锅炉原理课件4课件

1、第四章第四章 燃烧设备燃烧设备本章的主要内容：本章的主要内容：1、燃烧设备（燃烧器、炉膛）的工作原理；、燃烧设备（燃烧器、炉膛）的工作原理；2、燃烧设备对燃料着火、燃烧、燃尽的影响；、燃烧设备对燃料着火、燃烧、燃尽的影响；3、燃烧设备的整体布置。、燃烧设备的整体布置。第一节第一节 电站锅炉的燃烧设备电站锅炉的燃烧设备燃烧设备：燃烧器炉膛燃烧设备：燃烧器炉膛对燃烧设备的要求：对燃烧设备的要求：（书（书p.73）1、燃料着火及时、稳定；、燃料着火及时、稳定；2、燃烧完全；、燃烧完全；3、炉膛不结渣、炉膛不结渣（液态排渣除外）（液态排渣除外）；4、对煤种和负荷变化的适应性好；、对煤种和负荷变化的适应

2、性好；5、NOx生成量低；生成量低；6、炉膛出口烟温合适。、炉膛出口烟温合适。第二节第二节 直流射流和直流煤粉燃烧器射流直流射流和直流煤粉燃烧器射流特点特点 燃烧器的作用燃烧器的作用 （1）向炉膛提供燃料和空气；向炉膛提供燃料和空气； （2）使燃料迅速、稳定地着火、燃烧。使燃料迅速、稳定地着火、燃烧。 燃烧器的分类：燃烧器的分类： （按射流形式）（按射流形式） （1）直流燃烧器）直流燃烧器 （2）旋流燃烧器）旋流燃烧器一、直流射流一、直流射流 射流对燃烧过程的影响：射流对燃烧过程的影响：（1）卷吸能力）卷吸能力燃料着火；燃料着火；（2）射程）射程燃料燃尽、炉膛结渣。燃料燃尽、炉膛结渣。（1）直

3、流射流的卷吸能力）直流射流的卷吸能力 1）卷吸的定义：）卷吸的定义： (书书p.74) 由于带动周围介质随射流一起流动，从而使由于带动周围介质随射流一起流动，从而使 射流质量逐渐增加，这个过程就叫做射流质量逐渐增加，这个过程就叫做卷吸卷吸 。 2）对卷吸的主要影响因素对卷吸的主要影响因素 （书（书p.74） a、射流与周围、射流与周围气体气体的的速度差、密度差速度差、密度差； b、射流和周围、射流和周围气体气体的的紊流度紊流度； c、射流、射流形状形状。（2）直流射流的射程）直流射流的射程 1）射程的定义：）射程的定义： ( (书书p.74) ) 射流轴线上的速度下降到某个值时，射流轴线上的速

4、度下降到某个值时， 该位置离喷口的距离该位置离喷口的距离。 2）对射程的主要影响因素）对射程的主要影响因素 a、流体密度、流体密度 b、喷口尺寸、喷口尺寸 初始动量初始动量 （式（式4-1） c、初速、初速 d、卷吸能力、卷吸能力二、直流煤粉燃烧器的配风方式二、直流煤粉燃烧器的配风方式 1、直流煤粉燃烧器：、直流煤粉燃烧器： 由一组直流射流的喷嘴组成由一组直流射流的喷嘴组成 ； 布置在炉膛的四角，形成切圆燃烧。布置在炉膛的四角，形成切圆燃烧。 单个喷嘴的分类单个喷嘴的分类（按流过的介质（按流过的介质 ）： （1）一次风喷嘴）一次风喷嘴 （2）二次风喷嘴）二次风喷嘴 （3）三次风喷嘴）三次风喷嘴

5、（1）一次风喷嘴）一次风喷嘴 1）流过的介质：）流过的介质：煤粉煤粉 + 空气空气（一次风）（一次风） 2）一次风：）一次风： （书（书p.75） 输送煤粉；输送煤粉； 提供燃烧初期所需氧量的空气提供燃烧初期所需氧量的空气。 3）风煤比：）风煤比：0.40.6kg煤煤/1kg空气空气 4）一次风率）一次风率：1430% （书（书p.85,86表表4-2,3） 5）风速：）风速： 1530 m/s （书书p.85,86表表4-2,3）（2）二次风喷嘴）二次风喷嘴 1）流过的介质：）流过的介质：热空气热空气 2）二次风：）二次风： （书（书p.75） 为中、后期燃烧提供所需氧量的空气为中、后期燃烧

6、提供所需氧量的空气 。 3）二次风率：）二次风率：7086% （书（书p.85,86表表4-2,3 ） 4）风速：）风速： 4055 m/s （书书p.85,86表表4-2,3 ）（3）三次风喷嘴）三次风喷嘴 （书（书p.76） 1）流过的介质：）流过的介质：乏气乏气 + 所含的少量煤粉所含的少量煤粉 2）三次风：）三次风：来自制粉系统的乏气。来自制粉系统的乏气。（热风送粉）（热风送粉） 3）三次风率：）三次风率：1030% 4）风速：）风速：5060 m/s 5）位置：）位置：燃烧器最上层燃烧器最上层2、直流煤粉燃烧器的布置、直流煤粉燃烧器的布置（配风方式）（配风方式） （1）均等配风：）均

7、等配风： （书（书p.75） 一、二次风喷嘴相间布置一、二次风喷嘴相间布置 。 适用对象：适用对象：易燃煤种。易燃煤种。 （烟煤、褐煤）（烟煤、褐煤）（2）分级配风）分级配风 （书（书p.76） 一次风喷嘴相对集中布置。一次风喷嘴相对集中布置。 适用对象：适用对象：着火比较困难的煤种。着火比较困难的煤种。 （无烟煤、贫煤、劣质烟煤）（无烟煤、贫煤、劣质烟煤）（3）不同位置的二次风的作用：）不同位置的二次风的作用： 1）上二次风：）上二次风：提供燃烧提供燃烧后期后期所需氧量；所需氧量；（书（书p.76） 2）中二次风：）中二次风：提供燃烧提供燃烧中期中期所需氧量；所需氧量； 3）下二次风：）下二

8、次风： （书（书p.76） a、为下部燃料提供氧量；为下部燃料提供氧量； b、托住一次风，防止煤粉离析。托住一次风，防止煤粉离析。 4）侧二次风：）侧二次风： a、提供燃烧中、后期所需氧量提供燃烧中、后期所需氧量 ； b、提高一次风的刚性提高一次风的刚性 ； c、防止炉壁结渣。防止炉壁结渣。三、直流煤粉燃烧器的射流特性三、直流煤粉燃烧器的射流特性 1、四角布置切园燃烧射流、四角布置切园燃烧射流 直流燃烧器切圆燃烧的特点直流燃烧器切圆燃烧的特点（书（书p.78） （与旋流燃烧器比）（与旋流燃烧器比） 优点：优点： a 有来自邻角高温烟气的热量，对着火有利；有来自邻角高温烟气的热量，对着火有利；

9、b 射流穿透力强，火焰充满程度好，有利于燃尽；射流穿透力强，火焰充满程度好，有利于燃尽； c 一、二次风混合可调整，煤种适应性好。一、二次风混合可调整，煤种适应性好。 缺点：缺点： a 炉膛出口左右侧流速、温度偏差；炉膛出口左右侧流速、温度偏差； b 一次风射流偏斜引起结渣。一次风射流偏斜引起结渣。2、气流偏斜与残余旋转、气流偏斜与残余旋转 影响一次风偏斜的因素影响一次风偏斜的因素 （书（书p.79） （1） 邻角气流的横向推力；邻角气流的横向推力； （一、二次风动量）（一、二次风动量） （2） 切圆直径；切圆直径； （3） 燃烧器高宽比（单个、整组）；燃烧器高宽比（单个、整组）； （4） 炉

10、膛截面形状（宽深比）。炉膛截面形状（宽深比）。（图（图4-4）第三节第三节 旋转射流和旋流煤粉燃烧器射流旋转射流和旋流煤粉燃烧器射流特点特点一、旋转射流和旋流产生方法一、旋转射流和旋流产生方法1、旋转射流、旋转射流（1）旋转射流的特点）旋转射流的特点（与直流射流相比，书（与直流射流相比，书p.80） 1）具有内回流区）具有内回流区 2）射程短、卷吸能力大）射程短、卷吸能力大 3）扩展角大，且可调节）扩展角大，且可调节 4）阻力大）阻力大（2）旋转强度）旋转强度n （无因次量）（无因次量） 反映气流旋转特性的强弱。反映气流旋转特性的强弱。 （式（式4-4） 式中：式中：M 旋转动量矩旋转动量矩

11、（式（式4-2） K 轴向动量轴向动量 （式（式4-3） L 特征尺寸特征尺寸 KLMn （3）旋转气流的流动形态）旋转气流的流动形态2、旋流产生的方法旋流产生的方法 1）蜗壳式）蜗壳式 2）切向叶片式）切向叶片式 3）轴向叶片式）轴向叶片式二、旋流煤粉燃烧器的射流特性二、旋流煤粉燃烧器的射流特性 相邻燃烧器旋转方向：相邻燃烧器旋转方向：旋流燃烧器的布置及特点旋流燃烧器的布置及特点 1）单个喷嘴）单个喷嘴 （第七节中介绍）（第七节中介绍） 一、二次风分别布置在内、外圈。其中：一、二次风分别布置在内、外圈。其中： a、一次风：一次风：旋流旋流或或直流直流； b、二次风：二次风：旋流旋流。 2）整

12、体布置）整体布置 前墙、两侧墙、前后墙。前墙、两侧墙、前后墙。 3）特点）特点 （参见直流燃烧器的特点比较）（参见直流燃烧器的特点比较） 第四节第四节 煤粉气流的着火煤粉气流的着火一、着火热源一、着火热源 （书（书p.83） 1、对高温烟气的、对高温烟气的卷吸；卷吸； 2、来自邻角高温烟气的、来自邻角高温烟气的冲刷冲刷； 3、高温烟气的、高温烟气的热辐射热辐射。二、着火热：二、着火热： （书（书p.83） 将燃料加热到着火温度所需的热量。将燃料加热到着火温度所需的热量。 （式（式4-5） kJ/kg（煤）（煤）11100100ttMcMccVQigvarfaig100251010019. 41

13、001igvartctMM三、影响煤粉着火的主要因素三、影响煤粉着火的主要因素（书（书p.8486）1、燃料性质、燃料性质（挥发分（挥发分 、水分、灰分、细度）、水分、灰分、细度）2、散热条件、散热条件（尤其是燃烧器区域）（尤其是燃烧器区域）3、一次风温、一次风温（着火热）（着火热）4、一次风量、风速、一次风量、风速 （着火热、卷吸能力）（着火热、卷吸能力）5、运行负荷、运行负荷（温度）（温度）6、燃烧器形式、整体布置、燃烧器形式、整体布置（卷吸能力、烟温、（卷吸能力、烟温、 着火热着火热 ） 第五节第五节 低低NOx燃烧燃烧一、一、 NOx生成机理生成机理 1、热力型、热力型 2、快速型、快

14、速型 3、燃料型、燃料型二、低二、低NOx燃烧技术：燃烧技术：控制燃烧时的氧量、温度。控制燃烧时的氧量、温度。 1、低过量空气燃烧、低过量空气燃烧 2、浓淡偏差、浓淡偏差 3、空气分级、空气分级 第六节第六节 典型直流煤粉燃烧器典型直流煤粉燃烧器一、一、 均等配风宽调节比燃烧器均等配风宽调节比燃烧器（WR燃烧器）燃烧器） WR燃烧器的结构特点燃烧器的结构特点（书（书p.9193）1、一次风喷嘴、一次风喷嘴 （1）钝体）钝体 + 煤粉浓淡分离煤粉浓淡分离 稳燃、低稳燃、低NOx （2）带周界风（燃料风）带周界风（燃料风） a 冷却一次风喷嘴；冷却一次风喷嘴； b 防止一次风刷墙、炉膛结渣；防止一

15、次风刷墙、炉膛结渣； c 防止煤粉从一次风中离析；防止煤粉从一次风中离析； d 卷吸能力提高；卷吸能力提高； e 着火热增大着火热增大 。 2、辅助风喷嘴、辅助风喷嘴 偏置二次风偏置二次风 防止结渣和高温腐蚀。防止结渣和高温腐蚀。（第十六章第四节）（第十六章第四节） 3、燃尽风喷嘴、燃尽风喷嘴作用：作用：空气分级，空气分级，降低降低NOx。二、二、 均等配风低污染燃烧器均等配风低污染燃烧器（PM燃烧器）燃烧器） PM燃烧器的结构特点燃烧器的结构特点1、煤粉浓淡分离、煤粉浓淡分离2、空气分级、空气分级（燃尽风）（燃尽风）3、烟气再循环、烟气再循环 第七节第七节 典型旋流煤粉燃烧器典型旋流煤粉燃烧

16、器 旋流燃烧器中的通道：旋流燃烧器中的通道： （从内向外）从内向外） 1、中心风、中心风 2、一次风、一次风 3、内二次风、内二次风 4、外二次风、外二次风 一、一、 B&W公司的双调风燃烧器（公司的双调风燃烧器（EI-DRB-XCL） 双调风燃烧器的结构特点双调风燃烧器的结构特点1、空气分级、空气分级（内、外二次风）（内、外二次风）2、内、外二次风量、旋流强度可分别调节、内、外二次风量、旋流强度可分别调节第八节第八节 煤粉锅炉炉膛煤粉锅炉炉膛一、煤粉锅炉的炉膛一、煤粉锅炉的炉膛 炉膛：炉膛：锅炉的燃烧空间锅炉的燃烧空间+换热面换热面。 对炉膛的要求对炉膛的要求 （书（书p.9697）

17、 1）良好的空气动力场：）良好的空气动力场： 完全燃烧，不结渣，低完全燃烧，不结渣，低NOx 。 2）合适的炉膛出口烟温：）合适的炉膛出口烟温： 炉膛出口受热面不超温、不结渣。炉膛出口受热面不超温、不结渣。 3）合适的热强度：）合适的热强度： 完全燃烧，不结渣，低完全燃烧，不结渣，低NOx 。 4）良好的煤种变化适应能力。）良好的煤种变化适应能力。二、炉膛设计参数二、炉膛设计参数1、容积热强度、容积热强度 kW/m3 qv对锅炉运行的影响：对锅炉运行的影响： （书（书p.97） （1）燃料在炉内停留时间；）燃料在炉内停留时间； （燃尽程度）（燃尽程度） （2）炉膛出口烟温；）炉膛出口烟温；（炉

18、膛出口结渣、过热汽温）（炉膛出口结渣、过热汽温）（3）壁面热负荷。）壁面热负荷。 （锅炉容量大，（锅炉容量大， qv取小）取小）fnetarcalVVQBq炉膛容积燃料输入的热量,2、断面热强度、断面热强度 kW/m2 qA对锅炉运行的影响：对锅炉运行的影响： （书（书p.97） 影响燃烧区域温度水平，从而影响：影响燃烧区域温度水平，从而影响： （1）结渣；）结渣； （2）NOx生成量；生成量； （3）燃料着火、燃尽。）燃料着火、燃尽。AQBqnetarcalA炉膛截面积,3、燃烧器区域壁面热强度燃烧器区域壁面热强度 kW/m2 qB对锅炉运行的影响：对锅炉运行的影响： （书（书p.98） 影

19、响燃烧器区域温度水平，从而影响：影响燃烧器区域温度水平，从而影响： （1）结渣；）结渣； （2）NOx生成量；生成量； （3）燃料着火、燃尽。）燃料着火、燃尽。BnetarcalBAQBq燃烧器区域壁面积,4、燃尽区容积热强度燃尽区容积热强度 kW/m3 qbo 对锅炉运行的影响：对锅炉运行的影响： （书（书p.98） 类似于类似于qv，但更侧重于燃尽过程。，但更侧重于燃尽过程。bonetarcalboVQBq燃尽区容积,5、炉膛壁面热强度炉膛壁面热强度 kW/m2 对锅炉运行的影响：对锅炉运行的影响： （书（书p.99） （1）结渣；）结渣； （2）NOx生成量；生成量； （3）燃料着火、燃尽；）燃料着火、燃尽； （4）炉膛出口烟温；）炉膛出口烟温； （5）传热恶化。）传热恶化。FQBqrefcalwf炉膛水冷壁的面积炉膛总辐射热wfq6、各热强度之间的相关性、各热强度之间的相关性 例如：例如： qV一定时，一定时，qA取大：取大：（瘦高型炉膛）瘦