第5章 煤粉燃烧理论与设备

1、长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 1长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 2长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 3 燃烧燃烧是伴随有发光发热的一种特殊的氧化是伴随有发光发热的一种特殊的氧化反应，其反应物为氧气与各种燃料反应，其反应物为氧气与各种燃料。长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 4化学反应速度化学反应速度

2、的大小用反应物或生成物浓度的变化来表示：的大小用反应物或生成物浓度的变化来表示：设有两种物质设有两种物质A、B，其化学反应方程式如下：，其化学反应方程式如下：长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 5 、BACC长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 6AfBCBC长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 7长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of B

3、oilerPage 8长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 9数学描述数学描述长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 10Tkn RTE-e长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 11长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 12着火与燃烧特性的概念着火与燃烧特性的概念燃烧特性指标燃烧特性指标燃料特性指标燃料特性指标着火难易指

4、标着火难易指标热解特性指标热解特性指标煤的燃烬特性煤的燃烬特性长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 13长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 14工程上采用一些技术指标定性、近似描述煤的着火与燃烧工程上采用一些技术指标定性、近似描述煤的着火与燃烧特性。特性。燃料特性指标燃料特性指标着火难易指标着火难易指标热解特性指标热解特性指标燃烬性指标燃烬性指标长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 1

5、5Vdaf：C/H：FC/Vdaf：越高，着火越容易，燃越高，着火越容易，燃烧稳定性越好。烧稳定性越好。越高，煤化程度越高，越高，煤化程度越高，着火越难。着火越难。越高，煤中的挥发分相对含越高，煤中的挥发分相对含量越低，着火越困难。量越低，着火越困难。长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 16 长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 17Vdaf （%,）挥发分对着火温度的影响挥发分对着火温度的影响着火温度（着火温度（）Vdaf (%)挥发分对稳燃负荷的影响

6、挥发分对稳燃负荷的影响无油稳燃负荷（无油稳燃负荷（%）长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 18FI( )长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 19长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 20-0.10.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.1025000500007500010000012500015000017500020000022500025000027

7、5000 1E(J/mol)burnout degree(/)-0.10.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.10250005000075000100000125000150000175000200000225000250000275000300000325000 2E(J/mol)burnout degree(/)-0.10.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.13000045000600007500090000105000120000135000150000165000180000 3E(J/mol)burnout degree(

8、/)-0.10.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.175000100000125000150000175000200000225000250000275000300000325000350000375000400000425000 4E(J/mol)burnout degree(/)长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 21煤种煤种阳沁无烟煤阳沁无烟煤黄陵烟煤黄陵烟煤无烟煤无烟煤/烟烟煤煤=7/3无烟煤无烟煤/烟烟煤煤=3/7着火指数着火指数/ 710585605590煤粉浓度煤粉浓度(kg/

9、kg)阳沁无烟煤阳沁无烟煤黄陵烟煤黄陵烟煤无烟煤无烟煤/烟烟煤煤=7/3无烟煤无烟煤/烟烟煤煤=3/70.210007408007650.49707207757450.69507057607300.8940695750720长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 22长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 23vvdtdGdtdGmax)/()/(3/1T长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage

10、 24TGDTG长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 25(dG/dt)max对应于对应于( (dG/dtdG/dt) )maxmax的温度的温度T Tmaxmax长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 26(dG/dt)max1/3(dG/dt)maxT1/3长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 27长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of B

11、oilerPage 28长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 290100200300400500600700800900-10123456789101115oC/min 1 2 3 4dG/dt(%/min)temperature(oC)长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 30煤粒从着火开始至完全煤粒从着火开始至完全燃烧时所需的时间燃烧时所需的时间 t；从着火开始，在规定的从着火开始，在规定的时间内所燃烬的份额时间内所燃烬的份额 r。燃烬特性通常在燃烬

12、特性通常在差热天平中通过差热天平中通过TGTG曲线得到。曲线得到。影响燃烬特性的主要因素影响燃烬特性的主要因素：煤种、细度、燃烧温度、氧气浓度煤种、细度、燃烧温度、氧气浓度长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 31时间时间(s)燃烬率（燃烬率（%）长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 32 燃烧时间（s） 图2-13 温度、时间对焦碳燃烬率的影响Vdaf=20% Vdaf=30%Vdaf=40%Vdaf=48%未燃烬损失（未燃烬损失（%）炉膛容积热强度（炉

13、膛容积热强度（MW/m3） 长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 3310001100120013001400200400600800100012001400160018002000壁 温()NOx（mg/m3） NOx 86889092949698100空气分 级空气分 级燃煤挥发 分 ：Vd=19.2%空气分 级率: 0.8还原区停留时 间: 2 sec.总 过剩空气系数: 1.15出口氧量：O2=6%燃烬率(%) 燃烬率长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerP

14、age 340 .00 .10 .20 .30 .40 .50 .60 .70 .80 .91 .01 E -1 21 E -1 11 E -1 01 E -91 E -81 E -71 E -61 E -51 E -41 E -30 .0 10 .115 0 0oC 1 2 3 4 参 考 煤 种 氧 扩 散 速 率dm/dt(kg/(m2.s.pa)b u rn o u t d e g re e (/)长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 350 .00 .10 .20 .30 .40 .50 .60 .70 .80 .

15、91 .01 E -71 E -61 E -51 E -41 E -30 .0 10 .111 01 0 01 0 0 01 0 0 0 01 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 01 E 71 E 81 E 91 E 1 01 E 1 1 1 2 3 4 参 考 煤 种 氧 扩 散 速 率1 0 0 0oCdm/dt(kg/(m2.s.pa)b u rn o u t d e g re e (/)长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 36 1#1#煤煤 2#2#煤煤0.00.10.20.30.40.50.60.70.8

16、0.91.01.10.000.020.040.060.080.100.120.140.16 15oC/min 20oC/mindG/dt(kg/kg/min)burnout degree(/)0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.10.000.020.040.060.080.100.120.140.16 15oC/min 20oC/mindG/dt(kg/kg/min)burnout degree(/)长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 370.00.10.20.30.40.50.60.70

17、.80.91.01.10.000.020.040.060.080.100.120.140.16 15oC/min 20oC/min 30oC/mindG/dt(kg/kg/min)burnout degree(/)0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.10.000.020.040.060.080.100.120.140.16 15oC/min 20oC/mindG/dt(kg/kg/min)burnout degree(/)3#煤种煤种4#煤种煤种长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 38-1

18、000100 200 300 400 500 600 700 800 900 10001100-10010203040506070809010011008111210131410150205130612010414030711TG (%)T () 01六盘水钟山区/息峰 县利发 矿：5/5 02务嘴 坡矿 03桃水斗 立山3:7 04兰坝 水城多经 05金西 矿 06桃水矿/斗 立山:63/37 07四古矿/立盛矿:65/35 08桃水/新峰 ：7/3 10桃水矿/新峰 矿:85/15 11桃水矿 12息峰 利发 矿 13娄底 煤焦 14林东局贵阳矿 15六枝化处在空气中加热：20/min 长

19、沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院1 1 煤粉燃烧的一般过程煤粉燃烧的一般过程2 煤粉流着火与燃烧的特点煤粉流着火与燃烧的特点长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 40煤粉喷入炉内后，煤粉粒子经历的过程：煤粉喷入炉内后，煤粉粒子经历的过程：挥发分的析出、着火燃烧挥发分的析出、着火燃烧，对煤粉气流的着火与燃烧稳，对煤粉气流的着火与燃烧稳定性具有重要的影响；定性具有重要的影响；焦碳的燃烧过程焦碳的燃烧过程决定了煤燃烧过程的长短与燃烧效率。决定了煤燃烧过程的长短与燃烧效率。 加热升温加热升温 水分析出水分析出 挥发分析出挥发分

20、析出 挥发分着火燃烧挥发分着火燃烧 焦碳着火、燃烧与燃烬。焦碳着火、燃烧与燃烬。长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 41热解的概念及其种类热解的概念及其种类概念：概念：热分解是指将煤加热至热分解是指将煤加热至600K以上温度时，煤以上温度时，煤中的大分子断裂成小分子或某些官能团的化学键断中的大分子断裂成小分子或某些官能团的化学键断裂，产生小分子气态有机物质的现象或过程。裂，产生小分子气态有机物质的现象或过程。u快速热分解快速热分解：加热速率大于加热速率大于104k/s，且热解时间，且热解时间小于小于1s。对于。对于100m

21、以下粒径的煤粉粒子，将其投以下粒径的煤粉粒子，将其投入高温炉膛中的加热时。入高温炉膛中的加热时。u慢速热分解慢速热分解：加热速率在加热速率在110K/S，热解时间达，热解时间达几分钟或几小时的过程。几分钟或几小时的过程。u中速热分解中速热分解：介于以上两种之间。如固定床、流化介于以上两种之间。如固定床、流化床及工业分析中的热分解。床及工业分析中的热分解。种种类类长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 42热分解过程中煤粒子会发生以下变化：热分解过程中煤粒子会发生以下变化： 得到的焦碳成为多孔结构，比表面积发生变化：得到的焦碳成

22、为多孔结构，比表面积发生变化： (a) 温度越高温度越高 挥发分越多挥发分越多 内孔越多内孔越多 比比表面积越大；表面积越大； (b) 因挥发分的析出，煤有着不同程度的膨胀因挥发分的析出，煤有着不同程度的膨胀; (c) 当快速热分解时，煤粉粒子会产生爆裂现象。当快速热分解时，煤粉粒子会产生爆裂现象。 2224426222NSHHCOCHHCHCCOOH焦油 热解过程中产生气态物质的大致次序：热解过程中产生气态物质的大致次序：长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 43煤的种类煤的种类：地质年龄短的煤，挥发分产量高；加热速率：加

23、热速率：(当环境温度一定时，主要通过煤粉粒子的细度来体现)：速率越高，则产量越高；加热终温：加热终温：终温越高，则产量越高；加热时间：加热时间：时间越长，则产量越高。长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 44煤粒煤粒煤粒子周围挥发煤粒子周围挥发分的浓度较低分的浓度较低煤粒子周围挥发分的煤粒子周围挥发分的浓度较高，达到着火浓度较高，达到着火所需的最低浓度所需的最低浓度煤粒子周围的挥煤粒子周围的挥发分着火燃烧发分着火燃烧挥发分挥发分火焰火焰焦碳焦碳煤粒煤粒长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principl

24、es of BoilerPage 45缩核模型：等径模型：爆裂模型：长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 46小的煤粉颗粒比大颗粒更易于着火；小的煤粉颗粒比大颗粒更易于着火；不能热分解的物质，着火发生表面；不能热分解的物质，着火发生表面；完全热分解的物质，着火发生于气相；完全热分解的物质，着火发生于气相；煤粉粒子为部分热分解物质，其着火方式取决于粒径、煤粉粒子为部分热分解物质，其着火方式取决于粒径、挥发分含量、环境氧浓度等因素的影响，既可能发生挥发分含量、环境氧浓度等因素的影响，既可能发生气相着火、固相着火、气固两相同时着火

25、。气相着火、固相着火、气固两相同时着火。长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 47（1）在煤粉流中，煤粉流以两相流的特点与周围高温烟气）在煤粉流中，煤粉流以两相流的特点与周围高温烟气发生换热而使煤粉粒子着火燃烧。发生换热而使煤粉粒子着火燃烧。 传统的观点：是对流换热为主；传统的观点：是对流换热为主；最新的一种观点：以辐射换热为主。最新的一种观点：以辐射换热为主。（2 2）着火）着火后的煤粉颗粒流，粒子除了与周围的气体间发生后的煤粉颗粒流，粒子除了与周围的气体间发生对流换热外，还有粒子间的辐射换热。对流换热外，还有粒子间的辐射

26、换热。（3 3）因煤粉流的存在，）因煤粉流的存在，一旦着火，则存在火焰的传播一旦着火，则存在火焰的传播。长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 48（4）着火总是在热交换最强烈的区域先发生，对）着火总是在热交换最强烈的区域先发生，对于不同的燃烧器，具体如下于不同的燃烧器，具体如下：在约在约1500的高温环境中，典型的煤粉气流的着火时间的高温环境中，典型的煤粉气流的着火时间为为150200ms。内回流型燃烧器：内回流型燃烧器：在中心与外边缘几乎同时发生着火，在中心与外边缘几乎同时发生着火，有时中心区域先发生着火，其原因是中心回流

27、使加热温有时中心区域先发生着火，其原因是中心回流使加热温度快速升高。度快速升高。简单直流煤粉燃烧器：简单直流煤粉燃烧器：着火在最外边缘首先发生，然后着火在最外边缘首先发生，然后向轴心传播发展。向轴心传播发展。长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 49长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 50长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 51控制理论的稳定性概念控制理论的稳定性概念将燃烧室视为一控

28、制系统，当这个系统的输入参将燃烧室视为一控制系统，当这个系统的输入参数数(如燃料特性、风煤配比、气流初始温度等如燃料特性、风煤配比、气流初始温度等)在一在一个有界的范围内变化时，如果该系统的输出个有界的范围内变化时，如果该系统的输出(如放如放热量、燃烧室内的温度等热量、燃烧室内的温度等)能维持在一个稳定的范能维持在一个稳定的范围内，则该系统是稳定的，即燃烧是稳定的。围内，则该系统是稳定的，即燃烧是稳定的。 传统的稳定性概念传统的稳定性概念即燃料在某一热力环境中燃烧时燃烧过程能连续即燃料在某一热力环境中燃烧时燃烧过程能连续不断地进行，外观表现为火焰不熄火。不断地进行，外观表现为火焰不熄火。 （1

29、 1）稳定性概念）稳定性概念长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 52（a a）直流煤粉燃烧器）直流煤粉燃烧器 (b) (b) 钝体煤粉燃烧器钝体煤粉燃烧器长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 53长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 54Q1燃烧放热量；燃烧放热量；Q2燃烧产物与燃烧室壁面间的换热；燃烧产物与燃烧室壁面间的换热；V可燃混合物容积；可燃混合物容积；Qr燃烧反应热；燃烧反应

30、热；Co2煤粉表面氧的浓度；煤粉表面氧的浓度； 对流换热系数；对流换热系数；S燃烧室壁面面积。燃烧室壁面面积。空气空气燃料燃料烟气烟气Q2Q1rnOVQCRTEkQ201)/exp()(2bTTSQiTTQQ21稳定燃烧的稳定燃烧的热力学条件热力学条件长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 55 TQQ23Q22Q21Q1Tf0T1Tb2Tb1长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 56燃料性质燃料性质 燃料性质、煤粉细度；燃料性质、煤粉细度；燃烧室内的温度水

31、平；燃烧室内的温度水平；燃烧室的散热条件；燃烧室的散热条件；煤粉气流的初温；煤粉气流的初温；风煤配比；风煤配比；燃烧器的气动特性；燃烧器的气动特性；长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 57 稳定燃烧稳定燃烧的理论的理论着火温度理论着火温度理论着火热平衡理论着火热平衡理论n稳定燃烧稳定燃烧的工程技的工程技术措施术措施燃烧器技术：燃烧器技术：回流型、浓淡型、复合型。回流型、浓淡型、复合型。卫燃带技术：卫燃带技术：燃烧调整技术：燃烧调整技术：配风方式、燃烧器投运配风方式、燃烧器投运行方式等。行方式等。火焰在线监测技术：火焰在线监

32、测技术：长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 58影响因素分析影响因素分析：)/exp(0RTEkk 燃烧器的气动特性燃烧器的气动特性 决定着火特性决定着火特性 燃烬率燃烬率 燃料反应活性越高燃料反应活性越高 局部温度越高。局部温度越高。炉膛设计热负荷炉膛设计热负荷(容积热负荷、断面热负荷、燃烧器区域壁面热负荷容积热负荷、断面热负荷、燃烧器区域壁面热负荷)。卫燃带的面积、位置、厚度。卫燃带的面积、位置、厚度。 燃料特性：燃料特性：指前因子指前因子k0；活化能活化能 EM、Vdaf、A、R90 燃烧室的温度水平燃烧室的温度水平

33、 反应速度反应速度 长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 59炉膛（燃烧室）炉膛（燃烧室）燃烧器燃烧器燃烧设备煤粉燃烧器煤粉燃烧器油燃烧器油燃烧器点火装置点火装置直流燃烧器直流燃烧器旋流燃烧器旋流燃烧器一次风喷咀一次风喷咀二次风喷咀二次风喷咀三次风喷咀三次风喷咀直流一次风、二次风直流一次风、二次风旋流二、三次风旋流二、三次风电火花点火电火花点火电弧点火电弧点火半导体高能点火半导体高能点火空气雾化空气雾化蒸汽雾化蒸汽雾化自冷灰斗至炉膛自冷灰斗至炉膛出口的燃烧空间出口的燃烧空间长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4

34、-29Principles of BoilerPage 60 长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 61直流燃烧器直流燃烧器旋流燃烧器旋流燃烧器回流型燃烧器回流型燃烧器浓淡燃烧器浓淡燃烧器一次旋流一次旋流一次直流一次直流+ +二次旋流二次旋流一次直流一次直流+ +二次旋流二次旋流+ +三次旋流三次旋流一次旋流一次旋流+ +二次旋流二次旋流+ +三次旋流三次旋流气流没有气流没有切向流动切向流动速度分量速度分量气流有切向流气流有切向流动速度分量动速度分量长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principle

35、s of BoilerPage 62YXZm前墙左侧墙右侧墙X ：离前墙的距离Y ：离炉膛底部的距离Z ：离左侧墙的距离YXZYXZ燃烧器燃烧器燃尽风口燃尽风口m前墙后墙X ：离前墙的距离Y ：离炉膛底部的距离Z ：离左侧墙的距离Flame Stabilizing RingBaffle PlateGuide sleeveP.C. Concentrator 二次风二次风三次风三次风煤粉煤粉+一次风一次风 导流环导流环导流筒导流筒煤粉浓缩器煤粉浓缩器ABCD长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 63长沙理工大学能动学院长沙理工大

36、学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 64长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 65 长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 67* *1/2 长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 68旋流强度旋流强度n :n :表征旋转程度表征旋转程度 (气流旋转动量矩气流旋转动量矩/轴向动量轴向动量)。随着随着n n的不同

37、，旋转射流有三种不同的流动状态的不同，旋转射流有三种不同的流动状态 封闭气流封闭气流 n 较小，弱旋或不旋，较小，弱旋或不旋，中心没有回流区或回流区较小中心没有回流区或回流区较小，回流，回流区负压小，主射流受到压缩，旋转射流呈封闭状态，特性接近直流射流区负压小，主射流受到压缩，旋转射流呈封闭状态，特性接近直流射流. 开放气流开放气流 n 较大，射流内、外侧的压力差逐渐接近，射流较大，射流内、外侧的压力差逐渐接近，射流中心形成较中心形成较大回流区大回流区，延长到速度很低处才封闭，形成开放式的结构，延长到速度很低处才封闭，形成开放式的结构2/2 全扩散气流全扩散气流 n 和扩展角很大，射流外卷吸作

38、用强烈，使外侧压力小和扩展角很大，射流外卷吸作用强烈，使外侧压力小于中心压力，整个射流向外全部张开，外侧回流区全部消失于中心压力，整个射流向外全部张开，外侧回流区全部消失长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 69 旋流燃烧器旋流燃烧器根据结构不同，分为根据结构不同，分为 蜗壳式旋流燃烧器蜗壳式旋流燃烧器 采用蜗壳作旋流器采用蜗壳作旋流器 叶片式旋流燃烧器叶片式旋流燃烧器 采用叶片作旋流器采用叶片作旋流器型型 式式 旋旋 流流 器器一一 次次 风风二二 次次 风风蜗壳型蜗壳型双蜗壳双蜗壳单蜗壳单蜗壳叶片叶片+ +蜗壳蜗壳旋转旋

39、转直流，带中心扩流锥直流，带中心扩流锥经蜗壳旋转经蜗壳旋转旋转旋转旋转旋转经叶片旋转经叶片旋转叶片型叶片型轴向叶片轴向叶片切向叶片切向叶片直流或弱旋直流或弱旋直流或弱旋直流或弱旋旋转旋转旋转旋转1/6长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 70 2/6长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 713/6长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 724/6长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院20

40、22-4-29Principles of BoilerPage 735/6长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 746/6长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 75长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 761/2长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 77 2/2长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29

41、Principles of BoilerPage 78前前墙墙燃燃烧烧器器后后墙墙燃燃烧烧器器烟气烟气长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院直流燃烧器直流燃烧器: 出口气流为直流射流或直流射流组。出口气流为直流射流或直流射流组。长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 80长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 81长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 82 W WH H=0=0，C CH

42、H=0=0，T TH HTT0 01/5W W0 0C C0 0T T0 0长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 83W WH H=0=0，C CH H=0=0，T TH HTT0 02/5长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 843/5 射流核心区射流核心区 射流中心尚未被周围气体混入，保持初速射流中心尚未被周围气体混入，保持初速w w0 0的区域的区域 湍流边界层湍流边界层 核心区维持初速核心区维持初速w w0 0的边界称为的边界称为内边界内边界；射流

43、与周围气体的射流与周围气体的分界称为分界称为外边界外边界。内、外边界间区域为内、外边界间区域为湍流边界层，湍流边界层，其内为射流本身的流其内为射流本身的流体以及卷吸进来的周围气体体以及卷吸进来的周围气体 转折截面转折截面 核心区消失，只在射流轴线保持初速核心区消失，只在射流轴线保持初速w w0 0的某点对应的截面。的某点对应的截面。在转折截面前的射流段称为在转折截面前的射流段称为初始段初始段，在转折截面后的射流称为在转折截面后的射流称为基本段基本段 扩展角扩展角 射流外边界线的交点称为源点，其交角称为扩展角射流外边界线的交点称为源点，其交角称为扩展角1-1-喷口；喷口；2-2-核心区；核心区；

44、3-3-边界层；边界层；4-4-外边界；外边界；5-5-内边界；内边界；6-6-源点；源点；7-7-扩展角；扩展角；8-8-速度分布速度分布W WH H=0=0，C CH H=0=0，T TH HTT0 0长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 85 4/5u 长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 86 5/5长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 87 1/3u 长沙理工大学能动学院长沙理

45、工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 88 2/3长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 89 3/3长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 90 长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 91 邻角气流的横向推力邻角气流的横向推力 其大小取决于四其大小取决于四角射流的旋转动量矩。其中角射流的旋转动量矩。其中二次风射流动二次风射流动量矩起主要作用量矩起主要作用；一次风射流本身的动量；一次风射流本身的动量（刚性）则是维持气流不偏斜的内在因素（刚性）则是维持气流不偏斜的内在因素 。 1/2 长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 92 2/2 长沙理工大学能动学院长沙理工大学能动学院2022-4-29Principles of BoilerPage 93型布置锅炉型布置锅炉炉膛内火焰结构炉膛内火焰结构比较内容比较内容前后墙对冲燃烧前后墙对冲燃烧