锅炉的燃烧系统.ppt

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1、锅炉的燃烧系统锅炉的燃烧系统燃烧设备燃烧设备燃烧设备燃烧设备包括：包括：炉膛炉膛 燃烧器燃烧器 点火装置点火装置对燃烧设备的对燃烧设备的要求要求：1、燃烧效率高；燃烧效率高；2、着火和燃烧稳定、可靠；着火和燃烧稳定、可靠；3、运行方便；运行方便；4、制造、安装和检修简单方便；制造、安装和检修简单方便；A、充足而又合适的空气量；、充足而又合适的空气量；B、适当高的炉温；、适当高的炉温；C、足够的燃烧停留时间；、足够的燃烧停留时间；D、煤粉与空气良好的混合和扰动；、煤粉与空气良好的混合和扰动；完全燃烧的条件完全燃烧的条件一、炉膛一、炉膛 自然循环、四角切向燃烧方式、自然循环、四角切向燃烧方式、一次

2、中间再热、单炉膛平衡通风、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、露天布置、全钢构架的固态排渣、露天布置、全钢构架的型汽包炉型汽包炉1、结构：、结构：2 2、燃烧煤粉对炉膛的要求燃烧煤粉对炉膛的要求：1）创造良好的着火、稳燃条件，并使燃料创造良好的着火、稳燃条件，并使燃料在炉内完全燃尽；在炉内完全燃尽；2）将烟气冷却至煤灰的熔点温度以下，保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；证炉膛内所有的受热面不结渣；3）布置足够的蒸发受热面，并不布置足够的蒸发受热面，并不发生传热恶化；发生传热恶化；4）尽可能减少污染物的生成量；尽可能减少污染物的生成量；5）对煤质和负荷变化有较宽的

3、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。适应性能以及连续运行的可靠性。1、作用：、作用：(1)向锅炉炉膛内输送燃料和空气；向锅炉炉膛内输送燃料和空气；(2)组织燃料和空气及时、充分的混合；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、稳定保证燃料进入炉膛后尽快、稳定 的着火，迅速、完全的燃尽。的着火，迅速、完全的燃尽。二、燃烧器二、燃烧器2、燃烧器的布置、燃烧器的布置1）直流式燃烧器的布置方式）直流式燃烧器的布置方式2）旋流燃烧器的布置方式）旋流燃烧器的布置方式1 1）直流式燃烧器的布置方式直流式燃烧器的布置方式2 2）旋流燃烧器的布置方式：旋流燃烧器的布置方式：

4、(a)(a)前墙布置前墙布置前墙布置前墙布置 (b)(b)两面墙布置两面墙布置两面墙布置两面墙布置 (c)(c)半开炉膛对冲半开炉膛对冲半开炉膛对冲半开炉膛对冲(d)(d)炉底布置炉底布置炉底布置炉底布置（e e）炉顶布置）炉顶布置）炉顶布置）炉顶布置 (b-1)(b-1)两面墙交错布置两面墙交错布置两面墙交错布置两面墙交错布置(b)(b)两面墙交错布置两面墙交错布置两面墙交错布置两面墙交错布置3 3、直流式煤粉燃烧器、直流式煤粉燃烧器直流燃烧器通常由一列矩形或圆形直流燃烧器通常由一列矩形或圆形喷口组成。煤粉气流和热空气从喷口射喷口组成。煤粉气流和热空气从喷口射出后，形成直流射流。出后，形成直

5、流射流。直流射流的直流射流的主要特点是沿流动方向主要特点是沿流动方向的速度衰减比较慢，具有比较稳定射流的速度衰减比较慢，具有比较稳定射流核心区，且一次风和二次风的后期混合核心区，且一次风和二次风的后期混合比较强。比较强。wx=0 Wx Wx x w0w0 wmwm 初始段初始段初始段初始段 基本段基本段基本段基本段 x1）湍流自由射流的动力学特征）湍流自由射流的动力学特征2）直流煤粉燃烧器的类型直流煤粉燃烧器的类型（1）均等配风直流式燃烧器）均等配风直流式燃烧器 （2）一次风集中布置的分级配风直）一次风集中布置的分级配风直流式燃烧器流式燃烧器直流煤粉燃烧器的一、二次风喷直流煤粉燃烧器的一、二次

6、风喷口的布置方式大致上有两种类型。口的布置方式大致上有两种类型。（1）均等配风直流式燃烧器）均等配风直流式燃烧器适用于燃烧容易着火的煤，如烟煤、褐适用于燃烧容易着火的煤，如烟煤、褐煤等。这类燃烧器的一、二次风喷口通常煤等。这类燃烧器的一、二次风喷口通常交交替间隔替间隔排列，相邻两个喷口的中心间距较小，排列，相邻两个喷口的中心间距较小，称为均等配风直流燃烧器。称为均等配风直流燃烧器。均等配风直流燃烧器（2 2）一次风集中布置的分级配风）一次风集中布置的分级配风直流式燃烧器直流式燃烧器 分级配风直流煤粉燃烧器适用于燃烧分级配风直流煤粉燃烧器适用于燃烧着火比较困难的煤，如挥发分较低的着火比较困难的煤

7、，如挥发分较低的贫煤、贫煤、无烟煤或劣质烟煤。无烟煤或劣质烟煤。分级配风的分级配风的目的目的是：在燃烧过程不同是：在燃烧过程不同时期的各个阶段，按需要送入适量空气，时期的各个阶段，按需要送入适量空气，保证煤粉稳定着火、完全燃烧。保证煤粉稳定着火、完全燃烧。特点特点：几个一次风喷口集中布置在一起，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，如图所一、二次风喷口中心间距较大，如图所示。由于一次风中携带的煤粉着火比较示。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。为了维焰温度降低，引起着火不稳定。为了维持

8、煤粉火焰的稳定着火，希望推迟煤粉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，所以将二次风分气流与二次风的混合，所以将二次风分为先后两批送入着火后的煤粉气流中。为先后两批送入着火后的煤粉气流中。3 3）、四角布置直流燃烧器的工作原理、四角布置直流燃烧器的工作原理（1）、煤粉气流在射出喷口时，是煤粉气流在射出喷口时，是直流射流，但当四股气流到达炉膛中直流射流，但当四股气流到达炉膛中心部位时，以切圆形式汇合，形成旋心部位时，以切圆形式汇合，形成旋转燃烧火焰，称为四角切圆燃烧方式。转燃烧火焰，称为四角切圆燃烧方式。同时在炉膛内形成一个自下而上的同时在炉膛内形成一个自下而上的旋旋涡状气流涡状气

9、流（2）煤粉气流着火的热源不仅煤粉气流着火的热源不仅来自来自卷吸卷吸热烟气和邻角火焰的热烟气和邻角火焰的撞击撞击，而且还来自炉内高温火焰的而且还来自炉内高温火焰的辐射辐射加加热，但着火的热，但着火的主要热源主要热源来自来自卷吸卷吸加加热，约占总着火热源的热，约占总着火热源的6070%。（3）煤粉气流在正常燃烧时，一般）煤粉气流在正常燃烧时，一般在距离喷口在距离喷口0.30.5米米处开始着火，处开始着火，在离开喷口在离开喷口12米米的范围内，煤粉中的范围内，煤粉中大部分挥发分析出并烧完，此后是焦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，需要延续炭和剩余挥发份的燃烧，需要延续1020米

10、甚至更长的距离。当燃料到达米甚至更长的距离。当燃料到达炉膛出口处时，燃料中炉膛出口处时，燃料中98以上的可以上的可燃物可以完全燃尽。燃物可以完全燃尽。四角切圆燃烧4 4）四角切圆燃烧锅炉的残余旋转四角切圆燃烧锅炉的残余旋转在四角切圆燃烧锅炉中，火焰不但在四角切圆燃烧锅炉中，火焰不但旋转稳定、强烈，而且粘性很大。一般旋转稳定、强烈，而且粘性很大。一般烟温偏差达烟温偏差达100左右，偏差严重的甚左右，偏差严重的甚至达到至达到300。在沿炉膛出口过热器区域的高度方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。向上，也存在着烟温偏差和烟速偏差。5）四角切圆燃烧的气流偏斜四角切圆燃烧的

11、气流偏斜 及切圆直径及切圆直径采用四角燃烧方式的锅炉，运行中容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。渣以及燃烧不稳定现象。（1）气流偏斜问题）气流偏斜问题（2）切圆直径）切圆直径（1）气流偏斜问题）气流偏斜问题引起燃烧器出口气流偏斜的引起燃烧器出口气流偏斜的主主要原因要原因是：是：1、邻角气流的撞击、邻角气流的撞击2、射流两侧、射流两侧“补气补气”（卷吸）（卷吸）条件条件3、燃烧器的高宽比、燃烧器的高宽比(hr/b)4、切圆直径的膨胀、切圆直径的膨胀（2 2）切圆直径切圆直径 炉内假想切圆直径影响着气流贴墙

12、、炉内假想切圆直径影响着气流贴墙、结渣情况和燃烧稳定性，还影响着汽温调结渣情况和燃烧稳定性，还影响着汽温调节和炉膛容积中火焰的充满程度。切圆直节和炉膛容积中火焰的充满程度。切圆直径的调整十分重要。径的调整十分重要。当切圆直径较大时，煤粉的着火条当切圆直径较大时，煤粉的着火条件较好，气流旋转强烈，气流扰动大，可件较好，气流旋转强烈，气流扰动大，可燃物与空气流的混合加强，有利于煤粉的燃物与空气流的混合加强，有利于煤粉的燃尽。燃尽。但是，切圆直径过大，会带来下但是，切圆直径过大，会带来下述的问题：述的问题：(1)火焰容易贴墙，引起火焰容易贴墙，引起结渣结渣；(2)着火过于靠近喷口，容易着火过于靠近喷

13、口，容易烧坏烧坏喷口喷口；(3)火焰旋转强烈时，产生的火焰旋转强烈时，产生的旋转旋转动量矩大动量矩大，这将使炉膛出口烟温分，这将使炉膛出口烟温分布不均匀程度加大，引起较大的热布不均匀程度加大，引起较大的热偏差，导致过热器结渣或超温。偏差，导致过热器结渣或超温。6 6）一次风与二次风一次风与二次风（1）一次风量）一次风量 一次风量主要一次风量主要取决于煤质的挥发分含量取决于煤质的挥发分含量和挥发分的发热量和挥发分的发热量。当煤质一定时，一次风。当煤质一定时，一次风量是影响煤粉气流着火速度和着火稳定性的量是影响煤粉气流着火速度和着火稳定性的主要因素。一次风量愈大，煤粉气流加热至主要因素。一次风量愈

14、大，煤粉气流加热至着火所需的热量就越多，即着火热愈多，使着火所需的热量就越多，即着火热愈多，使着火推迟，燃料在炉内的有效燃烧时间减少，着火推迟，燃料在炉内的有效燃烧时间减少，导致燃烧不完全。导致燃烧不完全。一次风量通常用一次风量占总风量的一次风量通常用一次风量占总风量的比值表示，称为比值表示，称为一次风率一次风率。（2）一次风速）一次风速一次风速过高，会推迟着火，引一次风速过高，会推迟着火，引起燃烧不稳定。当一次风速大于火焰起燃烧不稳定。当一次风速大于火焰传播速度时，就会吹灭火焰或者引起传播速度时，就会吹灭火焰或者引起“脱火脱火”。一次风速过低，对稳定燃。一次风速过低，对稳定燃烧和防止结渣也是

15、不利的。烧和防止结渣也是不利的。（3）一次风温）一次风温 一次风温对煤粉气流的着火、燃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，还能降低着火热，使着火位置提前，还能在低负荷运行时稳定燃烧。提高热风在低负荷运行时稳定燃烧。提高热风温度是提高煤粉着火速度和着火稳定温度是提高煤粉着火速度和着火稳定性的必要措施之一。性的必要措施之一。（4 4）二次风量和风速二次风量和风速二次风是在煤粉气流着火后混入二次风是在煤粉气流着火后混入的。通常二次风速比一次风速提高一的。通常二次风速比一次风速提高一倍以上。倍以上。二次风量、风速、风温

16、和投入位二次风量、风速、风温和投入位置对着火稳定性和燃尽过程起着重要置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作用。对于大容量锅炉尤其要注意二次风穿透火焰的能力。次风穿透火焰的能力。（5）二次风温）二次风温 从燃烧角度看，二次风温愈高，从燃烧角度看，二次风温愈高，愈能强化燃烧。但是二次风温的提高愈能强化燃烧。但是二次风温的提高受到空气预热器传热面积的限制，不受到空气预热器传热面积的限制，不但增加投资，而且将使预热器结构庞但增加投资，而且将使预热器结构庞大，不便布置。大，不便布置。7 7）摆动式燃烧器摆动式燃烧器直流式煤粉燃烧器的喷口可做成直流式煤粉燃烧器的喷口可做成固定式

17、的，也可做成摆动式的。摆动固定式的，也可做成摆动式的。摆动式燃烧器的各喷口一般可式燃烧器的各喷口一般可同步上、下同步上、下摆动摆动2030度度，用来改变火焰中心位，用来改变火焰中心位置的高度，调节再热蒸汽温度。便于置的高度，调节再热蒸汽温度。便于在启动和运行中进行燃烧调节，控制在启动和运行中进行燃烧调节，控制炉膛出口烟温，避免炉膛内受热面结炉膛出口烟温，避免炉膛内受热面结渣。渣。摆动式燃烧器一般适用于摆动式燃烧器一般适用于燃烧烟煤，也可燃烧较易着火燃烧烟煤，也可燃烧较易着火的贫煤，但不适用于燃烧难着的贫煤，但不适用于燃烧难着火的无烟煤、贫煤、劣质烟煤。火的无烟煤、贫煤、劣质烟煤。摆动式燃烧器的

18、摆动机构摆动式燃烧器的摆动机构8 8）水平浓淡燃烧器水平浓淡燃烧器 浓淡燃烧器利用浓淡燃烧器利用离心力或惯性力离心力或惯性力将将一次风煤粉气流分成富粉流和贫粉流一次风煤粉气流分成富粉流和贫粉流两股气流，分别通过不同喷口进入炉两股气流，分别通过不同喷口进入炉膛内燃烧。膛内燃烧。这样，可在一次风总量不变的条这样，可在一次风总量不变的条件下，分离出一股高煤粉浓度的富粉件下，分离出一股高煤粉浓度的富粉流。由于高浓度煤粉气流具有良好的流。由于高浓度煤粉气流具有良好的着火和稳燃性，因此它不需要特别强着火和稳燃性，因此它不需要特别强的热回流。的热回流。这样，不仅实现强化着火在技术这样，不仅实现强化着火在技术

19、上简单易行，还可避免热回流强上简单易行，还可避免热回流强度度带带来的弊端。这样燃烧器有较宽的煤种来的弊端。这样燃烧器有较宽的煤种适应性，不仅用于燃用高灰分劣质烟适应性，不仅用于燃用高灰分劣质烟煤和高水分褐煤，也用于燃用无烟煤煤和高水分褐煤，也用于燃用无烟煤和贫煤。和贫煤。CE公司直流式煤粉燃烧器浓淡燃烧器原理浓淡燃烧器原理1.所谓浓淡燃烧器，就是采用将煤所谓浓淡燃烧器，就是采用将煤粉粉空气混合物气流，即一次风气流空气混合物气流，即一次风气流分离成富粉流和贫粉流两股气流，这样分离成富粉流和贫粉流两股气流，这样可在一次风总量不变的前提下提高富粉可在一次风总量不变的前提下提高富粉流中的煤粉浓度。流中

20、的煤粉浓度。2.富粉流中燃料在过量空气系数远富粉流中燃料在过量空气系数远小于小于1的条件下燃烧，贫粉流中燃料则的条件下燃烧，贫粉流中燃料则在过量空气系数大于或接近在过量空气系数大于或接近1的条件下的条件下燃烧，两股气流合起来使燃烧器出口的燃烧，两股气流合起来使燃烧器出口的总过量空气系数仍保持在合理的范围内。总过量空气系数仍保持在合理的范围内。水平浓淡煤粉燃烧器的原理1-1-一次风管道一次风管道;2-2-煤粉浓缩器煤粉浓缩器;3-3-浓煤粉气流火嘴浓煤粉气流火嘴;4-4-淡煤粉气流火嘴淡煤粉气流火嘴;5-5-内侧假想切圆内侧假想切圆;6-6-外侧假想切圆外侧假想切圆;7-7-水冷壁水冷壁;8-8

21、-氧化性气氛区氧化性气氛区水平浓淡风煤粉燃烧器3.3.浓淡分离原理浓淡分离原理 （1 1）离心式离心式煤粉浓缩器用在煤粉浓缩器用在W W型火焰锅炉上。型火焰锅炉上。（2 2）利用管道利用管道转弯所产生的离心转弯所产生的离心力使煤粉浓缩，力使煤粉浓缩，在四角切圆燃烧的炉膛上得到应用在四角切圆燃烧的炉膛上得到应用（4 4）带有带有旋流叶片旋流叶片的煤粉浓缩器，用于燃用高的煤粉浓缩器，用于燃用高水分褐煤的风扇磨煤机直吹式燃烧系统中水分褐煤的风扇磨煤机直吹式燃烧系统中（3 3）百叶窗百叶窗锥形轴向分离器；锥形轴向分离器；4.4.稳燃原理稳燃原理富粉流中煤粉浓度的提高，即该股气富粉流中煤粉浓度的提高，即

22、该股气流一次风分额降低，将使着火热减少，火流一次风分额降低，将使着火热减少，火焰焰传传播速度提高，燃料着火提前。播速度提高，燃料着火提前。但是，煤粉浓度并非越高越好。如果但是，煤粉浓度并非越高越好。如果煤粉浓度过高，则会因氧量不足影响挥发煤粉浓度过高，则会因氧量不足影响挥发分燃烧，颗粒升温速度降低，反而使火焰分燃烧，颗粒升温速度降低，反而使火焰转播速度下降，着火距离拉长，并会产生转播速度下降，着火距离拉长，并会产生煤烟。最佳煤粉浓度值与煤种有关低挥发煤烟。最佳煤粉浓度值与煤种有关低挥发分煤和劣质烟煤的最佳值高于烟煤。分煤和劣质烟煤的最佳值高于烟煤。富粉流着火后，为贫粉流提供富粉流着火后，为贫粉

23、流提供了着火热源，后者随之着火，整个了着火热源，后者随之着火，整个火炬的燃烧稳定性增强，从而扩大火炬的燃烧稳定性增强，从而扩大了锅炉不投油助燃的负荷调节范围了锅炉不投油助燃的负荷调节范围及煤种适应性。及煤种适应性。水平浓淡煤粉燃烧器的原理1-1-一次风管道一次风管道;2-2-煤粉浓缩器煤粉浓缩器;3-3-浓煤粉气流火嘴浓煤粉气流火嘴;4-4-淡煤粉气流火嘴淡煤粉气流火嘴;5-5-内侧假想切圆内侧假想切圆;6-6-外侧假想切圆外侧假想切圆;7 7水冷壁水冷壁;8-8-氧化性气氛区氧化性气氛区5.5.减少污染减少污染煤粉燃烧时有煤粉燃烧时有NO和极少量的和极少量的NO2生成，生成，它们统称为氮氧化

24、合物，用它们统称为氮氧化合物，用NOX表示，是一表示，是一种有害的气体排放物。要降低种有害的气体排放物。要降低NOX的生成量，的生成量，要求火焰温度低，燃烧区段内氧浓度小，燃料要求火焰温度低，燃烧区段内氧浓度小，燃料在高温区内的停留时间短。在高温区内的停留时间短。浓淡燃烧器因能降低燃烧产物中浓淡燃烧器因能降低燃烧产物中NOX的排放量，所以也是一种低的排放量，所以也是一种低NOX燃烧器。燃烧器。6.6.防止结渣防止结渣煤粉颗粒在高温还原性气氛下，煤灰煤粉颗粒在高温还原性气氛下，煤灰的灰熔点将大大降低，这样当烟中的灰粒的灰熔点将大大降低，这样当烟中的灰粒接触到受热面或炉墙时，仍可能保持软化接触到受

25、热面或炉墙时，仍可能保持软化状态或熔化状态，会粘结在壁面上，形成状态或熔化状态，会粘结在壁面上，形成结渣。结渣。对于浓淡型煤粉燃烧器，将一次风煤粉对于浓淡型煤粉燃烧器，将一次风煤粉气流沿水平方向进行浓淡分离，淡煤粉气流气流沿水平方向进行浓淡分离，淡煤粉气流位于背火侧，即水冷壁一侧，使水冷壁附近位于背火侧，即水冷壁一侧，使水冷壁附近煤粉浓度降低，氧浓度提高，还原性气氛水煤粉浓度降低，氧浓度提高，还原性气氛水平下降，提高了灰粒的熔化温度，可减少炉平下降，提高了灰粒的熔化温度，可减少炉膛结渣的可能性。同时，浓煤粉气流位于向膛结渣的可能性。同时，浓煤粉气流位于向火侧，有利于获取着火热，稳定燃烧。火侧，

26、有利于获取着火热，稳定燃烧。三、点火装置 大型工业煤粉锅炉的点火和稳燃传统上大型工业煤粉锅炉的点火和稳燃传统上都是采用都是采用燃烧重油或天然气燃烧重油或天然气等稀有燃料来实等稀有燃料来实现的，近年来，随着世界性的能源紧张，原现的，近年来，随着世界性的能源紧张，原油价格不断上涨，火力发电燃油愈来愈受到油价格不断上涨，火力发电燃油愈来愈受到限制。因此锅炉点火和稳燃用油被做为一项限制。因此锅炉点火和稳燃用油被做为一项重要的指标来考核，为了减少重油重要的指标来考核，为了减少重油（天然气）（天然气）的耗量，的耗量，所采用的所采用的做法是做法是提高提高煤粉的磨细度，煤粉的磨细度，提高风粉混合物和二次风的预热温度提高风粉混合物和二次风的预热温度，采用，采用预燃室燃烧器，选用预燃室燃烧器，选用小油枪点火小油枪点火、少油点火、少油点火、等离子点火等离子点火等等等等。少油点火等离子点火