流化床燃烧技术具有以下特点：气固混合很好；燃烧速率高，特别是对粗颗粒燃料；绝大部分未燃烬的燃料被再循环至炉膛，因而其燃烧效率可与煤粉炉相媲美，通常达到97.5%99.5%。