燃烧设备及运行.ppt

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1、燃烧设备及运行一、燃烧设备：煤粉炉的燃烧设备：,300、600MW亚临界锅炉燃烧器：,600MW超临界压力控制循环锅炉燃烧器：,1、对燃烧器的要求:（1）组织良好的空气动力场，使燃料及时着火，与空气适时混合，保证燃烧的稳定性、经济性；（2）有较好的燃料适应性；（3）具有良好的调节性能和较大的调节范围，以适应煤种和负荷变化的需要；（4）能控制NOx的生成在允许的范围内，以达到环保的要求；（5）流动阻力较小，运行可靠，不易烧坏和磨损，便于维修和更换部件；（6）易于实现远程和自动控制。,1、燃烧器作用： a、将燃料及燃烧所需空气送入炉膛并组织一定的气流结构使燃料能迅速稳定地着火 b、及时供应空气，使

2、燃料和空气充分混合迅速完全地燃尽2、分类；直流煤粉燃烧器 旋流煤粉燃烧器,第一节 直流煤粉燃烧器 一、直流煤粉燃烧器的类型 1煤粉燃烧器的作用及组成 煤粉燃烧器是燃煤锅炉燃烧设备的主要部件： 其作用是：向炉内输送燃料和空气 组织燃料和空气及时、充分地混合； 保证燃料进入炉膛后尽快、稳定地着火，迅速完全地燃尽。,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。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。二次风的作用：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

3、的 氧量，以保证煤粉完全燃烧。,一、直流煤粉燃烧器 组成；为长矩型的组合体其出口截面由一组圆形、 矩形或多边形喷口组成，煤粉气流和热空气 从喷口射出后形成直流射流进入炉膛,工作原理：燃烧器喷口喷出的射流，离开喷口进入炉膛后，通过卷吸，将炉膛内的高温烟气与煤粉混合，使射流温度不断升高，直致煤粉着火，燃烧。,工作特点：直流燃烧器布置在炉膛的四角，喷口喷出的煤粉气流中心线共切于炉膛截面中心处的某一假想圆，火焰呈漩涡状，使一、二次风与炽热的烟气能在炉膛中得到良好的混合和扰动，大大改善煤的着火和燃烧条件。直流燃烧器的燃烧方式：切圆燃烧。,2直流煤粉燃烧器的一、二次风喷口布置方式的两种类型 (1)均等配风

4、直流式燃烧器。 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，或者在每个一次风喷口的背火侧均等布置二次风喷口见图5-1。,因一次风携带的煤粉比较容易着火，故希望在一次风中煤粉着火后，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。但有时也可根据煤质燃烧特性调节为上部或下部的风量偏大些。这种燃烧器称为均等配风直流燃烧器。,2个一次风口之间均等布置1个（或2个）二次风口,每个一次风口的背火侧均等布置

5、1个二次风口,适用烟煤,适用贫煤、劣质烟煤,适用褐煤,上二次风,下二次风,尽快 充足 空气,一次风向火侧改善着火条件二次风背火侧防结渣,间隔布置间距加大降低膛温防止结渣,十字风冷却喷口加强均匀分组布置分散火焰降低膛温防止结渣,十次风 冷却喷口,图5-3（a）(c)为均等配风一、二次风喷口间隔布置即在每个一次风喷口的上、下有二次风喷口且间距较小适用于Vdaf且易着火的烟、褐煤 、燃烧器最高层为上二次风喷口其作用除供 应上排煤粉燃烧器所需空气外，还可提供炉 内未燃尽的煤粉继续燃烧所需空气、燃烧器最底层为下二次风喷口其作用除供 应下排煤粉燃烧器所需空气外，还能把煤粉 气流中析出的粗煤粉托住使其燃烧q

6、4,、特点： a)一次风从两侧吸取炉内高温烟气利于点燃b)由于喷口间有一定距离可气流两侧压差故 气流偏斜较小c)一、二次风喷口可作成固定不动或上、下摆动 其上、下摆动倾角范围一般为200 摆动式可通过改变一、二次风喷口倾角的办法来改变一、二次风的混合时机以适应不同煤种的需要还可用 来调整炉内火焰的位置 二次风喷口内可装油喷嘴必要时可以烧油,3）整组燃烧器高宽比气流的穿透能力利于燃烧 的稳定和安全 由于这种燃烧器的着火性能好，适合于烧贫煤和Vdaf的烟煤图5-3（d）大功率褐煤均等配风 为使煤粉不过于集中喷入炉膛以分散火焰中心燃烧器分两层布置随容量可多层布置每一层可看成是一个均等配风的燃烧器 由

7、于一 次风面积较大，其内布置有十字形风管并送入空气称中心十字风其作用是冷却一次风喷口以免喷口受热变形或破坏 将一个喷口分成四个小喷口煤粉和气流速度 分布均匀 Vdaf着火需O2,图5-3（b）为侧二次风均等配风作用：1）一次风布置在燃烧器的向火侧 利于煤粉气流卷吸高温烟气和接受炉膛空间的 辐射热 同时利于接受邻角燃烧器火炬的加热改善了煤粉着火 2）二次风在背火侧 可防煤粉火炬贴墙和煤粉离析 可在水冷壁附近区域保持氧化气氛不致使 灰熔点利于避免水冷壁结渣,(2)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

8、一起，二次风喷口分层布置， 、二次风喷口中心间距较大。如图5-2所示。 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，主要是为了解决无烟煤、贫煤的着火难， 不易燃尽的问题。,分级配风：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有：1、一次风喷口呈窄长形即高宽比煤粉气流 迎火周界对高温烟气卷吸能力利于煤 粉气流着火， 但窄长喷口使气流

9、刚性气流易偏斜形成 炉墙结渣2、使着火区保持比较高的煤粉浓度以减少着火 热；利于迅速稳定的着火,3、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；4、 一次风喷口集中布置一次风气流的刚性和贯穿能力 火焰偏斜煤粉气流后期混合和扰动 卷吸高温烟气的能力加强。5、一、二次风喷口间距推迟一、二次风混合 时间 利于无烟煤和劣质煤的着火6、二次风分层布置按着火和燃烧需要分级分 阶段将二次风送入燃烧的煤粉气流利于前期着 火也利于后期燃烧7、该型燃烧器燃用无烟煤、贫煤、劣质烟煤时 为保证着火稳定都采用中储式热风送粉,2)一次风集中布置的问题有：着火区煤粉高度集中，可能造成着火区供氧不 足，延缓燃

10、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。,b、分级配风直流煤粉燃烧器：一次风口集中布置，二次风口分层布置。适用于无烟煤、贫煤、劣质烟煤。,适用无烟煤,燃烧器四角布置,分级配风直流燃烧器的布置特点,二、四角布置直流燃烧器的工作原理 直流燃烧器一般布置在炉膛四角上，如图53所示。

11、 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。因而这种燃烧方式称为四角切圆燃烧，见图54、图55。,直流燃烧器的工作原理主要表现为如下几个过程： (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混合过程； (5）气流的切圆旋转过程； (6)焦碳的燃尽过程。 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。,1、卷吸： 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

12、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”，a、射流不断扩大不断向四周扩张。B、同时，主气流的速度由于衰减而不断减小。 C、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传播，达到稳定着火状态。,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。2、自点燃：在切圆燃烧炉中，

13、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。直流煤粉燃烧器在空间的受热着火过程见示意图56。,1、四角切圆燃烧的着火特性四股煤粉气流相互 “自点燃”a、不仅来自卷吸热烟气和邻角火焰的撞击b、而且还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 60一70。 煤粉气流在正常燃烧时，一般在距离喷口03一05m处开始着火，在离开喷口l一2m的范围内，煤粉中大部分挥

14、发分析出并烧完，此后是焦炭和剩余挥发分的燃烧，需要延续1020m，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。,2、四角燃烧有较好的着火、燃烧、燃尽能力1）着火条件理想气流由四角喷入炉内后一方面气流 在炉中心发生旋转另一方面由于引风机抽力迫使 气流上升在炉中心形成一股螺旋上升的气流 a)每股煤粉本身卷吸高温烟气并接受炉膛辐射热 b)且每只燃烧器接受上游邻角部分高温火焰 c)气流旋转上升时由于离心力作用气流向四周扩展 使炉膛中心形成负压造成高温烟气由上向下流到火 焰根部利于着火2）燃烧条件理想由于气流在炉中心强烈旋转燃烧使 炉中心形成一个高温火球且煤粉与空气混合

15、较好 加速了煤粉燃烧,3、燃尽有利由于旋转上升气流改善了炉内充满度延 长了煤粉在炉内停留时间利于燃尽 4、问题旋转火焰旋转稳定、强烈、粘性很大高温烟 气到达炉出口仍有残余旋转造成炉出口的烟 温偏差及烟速偏差 气流逆时针旋转时T右侧烟T左侧烟，U右侧烟U左侧烟 气流顺时针旋转时T右侧烟T左侧烟，U右侧烟U左侧烟 一般烟温偏差达100左右，严重偏差达300 直流煤粉燃烧器的优点： 采用切圆燃烧方式，着火条件好，后期混合强烈，有利燃尽，提高经济性； 可根据煤种的燃烧要求，控制一、二次风混合时间，改善混合与燃尽程度，对煤种适应性广。,三、四角切圆燃烧的气流偏斜及切圆直径 采用四角燃烧方式的锅炉，运行中

16、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气流偏斜问题 引起燃烧器出口气流偏斜的主要原因如下。 (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，气流偏斜就愈严重。,横向推力的大小与炉内气流的旋转强度既炉膛四角射流的旋转动量矩有关其中二次风射流动量矩起主要 作用a)、二次风动量及旋转半径中心旋转强度横向推 力也致使一次风射流的偏斜b)、一次风射流抵抗偏斜能力与其本身动量有关 一次风射流动量刚性射流偏斜 c)、试验与运行证明；一次风动量或二次风动量或二次风与一次风动量比一次风射流偏斜

17、 但二次风动量气流扰动 不利燃烧,(2)射流偏斜还受射流两侧“补气”条件的影响。 补气：由于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；而背火面的一例补气条件差，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。四角布置炉膛如果炉断面成正方形或接近正方形时射流两侧补气条件，差别不大a/b1.1时，补气条件造成差异可略,由于气

18、流的撞击作用和四角布风不均匀以及补气条件的影响，四股气流容易出现偏斜，四角布风不均时对气流工况的影响如图57所示。(3)燃烧器的高宽比(hrb)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。,当燃烧器多层布置时，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。 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

19、度分成23组，每组的高宽比不超过6，相邻两组喷口问留有空档(见图5-1)，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。,2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。这种情况下，单纯依靠运行调节如果难以见效，就需要对燃烧器和燃烧系统进行技术改造，以适应煤质的变化。,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

20、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。但是，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，到达炉膛出口处， 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300MW锅炉，切圆直径一般设计为700-1000mm。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

21、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。,四、一次风与二次风 在锅炉燃烧设备和煤质一定的条件下，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， 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

22、愈大：1、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。2、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。一次风量着火燃烧初期得不到足够的O2，将限制燃 烧的发展 不能保证输送煤粉 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。,显而易见，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

23、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5-1。库车二期一次风量，一次风率kg/s，% 83.4，22.17,2一次风速 在燃烧器结构和燃用煤种定时，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

24、风速：煤粉混合物通过燃烧器一次风喷口截面的速度一次风速气粉混合物流速经着火区的容积流 量需着火热着火推迟，且着 火不稳定,当然，一次风速过低，对稳定燃烧和防止结渣也是不利的。原因在于：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。,故，Vd

25、af的煤易着火一次风速可以免烧坏燃烧器 Vdaf的煤难着火一次风速可使煤粉气流在着火区充分加热 四角布置燃烧器配风风速的推荐值列于表5-2。,3一次风温风温t1着火热可着火位置提前t1从20到300着火热可60% 2、可在低负荷时稳燃 故 t1利于着火 故t1是提高煤粉着火速度和着火稳定 性的必要措施为此对难着火的无烟煤、劣质煤或贫煤应适当空预器出口热风 温度空预器出口热风温度到350 420 并采用热风作一次风输送煤粉,3、 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，就可能发生爆炸或自燃。

26、4、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。推荐的二次风速见表5

27、-2。实际运行中，二次风速应根据具体情况决定。不必一定要符合推荐值。,二次风量；当燃用的煤质一定，一次风量就被确定则二 次风量随之确定， 锅炉运行中，重要的问题是如何根据煤质和燃烧器的结构特性以最佳方式投入二次风。 我国火电厂运行人员总结了“正塔型”、“倒塔型”和“腰鼓型”的配风方式。1、“正塔型”指二次风量自下而上依次递减；在燃用烟煤或与烟煤性质相近的混煤时，采用“正塔型”配风方式时，炉膛出口烟温低于“倒塔型”的情况。2、“倒塔型”则相反；在燃用无烟煤、贫煤时，“倒塔型”配风方式的着火稳定性和燃烧效率比较高。3、“腰鼓型”指两头小，中间大，即上、下二次风量小，而中间二次风量大。一般认为，在燃

28、用烟煤及烟煤类混煤时，宜采用均匀配风方式，但在有些锅炉上的实践表明，采用“腰鼓型”配风方式燃烧效率高。,运行经验表明，“正塔型”配风能托起颗粒较粗的煤粉，防止煤粉离析，可有效地降低灰渣含碳量。 可见，配风方式不仅影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。因此，运行人员可根据煤质和燃烧设备本身的条件，在运行中不断摸索经验、合理组织燃烧器的配风，以适应运行煤质多变的需要。,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

29、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。热风温度的推荐数值列于表5-3,五、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。,b、分级配风直流煤粉燃烧器：一次风口集中布置，二次风口分层布置。适用于无烟煤、贫煤、劣质烟煤。,适用无烟煤,燃烧器四角布置,三次风对燃烧及汽温调节的不利影响：有如下4个方面。(1)使火焰温度降低

30、，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50一60ms。三次风温一般低于l00。煤中水分较大时，只有60。三次风量约占总风

31、量的10一18，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。,分级配风直流燃烧器的布置特点,2周界风 在一次风喷口外缘，有时布置有用界风。 周界风的作用如下。 (1)冷却一次风喷口，防止喷口烧坏或变形。 (2)少量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

32、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30一40ms，风层厚度为1525mm。,3夹心风 夹心风有如下4个作用。 (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

33、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，对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、变负荷对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l0一15。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50一60m/s；在燃用烟煤时，周界风的速度约为30一40ms，主要是为了冷却一次风喷口。 燃烧褐煤

34、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。一次风口中周界风、夹心风、十字风的布置见图58。,4、摆动燃烧器 a)摆动式的各喷口一般可同步上、下摆动200300用来 改变火焰中心位置的高度调节再热蒸汽温度且便于 启动和运行中进行燃烧调节控制炉出口烟温避免炉 膛内受热面结渣 b)可一次风固定，二、三次风喷口摆动可改变二次风和 一次风的相交混合位置以根据煤质变化条件适当推迟 或提前一、二次风混合此种燃烧器喷口摆动幅度不能 太大以免一、二次风过早混合因而对火焰中心位置 的调节范围有限其摆动喷口的目的不是调节汽温而 是为了稳定燃

35、烧,c)问题；因喷口受热面变形使摆动机构卡死，或摆动 不灵活，摆动机构上的传动销磨损或受热太大 时易被剪断应立即停止摆动修复后再投 入运行 d)适用条件；一般适用于烧烟煤或较易着火的贫煤 不适用于烧难着火的无烟煤、贫煤、劣质烟 煤因喷口向上摆动时上游火焰对邻角煤 粉气流的引燃作用燃烧不稳定燃烧效 率，炉上部受热面结渣e)采用摆动式燃烧器主要是调节t再： 摆角一般为-20+300 汽温调节幅度达4050 当大量投入三次风时摆动燃烧器调温效果 f)调温方法；汽温时喷口向上摆动 汽温时喷口向下摆动,从图59可以看出，摆动式燃烧器的整个外壳做成弯头形，作为二次风箱。二次风通道中都装有单独的调节风门，可

36、调节每个二次风喷口中射出的风量。二次风通道弯头部位装有导流叶片，以保持气流速度分布的均匀性。 摆动式燃烧器一般适用于燃烧烟煤，也可燃烧较易着火的贫煤，但不适于烧难于着火的无烟煤、贫煤、劣质烟煤。这是因为燃烧器喷口向上摆动时，会减弱上游火焰对邻角煤粉气流的引燃作用，使燃烧变得不稳定，燃烧效率降低，炉膛上部受热面结渣。,在大容量锅炉上，采用摆动式燃烧器主要是为了调节再热汽温。但摆动角度必须有一定限度一般为2030，汽温调节幅度可达(40一50)。 当大量投入三次风时，将明显降低摆动式燃烧器的调温效果。 采用摆动式燃烧器的调温方法是：当汽温下降时，喷口向上摆动；当汽温上升时，喷门向下摆动。,图5-1

37、0是两种摆动式燃烧器的喷口结构。喷口内通常装有隔板，隔板对气流具有良好的导向作用，并能防止喷口变形。在和喷口连接的风箱内也可加装附加隔板，它也对气流起导向作用。,图5-11和图5-12是300Mw锅炉的摆动式燃烧器喷口及摆动机构。其工作原理是： 气动执行器直接推动摆杆9和外拉 杆8，使曲臂5转动，再经拉杆2将力传给一次风喷口，使其按需要摆动。与此同时，曲臂5通过连杆7、曲臂10、拉杆 l 传力给二次风喷口同步摆动。,七、大容量锅炉的典型燃烧器结构 按照锅炉燃用的煤质，可将燃烧器分为无烟煤型、贫煤及劣质煤型、烟煤型、褐煤型四种，其代表性结构如图5-14所示。,八、直流式燃烧器布置方式 图5-15

38、示出直流式燃烧器的布置方式。,直流式燃烧器的布置，直接关系到四角切向燃烧的组织。比较理想的炉内气流流动状况是在炉膛中心形成的旋转火焰不偏斜、不贴墙、火焰的充满程度好、热负荷分布比较均匀。当然要达到上述要求，还与燃烧器的高宽比和切圆直径等因素有关，甚至还与炉膛负压大小有关。 直流式燃烧器的布置不仅影响火焰的偏斜程度，还影响燃烧的稳定性和燃烧效率。例如： 一次风对冲布置时、气流扰动强烈、混合好，但着火条件差、炉内气流流动不稳定。,我国电站在组织四角切圆燃烧方面具有丰富的经验。不少电厂对四角切圆燃烧方式进行了改进其主要特点有如下几个方面， (1)一、二次风不等切圆布置。这种方法是将一、二次喷口按不同

39、角度组织切圆，二次风靠炉墙一侧，一次风靠内侧布置。这种布置方式既保持了邻角相互点燃的优势，又使炉内气流流动稳定、火焰不贴炉墙，因而防止了结渣。但容易引起煤粉气流与二次风的混合不良、可燃物的燃烧不充分。 (2)一次风正切圆、二次风反切圆布置。这种布置方法可减弱炉膛出口的残余旋转，从而减小了过热器的热偏差，并能防止结渣。,(3)一次风对冲、二次风切圆布置。这种方法减小了炉内一次风气流的实际切圆直径，使煤粉气流不易贴壁，因而能防止结渣，而且能减弱气流的残余旋转。 (4)一次风喷口侧边有布置侧边二次风，也称为偏转二次风，如图5-16所示。 这种方法的特点是在燃料着火后，及时供应二次风，将火焰与炉墙“隔

40、开”，形成一层“气幕”，在水冷壁附近区域造成氧化性气氛，可提高灰熔点温度，减轻水冷壁的结渣。还可以降低NOx的生成量。适用于燃用烟煤及挥发分较高的贫煤。,九、四角切圆燃烧锅炉的残余旋转 在四角切圆燃烧锅炉中，燃烧器区域形成的旋转火焰不但旋转稳定、强烈，而且粘性很大。高温烟气流到达炉膛出口的过程中，其旋转强度虽然逐渐减弱，但仍然有残余旋转。 残余旋转不但造成炉膛出口处的烟温偏差，而且造成烟速偏差。气流逆时针方向旋转时，右侧烟温高于左侧烟温，右侧烟速高于左侧烟速；气流顺时针方向旋转时，左侧烟温高于右侧烟温，左侧烟速高于右侧烟速。一般烟温偏差达100左右，偏差严重的甚至达到300。,图5-17是一台

41、300MW锅炉上的实测数据。同时，在沿炉膛出口过热器区域的高度方向上也存在着烟温偏差和烟速偏差，如图5-18所示。,第二节 旋流式燃烧器,一、旋流式燃烧器的工作原理 组成：旋流式燃烧器由圆形喷口组成，燃烧器中 装有各种型式的旋流发生器(简称旋流器)。 煤粉气流或热空气通过旋流器时，发生旋转，从喷口射出后即形成旋转射流。利用旋转射流，能形成有利于着火的高温烟气回流区，并增强煤粉与空气的早期混合。,图5-19、图5-20是旋流式燃烧器工作原理示意图。 图中表示煤粉气流经过蜗壳式旋流器后形成旋转气流，射出喷口后在气流中心形成回流区，这个回流区叫内回流区。内回流区卷吸炉内的高温烟气来加热煤粉气流，当煤

42、粉气流拥有了一定热量并达到着火温度后就开始着火，火焰从内回流区的内边缘向外传播。与此同时，在旋转气流的外围也形成回流区，这个回流区叫外回流区。外回流区也卷吸高温烟气来加热空气和煤粉气流。 由于二次风也形成旋转气流，二次风与一次风的混合比较强烈，使燃烧过程连续进行，不断发展，直至燃尽。,（2）旋流燃烧器旋流燃烧器工作原理：,旋转射流示意图,旋转射流卷吸和混合示意图,旋流器,低压区,回流区,特性:1）扩散角扰动强烈在气流中心距离喷口不远处轴向速度出现负值速度为负值的区域是烟气回流区利于煤粉气流着火2）切向和轴向速度衰减快使气流速度，旋转强度减弱快 故气流射程因气流大量卷吸周围烟气和消耗动能、旋转强度表征旋转气流切向运动相对轴向运动的强度 定义；n=M/PL M切向旋转动量矩 P轴向动量 L喷口特征尺寸,、扩散角射流外边界所形成的夹角n越切向运动速度扩散角射程回流区n过射流外缘与炉墙间间距气流周界回流 区补气困难负压射流在内侧P作用下被压向 炉墙气流贴墙流动形成“飞边”现象易引起喷 口附近严重结渣，烧坏喷口及附近水冷壁被严重磨损等故锅炉运行中应控制n不应过避免“飞边”,