第二章、锅炉的燃烧系统及其设备(2)

1、n燃烧设备燃烧设备包括：炉膛、燃烧器和点火装置包括：炉膛、燃烧器和点火装置对燃烧设备的对燃烧设备的要求要求：n燃烧效率高；燃烧效率高；n着火和燃烧稳定、可靠；着火和燃烧稳定、可靠；n运行方便；运行方便；n制造、安装和检修简单方便；制造、安装和检修简单方便；煤粉燃烧器的作用：煤粉燃烧器的作用： (1)(1)向锅炉炉膛内输送燃料和空气；向锅炉炉膛内输送燃料和空气；(2)(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)(3)保证燃料进入炉膛后尽快、稳定的着火，迅速、完全保证燃料进入炉膛后尽快、稳定的着火，迅速、完全的燃尽。的燃尽。一、炉膛一、炉膛1 1、结构：、结构：全悬

2、吊结构；高、宽、深；平炉顶、斜炉顶；全悬吊结构；高、宽、深；平炉顶、斜炉顶；全钢结构；平衡通风；负压；岛式；半露天、全封闭；全钢结构；平衡通风；负压；岛式；半露天、全封闭；n燃烧煤粉对炉膛的要求燃烧煤粉对炉膛的要求：n创造良好的着火、稳燃条件，并使燃料在炉内完全燃尽；创造良好的着火、稳燃条件，并使燃料在炉内完全燃尽；n将烟气冷却至煤灰的熔点温度以下，保证炉膛内所有的将烟气冷却至煤灰的熔点温度以下，保证炉膛内所有的受热面不结渣；受热面不结渣；n布置足够的蒸发受热面，并不发生传热恶化；布置足够的蒸发受热面，并不发生传热恶化；n尽可能减少污染物的生成量；尽可能减少污染物的生成量；n对煤质和负荷变化有

3、较宽的适应性能以及连续运行的可对煤质和负荷变化有较宽的适应性能以及连续运行的可靠性。靠性。2 2、完全燃烧的条件、完全燃烧的条件A A、充足而又合适的空气量；、充足而又合适的空气量；B B、适当高的炉温；、适当高的炉温；C C、足够的燃烧停留时间；、足够的燃烧停留时间；D D、煤粉与空气良好的混合和扰动；、煤粉与空气良好的混合和扰动；二、燃烧器二、燃烧器( (一一) )燃烧器的布置燃烧器的布置1 1、旋流燃烧器的布置方式：、旋流燃烧器的布置方式：(a)前墙布置前墙布置 (b)两面墙布置两面墙布置 (c)半开炉膛对冲半开炉膛对冲 (d)炉底布置炉底布置（e）炉顶布置）炉顶布置 (b-1) 两面墙

4、交错布置两面墙交错布置 (b) 两面墙交错布置两面墙交错布置2 2、直流式燃烧器的布置方式、直流式燃烧器的布置方式（二）直流式煤粉燃烧器（二）直流式煤粉燃烧器n直流燃烧器通常由一列矩形或圆形喷口组成。煤粉气流直流燃烧器通常由一列矩形或圆形喷口组成。煤粉气流和热空气从喷口射出后，形成直流射流。直流射流的和热空气从喷口射出后，形成直流射流。直流射流的主主要特点要特点是沿流动方向的速度衰减比较慢，具有比较稳定是沿流动方向的速度衰减比较慢，具有比较稳定射流核心区，且一次风和二次风的后期混合比较强射流核心区，且一次风和二次风的后期混合比较强。1 1、湍流自由射流的动力学特征、湍流自由射流的动力学特征2

5、2、直流煤粉燃烧器的类型、直流煤粉燃烧器的类型（1 1）均等配风直流式燃烧器）均等配风直流式燃烧器直流煤粉燃烧器的一、二次风喷口的布置方式大致上有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。一类两种类型。一类适用于燃烧容易着火的煤，如烟煤、褐适用于燃烧容易着火的煤，如烟煤、褐煤等。煤等。这类燃烧器的一、二次风喷口通常这类燃烧器的一、二次风喷口通常交替间隔交替间隔排列，排列，相邻两个喷口的中心间距较小，称为相邻两个喷口的中心间距较小，称为均等配风直流燃烧均等配风直流燃烧器器。见图。见图6-16-1。 wx=0 Wx x w0 wm 初始段初始段 基本段基本段 x第六章、燃烧设备及煤

6、粉燃烧新技术11（2 2）一次风集中布置的分级配风直流式燃烧器）一次风集中布置的分级配风直流式燃烧器 分级配风直流煤粉燃烧器分级配风直流煤粉燃烧器适用于燃烧着火比较困难的煤，适用于燃烧着火比较困难的煤，如挥发分较低的如挥发分较低的贫煤、无烟煤贫煤、无烟煤或或劣质烟煤劣质烟煤。n特点特点：几个一次风：几个一次风喷口集中布置喷口集中布置在一起，一、二次风喷在一起，一、二次风喷口中心间距较大，如图所示。由于一次风中携带的煤粉着口中心间距较大，如图所示。由于一次风中携带的煤粉着火比较困难，一、二次风的火比较困难，一、二次风的混合过早混合过早，会使火焰，会使火焰温度降低温度降低，引起引起着火不稳定着火不

7、稳定。为了维持煤粉火焰的稳定着火，希望推。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混合，所以将二次风分为先后两批迟煤粉气流与二次风的混合，所以将二次风分为先后两批送入着火后的煤粉气流中。送入着火后的煤粉气流中。n分级配风的分级配风的目的目的是：是：在燃烧过程在燃烧过程不同时期不同时期的各个阶段，的各个阶段，按需要送入适量空气，保证煤粉稳定着火、完全燃烧。按需要送入适量空气，保证煤粉稳定着火、完全燃烧。n一次风集中布置的一次风集中布置的特点特点使着火区保持比较使着火区保持比较高高的的煤粉浓度煤粉浓度，减少着火热；燃烧，减少着火热；燃烧放放热热比较比较集中集中，使着火区保持高温燃烧状

8、态，适用于难燃煤；，使着火区保持高温燃烧状态，适用于难燃煤；煤粉气流煤粉气流刚性增强刚性增强，不易偏斜贴墙；，不易偏斜贴墙；卷吸卷吸高温烟气的高温烟气的能力能力加强加强。n一次风集中布置的一次风集中布置的问题问题着火区煤粉高度集中，可能造成着火区着火区煤粉高度集中，可能造成着火区供氧不足供氧不足，延缓，延缓燃烧进程；燃烧进程；一次风喷嘴附近为高温区，一次风喷嘴附近为高温区，喷嘴易变形喷嘴易变形；容易出现空气、煤粉分层现象。容易出现空气、煤粉分层现象。n一次风喷口出口附近处于高温，且一次风速较低，喷口易一次风喷口出口附近处于高温，且一次风速较低，喷口易烧坏。为了冷却一次风喷口，可在一次风喷口上加

9、装烧坏。为了冷却一次风喷口，可在一次风喷口上加装夹心夹心风风或或周界风周界风。3 3、四角布置直流燃烧器的工作原理、四角布置直流燃烧器的工作原理n煤粉气流在射出喷口时，是直流射流，但当四股气流到达煤粉气流在射出喷口时，是直流射流，但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，炉膛中心部位时，以切圆形式汇合，形成旋转燃烧火焰，如图如图6-46-4所示，称为所示，称为四角切圆燃烧方式四角切圆燃烧方式。同时在炉膛内形成。同时在炉膛内形成一个一个自下而上的自下而上的旋涡状气流旋涡状气流，如图，如图: :n煤粉气流着火的热源不仅来自煤粉气流着火的热源不仅来自卷吸卷吸热烟气和邻角火焰的

10、热烟气和邻角火焰的撞撞击击，而且还来自炉内高温火焰的，而且还来自炉内高温火焰的辐射辐射加热，但着火的加热，但着火的主要主要热源热源来自来自卷吸卷吸加热，约占总着火热源的加热，约占总着火热源的606070%70%。n煤粉气流在正常燃烧时，一般在距离喷口煤粉气流在正常燃烧时，一般在距离喷口0.30.30.50.5米米处开处开始着火，在离开喷口始着火，在离开喷口1 12 2米米的范围内，煤粉中大部分挥发的范围内，煤粉中大部分挥发分析出并烧完，此后是焦炭和剩余挥发份的燃烧，需要延分析出并烧完，此后是焦炭和剩余挥发份的燃烧，需要延续续10102020米甚至更长的距离。当燃料到达炉膛出口处时，米甚至更长的

11、距离。当燃料到达炉膛出口处时，燃料中燃料中9898以上的可燃物可以完全燃尽。以上的可燃物可以完全燃尽。 4 4、四角切圆燃烧锅炉的残余旋转、四角切圆燃烧锅炉的残余旋转n在四角切圆燃烧锅炉中，火焰不但旋转稳定、强烈，而在四角切圆燃烧锅炉中，火焰不但旋转稳定、强烈，而且粘性很大。一般烟温偏差达且粘性很大。一般烟温偏差达100100左右，偏差严重的甚左右，偏差严重的甚至达到至达到300300。n在沿炉膛出口过热器区域的高度方向上，也存在着烟温在沿炉膛出口过热器区域的高度方向上，也存在着烟温偏差和烟速偏差。偏差和烟速偏差。5 5、四角切圆燃烧的气流偏斜及切圆直径、四角切圆燃烧的气流偏斜及切圆直径采用四

12、角燃烧方式的锅炉，运行中容易发生气流偏斜而导采用四角燃烧方式的锅炉，运行中容易发生气流偏斜而导致火焰贴墙，引起结渣以及燃烧不稳定现象。致火焰贴墙，引起结渣以及燃烧不稳定现象。（1 1）气流偏斜问题）气流偏斜问题引起燃烧器出口气流偏斜的引起燃烧器出口气流偏斜的主要原因主要原因是：是：n邻角气流的撞击邻角气流的撞击n射流两侧射流两侧“补气补气”条件条件n燃烧器的燃烧器的高宽比高宽比(hr/b)(hr/b)n切圆直径的膨胀切圆直径的膨胀（2 2）切圆直径）切圆直径 炉内假想切圆直径影响着气流贴墙、结渣情况和燃烧稳炉内假想切圆直径影响着气流贴墙、结渣情况和燃烧稳定性，还影响着汽温调节和炉膛容积中火焰的

13、充满程度。定性，还影响着汽温调节和炉膛容积中火焰的充满程度。切圆直径的调整十分重要。切圆直径的调整十分重要。当切圆直径较大时，煤粉的着火条件较好，气流旋转强当切圆直径较大时，煤粉的着火条件较好，气流旋转强烈，气流扰动大，可燃物与空气流的混合加强，有利于烈，气流扰动大，可燃物与空气流的混合加强，有利于煤粉的燃尽。煤粉的燃尽。但是，切圆直径过大，会带来下述的问题：但是，切圆直径过大，会带来下述的问题：(1)(1) 火焰容易贴墙，引起火焰容易贴墙，引起结渣结渣；(2)(2) 着火过于靠近喷口，容易着火过于靠近喷口，容易烧坏喷口烧坏喷口；(3)(3) 火焰旋转强烈时，产生的火焰旋转强烈时，产生的旋转动

14、量矩大旋转动量矩大，这将使炉，这将使炉膛出口烟温分布不均匀程度加大，引起较大的热偏差，膛出口烟温分布不均匀程度加大，引起较大的热偏差，导致过热器结渣或超温。导致过热器结渣或超温。6 6、一次风与二次风、一次风与二次风（1 1）一次风量）一次风量 一次风量主要一次风量主要取决于取决于煤质的挥发分含量和挥发分的发热煤质的挥发分含量和挥发分的发热量量。当煤质一定时，一次风量是影响煤粉气流着火速度和。当煤质一定时，一次风量是影响煤粉气流着火速度和着火稳定性的主要因素。一次风量愈大，煤粉气流加热至着火稳定性的主要因素。一次风量愈大，煤粉气流加热至着火所需的热量就越多，即着火热愈多，使着火推迟，燃着火所需

15、的热量就越多，即着火热愈多，使着火推迟，燃料在炉内的有效燃烧时间减少，导致燃烧不完全。料在炉内的有效燃烧时间减少，导致燃烧不完全。n一次风量通常用一次风量占总风量的比值表示，称为一次风量通常用一次风量占总风量的比值表示，称为一次一次风率风率。（2 2）一次风速）一次风速一次风速过高，会推迟着火，引起燃烧不稳定。当一次风一次风速过高，会推迟着火，引起燃烧不稳定。当一次风速大于火焰传播速度时，就会吹灭火焰或者引起速大于火焰传播速度时，就会吹灭火焰或者引起“脱火脱火”。一次风速过低，对稳定燃烧和防止结渣也是不利的。一次风速过低，对稳定燃烧和防止结渣也是不利的。 （3 3）一次风温）一次风温 一次风温

16、对煤粉气流的着火、燃烧速度影响较大。提高一一次风温对煤粉气流的着火、燃烧速度影响较大。提高一次风温，可降低着火热，使着火位置提前，还能在低负荷次风温，可降低着火热，使着火位置提前，还能在低负荷运行时稳定燃烧。提高热风温度是提高煤粉着火速度和着运行时稳定燃烧。提高热风温度是提高煤粉着火速度和着火稳定性的必要措施之一。火稳定性的必要措施之一。（4 4）二次风量和风速）二次风量和风速二次风量、风速、风温和投入位置对着火稳定性和燃尽过二次风量、风速、风温和投入位置对着火稳定性和燃尽过程起着重要作用。对于大容量锅炉尤其要注意二次风穿透程起着重要作用。对于大容量锅炉尤其要注意二次风穿透火焰的能力。火焰的能

17、力。二次风是在煤粉气流着火后混入的。通常二次风速比一次二次风是在煤粉气流着火后混入的。通常二次风速比一次风速提高一倍以上。风速提高一倍以上。（5 5）二次风温）二次风温从燃烧角度看，二次风温愈高，愈能强化燃烧。但是二次从燃烧角度看，二次风温愈高，愈能强化燃烧。但是二次风温的提高受到空气预热器传热面积的限制，不但增加投风温的提高受到空气预热器传热面积的限制，不但增加投资，而且将使预热器结构庞大，不便布置。资，而且将使预热器结构庞大，不便布置。 7 7、摆动式燃烧器、摆动式燃烧器n直流式煤粉燃烧器的喷口可做成固定式的，也可做成摆动直流式煤粉燃烧器的喷口可做成固定式的，也可做成摆动式的。摆动式燃烧器

18、的各喷口一般可同步上、下摆动式的。摆动式燃烧器的各喷口一般可同步上、下摆动20203030度，用来改变火焰中心位置的高度，调节再热蒸汽温度。度，用来改变火焰中心位置的高度，调节再热蒸汽温度。便于在启动和运行中进行燃烧调节，控制炉膛出口烟温，便于在启动和运行中进行燃烧调节，控制炉膛出口烟温，避免炉膛内受热面结渣。避免炉膛内受热面结渣。n摆动式燃烧器一般摆动式燃烧器一般适用于适用于燃烧燃烧烟煤烟煤，也可燃烧，也可燃烧较易着火的较易着火的贫煤贫煤，但，但不适用不适用于燃烧难着火的于燃烧难着火的无烟煤、贫煤、劣质烟煤无烟煤、贫煤、劣质烟煤。摆动式燃烧器的摆动机构摆动式燃烧器的摆动机构（二）旋流式燃烧器

19、（二）旋流式燃烧器n旋流式燃烧器由圆形喷口组成，燃烧器中装有各种型式的旋流式燃烧器由圆形喷口组成，燃烧器中装有各种型式的旋流发生器（简称旋流器）。煤粉气流或热空气通过旋流旋流发生器（简称旋流器）。煤粉气流或热空气通过旋流器时，发生旋转，具有器时，发生旋转，具有切向、轴向、径向切向、轴向、径向三个方向的速度，三个方向的速度，从喷口射出后即形成旋转射流。利用旋转射流，能形成有从喷口射出后即形成旋转射流。利用旋转射流，能形成有利于着火的高温烟气回流区，并使气流强烈混合。利于着火的高温烟气回流区，并使气流强烈混合。n图中表示煤粉气流经过蜗壳式旋流器后形成旋转气流，射图中表示煤粉气流经过蜗壳式旋流器后形

20、成旋转气流，射出喷口后在气流中心形成回流区，这个回流区叫出喷口后在气流中心形成回流区，这个回流区叫内回流区内回流区。n内回流区内回流区卷吸卷吸炉内的高温烟气来加热煤粉气流，当煤粉气炉内的高温烟气来加热煤粉气流，当煤粉气流拥有了一定热量并达到着火温度后就开始着火，火焰流拥有了一定热量并达到着火温度后就开始着火，火焰从从内回流区的内边缘向外传播内回流区的内边缘向外传播。n在旋转气流的外围也形成回流区，叫在旋转气流的外围也形成回流区，叫外回流区外回流区。外回流区。外回流区也也卷吸卷吸高温烟气来加热空气和煤粉气流。在着火后的煤粉高温烟气来加热空气和煤粉气流。在着火后的煤粉气流的外围送入的二次风也形成旋

21、转气流，故二次风与一气流的外围送入的二次风也形成旋转气流，故二次风与一次风的混合比较强烈，使燃烧过程连续进行，直至燃尽。次风的混合比较强烈，使燃烧过程连续进行，直至燃尽。n 按照旋流器的结构，旋流式燃烧器可分为按照旋流器的结构，旋流式燃烧器可分为蜗壳式蜗壳式、 可动叶轮式可动叶轮式、 可动叶片式可动叶片式三大类。三大类。n旋流强度：旋流强度：n气流旋流强度较小时，形成气流旋流强度较小时，形成封闭式火焰封闭式火焰。气流旋流强度。气流旋流强度较大时，形成较大时，形成开放式火焰开放式火焰。气流旋流强度进一步增大时，。气流旋流强度进一步增大时，形成形成全开放式火焰全开放式火焰( (飞边火焰飞边火焰)

22、)。n在在封闭式旋流封闭式旋流火焰中，在火焰根部形成回流区，这种火火焰中，在火焰根部形成回流区，这种火焰可卷吸火焰自身燃烧放出的热量，具有一定的自稳定焰可卷吸火焰自身燃烧放出的热量，具有一定的自稳定着火能力，但因回流量小，不适合燃烧难燃的煤。着火能力，但因回流量小，不适合燃烧难燃的煤。n旋流式燃烧器出口有时可能是旋流式燃烧器出口有时可能是开放式气流开放式气流，这时旋转气，这时旋转气流将高温烟气从炉膛中卷吸进来，形成贴壁火焰，引起流将高温烟气从炉膛中卷吸进来，形成贴壁火焰，引起结渣，因此实际运行中应避免旋流强度过大而导致结渣，因此实际运行中应避免旋流强度过大而导致飞边飞边气流气流。DKMKLMn

23、8n旋转火焰的特性旋转火焰的特性三、点火装置：三、点火装置：n电火花，电弧点火，等离子点火，高能点火。电火花，电弧点火，等离子点火，高能点火。四、空气预热器四、空气预热器1 1、分类：、分类：传热式：管式空气预热器传热式：管式空气预热器 蓄热式：回转式空气预热器蓄热式：回转式空气预热器2 2、回转式特点：、回转式特点：1 1）传热面密度大，结构紧凑，占地面积小，在相同体积）传热面密度大，结构紧凑，占地面积小，在相同体积内，回转式可布置的受热面面积是管式预热器的内，回转式可布置的受热面面积是管式预热器的。 ；2 2）总重量轻；）总重量轻；3 3）布置灵活方便；）布置灵活方便；4 4）受热面金属温

24、度高，低温腐蚀轻；）受热面金属温度高，低温腐蚀轻；5 5），8%8%10%10%；6 6）结构复杂，制造工艺高，运行维护检修复杂，工作量）结构复杂，制造工艺高，运行维护检修复杂，工作量大；大；n有有水平轴水平轴和和垂直轴垂直轴两种，多用垂直轴；两种，多用垂直轴；n回转式空气预热器根据转动部件不同分为回转式空气预热器根据转动部件不同分为和和两种。两种。3 3、受热面回转空气预热器、受热面回转空气预热器 受热面受热面波形板波形板装于圆形筒体内，圆形筒体被钢板分隔装于圆形筒体内，圆形筒体被钢板分隔成若干个扇形仓格，每个扇形仓格内装满由金属薄板制成成若干个扇形仓格，每个扇形仓格内装满由金属薄板制成的波

25、形板组件，波形板组件称为的波形板组件，波形板组件称为。 蓄热板一般由厚度蓄热板一般由厚度0.50.51.25mm1.25mm薄钢板轧制成波形薄钢板轧制成波形板和定位板，并要求板上斜波纹与气流方向成板和定位板，并要求板上斜波纹与气流方向成3030夹角，夹角，以使增强气流扰动而改善传热效果。以使增强气流扰动而改善传热效果。 n回转式空气预热器中烟气通道一般占总受热面积的回转式空气预热器中烟气通道一般占总受热面积的50%50%，空气通道占总面积的，空气通道占总面积的30%30%40%40%，其余部分为密封，其余部分为密封区，用以防止漏风。区，用以防止漏风。n三分仓式三分仓式受热面转动空气预热器结构由

26、三对扇形板形受热面转动空气预热器结构由三对扇形板形成的密封区将受热面分为一次风通道，二次风通道，成的密封区将受热面分为一次风通道，二次风通道，烟气通道。每个密封区所占角度为烟气通道。每个密封区所占角度为1515，一次风通道，一次风通道所占角度所占角度3535，二次风通道为，二次风通道为115115，烟气通道为，烟气通道为165165。n国内电站锅炉多数采用受热面旋转式的空气预热器，国内电站锅炉多数采用受热面旋转式的空气预热器，正常运行时其转速一般为正常运行时其转速一般为1.17r/min1.17r/min，转速变化范围为，转速变化范围为0.25-1.23 r/min0.25-1.23 r/mi

27、n。4 4、风罩回转空气预热器、风罩回转空气预热器一、风机一、风机n常用的风机有常用的风机有离心式离心式和和轴流式轴流式两种。两种。n按作用分为按作用分为送风机送风机、引风机引风机、一次风机一次风机和和排粉风机排粉风机。二、除尘器二、除尘器（一）机械式除尘器（一）机械式除尘器1、干式旋风子、干式旋风子2、湿式除尘器、湿式除尘器：离心水膜式除尘器；文丘里湿式除尘器；：离心水膜式除尘器；文丘里湿式除尘器；（二）电气除尘器（二）电气除尘器1、基本原理：、基本原理：n气体电离气体电离、尘粒的荷电尘粒的荷电和和沉积沉积三个阶段三个阶段（1）气体的电离）气体的电离n金属圆管金属圆管1为正极，导线为正极，导线2为负极为负极n导线与圆管组成导线