第6章燃烧设备

1、1第六章燃烧设备2燃烧室（炉膛）1. 构成点火装置燃烧器第一节燃烧设备稳定完全燃烧2. 要求运行可靠及时着火适应性强适时供应空气良好的空气动力场壁面不结渣良好的调节性能3第二节煤粉燃烧器概述1. 作用一定的比例一定的速度一定的混合方式送入炉膛燃料燃烧所需空气4第二节煤粉燃烧器概述2. 基本要求可靠性着火及时，燃烧稳定煤种、负荷适应性调节性经济性二次风混入适时、猛烈，三次风布置恰当，保证燃尽安全性防止结焦、结渣热负荷均匀炉内空气动力场合理抑制NOx环保性5第二节煤粉燃烧器概述3. 分类直流燃烧器旋流燃烧器均等配风分级配风蜗壳式叶片式单蜗壳双蜗壳轴向叶片切向叶片6第二节煤粉燃烧器概述4. 参数l燃

2、烧器出力l燃烧器热功率l燃烧器的过量空气系数l一、二、三次风率bbBBZ,bbar netQB Q0bbcalVB V110calfVrBV220calfVrBV330calfVrBVZb：燃烧器数量Vb：送入燃烧器的空气量BcalV0：整台锅炉理论空气量V1：一次风量V2：二次风量V3：三次风量7第二节煤粉燃烧器概述5. 通过燃烧器的空气煤粉气流着火后再送入的空气补充煤粉继续燃烧所需要的空气扰动和混合气流单独的喷口送入炉膛燃烧充分利用细粉分离器的乏气燃烧后期扰动，减少污染，节约能源一次风携带煤粉送入燃烧器的空气输送煤粉和满足燃烧初期对氧气的需要二次风三次风中间储仓式热风送粉系统8射流分类自由

3、射流：流体脱离原通道不受限制地进入充满另一流体的大空间等温/不等温射流：射流流体与大空间流体温度相同/不同圆形（对称）射流：出口截面圆形矩形（平面）射流：出口截面矩形第三节直流燃烧器直流射流旋转射流9（1）结构第三节直流燃烧器01. 直流射流射流核心区：射流中心尚未被周围气体混入，保持初速的区域内边界：核心区维持初速的边界外边界：射流与周围气体的分界边界层：内、外边界间区域核心区消失在转折截面前的射流段在转折截面后的射流扩展角：射流外边界线的交角10质量交换：流量增加，射流宽度增加动量交换：速度降低热量交换：混合物温度增加第三节直流燃烧器（2）卷吸作用卷吸能力圆形喷口的卷吸量大于矩形喷口喷口尺

4、寸减小，卷吸能力增强11第三节直流燃烧器（3）射程与刚度特点射程：射流轴向速度与射流初始速度之比为0.05时的截面与喷口间的距离含义：轴向速度沿射流运动方向衰减程度，即射流对周围气体的穿透能力刚度：有限空间内抵抗外界干扰不发生偏离轴线的能力特点：取决于初始动量，射流截面形状、尺寸含义：火焰发生偏斜的可能性卷吸能力增强，射流衰减加快，射程越短实际射程与初速度有关12第三节直流燃烧器2. 直流燃烧器均等配风一、二次风相间布置混合早烟煤褐煤13一、二次风集中布置混合迟无烟煤第三节直流燃烧器2. 直流燃烧器分级配风14第三节直流燃烧器2. 直流燃烧器下二次风上二次风风量较大防止煤粉离析，避免未燃烧的煤

5、粉直接落入灰斗托住火焰不致过分下冲，避免冷灰斗结渣中二次风均等配风方式所需氧气和湍流扰动的主要风源风量较小风量较大分级配风方式燃烧和燃尽的主要风源提供适量的空气保证煤粉燃尽各二次风作用15第三节直流燃烧器2. 直流燃烧器周界风其它风作用侧二次风中心十字二次风夹心风 防止喷口烧坏，适应煤质的变化风层薄，风量小，风速较高位于一次风喷口的四周增强气流刚性防止气流偏斜16第四节旋流燃烧器1. 旋转射流17特点形式：射流流体微团绕轴线以螺旋线方式运动第四节旋流燃烧器1. 旋转射流三个速度（轴、径、切）中心回流区双向卷吸射流（内、外同时卷吸高温烟气，卷吸量大）射程短（轴向速度衰减较快）旋转强度MnKL20

6、202()24RtaRaeqMWWr drKWPrdrdL轴向动量旋转动量矩特征尺度18封闭气流 开放式 全扩散 旋转射流的流态第四节旋流燃烧器中心回流飞边19第四节旋流燃烧器2. 旋流燃烧器u 一、二次风通道按圆环隔开u 二次风射流均为旋转射流u 一次风射流旋转或直流u 喷出的气流具有很高的切向速度和足够的轴向速度u 早期湍动混合强烈共轴射流20蜗壳型单蜗壳（一次风直流、二次风旋转）特点：一次风阻力小一、二次风前期混合弱低Vdaf煤第四节旋流燃烧器2. 旋流燃烧器旋流器21蜗壳型双蜗壳（一、二次风旋转）特点：一、二次风前期混合强高Vdaf煤2. 旋流燃烧器第四节旋流燃烧器22叶片型轴向可动叶

7、片（一次风直流、二次风旋转）特点：调节性好；阻力小；中心回流区小叶片位置第四节旋流燃烧器2. 旋流燃烧器旋流器高Vdaf煤23叶片型切向叶片（一次风直流、二次风旋转）特点：调节性好阻力小高Vdaf煤种叶片角度第四节旋流燃烧器2. 旋流燃烧器24分类直流燃烧器旋流燃烧器均等配风分级配风蜗壳式叶片式单蜗壳双蜗壳轴向叶片切向叶片第四节旋流燃烧器25一次风率（）燃料性质无烟煤贫煤烟煤(Vdaf30)烟煤( Vdaf30)褐煤乏气送粉2025253025352045热风送粉15202025254025454045一、二、三次风速一次风速着火提前一次风速着火推迟影响燃尽损坏燃烧器第五节燃烧器的配风二次风速

8、混入过早扩散作用影响着火三次风速26无烟煤贫煤烟煤褐煤直流燃烧器一次风2025202525351830二次风4555455540554060旋流燃烧器一次风1216162020252026二次风1522202530402535三次风50605060？单位：m/s第五节燃烧器的配风27第六节固态排渣煤粉炉炉膛1. 炉膛的作用长方体空间四周布置水冷壁2. 炉膛的形状燃烧空间：保证燃料完全燃烧热交换部件：烟气在炉膛出口被冷却安全所允许的温度炉膛出口由水冷壁弯成折焰角炉底由水冷壁弯成冷灰斗28第六节固态排渣煤粉炉炉膛29第六节固态排渣煤粉炉炉膛3. 炉膛的基本要求满足燃烧器合理布置，燃料迅速着火空气动

9、力场合理，热负荷均匀足够的容积和高度，保证燃料完全燃烧足够的受热面（蒸发量和出口烟温）水动力特性安全结构紧凑，成本低30（1）炉膛容积热强度qvV 造价高，温度水平低，着火困难4. 技术指标,calar netvfB QqVMW/m3 0.0750.1qvV受热面少，温度高，结渣停留时间短q3和q4第六节固态排渣煤粉炉炉膛l含义：炉膛单位容积单位时间内燃料燃烧所释放的热量l表达式：l意义：确定炉膛容积燃料停留时间和烟气冷却时间31（1）炉膛容积热强度第六节固态排渣煤粉炉炉膛l选取原则：保证燃尽和冷却l推荐值：燃料种类固态排渣液态排渣无烟煤110140145169贫煤116163151198烟煤

10、140198186198固态液态qvV 温度烟煤无烟煤qvV 停留时间足够的停留时间足够的受热面积32（2）炉膛断面热强度第六节固态排渣煤粉炉炉膛,calar netAB QqAMW/m244.6灰熔点qAA瘦高形受热面少，温度高，结渣l含义：炉膛单位截面积单位时间内燃料燃烧所释放的热量l表达式：l意义：确定炉膛截面积qvVqAAH=V/AA=？着火性能差灰熔点高33第六节固态排渣煤粉炉炉膛（3）燃烧器区域壁面热强度,calar netBBB QqAMW/m2qB火焰集中燃烧器区域温度水平高l含义：单位燃烧器区域壁面单位时间内燃料燃烧释放的热量l表达式：l意义：反应燃烧器区域温度水平（4）燃尽

11、区容积热强度（5）炉膛壁面热强度褐煤0.931.16 烟煤1.281.4贫煤、无烟煤1.42.1辅助指标345. 旋流燃烧器的布置第六节固态排渣煤粉炉炉膛l存在明显的停滞旋涡区l煤粉管路短，粉量均匀l扰动小后期混合差 l火焰充满度差l对面墙易结渣l不受炉膛截面限制（1）前墙布置很少采用355. 旋流燃烧器的布置第六节固态排渣煤粉炉炉膛l不对称时易偏移结渣l火焰充满度高l管路复杂 l扰动增强（2）两面墙布置（前后墙或两侧墙，对冲或交错）365. 旋流燃烧器的布置第六节固态排渣煤粉炉炉膛（3）炉顶布置l着火条件好l火焰行程长l负荷调节范围大l后期混合差l炉膛形状复杂布置困难l制造成本高W火焰炉6.

12、 直流燃烧器的布置第六节固态排渣煤粉炉炉膛l炉膛四角或接近四角布置l出口气流的轴线在炉膛中心假想切圆l气流在炉内强烈旋转（1）布置方式四角切圆燃烧37第六节固态排渣煤粉炉炉膛（1）布置方式38u 着火条件好来自上游邻角火焰的加热，相互引燃 本身卷吸烟气和接受炉膛辐射热u 火焰偏斜（2）特点u 燃尽条件好u 燃烧条件好后期扰动强烈 旋转上升气流改善炉内火焰充满度延长燃料在炉内停留时间炉膛中心高温火球炉膛中心温度高卷吸大量烟气，混合强烈第六节固态排渣煤粉炉炉膛39射流两侧补气条件不同射流偏向壁面第六节固态排渣煤粉炉炉膛（3）火焰偏斜l原因射流轴线与两侧壁面夹角不同向火侧补气成分背火侧补气不足向火侧

13、背火侧射流两侧产生压差P炉膛水冷壁结渣40炉膛的断面形状接近正方形a/b=11.1第六节固态排渣煤粉炉炉膛（3）火焰偏斜l措施保持适当的假想切圆直径（6001200mm）增加一次风动量直径不易偏斜 充满度差41l 假想切圆（直流）l 火焰偏斜（直流）l 单独组织燃烧（旋流）l 炉膛截面形状自由（旋流）l 一、二次风混合提前（旋流）l 后期混合弱（旋流）第六节固态排渣煤粉炉炉膛7. 两种燃烧器布置方式的比较427. 固态排渣煤粉炉的结渣第六节固态排渣煤粉炉炉膛结渣的危害热阻增加炉温升高高温腐蚀热负荷不均吸热偏差水循环安全炉膛出口及排烟温度升高过热器超温大块焦渣自行脱落导致熄火或损坏设备直接间接经济损失烟道堵塞烟道阻力增加引风机负荷增加厂用电增加结渣和积灰结渣熔化或部分熔化的粘结性颗粒在壁面粘结形成的灰渣层积灰低于熔点的灰颗粒在壁面上的松散沉积43灰的性质（成分、相对值硅比、碱酸比）结渣的特点：熔融特性炉内气氛（CO、H2、CH4）影响因素熔融点炉内空气动力场（火焰偏斜）炉膛的技术指标锅炉的负荷第六节固态排渣煤粉炉炉膛自动加剧7. 固态排渣煤粉炉的结渣锅炉的卫燃带44结渣的防治第六节固态排渣煤粉炉炉膛7. 固态排渣煤粉炉的结渣u 选择适当的炉膛热强度及切圆直径避免炉内温度过高u 加强运行监视及时吹灰和清渣u 避免锅炉超负荷运行过小还原性气氛使灰熔点温度降低u 组织良好的空气动力