[精选]燃烧设备网培训知识24094.pptx
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1、燃烧设备网燃烧设备网第六章第六章 燃烧设备燃烧设备第一节第一节 直流煤粉燃烧器直流煤粉燃烧器一煤粉燃烧器的作用一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煤粉燃烧器是燃煤锅炉燃烧设备的主要部件。其作用是:件。其作用是:(1)向炉内输送燃料和空气;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;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、稳定的着保证燃料进入炉膛后尽快、稳定的着火,迅速、完全的燃尽。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,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,迅速加热煤粉,使煤粉尽快
2、达到着火温度,以实现尽快着火。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故将煤粉燃烧所需的空气量分为一次风和二次风。二次风。一次风的作用是将煤粉送进炉膛,并供给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煤粉初始着火阶段中挥发分燃烧所需的氧量。量。二次风在煤粉气流着火后混入,供给煤中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,以保焦炭和残留挥发分燃尽所需的氧量,以保证煤粉完全燃烧。证煤粉完全燃烧。直流燃烧器通常由一列矩形喷口组成。煤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,形成直流粉气流和热空气从喷口射出后,形
3、成直流射流。射流。二直流煤粉燃烧器的类型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、挥发分较高的贫容易着火的煤,如烟煤、挥发分较高的贫煤以及褐煤。煤以及褐煤。这类燃烧器的一、二次风喷口通常交替间这类燃烧器的一、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。隔排列,相邻两个喷口的中心间距较小。因一次风携带的煤粉比较容易着火,故希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、迅速地和望在一次风中煤粉着火后及时、迅速地和相邻二次风
4、喷口射出的热空气混合。这样,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间排列的二次风喷口的风量分配就接近均匀。匀。分级配风。分级配风。由于一次风中携带的煤粉着火比较困难,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稳定着火,希望推迟煤粉气流与二次风的
5、混合,的混合,所以进一步将二次风分为先后两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,这种配风方批送入着火后的煤粉气流中,这种配风方式称为分级配风。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。着火、又能完全燃烧。(1)一次风集中布置的特点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;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,燃烧放热比较集中,使着火区保持高温燃烧状
6、态,适用于难燃煤;适用于难燃煤;煤粉气流刚性增强,不易偏斜贴墙。同时,卷吸煤粉气流刚性增强,不易偏斜贴墙。同时,卷吸高温烟气的能力加强。高温烟气的能力加强。(2)一次风集中布置的问题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,
7、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。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,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。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。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,
8、虽然是直流射流,但气流在射出喷口时,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。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: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;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;射流两侧的补气及压力平衡过程;(3)煤粉气流的着火过程;煤粉气流的着火过程;(4)煤粉与二次风空气的混合过程;煤粉与二次风空气的混合过程;(5)气流的切圆旋转过程;气流的切圆旋
9、转过程;(6)焦碳的燃尽过程。焦碳的燃尽过程。图图6-4直流喷燃器烟气卷吸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。进行,但各过程之间的相互影响是十分显著的。主气流卷吸高温烟主气流卷吸高温烟 图图6-4直流喷燃器烟气卷吸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从燃烧器
10、喷口射出的气流仍然保持着高速流动。流动。由于气流的紊流扩散,带动周围的热烟气由于气流的紊流扩散,带动周围的热烟气一道向前流动,这种现象叫一道向前流动,这种现象叫“卷吸卷吸”。由。由于于“卷吸卷吸”,射流不断扩大,不断向四周,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扩张。同时,主气流的速度由于衰减而不断减小。断减小。正是由于射流的这种正是由于射流的这种“卷吸卷吸”作用,将高作用,将高温烟气的热量源源不断地运输给进入炉内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而升温,当煤粉气
11、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,始着火,然后火焰迅速向气流深层传播,达到稳定着火状态。达到稳定着火状态。3.邻角气流的撞击点燃作用邻角气流的撞击点燃作用在切圆燃烧炉中,四股气流具有在切圆燃烧炉中,四股气流具有“自点燃自点燃”作用。即煤粉气流向火的一侧受到上游作用。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。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
12、较少,此外,一次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,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。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接受辐射加热 煤粉气流着火的热源部分来自炉内高温火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,约占总着火热源的吸加热,约占总着火热源的6070%。导致火焰贴墙,引起结渣以及燃烧不稳定导致火焰贴墙,引起结渣以及燃烧不稳定现象。现象。1.邻角气流的撞击是气流偏斜的主要原因邻角气流的撞击是气流偏斜的主要原因射流自燃烧
13、器喷口射出后,由于受到上游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,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,气流偏射流偏斜就愈大;撞击动量愈大,气流偏斜就愈严重。斜就愈严重。射流两侧射流两侧“补气补气”条件的影响四角切圆燃条件的影响四角切圆燃烧的气流偏斜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,这种现象称地方的烟气就纷纷赶来补
14、充,这种现象称为为“补气补气”。如果射流两侧的补气条件不。如果射流两侧的补气条件不同,就会在射流两侧形成压差。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,向火面的一侧受到邻角气流的撞击,补气充裕,压力压力 较高;而背火面的一侧补气条件差,压力较低。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,用下,射流被迫向炉墙偏斜,甚至迫使气流贴墙,引起结渣。引起结渣。3.燃烧器的高宽比燃烧器的高宽比(hr/b)对射流弯曲变形影响较对射流弯曲变形影响较大大燃烧
15、器的高宽比值愈大,射流形状愈宽而薄,其燃烧器的高宽比值愈大,射流形状愈宽而薄,其“刚性刚性”就愈差,因而,射流愈容易弯曲变形。就愈差,因而,射流愈容易弯曲变形。图图6-6压力平衡压力平衡在大容量锅炉上,由于燃煤量显著增大,燃烧器在大容量锅炉上,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口沿高度分成23组,每组的高宽比不超过组,每组的高宽比不超过6,相
16、,相邻两组喷口间留有空档,空档相当于一个压力平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力低的一侧弯 曲变形。曲变形。当燃烧器多层布置时对旋涡直径的影响较当燃烧器多层布置时对旋涡直径的影响较大大上层气流不断的被卷吸到下层气流中,加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切圆直径膨胀到假想切圆直径的78倍。倍。五切圆直径五切圆直径炉内四
17、股气流的相互作用,不仅影响到气流偏斜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,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。还影响着汽温调节和炉膛容积中火焰的充满程度。当锅炉当锅炉 燃用的煤质变化较大时,切圆直径的调燃用的煤质变化较大时,切圆直径的调整十分重要。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。这时炉内流的根部靠近,煤粉的着火条件较好。
18、这时炉内气流旋转强烈,气流扰动大,使后期气流旋转强烈,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: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;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;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余旋转较大,这将使炉膛出
19、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。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,和气流偏斜,假想切圆直径有减小的趋势,对于对于300锅炉,切圆直径一般设计为锅炉,切圆直径一般设计为700mm1000mm。同时,适当增加炉膛。同时,适当增加炉膛高度或采用燃烧器顶部消旋二次风高度或采用燃烧器顶部消旋二次风(一次风一次风和下部二次风正切圆布置,顶部二次风反和下部二次风正切圆布置,顶部二次风反切圆
20、布置切圆布置),对减弱气流的残余旋转,减轻,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,但还不炉膛出口的热偏差有一定的作用,但还不可能完全消除。可能完全消除。六一次风与二次风六一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。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、风速和风温一次风与二次风的工作参数用风量、风速和风温来表示。来表示。1一次风量一次风量一次风量主要取决于煤质条件。当锅炉燃用的煤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
21、气流着火速度和着火质确定时,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流加热至着火所需的热量就越 当然,切圆直径也不能过小,否则容易出当然,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,四角火焰的现对角气流对撞,火焰推迟,四角火焰的“自点燃自点燃”作用减弱,燃烧不稳定,燃烧作用减弱,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。或者给锅炉运行象,影响锅炉安全运行。或者给锅炉运行调节带来许多困难。调节带来许多困难。多,即着火
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