煤的高效低污染燃烧理论及技术.ppt

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1、煤的高效低污染燃烧理论及技术煤的高效低污染燃烧理论及技术陈陈 刚刚 教授教授华中科技大学华中科技大学煤燃烧国家重点实验室煤燃烧国家重点实验室主要内容主要内容煤粉燃烧中的主要特点与过程煤粉燃烧中的主要特点与过程煤粉锅炉常见问题及分析煤粉锅炉常见问题及分析稳稳燃腔燃烧器的原理及应用燃腔燃烧器的原理及应用其他先进煤粉燃烧器介绍其他先进煤粉燃烧器介绍煤粉锅炉冷态试验煤粉锅炉冷态试验热态燃烧调整热态燃烧调整煤粉燃烧的主要特点与过程煤粉燃烧的主要特点与过程 煤煤粉粉颗颗粒粒由由运运载载它它的的空空气气喷喷入入炉炉膛膛后后，受受到到炉炉内内火火焰焰、高高温温烟烟气气的的加加热热，温温度度升升高高，开开始始把

2、把水水份份蒸蒸发发掉掉。然然后后温温度度再再上上升升，煤煤中中的的挥挥发发物物则则开开始始析析出出，并并在在颗颗粒粒周周围围燃燃烧烧，使使煤煤粒粒进进一一步步加加热热。在在析析出出挥挥发发物物后后，煤煤粉粉颗颗粒粒就就变变成成了了高高温温的的焦焦炭炭颗颗粒粒，会会进进一步燃烧，直到燃尽为止一步燃烧，直到燃尽为止。一、着火温度 煤煤必必须须加加热热到到一一定定的的温温度度才才能能着着火火，此此温温度度称称为为着着火火温温度度，它它是是在在一定试验条件下测定的。一定试验条件下测定的。二、着火热二、着火热 把煤粉气流加热到煤粉颗粒着火把煤粉气流加热到煤粉颗粒着火的温度所需热量的多少，对煤粉气的温度所

3、需热量的多少，对煤粉气流是否容易着火关系重大。这部分流是否容易着火关系重大。这部分热称为着火热，它主要用于加热煤热称为着火热，它主要用于加热煤粉和空气并使煤粉中水份蒸发、过粉和空气并使煤粉中水份蒸发、过热。热。三、影响煤粉气流的着火因素三、影响煤粉气流的着火因素煤质特性：着火温度、灰份、水份；煤质特性：着火温度、灰份、水份；一次风量：一次风率；一次风量：一次风率；一次风温：热风送粉；一次风温：热风送粉；煤粉浓度：煤粉浓度：煤粉细度：煤粉细度：炉膛温度：敷设一些卫燃带；炉膛温度：敷设一些卫燃带；强化高温烟气与一次风煤粉气流的混合；强化高温烟气与一次风煤粉气流的混合；四、煤粉燃烧四、煤粉燃烧一、二

4、次风的作用；一、二次风的作用；燃烧配风；燃烧配风；燃烧器的布置；燃烧器的布置；切圆大小；切圆大小；炉内空气动力场；炉内空气动力场；煤粉细度；煤粉细度；炉内温度水平；炉内温度水平；炉膛断面热负荷等炉膛断面热负荷等五、煤粉的燃尽五、煤粉的燃尽火焰中心位置；火焰中心位置；配风问题；配风问题；炉膛高度（燃烧器布置）；炉膛高度（燃烧器布置）；煤粉细度；煤粉细度；空气量空气量小小 结结炉内煤粉良好燃烧的基本条件炉内煤粉良好燃烧的基本条件煤质、锅炉、辅助设备状况煤质、锅炉、辅助设备状况相当高的炉内温度相当高的炉内温度合适的空气量合适的空气量良好的炉内空气动力场良好的炉内空气动力场足够的燃烧时间足够的燃烧时间

5、锅炉常见问题及分析锅炉常见问题及分析稳燃问题稳燃问题结渣问题结渣问题烟温偏差问题烟温偏差问题“四管四管”爆漏问题爆漏问题运行经济性问题运行经济性问题一、燃烧稳定性问题一、燃烧稳定性问题 保保证证炉炉内内稳稳定定燃燃烧烧是是保保证证锅锅炉炉安安全全正正常常运运行行的的基基本本前前提提。然然而而，对对于于许许多多锅锅炉炉而而言言，燃燃烧烧稳稳定定性性仍仍然然是是个个突突出出的的问问题题，特特别别是是在在调调峰峰低负荷运行时。低负荷运行时。主要原因：主要原因：煤煤质质差差，水水份份大大，灰灰份份高高，挥挥发发份份低低，而且煤质不稳定；而且煤质不稳定；高温烟气回流量不足；高温烟气回流量不足；燃烧器给粉

6、不均匀；燃烧器给粉不均匀；卫燃带面积偏小；卫燃带面积偏小；热风温度偏低；热风温度偏低；主要原因（续）：主要原因（续）：一、二次风速或风量不合理；一、二次风速或风量不合理；炉炉内内空空气气动动力力场场不不理理想想，切切圆圆偏偏小小，气气流旋转太弱；流旋转太弱；燃烧器设计不合理；燃烧器设计不合理；断面热负荷偏小；断面热负荷偏小；低负荷运行。低负荷运行。二、结焦问题二、结焦问题 锅锅炉炉的的结结渣渣问问题题是是较较普普遍遍存存在在的的，严严重重的的结结渣渣问问题题将将会会导导致致锅锅炉炉强强迫迫停停炉炉，极极大大地地影影响响锅锅炉炉的的安安全全性性和和经经济济性性。锅锅炉炉结结渣渣的的原原因因是是多

7、多方方面面的的，防防止止或或解解决决锅锅炉炉的的结结渣渣问问题题应应首首先先找找出出结结渣渣的的原原因因，从从多多方方面分析入手加以解决。面分析入手加以解决。结渣的本质可以概括地表述为：当温度结渣的本质可以概括地表述为：当温度高于灰熔点的烟气冲刷受热面时，烟气中熔高于灰熔点的烟气冲刷受热面时，烟气中熔融的灰渣粘附到受热面上，造成结渣。这里融的灰渣粘附到受热面上，造成结渣。这里关键的因素有三点：关键的因素有三点：一是燃料的灰熔点；二一是燃料的灰熔点；二是气流的温度高于灰熔点时，气流中的灰渣是气流的温度高于灰熔点时，气流中的灰渣才呈熔融状态；三是这样的气流只有冲刷受才呈熔融状态；三是这样的气流只有

8、冲刷受热面时，才会造成结渣。热面时，才会造成结渣。因此，燃煤锅炉的因此，燃煤锅炉的炉内炉内结渣既是一个物理化学过程，也是一个结渣既是一个物理化学过程，也是一个非常复杂的流体力学过程。非常复杂的流体力学过程。影响结渣的因素影响结渣的因素较多，不仅与煤质特性（灰熔点、灰成分、较多，不仅与煤质特性（灰熔点、灰成分、灰粘度等）有关，还与炉膛热力参数、燃烧灰粘度等）有关，还与炉膛热力参数、燃烧器的结构与炉内空气动力工况、锅炉运行参器的结构与炉内空气动力工况、锅炉运行参数等密切相关。数等密切相关。组织合理而良好的炉内空气组织合理而良好的炉内空气动力场是防止结焦的前提动力场是防止结焦的前提1 1、炉内实际切

9、圆、炉内实际切圆 安装切圆直径安装切圆直径燃烧器高宽比燃烧器高宽比燃烧器的间隙率燃烧器的间隙率一、二次风动量比一、二次风动量比燃烧器喷口总面积与炉膛截面积比燃烧器喷口总面积与炉膛截面积比燃烧器摆角等燃烧器摆角等 2、一次风射流刚性、一次风射流刚性 刚刚性性是是抗抗偏偏转转能能力力的的度度量量，它它与与喷喷口口的的结结构构及及射射流流的的动动量量有有关关，细细长长型型喷喷口口射射流流刚刚性性比比矮矮胖胖型型要要强强，当当一一次次风风射射流流动动量量增增大大时时，气气流流抗抗偏转能力增强。偏转能力增强。3、射流两侧补气条件差异、射流两侧补气条件差异 射射流流两两侧侧补补气气条条件件主主要要由由炉炉

10、膛膛截截面面长长宽宽比比、假假想想切切圆圆直直径径、燃燃烧烧器器组组高高宽宽比比确确定定。对对炉炉膛膛截截面面长长宽宽比比大大的的炉炉膛膛，燃燃烧烧器器轴轴线线与与两两侧侧墙墙间间的的夹夹角角差差增增大大，当当假假想想切切圆圆直直径径增增大大时时，也也导导致致同同样样的的结结果果。燃燃烧烧器器轴轴线线与与两两侧侧墙墙间间的的夹夹角角不不等等，造造成成射射流流两两侧侧补补气气条条件件差差别别大大。由由补补气气条条件件差差异异而而引引起起的的作作用用在在射射流流两两边边的的压压差差，使使气气流流容容易易贴贴边边。因因此此四四角角炉炉炉炉膛膛截截面面长长宽宽比比一一般应小于般应小于1.21.2。4

11、4、燃烧器组长宽比及、燃烧器组长宽比及 燃烧器喷口间隙燃烧器喷口间隙 燃烧器组高宽比及燃烧器喷口间隙燃烧器组高宽比及燃烧器喷口间隙也影响射流两侧补气条件。当燃烧器组也影响射流两侧补气条件。当燃烧器组高宽比越大时，燃烧器组中间部分从上高宽比越大时，燃烧器组中间部分从上下两侧获取补气的条件越差。间距可起下两侧获取补气的条件越差。间距可起到气流迎风面和背风面两侧压差平衡作到气流迎风面和背风面两侧压差平衡作用，分组后实际切圆直径可相应减小。用，分组后实际切圆直径可相应减小。5 5、一、二次风动量比、一、二次风动量比 一一次次风风速速主主要要根根据据煤煤粉粉着着火火的的需需要要和和火火焰焰传传播播速速度

12、度选选取取，以以及及煤煤粉粉的的输输送送；二二次次风风主主要要是是根根据据风风粉粉气气流流扩扩散散混混合合燃燃烧烧和和焦焦碳碳燃燃尽尽的的需需要要选选取取。一一次次风风射射流流偏偏转转的的主主要要原原因因之之一一是是由由于于上上游游邻邻角角横横扫扫过过来来的的贯贯性性力力F F，F F是是由由上上游游一一、二二、三三次次风风混混合合后后形形成成的的综综合合动动量量所所决决定定的的，特特别别是是一一、二二次次风风混混合合后后形形成成的的综综合合动动量量，一一、二二次次风风动动量量比比m m2 2w w2 2/m/m1 1w w1 1越越大大，则则一一次次风风射射流流偏偏转转程程度度越越大大，炉炉

13、内内实实际际切切圆圆越越大大，越越易易引引起结焦。起结焦。控制合理的运行参数控制合理的运行参数1 1、选择合理的炉膛出口烟温、选择合理的炉膛出口烟温 为为了了防防止止对对流流受受热热面面结结渣渣，炉炉膛膛出出口口温温度度不不能能过过高高。在在炉炉膛膛出出口口不不布布置置屏屏式式受受热热面面的的锅锅炉炉，炉炉膛膛出出口口温温度度应应不不大大于于11501150；在在炉炉膛膛出出口口布布置置屏屏式式受受热热面面的的锅锅炉炉，屏屏前前烟烟温温，对对弱弱结结渣渣性性煤煤应应小小于于12501250，对对强强结结渣渣性性煤煤应应小小于于11001100，对一般性结渣性煤应小于，对一般性结渣性煤应小于12

14、001200。2 2、控制合理的炉内过量空气系数、控制合理的炉内过量空气系数 过过量量空空气气系系数数增增加加，受受热热面面的的积积灰灰、结结渣渣趋趋势势减减轻轻。首首先先，当当增增加加时时，炉炉膛膛出出口口烟烟温温降降低低，降降低低可可减减轻轻对对流流过过热热器器和和再再热热器器积积灰灰、结结渣渣。其其次次，随随着着过过量量空空气气系系数数的的增增加加，炉炉膛膛壁壁面面处处的的烟烟温温降降低低，同同时时炉炉膛膛上上的的沉沉积积物物降降低低，炉炉内内受受热热面面结结渣渣趋趋势势减减少少。最最后后，过过低低易易造造成成氧氧量量不不足足，在在炉炉内内出出现现还还原原性性气气氛氛，使使灰灰熔熔点大大

15、降低，这增加了结渣的可能性点大大降低，这增加了结渣的可能性。3 3、控制炉内温度水平、控制炉内温度水平第第一一，炉炉内内温温度度水水平平高高，将将使使煤煤中中一一些些易易挥挥发发碱碱性性氧氧化化物物汽汽化化或或升升华华，使使碱碱金金属属化化合合物物在在受受热面上凝结。热面上凝结。第第二二，当当烟烟气气温温度度较较高高且且管管壁壁温温度度也也高高时时，可可在在初初始始灰灰层层中中形形成成产产生生低低熔熔点点复复合合硫硫酸酸盐盐反反应应的的条条件件，还还会会使使含含有有碱碱金金属属化化合合物物的的积积灰灰外外表表层粘结性增强，加速积灰过程的发展。层粘结性增强，加速积灰过程的发展。第第三三，当当烟烟

16、温温高高时时，煤煤灰灰呈呈熔熔化化或或半半熔熔化化状状态态，熔熔融融灰灰会会直直接接粘粘在在受受热热面面上上，产产生生严严重重结结渣渣，温度提高，将使受热面结渣呈指数规律上升。温度提高，将使受热面结渣呈指数规律上升。4、控制四角风粉的均匀性控制四角风粉的均匀性 当当燃燃烧烧器器配配风风不不均均匀匀或或锅锅炉炉降降负负荷荷，燃燃烧烧器器缺缺角角或或缺缺对对角角运运行行时时，炉炉内内火火焰焰中中心心会会发发生生偏偏斜斜。炽炽热热煤煤粉粉气气流流直直接接冲冲刷刷水水冷冷壁壁，造造成成局局部部热热负负荷荷过过高高，这这极极易易引引起起结结渣渣。因因此此，运运行行时时要要尽尽量量调调平平四四角角风风量量

17、，而而降降低低负负荷荷时时，则则要要避避免免缺缺角情况。角情况。5 5、要有合适的煤粉细度要有合适的煤粉细度煤煤粉粉粗粗时时，火火炬炬拖拖长长，粗粗粉粉因因惯惯性性作作用用会会直直接接冲冲刷刷受受热热面面，再再则则，粗粗煤煤粉粉燃燃烧烧温温度度比比烟烟温温高高许许多多，熔熔化化比比例例高高，冲冲墙墙后容易引起结渣。后容易引起结渣。但但是是，煤煤粉粉太太细细也也会会带带来来其其他他问问题题，针针对对具具体体的的煤煤种种应应该该进进调调整整试试验验，以以寻寻求求最佳煤粉细度。最佳煤粉细度。6 6、适当提高一次风速、适当提高一次风速提提高高一一次次风风速速可可推推迟迟煤煤粉粉的的着着火火，使使着着火

18、火点点离离燃燃烧烧器器更更远远，火火焰焰高高温温区区也也相相应应推推移移到到炉炉膛膛中中心，可以避免喷口附近结焦。心，可以避免喷口附近结焦。在在四四角角切切向向炉炉中中，提提高高一一次次风风速速还还可可增增加加一一次次风风射射流流的的刚刚性性，减减少少由由于于射射流流两两侧侧静静压压作作用用而而产产生生的的偏偏转转，避避免免一一次次风风气气流流直直接接冲冲刷刷壁壁面面而而产生结焦。产生结焦。注意：注意：一次风速的提高受煤粉着火条件的限制。一次风速的提高受煤粉着火条件的限制。7 7、炉膛出口温度场应尽可能均匀、炉膛出口温度场应尽可能均匀 尽尽可可能能降降低低炉炉膛膛出出口口残残余余旋旋转转，意意

19、味味着着温温度度场场分分布布也也较较均均匀匀，均均匀匀的的温温度度分分布布可可使使密密排排对对流流管管束束中中烟烟气气温温度度低低于于开始结渣温度。开始结渣温度。8 8、掺烧不同煤种、掺烧不同煤种对对易易结结渣渣和和高高灰灰分分煤煤，采采用用煤煤种种掺掺烧烧是是解决沾污结渣的有效方法解决沾污结渣的有效方法注意：注意：掺烧带来的其他问题掺烧带来的其他问题稳燃腔煤粉燃烧器稳燃腔煤粉燃烧器原理及应用原理及应用稳燃腔煤粉燃烧器的特点稳燃腔煤粉燃烧器的特点1.1.负压吸入高温烟气回流加热煤粉气流负压吸入高温烟气回流加热煤粉气流2.2.强化湍流，增加煤粉气流与高温烟气的热质交换强化湍流，增加煤粉气流与高温

20、烟气的热质交换3.3.三角滑块进行煤粉水平浓淡分离燃烧三角滑块进行煤粉水平浓淡分离燃烧1.1.负压吸入高温烟气回流加热煤粉气流负压吸入高温烟气回流加热煤粉气流烟气回流率：Q/Q0=20 28%回流区长度：L/B=2 2.5 回流区温度：Ty7001.负压吸入高温烟气回流加热煤粉气流稳燃腔燃烧器回流区形状（长、宽）2.2.强化湍流，增加煤粉气流与高温烟气强化湍流，增加煤粉气流与高温烟气的热质交换的热质交换稳燃腔燃烧器出口流场湍流强度2.强化湍流，增加煤粉气流与高温烟气的热质交换稳燃腔燃烧器出口流场湍流强度2.强化湍流，增加煤粉气流与高温烟气的热质交换湍流交换系数 A=l2(u/y)热交换量 q=

21、cp l2(u/y)(T/y)速度梯度 u/y(um-uc)/Y0原一次风速：um=2530m/s uc=0 m/s现一次风速：um=3035m/s uc1=0 m/s；uc2=-10 m/s(u/y)现-(u/y)原/(u/y)原40%3.三角滑块进行煤粉水平浓淡分离提高煤粉的浓度有利于煤粉着火挥发分浓度相对增加，将有利于挥发分燃烧。一次风率降低，有利于煤粉火焰的传波，燃烧稳定。减少一次风煤粉所需着火的热量，使煤粉气流温度升高加快，提前着火。3.三角滑块进行煤粉水平浓淡分离煤粉浓相在向火面，煤粉淡相在背火面稳燃腔煤粉燃烧器燃烧试验稳燃腔煤粉燃烧器燃烧试验稳燃腔燃烧器与钝体燃烧器比较稳燃腔煤粉

22、燃烧器燃烧试验稳燃腔煤粉燃烧器燃烧试验稳燃腔燃烧器燃用贫煤、无烟煤的试验稳燃腔煤粉燃烧器的三个特点稳燃腔煤粉燃烧器的三个特点1.1.负压吸入高温烟气回流加热煤粉气流负压吸入高温烟气回流加热煤粉气流2.2.强化湍流，增加煤粉气流与高温烟气的热质强化湍流，增加煤粉气流与高温烟气的热质交换交换3.3.三角滑块进行煤粉水平浓淡分离燃烧三角滑块进行煤粉水平浓淡分离燃烧 稳燃腔燃烧器以上的三个特点是强化煤粉稳燃腔燃烧器以上的三个特点是强化煤粉着火和稳定燃烧的根本因素着火和稳定燃烧的根本因素其他先进煤粉燃烧器介绍其他先进煤粉燃烧器介绍1.高温烟气回流型高温烟气回流型2.浓淡型浓淡型3.“回流浓淡回流浓淡”型

23、型钝体燃烧器钝体燃烧器 其其主主要要原原理理是是加加强强卷卷吸吸，后后继继研研究究发发现现，由由于于煤煤粒粒的的惯惯性性而而产产生生局局部部煤煤粉粉富富集集。良良好好设设计计的的钝钝体体燃燃烧烧器器可可实实现现低低负负荷荷(50(50%60%)稳稳燃燃和和适适应应煤煤种种变变化化的的要求，还可燃用劣质煤。要求，还可燃用劣质煤。钝体燃烧器钝体燃烧器多功能船形体燃烧器多功能船形体燃烧器 这这种种燃燃烧烧器器利利用用船船体体型型火火焰焰稳稳定定器器，使使煤煤粉粉气气流流在在喷喷口口射射出出后后不不远远处处，形形成成一一束束腰腰射射流流。在在束束腰腰部部的的两两侧侧外外缘缘形形成成高高温温、高高氧氧和

24、和高高煤煤粉粉浓浓度度的的“三三高高区区”，成成为为引引燃燃煤煤粉粉气气流流的的良良好好着着火火源源，从从而而达达到到稳稳定定炉炉内内燃燃烧烧的的目目的的。可可在在低低负负荷荷下下不不投投油油和和启启动动时时节节省省点点火火用用油油，能能较好地适应实用煤种的较大幅度的变化。较好地适应实用煤种的较大幅度的变化。多多功功能能船船形形体体燃燃烧烧器器宽调节比宽调节比(WR)直流燃烧器直流燃烧器 美美国国CE公公司司生生产产的的这这种种摆摆动动式式直直流流燃燃烧烧器器，在在可可摆摆动动的的一一次次风风喷喷口口内内装装设设水水平平放放置置的的三三角角形形扩扩锥锥。扩扩锥锥促促进进卷卷吸吸混混合合，有有利

25、利于于提提高高煤煤粉粉气气流流的的着着火火性性能能，使使锅锅炉炉在在低低负负荷荷下下也也能能有有较较好好的的燃燃烧烧稳稳定定性性。使使用用这这种种燃燃烧烧器器时时锅锅炉炉能能达达到到较较大大的的负负荷荷调调节节比比，因因此此又又称称之之为为宽宽调调节节比比喷喷口口。由由于于这这种种煤煤粉粉燃燃烧烧器器的的一一次次风风管管和和喷喷口口相相连连的的弯弯头头中中，煤煤粉粉向向外外侧侧分分离离，造造成成煤煤粉粉浓浓度度不不均均匀匀，利利用用中中间间隔隔板板使使这这种种浓浓度度差差异异一一直直保保持持到到喷喷口口，从从而而达达到到提提高高煤煤粉粉浓浓度度、进进行行垂垂直直方方向向浓浓淡淡燃燃烧烧的的目目

26、的的。可可以以在在低低负负荷荷(对对于于贫贫煤煤40%60%，对对于于烟烟煤煤30%)不用油助燃保持稳定燃烧。不用油助燃保持稳定燃烧。WR直直流流燃燃烧烧器器W形火焰直流煤粉燃烧器形火焰直流煤粉燃烧器 W形形火火焰焰宜宜于于用用来来燃燃烧烧难难着着火火的的煤煤种种，因因为为一一二二次次风风混混合合可可灵灵活活明明确确地地加加以以控控制制。还还可可以以组组织织高高浓浓度度煤煤粉粉着着火火。当当燃燃用用挥挥发发份份低低于于4%的的无无烟烟煤煤粉粉时时，只只需需占占锅锅炉炉总总热热量量7%的油助燃即可保持稳定燃烧。的油助燃即可保持稳定燃烧。复杂射流燃烧器复杂射流燃烧器 利用高速射流可产生回流区，并卷

27、吸高温利用高速射流可产生回流区，并卷吸高温烟气加热主气流并使之着火。烟气加热主气流并使之着火。扁平射流燃烧器；扁平射流燃烧器；大速差同向射流燃烧器；大速差同向射流燃烧器；大速差射流型双一次风通道通用煤粉主燃烧器；大速差射流型双一次风通道通用煤粉主燃烧器；单股反吹射流燃烧器；单股反吹射流燃烧器；多环形逆向射流燃烧器；多环形逆向射流燃烧器；逆向射流燃烧器。逆向射流燃烧器。夹心风式直流燃烧器夹心风式直流燃烧器 在在一一次次风风喷喷口口中中间间喷喷出出一一股股速速度度较较高高的的由由二二次次风风分分出出的的夹夹心心风风，其其着着火火则则是是靠靠窄窄长长一一次次风风口口强强烈烈卷卷吸吸炉炉内内高高温温烟

28、烟气气来来保保证证的的。可可防防止止一一次次风风气气流流的的偏偏转转贴贴壁壁，在在煤煤粉粉着着火后又可及时补充一些空气。火后又可及时补充一些空气。夹夹心心风风式式直直流流燃燃烧烧器器PM燃烧器燃烧器 PM燃烧器的技术关键是浓淡燃燃烧器的技术关键是浓淡燃烧。实际运行中发现，这种燃烧器烧。实际运行中发现，这种燃烧器除了能够大幅度降低除了能够大幅度降低NOx生成量之生成量之外，还具有很好的低负荷稳燃性能。外，还具有很好的低负荷稳燃性能。PM燃烧器水平浓淡煤粉燃烧器水平浓淡煤粉燃烧器 用百叶窗煤粉浓缩器，把一次风煤用百叶窗煤粉浓缩器，把一次风煤粉气流分成高浓度煤粉气流，在向火侧粉气流分成高浓度煤粉气流

29、，在向火侧的浓喷口喷入炉膛以及另一股淡煤粉气的浓喷口喷入炉膛以及另一股淡煤粉气流，在背火侧的淡喷口喷入炉膛。两股流，在背火侧的淡喷口喷入炉膛。两股气流在同一水平面上，形成水平浓淡燃气流在同一水平面上，形成水平浓淡燃烧。试验结果表明，水平浓缩煤粉燃烧烧。试验结果表明，水平浓缩煤粉燃烧器与普通燃烧器相比可以缩短煤粉气流器与普通燃烧器相比可以缩短煤粉气流的着火时间，提高燃烧区域温度和煤粉的着火时间，提高燃烧区域温度和煤粉的燃烬率。的燃烬率。水平浓淡煤粉燃烧器水平浓淡煤粉燃烧器浓淡煤粉分离器浓淡煤粉分离器 评评定定浓浓淡淡煤煤粉粉分分离离器器的的性性能能是是指指分分离离效效果果和和阻阻力力特特性性。分

30、分离离效效果果好好，燃燃烧烧器器的的性性能能好好，但但是是如如果果阻阻力力大大，不不但但增增加加了了输输粉粉所所消消耗耗的的功功率率，而而且且还还可可能能使使煤煤粉粉管管道道出出现现堵堵塞塞现现象象，这这将将严严重重地地影影响响锅锅炉炉的的正正常常运运行行和和安安全全性性。鉴鉴于于浓浓淡淡煤煤粉粉分分离离器器在在煤煤粉粉浓浓淡淡燃燃烧烧方方式式的的重重要要作作用用，国国内内学学术术界界普普遍遍认认为为，对对煤煤粉粉浓浓淡淡燃燃烧烧锅锅炉炉来来说说，应应该该开开发发出出更更适适合合煤煤粉粉浓浓淡淡燃燃烧烧方方式式的高效率低阻力的浓淡煤粉分离器。的高效率低阻力的浓淡煤粉分离器。撞击式浓淡煤粉分离撞

31、击式浓淡煤粉分离百叶窗浓淡煤粉分离器百叶窗浓淡煤粉分离器 当煤粉气流流过百叶窗浓淡煤粉分离器后，当煤粉气流流过百叶窗浓淡煤粉分离器后，由于煤粉颗粒和气体具有不同的惯性，气体在百由于煤粉颗粒和气体具有不同的惯性，气体在百叶窗两侧压差的作用下流过叶片进入百叶窗的另叶窗两侧压差的作用下流过叶片进入百叶窗的另一侧，而大部分颗粒在惯性的作用下仍基本保持一侧，而大部分颗粒在惯性的作用下仍基本保持原来的流动方向，经过一系列的叶片，就可将一原来的流动方向，经过一系列的叶片，就可将一次风煤粉气流浓缩分离，其中浓侧的含粉量可占次风煤粉气流浓缩分离，其中浓侧的含粉量可占总粉量的总粉量的80%左右。这种燃烧技术的特点

32、是能将左右。这种燃烧技术的特点是能将直管中的煤粉气流进行浓缩分离。直管中的煤粉气流进行浓缩分离。百叶窗浓淡煤粉分离器百叶窗浓淡煤粉分离器PM燃烧器的浓淡煤粉分离燃烧器的浓淡煤粉分离炉膛冷态空气动力场试验炉膛冷态空气动力场试验 煤煤粉粉炉炉炉炉膛膛运运行行的的可可靠靠性性和和经经济济性性在在很很大大程程度度上上取取决决于于燃燃烧烧器器及及炉炉膛膛内内的的空空气气动动力力工工况况，即即空空气气（包包括括挟挟带带的的燃燃料料）和和燃燃烧烧产产物物的的运动情况。运动情况。良好的炉膛空气动力工况：良好的炉膛空气动力工况：1 1、从燃烧中心区有足够的热烟气回、从燃烧中心区有足够的热烟气回流至一次风粉混合物

33、射流根部，使流至一次风粉混合物射流根部，使燃料喷入炉膛后能迅速受热着火，燃料喷入炉膛后能迅速受热着火，且保持稳定的着火前沿。且保持稳定的着火前沿。良好的炉膛空气动力工况：良好的炉膛空气动力工况：2 2、燃燃料料和和空空气气的的分分布布适适宜宜，燃燃料料着着火火后后能能得得到到充充分分的的空空气气供供应应，并并达达到到均均匀匀的的扩扩散散混混合合，以以利利迅迅速速燃燃烧烧及燃尽。及燃尽。良好的炉膛空气动力工况：良好的炉膛空气动力工况：3 3、炉炉膛膛内内应应有有良良好好的的火火焰焰充充满满度度，并并形形成成区区域域适适中中的的燃燃烧烧中中心心。这这就就要要求求炉炉膛膛内内气气流流无无偏偏斜斜，不

34、不冲冲刷刷炉炉壁壁，避避免免停停滞滞区区和和无无益益的的涡涡流流区区；各各燃燃烧烧器器射射流流也也不不应应发发生生剧剧烈烈的的干干扰和冲撞。扰和冲撞。为为了了判判断断炉炉膛膛空空气气动动力力工工况况是是否否良良好好，就就需需要要直直接接进进行行速速度度场场的的观观测测。所所谓谓速速度度场场，就就是是炉炉膛膛空空间间内内气气流流流流动动方方向向和和速速度度值值的的分分布布。这这在在锅锅炉炉运运行行时时（简简称称热热态态）是是很很难难全全面面观观测测到到的的，因因而而一一般般调调整整试试验验也也很很少少做做这这种种热热态态测测定定。简简单单易易行行的的代代替替方方法法是是在在冷冷炉炉状状态态下下照

35、照常常通通风风进进行行观观测测，即即是是我我们们通通常常所所谓谓的冷态空气动力场试验。的冷态空气动力场试验。一、流动过程的模化条件一、流动过程的模化条件1 1、几何相似：模型和原型的几何形状相似；、几何相似：模型和原型的几何形状相似；2 2、运动学相似：模型和原型中的每个质点的、运动学相似：模型和原型中的每个质点的 运动图形相似；运动图形相似；3 3、动力学相似：模型和原型中各种力的作用、动力学相似：模型和原型中各种力的作用关系必须相似；关系必须相似；4 4、热力学相似：系统中不同部位的温度差对、热力学相似：系统中不同部位的温度差对于模型和原型必须有相同的数值；于模型和原型必须有相同的数值；流

36、动过程的模化条件（续）流动过程的模化条件（续）5 5、化学过程相似：系统中不同部位的浓度、化学过程相似：系统中不同部位的浓度差对于模型和原型必须有相同的数值；差对于模型和原型必须有相同的数值；6 6、燃烧过程的工况组织相似：如过量空气、燃烧过程的工况组织相似：如过量空气系数相同、燃料相同、一、二次风混合系数相同、燃料相同、一、二次风混合过程相似等；过程相似等；7 7、两相流动的相似。、两相流动的相似。涉及涉及120120个相似准则！个相似准则！二、冷态空气动力场试验的模化条件二、冷态空气动力场试验的模化条件1 1、严格保持几何相似；、严格保持几何相似；2 2、流动进入第二自模区；、流动进入第二

37、自模区；3 3、燃烧器多股射流之间的动量比相等。、燃烧器多股射流之间的动量比相等。雷诺数雷诺数Re雷诺数是流体单雷诺数是流体单位体积的惯性力与粘性力之比位体积的惯性力与粘性力之比临界临界雷诺数雷诺数Re 模模拟拟条条件件可可以以定定为为气气流流的的雷雷诺诺数数应应大大于于临临界界雷雷诺诺数数。对对于于喷喷燃燃器器出出口口射射流流，其其临临界界雷雷诺诺数数为为10105 5；对对于于各各股股射射流流汇汇合合后后的的炉炉膛膛内内的的气气流流，其其临临界雷诺数为界雷诺数为5 5 10104 4。动量比相等动量比相等 为为了了达达到到多多股股射射流流混混合合流流动动的的相相似似，必必须须保保持持各各喷

38、喷燃燃器器在在冷冷态态下下与与热热态态下下射射流流惯惯性性力力的的比比值值相相等等，也就是动量比相等。也就是动量比相等。三、炉内空气动力场的观测方法三、炉内空气动力场的观测方法1 1、飘带法、飘带法2 2、纸屑法、纸屑法3 3、火花法、火花法4 4、测量法、测量法四、冷态试验结果分析四、冷态试验结果分析喷口速度分布、气流方向；喷口速度分布、气流方向；二次风门挡板特性；二次风门挡板特性；四角均匀性；四角均匀性；切圆大小、位置；切圆大小、位置；炉内气流的旋转性；炉内气流的旋转性；气流运动轨迹；气流运动轨迹；测速管系数标定等。测速管系数标定等。热态燃烧调整试验热态燃烧调整试验 锅锅炉炉燃燃烧烧工工况

39、况的的好好坏坏对对锅锅炉炉机机组组和和整整个个发发电电厂厂运运行行的的经经济济性性和和安安全全性性有有很很大大的的影影响响。燃燃烧烧调调节节的的任任务务是是：适适应应外外界界负负荷荷的的需需要要，在在满满足足必必需需的的蒸蒸汽汽数数量量和和合合格格的的蒸蒸汽汽质质量量的的前前提提下下，保保证证锅锅炉炉运运行行的的安安全全性和经济性。性和经济性。燃烧调节的目的：燃烧调节的目的：1 1、保保证证正正常常稳稳定定的的汽汽压压、汽汽温温和和蒸蒸发量；发量；2 2、着火稳定，燃烧中心适当，火焰、着火稳定，燃烧中心适当，火焰分布均匀，不烧损喷燃器、过热器分布均匀，不烧损喷燃器、过热器等设备，避免结渣；等设

40、备，避免结渣；3 3、使机组运行保持最高的经济性。、使机组运行保持最高的经济性。燃烧调节的意义燃烧调节的意义-安全性：安全性：直直接接关关系系到到锅锅炉炉运运行行的的可可靠靠性性。例例如如，燃燃烧烧过过程程不不稳稳将将引引起起蒸蒸汽汽参参数数发发生生波波动动；炉炉膛膛温温度度过过低低将将影影响响燃燃料料的的着着火火和和正正常常燃燃烧烧，容容易易造造成成炉炉膛膛灭灭火火；炉炉膛膛温温度度过过高高或或火火焰焰中中心心偏偏斜斜将将可可能能引引起起水水冷冷壁壁、凝凝渣渣管管结结渣渣或或烧烧损损设设备备，并并可可能能增增大大过过热热器器的的热热偏偏差差，造造成成局局部部管管壁壁超超温温等等等等。对对于于

41、大大容容量量高高参参数数锅锅炉炉，燃燃烧烧调调节节适适当当（燃燃料料燃燃烧烧完完全全、炉炉膛膛温温度度场场和和热热负负荷荷分分布布均均匀匀）则则更是达到安全可靠运行的必要条件。更是达到安全可靠运行的必要条件。燃烧调节的意义燃烧调节的意义-经济性：经济性：燃燃烧烧过过程程的的经经济济性性要要求求保保持持合合理理的的风风、煤煤配配合合，一一、二二次次风风配配合合和和送送、引引风风配配合合，此此外外还还要要求求保保持持适适当当高高的的炉炉膛膛温温度度。合合理理的的风风、煤煤配配合合就就是是要要保保持持最最佳佳的的过过剩剩空空气气系系数数；合合理理的的一一、二二次次风风配配合合就就是是要要保保证证着着

42、火火迅迅速速、燃燃烧烧完完全全；合合理理的的送送、引引风风配配合合就就是是要要保保持持适适当当的的炉炉膛膛负负压压，减减少少漏漏风风。运运行行工工况况改改变变时时，这这些些配配合合比比例例如如果果调调节节得得当当，就就可可以以减减少少燃燃烧烧损损失失，提高锅炉效率。提高锅炉效率。运行必须注意的问题：运行必须注意的问题：喷燃器一、二、三次风的出口风速（量）；喷燃器一、二、三次风的出口风速（量）；各各喷喷燃燃器器之之间间的的负负荷荷分分配配和和运运行行方方式式，炉炉膛膛的风量即过剩空气系数、燃料量；的风量即过剩空气系数、燃料量；煤粉细度等参数的调节，使其达到最佳值。煤粉细度等参数的调节，使其达到最

43、佳值。负荷改变的调整负荷改变的调整 锅锅炉炉运运行行中中经经常常碰碰到到的的工工况况改改变变是是负负荷荷的的改改变变。当当锅锅炉炉负负荷荷的的改改变变时时，必必须须及及时时调调节节送送入入炉炉膛膛的的燃燃料料量量和和空空气气量量（风风量量），使使燃燃烧烧工工况得以相应地改变。况得以相应地改变。高负荷运行时：高负荷运行时：在在高高负负荷荷运运行行时时，由由于于炉炉膛膛温温度度高高，着着火火与与混混合合条条件件比比较较好好，故故燃燃烧烧一一般般是是稳稳定定的的。但但这这时时排排烟烟损损失失比比较较大大。为为了了提提高高锅锅炉炉效效率率，可可以以根根据据煤煤质质等等具具体体条条件件，考考虑虑适适当当

44、降降低低过过剩剩空空气气系系数数运运行行。过过剩剩空空气气系系数数适适当当减减少少后后，排排烟烟损损失失必必然然降降低低，而而且且由由于于炉炉温温高高并并降降低低了了烟烟速速使使煤煤粉粉在在炉炉内内的的停停留留时时间间相相对对增增长长，因因此此，不不完完全全燃燃烧烧损损失失可可能能不不增增加加或或增增加加很少，其结果可使锅炉效率有所提高。很少，其结果可使锅炉效率有所提高。负荷低运行时：负荷低运行时：负荷低时，由于燃烧减弱，投入的喷负荷低时，由于燃烧减弱，投入的喷燃器不可能多，故炉膛温度较低，火焰充燃器不可能多，故炉膛温度较低，火焰充满程度差，使燃烧不稳定，经济性也较差。满程度差，使燃烧不稳定，

45、经济性也较差。所以对于大型煤粉炉一般不宜在所以对于大型煤粉炉一般不宜在70%额定额定负荷以下运行。低负荷时可以适当降低炉负荷以下运行。低负荷时可以适当降低炉膛负压运行，以减少漏风，使炉膛温度相膛负压运行，以减少漏风，使炉膛温度相对有所提高。这样不但能稳定燃烧，也能对有所提高。这样不但能稳定燃烧，也能减少不完全燃烧损失，但这时必须注意安减少不完全燃烧损失，但这时必须注意安全，防止喷火伤人。全，防止喷火伤人。对对q q4 4的分析的分析1 1燃烧方式燃烧方式2 2燃料性质燃料性质3 3燃烧设备的结构燃烧设备的结构4 4运行工况及运行调整运行工况及运行调整 q2的分析的分析 影影响响q2的的主主要要

46、因因素素是是排排烟烟温温度度和和排排烟烟容容积积。显显然然，排排烟烟温温度度越越高高、排排烟烟容容积积越越大大，排排烟烟热热损损失失q2越越大大。一一般般排排烟烟温温度度每每增增高高1520，会会使使q2增加约增加约1%。影响因素：影响因素：1 1、锅锅炉炉运运行行中中，当当受受热热面面上上发发生生结结渣渣、积积灰灰、结结垢垢时时，烟烟气气与与这这部部分分受受热热面面传传热热量量减减少少，排排烟温度升高。烟温度升高。排排烟烟温温度度还还与与燃燃料料性性质质有有关关，为为了了避避免免或或减减轻轻低低温温受受热热面面的的酸酸性性腐腐蚀蚀，不不得得不不采采用用较较高高的的排烟温度。排烟温度。降降低低

47、排排烟烟温温度度可可以以减减少少q q2 2损损失失以以节节约约燃燃料料，但但降降低低排排烟烟温温度度将将减减小小尾尾部部受受热热面面的的传传热热温温差差，这这势势必必要要增增加加受受热热面面积积，近近代代大大型型电电站站锅锅炉炉的的排烟温度约在排烟温度约在110110160160之间。之间。影响因素：影响因素：2 2、影影响响排排烟烟容容积积大大小小的的因因素素有有：炉炉膛膛过过量量空空气气系系数数1 1，炉炉膛膛及及烟烟道道的的漏漏风风以以及及燃燃煤煤水水分分的的高高低低。若若1 1越越大大、漏漏风风越越严严重重，燃燃煤煤水水分分越越高高，则则排排烟容积越大，烟容积越大，q q2 2损失也就越大。损失也就越大。要要减减少少排排烟烟热热损损失失，应应保保持持合合理理的的较较低低的的锅锅炉炉排排烟烟温温度度，维维持持炉炉膛膛最最佳佳的的过过量量空空气气系系数数，尽尽量量减减少少炉炉膛膛漏漏风风，经经常常保保持持受受热热面面的的清清洁洁（及时地吹灰、清除焦渣等）。（及时地吹灰、清除焦渣等）。总结总结以燃煤特性为基础以燃煤特性为基础用燃烧基本理论指导分析问题，抓用燃烧基本理论指导分析问题，抓主要矛盾主要矛盾摸清炉内空气动力状况摸清炉内空气动力状况动态掌握设备性能、状态动态掌握设备性能、状态认真加强燃烧调整认真加强燃烧调整