锅炉结渣及燃烧讲义(共31页).doc

《锅炉结渣及燃烧讲义(共31页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《锅炉结渣及燃烧讲义(共31页).doc（31页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选优质文档-倾情为你奉上锅炉结焦及燃烧一、结焦的概念在锅炉炉膛中心，火焰温度高达1400-1600左右，煤粉燃烧时，其灰分处于熔化状态，当熔化的灰粒在离开火焰碰到受热面或炉墙时受到冷却就会粘附在受热面的管子或炉墙上，而且越结越多，这种现象就叫结焦。大家注意到上述概念牵扯到了这样的几个名词：煤粉燃烧，灰粉熔化状态，那么我们有必要对煤粉燃烧和灰粉熔化状态进行一简单的介绍：1、煤的成分为了了解煤的某些特性，将煤的成分分为：碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）、水分（H2O）、灰分（A）；这里主要介绍灰分，灰分是煤粉燃烧完全燃烧后形成的固体残余物的统称，其主要成分有硅、铝、铁和钙以及少量

2、的镁、钛、钠和钾等元素的组成的化合物。依据炭化程度分，炭化程度越深，挥发分含量越少，碳的含量越多。我国动力煤习惯上分为4类：无烟煤：挥发分6.510%，着火困难，燃尽不易；贫煤：挥发份低，约 1019%，燃烧性质与无烟煤接近；烟煤：挥发分含量高，挥发分1937%，碳化程度低于无烟煤；褐煤：挥发分含量较高，挥发分37%以上，有利于着火。我公司燃料煤特性一览表序号项 目工业分析及元素分析%代号设计煤王、魏校核一王家山校核二魏家地1应用基全水分份Wy9.7512.686.822分析基水分Wf2.153.071.273可燃基挥发分Vh28.5831.925.254应用基灰分Ay22.3416.8128

3、.095应用基碳Cy54.9155.4654.286应用基氢Hy2.972.872.967应用基氧Oy8.7510.856.548用用基氮Ny0.710.770.659应用基硫Sy0.570.460.6610应用基低位发热量KJ/kgQdw21,74322,18321,29911可磨性系数(BTU法)Kkm1.171.151.1712可磨性系数(哈氏)Kkm59585913磨损指数Ke5.574.114煤粉细度R902123202、灰的性质灰的性质主要是指它的熔化性和烧结性，熔化性主要影响炉内的运行工况，烧结性主要影响对流受热面的结灰性能。在火焰中心，灰分处于熔化状态或软化状态，具有粘性，如果

4、遇到受热面管子，很容易粘接在上面，形成结渣。关于灰分的熔化性能，目前都用实验的方法测得，把灰制成底为等边三角形的椎体，底边长为7mm，锥体高20mm,然后加热根据灰的状态变化确定三个温度指标来表示灰的熔化性质：（1）变形温度t1，指锥顶变圆或开始倾斜的温度；（2）软化温度t2，锥顶弯至锥底或萎缩呈球形的温度；（3）熔化温度t3，指椎体呈液体状态能沿平面流动的温度。3、影响灰熔点的因素：（1）成分因素：灰的化学成分很复杂，通常用各种氧化物的百分含量来表示，包括SiO2、Fe0, Al2O3、Fe2O3，CaO, MgO，Na2O+K2O，TiO2 ，P2O5等，除氧化钠和氧化钾外，其它氧化物的熔

5、点很高，为1600-2800，氧化钠和氧化钾的熔点800-1000。当酸性氧化物成分超过80-85%时，灰往往是难溶的，相反碱性氧化物增加就会易溶。（2）介质因素：煤灰各种氧化物的含量对煤灰的熔融特性的影响，说法不一。煤灰所处环境介质对会的熔融性有影响，在弱还原性气氛中，铁成氧化亚铁状态Fe0，熔点为1420，在还原性介质中，铁成金属态，其熔点为1535。（3）浓度因素：煤中含灰量不同，熔点也会发生变化，实践证明，燃烧多灰分的煤容易结渣，因为灰分在加热中容易接触频繁，产生分解化合助熔等作用的机会大大增加。因此会影响到结焦。实践证明，当灰的软化温度t2大于1350时，造成炉内结焦的可能性不大。为

6、了避免炉膛出口处结焦，炉膛出口温度应低于t2，并至少预留50-100，我公司煤灰渣的特性一览表序号项 目 干燥基%设计煤 王、魏矿校核一 王家山校核二 魏家地1SiO251.6950.1453.232Al2O314.9914.9913.263Fe2O311.1711.1713.834CaO8.510.166.835Na2O+K2O2.472.142.86MgO3.854.852.847SO365.76.88TiO20.530.70.359P2O50.160.150.0610T11,1681,1481,18511T21,1981,1811,21512T31,2201,2051,23513比电阻(

7、P)31012二、影响锅炉结渣的因素受热面结渣过程与多种复杂因素有关。如第四章所述，任何原因的结渣都有两个基本条件构成，一是火焰贴近炉墙时，烟气中的灰仍呈熔化状态，二是火焰直接冲刷受热面。但是，与这两个因素相关的具体原因有很复杂。这些因素是：1煤灰特性和化学组成煤灰特性主要表现在两个方面：一是煤灰的熔点温度，二是灰渣的粘性。一般灰熔点低的煤容易结渣，与此同时，低灰熔点的灰分通常粘附性也强，因而增加了结渣的可能性。在运行条件变化时，煤灰的结渣特性也可能灰变化。例如，炉膛温度升高，或受热表面积灰导致壁面温度升高，火炉内局部地区产生还原性气氛，使灰的熔点温度降低时，结渣倾向就可能增加。 2炉膛温度水

8、平炉内燃烧器区域的温度越高，煤灰越容易达到软化或熔融状态，结渣的可能性就越大。而影响燃烧器区域温度水平的因素也很多。例如，前述的断面热强度与燃烧器区域的壁面热强度、燃料的发热量、水分含量以及锅炉负荷的变化等。如果锅炉改烧发热量大的同类煤时，由于燃放热增多，燃烧器区域温度水平就高，结渣的可能性就大。而锅炉负荷越高，送入炉内的热量也越多，结渣的可能性也越大。3火焰贴墙对于四角布置直流式燃烧器的炉膛，煤粉气流由于受到气流刚度，补气条件和邻角气流的撞击等影向而引起火焰贴墙时，这必然结渣。对于布置旋流式燃烧器的炉膛，当旋流强度太大时，会引起飞近贴壁火焰。或某只燃烧器的旋流强度过小，气流射程太长时，可能使

9、气流直冲对面炉墙或顶撞对面的火焰而导致结渣。4过量空气系数当炉内局部区域过量空气过小且煤粉与空气混合不均匀时，可能产生还原性气氛，而煤粉在还原性气氛不能充分氧化，灰分中的Fe2O3被还原成FeO，FeO与SiO2等形成共晶体，其熔点温度就会降低，有时会使熔点下降150200，因而，结渣倾向随之增加。或者，采用高煤粉浓度燃烧方式时，由于燃烧放热过于集中，使局部区域温度升高且处于还原性气氛，结渣也会倾向严重。当然这也与灰的熔融特性有关。5煤粉细度粗煤粉的燃烧时间比较长，当煤粉中粗煤粉的比例增加时，容易引起火焰延长，导致炉膛出口处的受热面结渣。 6吹灰吹灰器长期不投，受热面积灰增多时，可能导致结渣。

10、7 燃用混煤锅炉燃用混煤时，灰渣的特性有可能改变。一般，结渣性强的煤与结渣性弱的煤混合时，结渣灰减轻。锅炉结渣是多种因素综合影响的结果，不过总是有几个关键因素起先导作用。比较重要的因素是煤灰的熔融特性、水冷壁的冷却能力、以及火焰贴墙等。我公司三期锅炉炉膛结构示意图如下：三、防止结焦的措施 a. 严把锅炉燃烧器的检修质量关 利用机组中修的机会，对磨损严重或脱落的一次风喷口内的均流锥进行了更换；对烧损变形、发生偏斜的燃烧器喷口及时进行了修整和校正，以防止燃烧器一次风喷口处煤粉分布不均和煤粉火焰发生偏斜而引起炉膛局部结焦。b. 机组启动前对锅炉进行冷态空气动力场试验 通过试验找出燃烧器合理的配风方式

11、和最佳的内、外调风挡板位置，使炉内组织起良好的空气动力工况，确保锅炉的安全、稳定、经济运行。c. 消除炉膛底部的漏风 重点检查了锅炉水封槽插板与水封结合处是否存在漏风，并对水封槽内存在的积灰进行清理，同时在运行中尽量提高水封槽水位，使炉底密封更严密。d. 做好煤质分析和配煤工作 燃料公司对不同类型的来煤分别存放，并按照规定的煤质要求严格准确配煤。e. 保证锅炉氧量表指示准确、可靠，及时对氧量表进行了标定，便于运行人员合理控制锅炉运行氧量，优化锅炉燃烧，减少因缺风造成的锅炉结焦积灰问题。f. 尽量使各燃烧器一、二次风速保持一致，同时控制较为合适的一次风煤粉浓度和保持合适的煤粉细度，以保持炉膛温度

12、场分布的均匀性。对煤粉进行分析发现煤粉细度变大，煤粉变粗，煤粉中的粗颗粒很容易从煤粉气流中分离出来与水冷壁发生冲撞；此外，粗颗粒的燃尽需要相当长的时间，因此常常贴壁造成还原性气氛而增加了结渣的机率。g、适当降低一次风速度。一次风速度调整必须根据煤质的变化来进行，在额定负荷下，当燃用优质烟煤时，当燃用一般烟煤时，降低一次风速度可降低一次风射流的刚性，防止煤粉气流冲击对面炉墙从而防止炉膛结渣。h. 保证所有吹灰器能够正常投入 吹灰时间间隔严格按规定执行，在锅炉升降负荷及炉膛吹灰时加强对炉膛负压的监视，以防止锅炉掉焦塌灰灭火。I、二次风在燃烧器各层之间的分配方式采取缩腰型的配风方式，将上层和下层的二

13、次风挡板开度调节为100%，中部二次风挡板开度调为30%，当煤质较好时可调节到50%。采取缩腰型的配风方式可加强煤粉的着火，提高燃烧的稳定性和经济性，另外，炉膛结焦也可加以改善。原因在于中部二次风处于两个一次风气流的中间，当其动量较小时，一次风气流对其的卷吸量较小，负压也较小，因此从上角来的主气流所造成的冲击力也较小，从而不会使中部的一次风气流严重偏转而引起结渣。总之，提起锅炉结焦，不能不讲到锅炉燃烧，燃烧工况的好坏，运行调整水平的优劣，直接关系到锅炉运行的安全与经济，因此下面简单介绍一下有关锅炉燃烧理论知识，希望能给我们大家以后的运行调整工作有所补益。锅炉燃烧理论知识介绍一、质量作用定律-化

14、学反应速度1质量作用定律燃烧是一种发光发热的化学反应。燃烧速度可以用化学反应速度来表示。在等温条件下，化学反应速度可用质量作用定律表示。即反应速度一般可用单位时间，单位体积内烧掉燃料量或消耗掉的氧量来表示。可用下面的式子表示炉内的燃烧反应： = (5-1) (燃料)(氧化剂) (燃烧产物)化学反应速度可用正向反应速度表示，也可用逆向反应速度来表示。即 （5-2） (5-3)2. 质量作用定律的意义质量作用定律说明了参加反应物质的浓度对化学反应速度的影响。其意义是：对于均相反应，在一定温度下，化学反应速度与 参加反应的各反应物的浓度乘积成正比，而各反应物浓度的方次等于化学反应式中相应的反应系数。

15、因此，反应速度又可以表示为： (5-4)式中 A, B-反应物A,B的浓度 a , b-化学反应式中，反应物A,B的反应系数； kA, kB-反应速度常数。二、阿累尼乌斯定律在实际燃烧过程中,由于燃料与氧化物 (空气)是按一定比例连续供给的,当混合十分均匀时,可以认为燃烧反应是在反应物质浓度不变的条件下进行的.这时,化学反应速度与燃料性质及温度的关系为: kk0(E/RT) (5-6)式中, k0 -相当于单位浓度中，反应物质分子间的碰撞频率及有效碰撞次数的 系数E反应活化能；R通用气体常数；T反应温度：k反应速度常数（浓度不变）。阿累尼乌斯定律说明了燃料本身的“活性”与反应温度对化学反应速度

16、的影响的关系。什么是燃料的“活性”呢？可以简单地理解为燃料着火与燃尽的难易程度。例如，气体燃料比固体燃料容易着火，也容易燃尽。而不同的固体燃料，“活性”也不同，烟煤比无烟煤容易着火，也容易燃尽。因此，燃料的“活性”也表现为燃料燃烧时的反应能力。燃料的“活性”程度可用“活化能”来表示。三、影响化学反应速度的因素质量作用定律和阿累尼乌斯定律指出了影响燃烧反应速度的主要因素是反应物的浓度活化能和反应温度。（一）反应物浓度的影响虽然认为实际燃烧过程中，参加反应物质的浓度是不变的，但实际上，在炉内各处在燃烧反应的各个阶段中，参加反应的物质的浓度变化很大。在燃料着火区，可燃物浓度比较高，而氧浓度比较低。这

17、主要是为了维持着火区的高温状态，使燃料进入炉内后尽快着火。但着火区如果过分缺氧则着火就会终止，甚至引起爆炸。因此在着火区控制燃料与空气的比例达到一个恰到好处的状态，是实现燃料尽快着火和连续着火的重要条件。反应物浓度对燃烧速度的影响关系比较复杂，将在后面的内容中加以分析。（二）活化能对燃烧速度的影响 1活化能概念燃料的活化能表示燃料的反应能力。活化能的概念是根据分子运动理论提出的，由于燃料的多数反应都是双分子反应，双分子反应的首要条件是两种分子必须相互接触，相互碰撞。分子间彼此碰撞机会和碰撞次数很多，但并不是每一个分子的每一次碰撞都能起到作用。如果每一个分子的每一次碰撞都能起到作用，那么即使在低

18、温条件下，燃烧反应也将在瞬时完成。然而燃烧反应并非如此，而是以有限的速度进行。所以提出只有活化分子的碰撞才有作用。这种活化分子是一些能量较大的分子。这些能量较大的分子碰撞所具有的能量足以破坏原有化学键，并建立新的化学键。但这些具有高水平能量的分子是极少数的。要使具有平均能量的分子的碰撞也起作用，必须使他们转变为活化分子，这一转变所需的最低能量称为活化能，用表示。所以活化分子的能量比平均能量要大，而活化能的作用是使活化分子的数目增加。图5-1 表示出活化能的意义。从图可见，要使反应物由变成燃烧产物，参加反应的分子必须首先吸收活化能，使活化分子数目增多，达到活化状态，数目较多的分子产生有效碰撞，发

19、生反应而生成燃烧产物，并放出比1（活化能）更多的能量 2，而燃烧反应的净放热量为。反应过程E2能量 活化状态 E1 E2燃料的活化能对燃烧速度的影响 在一定温度下，某一种燃料的活化能越小，这种燃料的反应能力就越强，而且反应速度随温度变化的可能性就减小，即使在较低的温度下也容易着火和燃尽。活化能愈大的燃料，其反应能力愈差，反应速度随温度的变化也愈大，即在较高的温度下才能达到较大的反应速度，这种燃料不仅着火困难，而且需要在较高的温度下经过较长的时间才能燃尽。燃料的活化能水平是决定燃烧反应速度的内因条件。一般化学反应的活化能大约在 42420kJ/mol，活化能小于42kJ/mol的反应，反应速度极

20、快，以至难于测定。活化能大于420kJ/mol的反应，反应速度缓慢，可认为不发生反应。燃煤的活化能及频率因子可在沉降炉中测定，表5-1是国内四种典型煤种的测定结果。不同的测试仪器所测量的数据差别较大，因此，只有同一仪器测量的数据才具有可比性。煤种daf频率因子活化能%g/(cm2.s.MPa)KJ/mol无烟煤5.1596.8385.212贫煤15.1812.6155.098烟煤33.407.8945.452烟煤41.025.3138.911（三）温度对燃烧速度的影响温度对化学反应的影响十分显著。随着反应温度的升高，分子运动的平均动能增加，活化分子的数目大大增加，有效碰撞频率和次数增多，因而反

21、应速度加快。对于活化能愈大的燃料，提高反应系统的温度，就能愈加显著地提高反应速度。四、碳粒的燃烧图5-5碳粒的低温燃烧图5-5碳粒的低温燃烧（一）温度低于1200时碳粒表面的燃烧（二）温度高于1200时碳粒表面的燃烧（三）影响碳粒燃烧速度的主要因素1碳粒表面上进行的化学反应速度2氧向碳粒表面的扩散速度（四）碳粒燃烧的动力区、扩散区、过渡区1动力区：温度低于9001000时，化学反应速度小于氧气向碳粒表面的扩散速度，氧气的供应十分充足，提高扩散速度对燃烧速度影响不大，燃烧速度取决于温度。2扩散区：温度高于1200时，化学反应速度大于氧气向碳粒表面的扩散速度，以至于扩散到碳粒表面的氧气立刻被消耗掉

22、，碳粒表面处的氧浓度接近于0，提高温度对燃烧速度影响不大，燃烧速度取决于氧气向碳粒表面的扩散速度。3过渡区：介于动力区和扩散区之间，提高温度和提高扩散速度都可以提高燃烧速度。若扩散速度不变，只提高温度，燃烧过程向扩散区转化；若温度不变，只提高扩散速度，燃烧过程向动力区转化。五、燃烧设备（一）直流煤粉燃烧器1、煤粉燃烧器的作用煤粉燃烧器是燃煤锅炉燃烧设备的主要部件。其作用是：(1) 向炉内输送燃料和空气；(2) 组织燃料和空气及时、充分的混合；(3) 保证燃料进入炉膛后尽快、稳定的着火，迅速、完全的燃尽。在煤粉燃烧时，为了减少着火所需的热量，迅速加热煤粉，使煤粉尽快达到着火温度，以实现尽快着火。

23、故将煤粉燃烧所需的空气量分为一次风和二次风。一次风的作用是将煤粉送进炉膛，并供给煤粉初始着火阶段中挥发分燃烧所需的氧量。二次风在煤粉气流着火后混入，供给煤中焦炭和残留挥发分燃尽所需的氧量，以保证煤粉完全燃烧。直流燃烧器通常由一列矩形喷口组成。煤粉气流和热空气从喷口射出后，形成直流射流。（二）、直流煤粉燃烧器的类型直流煤粉燃烧器的一、二次风喷口的布置方式大致上有两种类型。一类适用于燃烧容易着火的煤，如烟煤、挥发分较高的贫煤以及褐煤。这类燃烧器的一、二次风喷口通常交替间隔排列，相邻两个喷口的中心间距较小。我们称为均等配风方式，这种方式适合烟煤的燃烧。因一次风携带的煤粉比较容易着火，故希望在一次风中

24、煤粉着火后及时、迅速地和相邻二次风喷口射出的热空气混合。这样，在火焰根部不会因为缺乏空气而燃烧不完全，或导致燃烧速度降低。因而沿高度相间排列的二次风喷口的风量分配就接近均匀。我公司三期锅炉燃烧器图二次风分级风一次风二次风图6-2分级配风图一次风二次风二次风图6-1直流喷燃器配风图一次风集中布置的分级配风直流式燃烧器适用于燃烧着火比较困难的煤，如贫煤、无烟煤或劣质煤。这种燃烧器的特点是：几个一次风喷口集中布置在一起，一、二次风喷口中心间距较大。 由于一次风中携带的煤粉着火比较困难，一、二次风的混合过早，会使火焰温度降低，引起着火不稳定。为了维持煤粉火焰的稳定着火，希望推迟煤粉气流与二次风的混合，

25、所以进一步将二次风分为先后两批送入着火后的煤粉气流中，这种配风方式称为分级配风。 分级配风的目的是：在燃烧过程不同时期的各个阶段，按需要送入适量空气，保证煤粉既能稳定着火、又能完全燃烧。(1)一次风集中布置的特点使着火区保持比较高的煤粉浓度，以减少着火热；燃烧放热比较集中，使着火区保持高温燃烧状态，适用于难燃煤；煤粉气流刚性增强，不易偏斜贴墙。同时，卷吸高温烟气的能力加强。(2) 一次风集中布置的问题着火区煤粉高度集中，可能造成着火区供氧不足，延缓燃烧进程；一次风喷嘴附近为高温区，喷嘴易变形，使喷嘴出口附近气流速度分布不均，容易出现空气、煤粉分层现象。为了消除这种现象，有时将一次风分割成多股小

26、射流，使气流扰动增强，提高着火的稳定性。一次风喷口附近处于高温，且一次风速较低，喷口易烧坏。为了冷却一次风喷口，可在一次风喷口上加装夹心风或周界风。当然，夹心风或周界风也可增强一次风气流卷吸高温烟气的能力。（三）、四角布置直流燃烧器的工作原理直流喷燃器四角切圆燃烧直流燃烧器一般布置在炉膛四角上。煤粉气流在射出喷口时，虽然是直流射流，但当四股气流到达炉膛中心部位时，以切圆形式汇合，形成旋转燃烧火焰，同时在炉膛内形成一个自下而上的旋涡状气流。直流燃烧器的工作过程：(1) 煤粉气流卷吸高温烟气而被加热的过程；(2) 射流两侧的补气及压力平衡过程；(3) 煤粉气流的着火过程；(4) 煤粉与二次风空气的

27、混合过程；(5) 气流的切圆旋转过程；(6) 焦碳的燃尽过程。图6-4直流喷燃器烟气卷吸上述几个过程虽然有先后顺序或某几个过程同时进行，但各过程之间的相互影响是十分显著的。主气流卷吸高温烟气的过程从燃烧器喷口射出的气流仍然保持着高速流动。由于气流的紊流扩散，带动周围的热烟气一道向前流动，这种现象叫“卷吸”。由于“卷吸”，射流不断扩大，不断向四周扩张。同时，主气流的速度由于衰减而不断减小。正是由于射流的这种“卷吸”作用，将高温烟气的热量源源不断地运输给进入炉内的新煤粉气流，煤粉气流才得到不断加热而升温，当煤粉气流吸收足够的热量并达到着火温度后，便首先从气流的外边缘开始着火，然后火焰迅速向气流深层

28、传播，达到稳定着火状态。3.邻角气流的撞击点燃作用在切圆燃烧炉中，四股气流具有“自点燃”作用。即煤粉气流向火的一侧受到上游邻角高温火焰的直接撞击而被点燃。这是煤粉气流着火的主要条件。背火的一侧也卷吸炉墙附近的热烟气，但这部分卷吸获得的热量较少，此外，一次风与二次风之间也进行着少量的过早混合，但这种混合对着火的影响不大。4.煤粉气流接受辐射加热 煤粉气流着火的热源部分来自炉内高温火焰的辐射加热，但着火的主要热源来自卷吸加热，约占总着火热源的6070%。 5.热源不足时的着火 当煤粉气流没有足够的着火热源时，虽然局部的煤粉通过加热也可达到着火温度，并在瞬间着火，但这种着火不能稳定进行，即着火后还容

29、易灭火。这样的着火极易引起爆燃，因而是一种十分危险的着火工况。6煤粉气流从着火到燃尽的各阶段煤粉气流在正常燃烧时，一般在距离喷口0.51.0米处开始着火，在离开喷口12米的范围内，煤粉中大部分挥发分析出并烧完，此后是焦炭和剩余挥发份的燃烧，需要延续1020米甚至更长的距离。当燃料到达炉膛出口处时，燃料中98以上的可燃物可以完全燃尽。（四）、四角切圆燃烧的气流偏斜采用四角燃烧方式的锅炉，运行中容易发生气流偏斜而导致火焰贴墙，引起结渣以及燃烧不稳定现象。1.邻角气流的撞击是气流偏斜的主要原因射流自燃烧器喷口射出后，由于受到上游邻角气流的直接撞击，撞击点愈接近喷口，射流偏斜就愈大；撞击动量愈大，气流

30、偏斜就愈严重。射流两侧“补气”条件的影响四角切圆燃烧的气流偏斜射流自喷口射出后仍然保持着高速流动，射流两侧的烟气被卷吸着一道前进，射流两侧的压力就随着降低，这时，炉膛其它地方的烟气就纷纷赶来补充，这种现象称为“补气”。如果射流两侧的补气条件不同，就会在射流两侧形成压差。向火面的一侧受到邻角气流的撞击，补气充裕，压力较高；而背火面的一侧补气条件差，压力较低。这样，射流两侧就形成了压力差，在压力差的作用下，射流被迫向炉墙偏斜，甚至迫使气流贴墙，引起结渣。3.燃烧器的高宽比(hr/b)对射流弯曲变形影响较大燃烧器的高宽比值愈大，射流形状愈宽而薄，其“刚性”就愈差，因而，射流愈容易弯曲变形。 图6-6

31、压力平衡在大容量锅炉上，由于燃煤量显著增大，燃烧器的喷口通流面积也相应增大，所以喷口数量必然增多。为了避免气流变形和减小燃烧器区域水冷壁的热负荷，将燃烧器沿高度方向拉长，并把喷口沿高度分成23组，每组的高宽比不超过6，相邻两组喷口间留有空档，空档相当于一个压力平衡孔，用来平衡射流两侧的压力，防止射流向压力低的一侧弯曲变形。当燃烧器多层布置时对旋涡直径的影响较大上层气流不断的被卷吸到下层气流中，加上气流受热膨胀的影响，使气流容积流量增大，旋涡直径相应增大，一般可使实际切圆直径膨胀到假想切圆直径的78倍。（五）、切圆直径炉内四股气流的相互作用，不仅影响到气流偏斜程度，也影响到假想切圆直径。而切圆直

32、径又影响着气流贴墙、结渣情况和燃烧稳定性。此外，还影响着汽温调节和炉膛容积中火焰的充满程度。当锅炉 燃用的煤质变化较大时，切圆直径的调整十分重要。当切圆直径较大时，上游邻角火焰向下游煤粉气流的根部靠近，煤粉的着火条件较好。这时炉内气流旋转强烈，气流扰动大，使后期燃烧阶段可燃物与空气流的混合加强，有利于煤粉的燃尽。切圆直径过大，也会带来下述的问题：(1) 火焰容易贴墙，引起结渣；(2) 着火过于靠近喷口，容易烧坏喷口；(3) 火焰旋转强烈时，产生的旋转动量矩大，同时因为高温火焰的粘度很大，到达炉膛出处，残余旋转较大，这将使炉膛出口烟温分布不均匀程度加大，因而既容易引起较大的热偏差，也可能导致过热

33、器结渣，还可能引起过热器超温。在大容量锅炉上为了减轻气流的残余旋转和气流偏斜，假想切圆直径有减小的趋势，对于300锅炉，切圆直径一般设计为700mm1000mm。同时，适当增加炉膛高度或采用燃烧器顶部消旋二次风(一次风和下部二次风正切圆布置，顶部二次风反切圆布置)，对减弱气流的残余旋转，减轻炉膛出口的热偏差有一定的作用，但还不可能完全消除。当然，切圆直径也不能过小，否则容易出现对角气流对撞，火焰推迟，四角火焰的“自点燃”作用减弱，燃烧不稳定，燃烧不完全，炉膛出口烟温升高一系列不良现象，影响锅炉安全运行。或者给锅炉运行调节带来许多困难。（六）、一次风与二次风的配比在锅炉燃烧设备和煤质一定的条件下

34、，一次风与二次风的调节就成为决定着火和燃尽过程的关键。一次风与二次风的工作参数用风量、风速和风温来表示。1一次风量一次风量主要取决于煤质条件。当锅炉燃用的煤质确定时，一次风量对煤粉气流着火速度和着火稳定性的影响是主要的。一次风量愈大，煤粉气流加热至着火所需的热量就越多，即着火热愈多。这时，着火速度就愈慢，因而，距离燃烧器出口的着火位置延长，使火焰在炉内的总行程缩短，即燃料在炉内的有效燃烧时间减少，导致燃烧不完全。显然，这时炉膛出口烟温也会升高，不但可能使炉膛出口的受热面结渣，还会引起过热器或再热器超温等一系列问题，严重影响锅炉安全经济运行。对于不同的燃料，由于它们的着火特性的差别较大，所需的一

35、次风量也就不同。应在保证煤粉管道不沉积煤粉的前提下，尽可能减小一次风量。对一次风量的要求: 满足煤粉中挥发分着火燃烧所需的氧量，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。例如，对于贫煤和无烟煤，因挥发分含量很低，如按挥发分含量来决定一次风量，则不能满足输送煤粉的要求，为了保证输送煤粉，必须增大一次风量。但因此却增加了着火的困难，这又要求加强快速与稳定着火的措施，即提高一次风温度，或采用其它稳燃措施。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。一次风率的推荐值列于表6-1。表6-1 一次风率的推荐值煤种无烟煤贫煤烟煤烟煤褐煤daf20%30%30%

36、乏气送粉2025253025352045热风送粉152020252025254040452一次风速在燃烧器结构和燃用煤种一定时，确定了一次风量就等于确定了一次风速。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。一次风速过高，会推迟着火，引起燃烧不稳定，甚至灭火。任何一种燃料着火后，当氧浓度和温度一定时，具有一定的火焰传播速度。当一次风速过高，大于火焰传播速度时，就会吹灭火焰或者引起“脱火”。即便能着火，也可能产生其它问题。因为较粗的煤粉惯性大，容易穿过剧烈燃烧区而落下，形成不完全燃烧。有时甚至使煤粉气流直冲对面的炉墙，引起结渣。一次风速过低，对稳定燃烧和防止结渣也是不利的。原

37、因在于：(1) 煤粉气流刚性减弱，易弯曲变形，偏斜贴墙，切圆组织不好，扰动不强烈，燃烧缓慢；(2) 煤粉气流的卷吸能力减弱，加热速度缓慢，着火延迟；(3) 气流速度小于火焰传播速度时，可能发生“回火”现象，或因着火位置距离喷口太近，将喷口烧坏；(4) 易发生空气、煤粉分层，甚至引起煤粉沉积、堵管现象；(5) 引起一次风管内煤粉浓度分布不均，从而导致一次风射出喷口时，在喷口附近出现煤粉浓度分布不均的现象，这对燃烧也是十分不利的。四角布置燃烧器配风风速的推荐值列于表5-2。煤种无烟煤贫煤烟煤褐煤一次风速m/s2025203025352540二次风速m/s4055455540604060三次风速m/

38、s50605560354535453一次风温一次风温对煤粉气流的着火、燃烧速度影响较大。提高一次风温，可降低着火热，使着火位置提前。运行实践表明，提高一次风温还能在低负荷时稳定燃烧。有的试验发现，当煤粉气流的初温从20提高到300时，着火热可降低60%左右。提高一次风气流的温度对煤粉着火十分有利。因此，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。我国电厂在燃用无烟煤时，为了使煤粉气流的初温尽可能接近300，热空气温度提高到350420。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。一次风温超过煤粉输送的安全规定时，就可

39、能发生爆炸或自燃。当然，一次风温太低对锅炉运行也不利。除了推迟着火，燃烧不稳定和燃烧效率降低之外，还会导致炉膛出口烟温升高，引起过热器超温或汽温升高。4二次风量及二次风速煤粉气流着火后，二次风的投入方式对着火稳定性和燃尽过程起着重要作用。对于大容量锅炉尤其要注意二次风穿透火焰的能力。当燃用的煤质一定时，一次风量就被确定了，这时二次风量随之确定。对于已经运行的锅炉，由于燃烧器喷口结构未变，故二次风速只随二次风量变化。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。配风方式不仅影

40、响燃烧稳定性和燃烧效率，还关系到结渣、火焰中心高度的变化、炉膛出口烟温的控制。从而，进一步影响过热汽温与再热汽温。5二次风温从燃烧角度看，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。但是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。表5-3 热风温度的推荐数值燃料无烟煤贫煤褐煤(热风)褐煤(烟气)烟煤热风温度380430330380350380300350280350（七）、三次风、周界风、夹心风1三次风在中储式制粉系统中，细粉分离器将煤粉和输送煤粉的空分离后，形成乏气。乏气中带有10%的细煤粉。这

41、部分乏气一般送入炉膛燃烧，形成三次风。三次风的特点是温度低，水分大，煤粉细。运行经验证明，三次风对燃烧有明显的不利影响。在大容量锅炉上，三次风的投入对过热汽温、再热汽温的影响很大。三次风对燃烧及汽温调节的不利影响是：（1）使火焰温度降低，燃烧不稳定。（2）火焰拖长，炉膛出口烟温升高，使过热汽温与再热汽温偏高，汽温调节幅度增大。同时增大过热器热偏差。（3） 三次风高速射入，使火焰残余旋转增大，同时飞灰可燃物增加；（4）三次风量较大时，风速也增大，易扰乱炉正常的空气流动，引起火焰贴墙结渣。为了减轻三次风对燃烧的不利影响，在大容量锅炉上可将三次风分为两段，即上三次风和下三次风。三次风的分级送入和合理

42、布置，不仅能减轻上述的不利影响，还能把制粉系统乏气中的煤粉烧掉，并加强燃烧后期可燃物与空气的混合，促进燃烧。为了保证三次风穿透火焰，三次风速通常达5060米/秒。三次风温一般低于100。煤中水分较大时，只有60。三次风量约占总风量的1018%，有时可达30%。三次风量的大小取决于一次风量。根据煤质的挥发分含量，着火的难易程度，水分含量等，一次风量首先以满足干燥原煤、输送煤粉的要求为原则，进入磨煤机前的一次风流量和温度可以调整。目的是控制磨煤机内的温度，提高磨煤效率，控制磨煤出力。2周界风在一次风喷口外缘，有时布置有周界风。周界风的作用是：(1) 冷却一次风喷口，防止喷口烧坏或变形；(2) 少量

43、热空气与煤粉火焰及时混合。由于直流煤粉火焰的着火首先从外边缘开始，火焰外围易出现缺氧现象，这时周界风就起着补氧作用。周界风量较小时，有利于稳定着火；周界风量太大时，相当于二次风过早混入一次风，因而对着火不利；(3) 周界风的速度比煤粉气流的速度要高，能增加一次风气流的刚度，防止气流偏斜；并能托住煤粉，防止煤粉从主气流中分离出来而引起不完全燃烧；(4) 高速周界风有利于卷吸高温烟气，促进着火，并加速一、二次风的混合过程。但周界风量过大或风速过小时，在煤粉气流与高温烟气之间形成“屏蔽”，反而阻碍加热煤粉气流。故当燃用的煤质变差时，应减少周界风量。周界风的风量一般为二次风量的10或略多一些，风速为3

44、040米/秒，风层厚度为1525mm。3夹心风夹心风的作用是：(1) 补充火焰中心的氧气，同时也降低了着火区的温度，而对一次风射流外缘的烟气卷吸作用没有明显的影响；(2) 高速的夹心风提高了一次风射流的刚度，能防止气流偏斜，而且增强了煤粉气流内部的扰动，这对加速外缘火焰向中心的传播是有利的；(3) 夹心风速度较大时，一次风射流扩展角减小，煤粉气流扩散减弱，这对于减轻和避免煤粉气流贴壁，防止结渣有一定作用；(4) 可作为变煤种、变负荷时燃烧调整的手段之一。如前所述，周界风或夹心风主要是用来解决煤粉气流高度集中时着火初期的供氧问题。数量约占二次风量的10%15%。实际运行中，由于漏风，周界风或夹心风的风率可达20%以上。在燃用无烟煤、贫煤或劣质煤时，周界风或夹心风的速度比较高，约为5060米/秒；在燃用烟煤时，周界风的速度约为3040米/秒，主要是为了冷却一次风喷口。燃烧褐煤的燃烧器一次风喷口上一般布置有十字风，其作用类似于夹心风。实践表明，周界风和夹心风使用不当时，对煤粉着火产生不利影响。（八）、四角切圆燃烧的改进我国电站在组织四