第五节新型煤粉炉燃烧器的种类及原理

1、第五节第五节 新型煤粉炉燃烧器的种新型煤粉炉燃烧器的种类及原理类及原理燃烧稳定性的技术措施可归纳如下：燃烧稳定性的技术措施可归纳如下：一、制粉系统方面一、制粉系统方面1.1.加强燃煤的统筹调度和管理，尽量避加强燃煤的统筹调度和管理，尽量避免煤质的大幅度变化。免煤质的大幅度变化。2.2.根据煤质特性、磨煤机型式、燃烧方根据煤质特性、磨煤机型式、燃烧方式、炉膛结构和热负荷等因素，选择经式、炉膛结构和热负荷等因素，选择经济的煤粉细度。济的煤粉细度。3.3.提高一次风粉混合物温度。提高一次风粉混合物温度。4.4.提高风粉混合物中煤粉浓度。提高风粉混合物中煤粉浓度。二、炉膛设计方面合理选择炉型。炉膛的结

2、构对炉内空气动力特性和传热条件有直接影响。它关系到炉内烟气温度水平、一次风粉气流与高温烟气的热量和质量交换等，即直接影响煤粉气流的着火和稳燃。 三、燃烧方面三、燃烧方面 （1 1）在燃烧器出口建立起有利的）在燃烧器出口建立起有利的着火区。着火区。 （2 2）合理的喷口布置和配风。）合理的喷口布置和配风。 （3 3）增加预燃室点火稳燃装置，）增加预燃室点火稳燃装置，提供稳定的着火和稳燃热源。提供稳定的着火和稳燃热源。 在上述各项技术措施中，最关键的是燃烧在上述各项技术措施中，最关键的是燃烧器的作用。器的作用。四、新型煤粉燃烧器的主要类型介四、新型煤粉燃烧器的主要类型介绍如下绍如下 1 1、煤粉预

3、燃室燃烧器、煤粉预燃室燃烧器 这是我国研究最早、目前应用最广泛这是我国研究最早、目前应用最广泛的新型煤粉燃烧器装置。的新型煤粉燃烧器装置。 预燃室燃烧器是由耐火材料或耐热钢预燃室燃烧器是由耐火材料或耐热钢板制造的前置燃烧室。板制造的前置燃烧室。 2 2、钝体燃烧器、钝体燃烧器 该型燃烧器是华中理工大学于该型燃烧器是华中理工大学于8080年代初研制的，年代初研制的，其应用范围仅次于预燃室燃烧器。多用在燃用劣其应用范围仅次于预燃室燃烧器。多用在燃用劣质烟煤、贫煤和无烟煤的锅炉上，用作稳定火焰质烟煤、贫煤和无烟煤的锅炉上，用作稳定火焰和改善燃烧。和改善燃烧。 它是在角置式煤粉燃烧器每个角一次风喷口出

4、口它是在角置式煤粉燃烧器每个角一次风喷口出口处，设置一个非流线形物体处，设置一个非流线形物体钝体，使煤粉气钝体，使煤粉气流在钝体的尾迹区产生回流，卷吸高温烟气，以流在钝体的尾迹区产生回流，卷吸高温烟气，以利于燃料的着火和火焰的稳定。着火后的煤粉火利于燃料的着火和火焰的稳定。着火后的煤粉火炬在炉膛内组成四角切圆燃烧。炬在炉膛内组成四角切圆燃烧。 3 3、火焰稳定船燃烧器、火焰稳定船燃烧器 又称船型煤粉燃烧器是由清华大学于又称船型煤粉燃烧器是由清华大学于8080年代中期年代中期研制成功的。研制成功的。 其结构为在常规直流煤粉燃烧器一次风口内加装其结构为在常规直流煤粉燃烧器一次风口内加装一个船型火焰

5、稳定器，并在其中心设有点火小油一个船型火焰稳定器，并在其中心设有点火小油枪。枪。 采用这种结构后，上煤粉气流绕过它以后射入炉采用这种结构后，上煤粉气流绕过它以后射入炉膛，在离一次风喷口不远处形成一个束腰射流。膛，在离一次风喷口不远处形成一个束腰射流。在束腰部的两侧外缘形成高温、高煤粉浓度和有在束腰部的两侧外缘形成高温、高煤粉浓度和有适当氧气浓度的区域，成为点燃煤粉气流的良好适当氧气浓度的区域，成为点燃煤粉气流的良好着火热源，从而稳定炉内燃烧。着火热源，从而稳定炉内燃烧。4 4、浓淡燃烧器、浓淡燃烧器浓淡燃烧器利用离心力或惯性力将一次风煤粉浓淡燃烧器利用离心力或惯性力将一次风煤粉气流分成富粉流和

6、贫粉流两股气流，分别通过气流分成富粉流和贫粉流两股气流，分别通过不同喷口进入炉膛内燃烧。不同喷口进入炉膛内燃烧。这样，可在一次风总量不变的条件下，分离出这样，可在一次风总量不变的条件下，分离出一股高煤粉浓度的富粉流。由于高浓度煤粉气一股高煤粉浓度的富粉流。由于高浓度煤粉气流具有良好的着火和稳燃性，因此它不需要特流具有良好的着火和稳燃性，因此它不需要特别强的热回流。别强的热回流。这样，不仅实现强化着火在技术上简单易行，这样，不仅实现强化着火在技术上简单易行，还可避免热回流强带来的弊端。这样燃烧器有还可避免热回流强带来的弊端。这样燃烧器有较宽的煤种适应性，不仅用于燃用高灰分劣质较宽的煤种适应性，不

7、仅用于燃用高灰分劣质烟煤和高水分褐煤，也用于燃用无烟煤和贫煤。烟煤和高水分褐煤，也用于燃用无烟煤和贫煤。 五、浓淡燃烧器原理五、浓淡燃烧器原理 1.1.所谓浓淡燃烧器，就是采用将煤粉所谓浓淡燃烧器，就是采用将煤粉空气混空气混合物气流，即一次风气流分离成富粉流和贫粉流合物气流，即一次风气流分离成富粉流和贫粉流两股气流，这样可在一次风总量不变的前提下提两股气流，这样可在一次风总量不变的前提下提高富粉流中的煤粉浓度。高富粉流中的煤粉浓度。 2.2.富粉流中燃料在过量空气系数远小于富粉流中燃料在过量空气系数远小于1 1的条件下的条件下燃烧，贫粉流中燃料则在过量空气系数大于或接燃烧，贫粉流中燃料则在过量

8、空气系数大于或接近近1 1的条件下燃烧，两股气流合起来使燃烧器出口的条件下燃烧，两股气流合起来使燃烧器出口的总过量空气系数仍保持在合理的范围内。的总过量空气系数仍保持在合理的范围内。 3.3.浓淡分离原理，浓淡分离原理， (1)(1)离心式煤粉浓缩器用在离心式煤粉浓缩器用在W W型火焰锅炉上；型火焰锅炉上； (2)(2)利用管道转弯所产生的离心力使煤粉浓利用管道转弯所产生的离心力使煤粉浓缩，在四角切圆燃烧的炉膛上得到应用；缩，在四角切圆燃烧的炉膛上得到应用； 百叶窗锥形轴向分离器；百叶窗锥形轴向分离器； (3)(3)带有旋流叶片的煤粉浓缩器，用于燃用带有旋流叶片的煤粉浓缩器，用于燃用高水分褐煤

9、的风扇磨煤机直吹式燃烧系统高水分褐煤的风扇磨煤机直吹式燃烧系统中。中。 4.4.稳燃原理稳燃原理 富粉流中煤粉浓度的提高，即该股气流一次风分富粉流中煤粉浓度的提高，即该股气流一次风分额降低，将使着火热减少，火焰转播速度提高，额降低，将使着火热减少，火焰转播速度提高，燃料着火提前。燃料着火提前。 但是，煤粉浓度并非越高越好。如果煤粉浓度过但是，煤粉浓度并非越高越好。如果煤粉浓度过高，则会因氧量不足影响挥发分燃烧，颗粒升温高，则会因氧量不足影响挥发分燃烧，颗粒升温速度降低，反而使火焰转播速度下降，着火距离速度降低，反而使火焰转播速度下降，着火距离拉长，并会产生煤烟。最佳煤粉浓度值与煤种有拉长，并会

10、产生煤烟。最佳煤粉浓度值与煤种有关低挥发分煤和劣质烟煤的最佳值高于烟煤。关低挥发分煤和劣质烟煤的最佳值高于烟煤。 富粉流着火后，为贫粉流提供了着火热源，后者富粉流着火后，为贫粉流提供了着火热源，后者随之着火，整个火炬的燃烧稳定性增强，从而扩随之着火，整个火炬的燃烧稳定性增强，从而扩大了锅炉不投油助燃的负荷调节范围及煤种适应大了锅炉不投油助燃的负荷调节范围及煤种适应性。性。 5.5.减少污染减少污染 煤粉燃烧时有煤粉燃烧时有NONO和极少量的和极少量的NO2NO2生成，它们生成，它们统称为氮氧化合物，用统称为氮氧化合物，用NOXNOX表示，是一种有表示，是一种有害的气体排放物。要降低害的气体排放

11、物。要降低NOXNOX的生成量，要的生成量，要求火焰温度低，燃烧区段内氧浓度小，燃求火焰温度低，燃烧区段内氧浓度小，燃料在高温区内的停留时间短。料在高温区内的停留时间短。 浓淡燃烧器因能降低燃烧产物中浓淡燃烧器因能降低燃烧产物中NOXNOX的排放的排放量，所以也是一种低量，所以也是一种低NOXNOX燃烧器。燃烧器。 6.6.防止结渣防止结渣 煤粉颗粒在高温还原性气氛下，煤灰的灰熔点将煤粉颗粒在高温还原性气氛下，煤灰的灰熔点将大大降低，这样当烟中的灰粒接触到受热面或炉大大降低，这样当烟中的灰粒接触到受热面或炉墙时，仍可能保持软化状态或熔化状态，会粘结墙时，仍可能保持软化状态或熔化状态，会粘结在壁

12、面上，形成结渣。在壁面上，形成结渣。 对于浓淡型煤粉燃烧器，将一次风煤粉气流沿水对于浓淡型煤粉燃烧器，将一次风煤粉气流沿水平方向进行浓淡分离，淡煤粉气流位于背火侧，平方向进行浓淡分离，淡煤粉气流位于背火侧，即水冷壁一侧，使水冷壁附近煤粉浓度降低，氧即水冷壁一侧，使水冷壁附近煤粉浓度降低，氧浓度提高，还原性气氛水平下降，提高了灰粒的浓度提高，还原性气氛水平下降，提高了灰粒的熔化温度，可减少炉膛结渣的可能性。同时，浓熔化温度，可减少炉膛结渣的可能性。同时，浓煤粉气流位于向火侧，有利于获取着火热，稳定煤粉气流位于向火侧，有利于获取着火热，稳定燃烧。燃烧。 六、钝体燃烧器六、钝体燃烧器 华中工学院首先提出在四角直流燃烧器咖华中工学院首先提出在四角直流燃烧器咖装钝体来适应劣质煤的着火和燃烧。装钝体来适应劣质煤的着火和燃烧。 通常钝体安装在一次风出口处截面形状为通常钝体安装在一次风出口处截面形状为等腰三角形，加装钝体后，对炉内着火及等腰三角形，加装钝体后，对炉内着火及空气动力特性具有如下影响：空气动力特性具有如下影响： 1.1.在钝体后形成内回流区。在钝体后