06第六章燃烧设备和煤粉燃烧新技术.ppt

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1、 第六章第六章 燃烧设备和煤粉燃烧新技术燃烧设备和煤粉燃烧新技术第六章第六章 燃烧设备和煤粉燃烧新技术燃烧设备和煤粉燃烧新技术n【内容】n第一节 锅炉燃烧设备概述n第二节 直流式煤粉燃烧器n第三节 旋流式燃烧器n第四节 煤粉炉炉膛n第五节 煤粉气流的着火燃烧n第六节 低负荷稳燃及低NOx煤粉燃烧技术 n第七节 型火焰燃烧技术 n第八节 油燃烧器与点火器n第九节 循环流化床燃煤锅炉第一节 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炉膛+燃烧器燃烧器+供风设备+制粉设备三、煤粉燃烧器的作用与类型 燃烧器的作用：输输送送煤煤粉粉和和一一次次空空气

2、气，组组织织煤煤粉粉气气流流的的着火着火、稳定和低污染燃烧稳定和低污染燃烧。燃烧器的类型：n直流燃烧器n旋流燃烧器四、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燃烧烧过过程程和传传热过程热过程。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n燃烧器的作用：向锅炉炉膛内输送燃料和空气

3、；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。n具体的说：将煤粉与空气混合气流按有利的方式送入炉膛，造成有利的空气动力场，保证煤粉气流及时着火、强烈燃烧、洁净燃烧、良好燃尽。n分类：n直流燃烧器n旋流燃烧器第二节 直流式煤粉燃烧器1一喷口；一喷口；2一射流等速核心区；一射流等速核心区；3一射流边界层；一射流边界层；4一射流的外边界；一射流的外边界；5一射流内边界；一射流内边界；6一射流源点；一射流源点；7一扩展角；一扩展角；8一速度分布一速度分布等温自由射流的结构特性及速度分布等温自由射流的结构特性及速度分布直流射流的基本特性直流射流的基本特性从喷口喷

4、出来的直流射流，是湍流自由射流。从喷口喷出来的直流射流，是湍流自由射流。第二节 直流式煤粉燃烧器一、直流式煤粉燃烧器的特性1不旋转，射流扩展角小，卷吸能力小，单只燃烧器的着火性能差，炉膛充满度差；2射流衰减慢，射程远，后期混合好，有利于煤粉燃尽；3采用四角布置，相互配合时，相互点燃，着火好，混合强烈；4多层布置（不少于三层）。二、直流燃烧器的类型1均等配风一、二次风喷口间隔布置，混合较快，适用于挥发分较高的煤种。2.分级配风(1)目的：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。(2)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，

5、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。(3)一次风集中布置的问题n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；n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。三、四角布置直流燃烧器的工作原理 1、工作原理主要表现为几个过程：n(1)煤粉气流卷吸高温烟气而被加热的过程；n(2)射流的相互撞击、射流两侧的补气及压力平衡过程；n(3)煤粉气流的着火过程；n(4)煤粉与二次风空气的混合过程；n(5)四股气流形成的切圆旋转过程；n(6)焦碳的燃尽过程。n2、“自点燃”作用 1k

6、-一次风；2k-二次风；3-旋转火焰的方向；4-上邻角燃烧器送到向火面的高温烟气；5-背火面卷吸的热烟气；6-一次风与二次风的过早混合四、四角切圆燃烧的气流偏斜及切圆直径n1、气流偏斜问题引起燃烧器出口气流偏斜的主要原因是：（1）邻角气流的撞击是气流偏斜的主要原因。（2）射流偏斜还受射流两侧“补气”条件的影响。（3）燃烧器的高宽比(hr/b)对射流弯曲变形影响较大。（4）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810倍。2、切圆直径过大问题 n优点：（1）上游邻角火焰向下游煤粉气

7、流的根部靠近，煤粉的着火条件较好。（2）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。n问题：n(1)火焰容易贴墙，引起结渣；n(2)着火过于靠近喷口，容易烧坏喷口；n(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或超温。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

8、占总风量的比值表示，称为一次风率。2一次风速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过高，会推迟着火，引起燃烧不稳定；大于火焰传播速度时，就会吹灭火焰；n过低n刚性弱，易偏斜n卷吸能力弱，着火延迟n“回火”，烧坏喷口n易发生空气、煤粉分层，甚至引起煤粉沉积。3 一次风温n提高一次风温，可降低着火热，使着火位置提前。n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。n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

9、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，故通常二次风速二次风速比一次风速提高一倍以上比一次风速提高一倍以上。5 二次风温 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。六、三次风、周界风、夹心风 n1、三次风 n概念：n在中储式制粉系统中，细粉分离器将煤粉和输送煤粉的空气分离后，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。n三次风对燃烧及汽温

10、调节的不利影响：n(1)使火焰温度降低，燃烧不稳定。n(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。n(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；n(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。2、周界风 n周界风的作用是：n(1)冷却一次风喷口，防止喷口烧坏或变形；n(2)少量热空气与煤粉火焰及时混合。n(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；n(4)高速周界风有利于卷吸高温烟气，促进着火，并加速

11、一、二次风的混合过程。3、夹心风 n夹心风的作用：n(1)补充火焰中心的氧气，同时也降低了着火区的温度，n 而对一次风射流外缘的烟气卷吸作用没有明显的影响；n(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；n(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；n(4)可作为变煤种、变负荷时燃烧调整的手段之一。七、摆动式燃烧器 n摆动式燃烧器的各喷口一般可同步上、下摆动2030度，用来改变火焰中心位置的高度，调节再热蒸汽温度。并便于在启动和运行中进行燃烧调节

12、，控制炉膛出口烟温，避免炉膛内受热面结渣。n摆动式燃烧器运行中容易出现的问题是：因喷口受热变形，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，容易被剪断。八、大容量锅炉的典型燃烧器结构 九、直流式燃烧器布置方式 n我国不少电厂对四角切圆燃烧方式进行了改进，其主要特点为：n(1)一、二次风不等切圆布置。n这种方法是将一、二次喷口按不同角度组织切圆，二次风靠炉墙一侧，一次风靠内侧布置。n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。一次风喷口以小切圆方式布置，二次风喷口射出的

13、气流与一次风气流偏转一个角度，即称为偏转二次风，如图6-12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x的生成量。适用于燃用烟煤及挥发分较高的贫煤。n(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。n(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。n 十、四角切圆燃烧锅炉的残余旋转 第三节 旋流式燃烧器 a)理

14、想流线理想流线 b)实际流线实际流线 第三节 旋流式燃烧器 n一、旋流式燃烧器的工作原理n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，并使气流强烈混合。n 二、分类n1，可动叶片双调风旋流燃烧器 2，双调风燃烧器 3，蜗壳式燃烧器三、旋流式燃烧器的布置与供风方式 n旋流式燃烧器通常布置在炉膛的前、后墙上，有的采用大风箱供风，有的采用分隔风箱供风。四、单只燃烧器的热功率 n单只燃烧器功率过大，会带来以下几个问题：n(1)炉膛受热面局部热负荷过高，易于结渣。n(2)炉膛受热面局部热负荷过高，易引起水冷壁的传热恶化和直流锅炉的水

15、动力多值性。n(3)切换或启停燃烧器对炉内火焰燃烧的稳定性影响较大。n(4)切换或启停燃烧器对炉膛出口烟温的影响较大，影响过热器的安全性和汽温调节。n(5)一、二次风的气流太厚，不利风粉混合。n(6)燃烧调节不太灵活。五、旋转火焰的特性 n根据气流的旋流强度的大小，旋流式燃烧器形成的火焰形状可能有三种：封闭式火焰、开放式火焰、飞边火焰。第四节 煤粉炉炉膛 n一、燃烧煤粉对炉膛的要求 n(1)创造良好的着火、稳燃条件，并使燃料在炉内完全燃尽；n(2)将烟气冷却至煤灰的熔点温度以下，保证炉膛内所有的受热面不结渣；n(3)布置足够的蒸发受热面，并不发生传热恶化；n(4)尽可能减少污染物的生成量；n(

16、5)对煤质和负荷变化有较宽的适应性能以及连续运行的可靠性。n二、评价炉膛结构的参数 n1、炉膛结构着火稳定性参数n A、炉膛截面热负荷qA nqA的意义是指在单位时间内、单位炉膛截面积上，燃料燃烧放出的热量。nA-炉膛横截面积，m2。通常用燃烧器区域的炉膛水平断面面积表示。nB-燃煤量，kg/s。nQar,net-燃料的收到基低位发热量，kJ/kg。nB、燃烧器区域的壁面热负荷qR n a、b炉膛深度、宽度；n HR 燃烧器区域高度，一般取上层一次风喷口上方1.5米处和下层一次风喷口下方1米处的距离；n卫燃带面积修正系数；、炉膛结构燃尽性参数 nA、炉膛容积热负荷qv n VL炉膛容积，m3。

17、n炉膛容积热负荷qv的意义是指在单位时间内、单位炉膛容积内，燃料燃烧放出的热量 nB、燃料在炉内的停留时间 n燃料在炉内的停留时间可用下述关系表示：nL燃烧器上一次风中心至屏下端距离，m;nWy烟气在炉内的平均上升速度，m/s;3、炉膛结构结渣性参数 n与着火稳定因素相同，用Jz表示：n JZ=qA+qR 三、炉膛受热面结渣的影响因素 n1、受热面结渣的形成过程 n当熔融的灰渣接近受热面时，若未被冷却凝固，并与受热面相碰，大块渣积聚在受热面外壁上，便形成了“结渣”现象。2、受热面积灰或结渣的危害 n(1)使炉内传热变差，加剧结渣过程。n(2)炉膛出口的受热面结渣或超温。n(3)水冷壁积灰、结渣

18、较多时，多数并发高温腐蚀。n(4)使锅炉效率降低。n(5)水冷壁尤其是过热器结渣严重时，大块渣落下，可能扑灭火焰或砸坏炉底水冷壁，造成恶性事故。宁波北仑港发电厂锅炉炉膛爆炸事故n1.事故概况n1993年3月10日14：07，宁波北仑港发电厂机组(600MW)的锅炉发生炉膛爆炸，14：08MFT(主燃料切断保护)跳闸，锅炉自动停炉，炉膛下部及冷灰斗严重破坏，大量汽水混合物以及高温烟气迅速向外喷出，造成23人死亡，8人重伤，16人轻伤。经检查21m标高以下的炉墙损坏情况自上而下趋于严重，冷灰斗向炉后侧塌倒呈开放性破口，侧墙与冷灰斗交界处撕裂31根水冷壁管，立柱不同程度扭曲，刚性梁拉裂;水冷壁管严重

19、损坏，66根拉断，有的呈典型的剪切形断口，有的呈拉伸形断口，炉右侧21m层以下刚性梁严重变形;0m层炉后侧基本被热焦堵至冷灰斗，3台碎渣机和喷射水泵等全部湮埋在焦渣中。事故后清除的焦渣达934m3，最大一块焦现场测量尺寸为7m7.1m4m，重达130t，停炉检修132天，直接经济损失780万元。n2.事故原因n经分析此次炉膛爆炸是由于炉膛严重结焦(渣)而触发的，过热器以及再热器局部超温则与炉膛结构设计、受热面布置不完善以及运行指导失当有直接关系。炉膛严重结焦(渣)而触发炉膛爆炸的过程有2种观点：n1)严重结焦(渣)造成静载加上随机落渣造成的动载，致使冷灰斗局部失稳;落入水中的焦渣产生蒸汽进入炉

20、膛，在炽热的堆渣的加热下升温、膨胀，使炉膛压力上升;继续落渣造成冷灰斗失稳扩大，冷灰斗局部塌陷，侧墙与冷灰斗连接处的水冷壁管撕裂，大量的汽水喷出与落渣形成的汽水共同作用下炉膛压力猛增，并使冷灰斗塌陷扩展，MFT动作。在渣的静载、动载及工质闪蒸扩容压力共同作用下，造成炉膛爆炸，21m层以下严重破坏。n2)炉内结焦(渣)严重，燃烧器长时间下摆运行，加剧了冷灰斗结渣，为煤裂解气和煤气的动态产生和积聚创造了条件。灰渣落入煤斗产生的蒸汽进入冷灰斗，形成的扰动加速了可燃气体的产生。突遇炽热焦渣，引起可燃气体爆炸，炉膛压力急剧上升，MFT动作。3、影响受热面结渣的主要因素 n(1)煤灰特性和化学组成。灰熔点

21、、粘性、化学组成n(2)炉膛温度水平 n(3)火焰贴墙 n(4)过量空气系数。小则还原性气氛n(5)煤粉细度。粗火焰长，出口结渣n(6)吹灰 n(7)燃用混煤。结渣性低于结渣性强的煤4、防止受热面结渣的基本条件 n一是炉内应布置足够的受热面来冷却烟气，使烟气贴近受热面时，烟气温度降低到灰的熔点温度以下，即保证灰渣贴近受热面时被凝固；n二是组织一、二次风形成良好的气流结构，保证火焰不直接冲刷受热面。四、火焰充满度 n组织与调整燃烧时，应确保火焰在炉膛内有较高水平的充满度，减少气流的的死滞漩涡区。n因为死滞漩涡区的存在会给锅炉运行带来下述问题：n(1)炉膛容积利用不好。n(2)造成热偏差。五、炉膛

22、负压 n 1、煤粉炉的正常炉膛负压 炉内压力比外界大气压力低2060Pa。维持正常的炉膛负压，不仅对锅炉经济运行作用很大，而且对运行调节十分有益。2、炉膛负压太大的危害 n(1)炉膛负压太大，说明引风机抽吸力过大。此时，炉内气流明显向上翘，火焰中心上移，炉炉膛膛出出口口烟烟温温升升高高，引起汽温升高或过热器结渣引起汽温升高或过热器结渣。n(2)气流上翘，火焰行程缩短，导致不完全燃烧导致不完全燃烧。n(3)对于四角燃烧炉，由于气流上翘，使四股气流的相互作用变差，甚至切圆形成不好，煤煤粉粉气气流流相相互互点点燃燃的的作作用用变变弱弱，燃燃烧烧变变得得不不稳稳定定。如果煤质着火性能变差时，还可能引起

23、灭火。n(4)漏漏风风增增大大，使使烟烟气气体体积积增增加加，烟烟气气流流速速相相应应升升高高。这时排烟损失增加；受热面磨损加剧；汽温升高；炉膛温度降低，影响燃烧稳定性；火焰向上运动速度增大，一部分燃料未来得及完全燃烧就被排出炉外，因而造成不完全损失增大等一系列不良影响。n(5)炉膛负压急剧升高时，还可能发生炉炉膛膛内内爆爆事事故故。内爆会造成水冷壁损坏或人身事故。内爆产生的原因一是：引风机运行不正常，静压头过高或挡板运行不良；二是因灭火而切断燃料供应时，炉膛负压急剧升高。因此，在切断燃料的同时，应适当关小引风机挡板，以免负压剧增。此外，大型机组应设置炉内压力报警和安全保护装置。n(6)炉炉膛

24、膛负负压压波波动动时时，也也可可能能是是炉炉内内压压力力波波变变化化造造成成的的。此此时时表表明明燃燃烧烧处处于于不不稳稳定定状状态态。燃烧脉动时，负压也随着脉动。所以，炉膛负压是燃烧调整和锅炉保护的重要参数。n(7)炉炉膛膛负负压压由由负负压压值值极极高高突突变变正正压压，此此过过程程发发生生的的时时间间极极短短，只只有有12秒秒，正正压压值值极极高高。这种情况下，极可能发生炉膛爆炸或“打炮”。对于自动化程度比较高的锅炉，炉膛负压超限时，控制系统会自动发出报警或保护动作。但当控制系统处于手动状态时，则必必须须做做出出准准确确、迅迅速速的的判断和处理判断和处理。六、炉膛内的爆炸性燃烧 n炉膛爆

25、炸的原因是数量过多的燃料和空气在炉膛内未能及时着火燃烧，而以极高的速度进行化学反应，当具有足够的着火热源时，在瞬间形成可燃性气体，气体容积急剧增加，炉内压力和温度急剧升高。第五节 煤粉气流的着火燃烧 n一、影响煤粉气流着火的因素 n 挥发分 n 燃料品质水分n 燃料 灰分n 发热量n煤粉细度及煤粉颗粒分布n 一次风量、一次风温、一次风速n 燃烧器 二次风速，二次风温，n 结构 配风方式及燃烧器结构型式n 单只燃烧器的热功率n炉膛 qA，qR，qVn 散热强度和放热强度n 运行锅炉负荷n调节方式n1、燃料性质、燃料性质nVdaf 着火快（Tzh低）挥发分高的煤点火温度低nAar ，着火慢nMar

26、，着火慢，Tl nRx，着火慢nQar,net,Vdaf 着火慢n2、炉内温度、炉内温度：Tl，着火快，结渣n对Vdaf低的煤加卫燃带，TL n3、一次风温度、一次风温度T1（Qzh）nT1，着火快，Vdaf低，热风送粉n4、一次风量及一次风速、一次风量及一次风速n一次风率：一次风量占总风量份额n挥发分燃烧需要的空气量n不发生煤粉沉积n一次风率r随Vdaf，一次风率（所需空气量）n风速 w1，n,Qzh，拉断火焰灭火nw1,“回火”，烧坏喷口，卷吸能力刚性气粉分层“黑龙”，q4,q3n5、二次风风量及风速、二次风风量及风速（远远大于一次风的风量和风速）n一次风量确定后，二次风量也就确定了n根据

27、煤种：n正三角：下大，上小（用于Vdaf 的煤）供氧问题n倒三角：上大，下小（用于Vdaf 的煤）分级配风n腰鼓形：（适用于Vdaf 的煤）n下二次风：向上供氧，托住离析煤粉（比一般的二次风要大）n对于分级配风燃烧器来说，多个托住火焰n对于摆动燃烧器：风速w2：高速冲入燃烧器n6、二次风温度、二次风温度T2nT2，Qzh，着火快nT2决定与空气预热器的受热面积，金属消耗通风电耗nVdaf，T2n7、燃烧器型式、燃烧器型式nVdaf：分级配风直流燃烧器；W火焰nVdaf：旋流燃烧器；均等配风直流燃烧器n8、锅炉负荷、锅炉负荷nDB热强度（T）nDBQ1Q2灭火n50%以下时，投油稳燃n9、调节方

28、式、调节方式n调节不好“灭火”，灭火后会自动卸煤n10、锅炉炉内热负荷、锅炉炉内热负荷nqV，qA，qR Tl（炉膛温度）第六节 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

29、中加入易燃燃料 在锅炉负荷低或煤质很差时，可投入助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。二、低x煤粉燃烧技术1、NOx的生成机理 NOx的生成机理有三种：温度型NOx，燃料型NOx，快速温度型NOx。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

30、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%。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用于稳定着火燃烧并降低Noxn浓度高，缺氧，NOx低n浓度低，空气量多，温度低，NOx低n（2）宽调节比燃烧器 n宽调节比燃烧器实际上也是一种浓、淡型煤粉燃烧器。这种燃烧器的主要性能是在低负荷下，不投油仍然能稳定燃烧。故其对锅炉负荷变化时的燃烧调节范围比

31、较宽。图 宽调节比燃烧器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，n（4）新型低x旋流式燃烧器 n新型低x旋流式燃烧器是在燃烧器一次风管中设置调节杆，一次风管出口装有环形稳焰器，在环形二次风管内装有隔板。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

32、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（2）AMACT炉内

33、脱氮技术 nMACT的核心技术是控制主燃烧区的燃料与空气比为0.80.9，在主燃烧器上方设置OFA供风，使主燃烧区产生的碳氢化合物被活化，并在OFA的上部留有足够的空间，使主燃烧区生成的Ox到达OFA区时，由于缺氧又被还原成N2，从而为Nx充分还原创造条件。n将AA供风进一步细分为上下两层，可促进未燃物和空气的均匀混合，提高燃烧效率。称A-MACTn（3）扩大还原燃烧技术 n扩大还原燃烧技术与新型低Nox旋流燃烧器及IAP供风方式配合，形成另一种风格的燃烧技术。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等还原性气氛，促使Nx还原。n

34、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。第七节 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，在燃烧室下部与二次风顶拱向下喷射，在燃烧室下部与二次风相遇后，再相遇后，再1800 转弯向上流经燃尽室炉转弯向上流经燃尽

35、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火热，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

36、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向上向上流动时，可使烟气中部分飞灰分离出来流动时，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

37、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）煤粉组成的低浓度煤粉气流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以上的煤粉形成的高浓度煤粉气流度煤粉气流从旋风分离器下部流出，然后垂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，抽出的乏煤

38、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，有利于煤粉气量增加，煤粉浓度随之增加，有利于煤粉气流的着火，燃烧气流的着火，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第八节 油燃烧器与点火器n启动时n轻油：二级点火：先点油后点煤粉n重油：三级点火：顺序点气体点重油点煤粉n低负荷稳燃时n一、油燃烧的特点n重油的燃烧特点是：首先用雾化喷嘴雾化喷嘴将重油雾雾化化成很细小的雾状液滴群（即油雾），再经过受热、蒸发，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。n液体燃料的着火温度比其气化温度高得多，油滴在气化后才开始着火燃烧，所以液体燃

39、料的燃烧实际上转变为均相燃烧。其着火与燃尽自然比煤粉容易得多。油燃烧器包括油喷嘴和调风器。油喷嘴油喷嘴的作用是把燃油雾化成细小的油雾群，并保持一定的雾化角与空气相交混合，油雾中心区形成回流区，卷吸热烟气，加热油雾。调风器调风器的作用是组织油燃烧时的空气供给，并使空气与油雾充分混合。由于油雾燃烧时要求早期混合强烈，因此通常采用旋流叶片，使一次风产生强烈旋转，促进油雾与空气的混合。n二、油喷嘴n 按照油的雾化方式，油喷嘴分为压力雾化式、蒸汽雾化式、空气雾化式等。n1、压力雾化式油喷嘴 n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。n1、压力雾化式油喷嘴

40、 n喷嘴头上有油孔、汽孔和混合孔，形成“”形喷嘴。油压一般为0.52.0a，汽压一般为0.61.0a。油与蒸汽在混合孔内相互撞击，形成乳化状态的油汽混合物，再喷入炉内便雾化成细小油滴。为了使空气和油雾很好地混合，喷嘴头上装有多个油孔。为了减少汽耗量与便于控制，蒸汽压力保持不变，而用调节油压的办法来改变喷油量。2、蒸汽雾化油喷嘴 三、平流式调风器 二次风平行于调风器的轴线流动，为了加强后期混合，风速很高，约有5070米/秒。一次风通过固定式旋流叶片强烈旋转，以满足火焰根部油雾与空气的混合并产生中心回流区。既提供了着火热源，又防止产生碳黑。第九节 循环流化床燃煤锅炉n循环流化床（CFB）一开始就是

41、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一、流态化的描述及其性质当气体通过布风板自下而上地穿过固体颗粒随意填充状态的床层时（见图6-51），整体床层将依气体流速的不断增大而呈现完全不同的状态。1、燃料适应性广 n 由于大量灰粒子的稳定循环，新加入循环流由于大量灰粒子的稳定循环，新加入循环流化床锅炉的燃料化床锅炉的燃料(煤煤)将只占床料的很小份额将只占床料的很

42、小份额。由于循环流化床的特殊流体动力特性，使其中的质量和热量交换非常充分。这就为新加入燃料的预热、着火创造了十分有利的条件。而未燃尽的煤粒子通过多次循环既可增加其炉内停留时间又可多次参与床层中剧烈的质量和热量交换，十分有利于其燃尽。这就使循环流化床锅炉不仅可高效燃用烟煤、褐煤等易燃煤种，同样可高效燃用无烟煤等难燃煤种，还可高效燃用各种低热值、高灰分或高水分的矸石、固体垃圾等废弃物。循环流化床锅炉的特点循环流化床锅炉的特点2、截面热强度高n同样由于流化床中剧烈的质量和热量交剧烈的质量和热量交换换，不仅使燃烧过程能在较小截面内完成，还使炉膛内床层和烟气流与水冷壁之间的传热效率也大大增加。这就使循使

43、循环流化床锅炉的炉膛截面和容积可小于环流化床锅炉的炉膛截面和容积可小于同容量的链条炉，沸腾床锅炉甚至煤粉同容量的链条炉，沸腾床锅炉甚至煤粉炉。炉。3、污染物排放少 n可利用脱硫剂进行炉内高效脱硫是循环流化床锅的突出优点。常用的脱硫剂是石灰石。通常循环流化床锅炉的床温保持在800-1000C之间，过高可能因床内产生焦、渣块而破坏正常流化工况，过低则难以保证必要的燃烧温度。而这一区间正是脱硫反应效率最高的温度区间。因而在适当的钙硫比和石灰石粒度下，可获得高可获得高达达80%-90%的脱硫率的脱硫率。n同样由于较低的燃烧温度，加以分级送风，较低的燃烧温度，加以分级送风，使循环流化床锅炉燃烧时产生的氮

44、氧化物也远低氮氧化物也远低于煤粉炉于煤粉炉。4、灰渣可实现综合利用n排出的灰渣活性好，易于实现综合利用，无二次灰渣污染。5、锅炉负荷适应性好n循环流化床锅炉中床料绝大部分是高温循环灰，这就为新加入燃料的迅速着火和燃烧提供了稳定的热源。因而循环流化床锅炉的负荷可以很低，如额定负荷的30%左右，无需辅助的液体燃料，也不会发生煤粉炉难于保持正常燃烧甚至熄火的情况。由于同样原因，循环流化床锅炉能够适应负荷的快速变化。6、燃料制备系统相对简单n循环流化床锅炉无需煤粉炉的复杂的制无需煤粉炉的复杂的制粉系统粉系统，只需简单的干燥及破碎装置即可满足燃烧要求。另一方面，与循环流化床锅炉相比，链条炉虽一般不需燃料

45、制备装置，但其燃烧效率一般很低。为保证燃料在链条炉排上的高效燃烧，燃料颗粒必须很均匀，这样的燃料制备装置同样会比循环流化床锅炉的复杂。7、若干缺点或问题n烟烟-风系统阻力较高，风机用电量大。风系统阻力较高，风机用电量大。这是因为送风系统的布风板及床层远大于煤粉炉及链条炉的送风阻力，而烟气系统中又增加了气固分离器的阻力。n受热面磨损问题比较严重，可能成为影响锅炉长期受热面磨损问题比较严重，可能成为影响锅炉长期连续运行的重要原因。连续运行的重要原因。这是因为烟气流中含尘浓度很高，因而可能对炉膛水冷壁和气固分离器造成严重磨损。若分离器效率不高或运行不正常，还将引起对流受热面的严重磨损。n对辅助设备要求较高。对辅助设备要求较高。某些辅助设备，如冷渣器或高压风机的性能或运行问题都可能严重影响锅炉的正常安全运行。本章作业n什么是均等配风，画出示意图，适用于什麽煤种，为什么？n什么是分级配风，画出示意图，适用于什麽煤种，为什么？n影响煤粉气流着火的主要因素有哪些？