第五章、煤粉燃烧理论基础及燃烧设备

2023/12/271第五章、煤粉熄灭实际根底及熄灭设备2023/12/272本章主要讲述有关电站锅炉的熄灭实际，其处理的主要问题是：(1)判别各种燃料的着火性能，分析影响着火过程的主要要素，保证熄灭过程顺利进展。(2)研讨如何提高燃料的熄灭速度，提出加速熄灭反响，提高熄灭效率的途径。(3)处理降低熄灭产物中污染物排放量的问题。2023/12/273第一节熄灭根本实际一、化学反响速度1、浓度对化学反响速度的影响(1)质量作用定律熄灭是一种发光发热的化学反响景象。熄灭速度可以用化学反响速度来表示。在等温条件下，化学反响速度可用质量作用定律表示。即反响速度普通可用单位时间，单位体积内烧掉燃料量或耗费掉的氧量来表示。可用下面的式子表示炉内的熄灭反响：2023/12/274

(5-1)(燃料)(氧化剂)(熄灭产物)化学反响速度可用正向反响速度表示，也可用逆向反响速度来表示。即(5-2)

(5-3)2023/12/275CA、CB、CG、、CH为摩尔组分浓度，kg/m3或mol/m3。

(2)质量作用定律的意义

质量作用定律阐明了参与反响物质的浓度对化学反响速度的影响。

其意义是：对于均相反响，在一定温度下，化学反响速度与参与反响的各反响物的浓度乘积成正比，而各反响物浓度的方次等于化学反响式中相应的反响系数。

因此，反响速度又可以表示为：

2023/12/276

kg/〔m3.s)或mol/(m3.s)(5-4)

kg/〔m3.s)或mol/(m3.s)

式中:ＣA,ＣB---反响物A,B的摩尔组分浓度，kg/m3或mol/m3；a,b---化学反响式中，反响物A,B的反响系数；kA,kB---反响速度常数，kg/(m2.s.Pa)。2023/12/277质量作用定律适用于理想气体，在均相反响中，假定参与反响的气体为理想气体，那么质量作用定律可以运用。(3)多相熄灭的化学反响速度对于多相反响，如煤粉熄灭，熄灭反响是在固体外表上进展的，反响速度取决于燃料外表附近氧化剂的浓度和固相物质的外表积。用下式表示：，mol/(m3.s)(5-5)式中：CB――固体燃料外表附近氧的浓度，mol/m3；2023/12/278fA――单位容积两相混合物中固相物质的外表积，m2。上式阐明，在一定温度下，提高固体燃料附近氧的浓度，就能提高化学反响速度。反响速度越高，燃料所需的燃尽时间就越短。质量作用定律只反映了化学反响速度与参与反响物浓度的关系。实践上，反响速度不仅与反响物浓度有关，而且与参与反响的物质的活性和温度等要素有关。化学反响速度与燃料活性及温度的关系可用阿累尼乌斯定律表示。在燃料着火区，可燃物浓度比较高，而氧浓度比较低。这主要是为了维持着火区的高温形状，使燃料进入炉内后尽快着火。2023/12/2792、温度对化学反响速度的影响〔阿累尼乌斯定律及活化能〕〔1〕阿累尼乌斯定律在实践熄灭过程中，由于燃料与氧化物(空气)是按一定比例延续供应的，当混合非常均匀时，可以以为熄灭反响是在反响物质浓度不变的条件下进展的。这时，化学反响速度与燃料活性及温度的关系可用著名的阿累尼乌斯定律描画：，kg/(m2.s.Pa)(5-6)式中,k0--相当于单位浓度中，反响物质分子间的碰撞频率或有效碰撞次数的系数，也可称为频率因子，kg/(m2.s.Pa)；E—反响活化能，kJ/mol；2023/12/2710R—通用气体常数，kJ/mol.k；T—反响温度，ok：k—反响物浓度不变时的反响速度常数，kg/(m2.s.Pa)。简单的说，燃料的“活性〞表示燃料着火与燃尽的难易程度。例如，气体燃料比固体燃料容易着火，也容易燃尽。而不同的固体燃料，“活性〞也不同，燃料的“活性〞也表现为燃料熄灭时的反响才干。各种燃料所具有的“活性〞程度可用“活化能〞的概念来描画。2023/12/2711〔2〕活化能燃料的活化能表示燃料的反响才干。活化分子被以为是极少数能量较大的分子，其所具有的能量在碰撞时足以破坏原有的化学键，并建立新的化学键。活化能是参与化学反响的物质到达开场进展化学反响形状所需的最低能量，用Ｅ表示。把可以发生化学反响的碰撞称为有效碰撞，并把可以发生有效碰撞的分子称为活化分子。2023/12/27122023/12/2713从图可见，要使反响物由Ａ变成熄灭产物Ｇ，参与反响的分子必需首先吸收活化能Ｅ，使活化分子数目增多，并到达活化形状，数目较多的分子产生有效碰撞，发生反响而生成熄灭产物，并放出比Ｅ1〔活化能〕更多的能量Ｅ2，而熄灭反响的净放热量为Ｑ。燃料的活化能越小，反响才干就越强，反响速度随温度变化也较小，在低温下也能熄灭。活化能愈大的燃料，其反响才干愈差，反响速度随温度的变化也愈大，即在较高的温度下才干到达较大的反响速度。这种燃料不仅着火困难，而且需求在较高的温度下经过较长的时间才干燃尽。影响熄灭反响速度的主要要素是反响物的浓度，活化能和反响温度。燃煤的活化能及频率因子可在沉降炉中测定，表5-1是国内四种典型煤种的测定结果。2023/12/2714燃煤的活化能及频率因子煤种

Ｖdaf频率因子活化能%g/(cm2.s.MPa)kJ/mol无烟煤5.1596.8385.212

贫煤15.1812.6155.098烟煤

33.407.8945.452褐煤

41.025.3138.9112023/12/2715随着反响温度的升高，分子运动的平均动能添加，活化分子的数目大大添加，有效碰撞频率和次数增多，因此反响速度加快。对于活化能愈大的燃料，提高反响系统的温度，也能提高反响速度。3、压力对熄灭速度的影响在反响容积不变的情况下，反响系统压力的增高，就意味着反响物浓度添加了，从而使反响速度加快。2023/12/27164、催化反响使化学反响速度发生变化，参与化学反响，但本身不发生变化。5、连锁反响连锁反响可以使化学反响自动延续加速进展。二、氧的分散速度氧的分散速度不仅与氧的浓度有关，还与炭粒直径及气流与炭粒的相对速度有关。三、熄灭速度与熄灭区域1.碳粒熄灭的动力区温度低于900～1000℃时，化学反响速度小于氧气向碳粒外表的分散速度，氧气的供应非常充足，提高2023/12/2717分散速度对熄灭速度影响不大，熄灭速度取决于反响温度和碳的活化能。此时，熄灭处于动力区。在动力熄灭区内，由于化学反响速度系数k很小，αd＞＞k，故1/k＞＞1/αd。2.碳粒熄灭的分散区温度高于1400℃时，化学反响速度大于氧气向碳粒外表的分散速度，以致于分散到碳粒外表的氧气立刻被耗费掉，碳粒外表处的氧浓度接近于0，提高温度对熄灭速度影响不大，熄灭速度取决于氧气向碳粒外表的分散速度。此时，熄灭处于分散区。在扩熄灭区内，由于反响温度很高，化学反响速度系数很大,αd＜＜k，故1/k＜＜1/αd。2023/12/27183.碳粒熄灭的过渡区介于动力区和分散区之间，称为熄灭处于过渡区。在过渡区，提高温度和提高分散速度都可以提高熄灭速度。即氧气向碳外表分散速度与碳粒外表化学反响速度同时影响和控制碳粒熄灭速度。假设分散速度不变，只提高温度，熄灭过程向分散区转化；假设温度不变，只提高分散速度，熄灭过程向动力区转化。化学反响速度常数和氧气分散速度系数的比值称为谢苗诺夫〔Семенов〕准那么，即：(5-21)2023/12/2719实践熄灭时，碳粒外表的氧气浓度普通接近于Co或接近于0。所以，前苏联学者丘哈诺夫提出用比值当判别碳粒熄灭区域。其界限为：接近1时，熄灭处于动力区；当接近零时，熄灭处于分散区。通常煤粉炉的熄灭均处于动力熄灭或过渡熄灭形状。2023/12/27202023/12/27212023/12/2722第二节煤粉气流的着火和熄灭一、煤粉的熄灭过程煤粉的熄灭过程如下：煤粉受热，水分析出，继续受热，绝大部分挥发分析出，挥发分首先着火，引燃焦碳，并继续析出剩余的部分挥发分，挥发分与焦碳一道燃尽，构成灰渣。〔一〕煤粉熄灭的三个阶段：1、着火前的预备阶段：吸热阶段，燃料的枯燥与加热，挥发物受热分解析出。挥发分的析出的数量和成分取决于煤的特性、加热温度和速度。着火前氧的浓度和飞灰含碳量变化不大2、熄灭阶段从部分到整个外表，放出大量热量，烟气温度2023/12/2723迅速升高，氧浓度和飞灰含碳量急剧下降3、燃尽阶段焦炭粒变小，构成灰壳。大部分可燃物燃尽，温度降低。燃尽时间最长。在煤粉炉内，伴随燃料熄灭过程的不断进展，还将产生以下问题：(1)受热面积灰、结渣；(2)受热面金属外表的高温腐蚀；(3)蒸发受热面中水动力和传热的平安性；(4)氧化氮等污染物的生成；(5)火焰在炉膛容积中的充溢程度。2023/12/2724煤粉着火熄灭过程的细节非常复杂，只能阐明几个阶段的主要特征。煤粉颗粒必需首先吸热升温，热源来自炉内1300～1600℃的高温烟气，燃煤得到枯燥，随着水分的蒸发，燃煤温度不断升高。挥发分析出后，剩余的固态物构成焦碳。2023/12/2725可燃挥发分气体的着火温度比较低，450～550℃以上就可着火、熄灭，同时释放热量，加热焦碳。焦碳温度升高到着火温度时，即着火熄灭，并放出大量热量。当焦碳大半烧掉之后，内部灰分将对燃尽过程产生影响。其缘由是：外层的灰分裹在内层焦碳上，构成一层灰壳，甚至构成渣壳。从而妨碍氧向焦碳外表的分散，使燃尽时间拖长。煤粉气流的着火温度也随煤粉细度而变化，煤粉越细，加热速度越快，越容易着火。这是由于煤粉越细，熄灭反响的外表积越大。所以在煤粉气流熄灭时，细煤粉首先着火。2023/12/2726实验研讨发现，煤粉在炉内的加热升温速度很快，升温速度为(0.5～1.0)×104℃/S，仅在0.1～0.2秒的时间内就能到达炉内熄灭时的温度程度1500℃左右。在这种条件下，挥发分熄灭和焦碳熄灭这两个环节很难截然分开，在很大程度上能够是同时进展的。图5-5表示了煤粉粒子的升温速度。阅历阐明，枯燥无灰基挥发分大的煤，还是比较容易着火和燃尽的，由于挥发分析出熄灭毕竟比焦碳的熄灭迅速得多，而且挥发分析出后可增大焦碳粒子与氧气接触的面积，提高焦碳粒子的反响活性。2023/12/2727〔二〕焦炭的熄灭炭粒的熄灭是煤粉熄灭的关键。可燃成分最多、时间最长、热量最大。机理复杂，是多相反响。2023/12/27282023/12/27292023/12/27302023/12/2731二、熄灭过程着火和熄火的热力条件锅炉炉内煤粉熄灭过程的着火主要是热力着火，热力着火过程是由于可燃物拥有足够的热量时温度不断升高而引起的。着火过程有两层意义：一是着火能否能够发生？二是能否稳定着火？只需稳定着火，才干保证熄灭过程继续稳定的进展，否那么就能够中途熄火，使熄灭过程中断。1、实现稳定着火的两个条件：放热量和散热量到达平衡，放热量等于散热量。(5-7)2023/12/2732放热量随系统温度的变化率大于散热量随系统温度的变化率。(5-8)假设不具备这两个条件，即使在高温形状下也不能稳定着火，熄灭过程将因火焰熄灭而中断，并不断向缓慢氧化的过程开展。2、着火温度与熄火温度熄灭室内可燃混合物熄灭放热量为：

，kJ/(m3.s)〔5-9〕向周围环境散失的热量为：Q2=(αS/V)〔Ｔ-Ｔo〕，kJ/(m3.s)〔5-10〕2023/12/2733CO2--氧浓度，mol/m3；Cf—可燃混合物中的燃料浓度，mol/m3或kg/m3；ko–频率因子，kg/(m2.s.Pa)；V--可燃混合物的容积,m3；Qr--熄灭反响热，kJ/mol；Ｔ--熄灭反响物温度,K；Ｔo--熄灭室环境温度,K；α--混合物向熄灭室壁面的放热系数,kJ/(m2.k.s)；S--熄灭室壁面面积,m2。图5-2表示了由可燃混合物熄灭放热量〔5-9〕式和不同散热条件〔5-10〕式下的热力着火曲线。2023/12/2734点1：缓慢氧化形状；点2：着火点；点3：高温熄灭形状；点4：熄火点；点5：氧化形状。当环境温度很低时〔Ｔb1〕，点1左边Q1＞Q2a，使反响系统升温，到达平衡点1。但由于温度很低，放热量随温度的变化率小于散热量随温度的变化率，即dQ1/DT＜dQ2a/DT，使点1右边出现Q1＜Q2a。在这种条件下，可燃物不能到达着火温度的形状，只能处于缓慢氧化形状点1。当环境温度提高时〔Ｔb2〕，点2右边Q1＞Q2b，且在点2处dQ1/dT＞dQ2b/dT。此时，由于温度2023/12/27352023/12/27362023/12/2737较高，放热量随温度的变化率增大，只需温度稍有添加，熄灭反响将自动加速，转变到高温熄灭形状点3。这时，点2对应的温度即为着火温度。在此条件下，只需延续供应燃料和空气，就能实现稳定的着火和熄灭。当散热条件变化时，如由Q2b变为Q2c时，将出现着火中断的景象。点4对应的温度即为熄火温度。虽然在点4反响系统温度很高，但由于点4左边与右边均出现Q1＜Q2c，且dQ1/dT＜dQ2c/dT，使反响系统温度最终变到点5的氧化形状。由图可知，熄火温度ＴXh总是比着火温度ＴZh高。2023/12/2738煤种无烟煤烟煤褐煤着火温度℃700～800400～500250～450各种煤的着火温度2023/12/2739煤粉气流的着火温度煤种无烟煤贫煤烟煤褐煤着火温度℃1000900650～8405502023/12/2740液体燃料和气体燃料的着火温度燃料高炉煤气(焦碳.木材)发生炉煤气(煤)炼焦煤气(煤)天然气石油着火温度℃530530300～500530360～4002023/12/2741三、煤粉气流的着火煤粉气流经过湍流分散和回流，卷吸周围高温烟气；同时遭到炉膛四壁及高温火焰辐射，被迅速加热至着火。煤粉气流着火温度比煤的着火温度高些。着火过早，烧坏喷口，也易结渣；着火太迟，增大机械不完全熄灭损失，火焰中心上移，对流受热面结渣。〔一〕着炽热及其影响要素：着炽热：将煤粉气流加热到着火温度所需的热量称为------。它包括加热煤粉及一次风〔空气〕，并使煤粉中水分蒸发、过热所需求的热量。2023/12/2742〔二〕影响煤粉气流着火的要素：主要有三个方面的要素。即一是燃料要素，二是设备构造要素，三是运转要素。1、燃料的性质：挥发分↓，着火温度↑；水分↑，着炽热↑；灰分↑，着炽热↑；细度↑，着火容易。挥发份的熄灭对焦炭起加热作用，从而为焦炭的着火熄灭发明了有利条件，挥发分高的煤也易于燃尽。然而枯燥无灰基挥发分一样的煤，其燃尽时间有时也差别很大，其缘由是一部分煤具有烧结性，使氧气与炭外表的反响变差，因此影响燃尽。2023/12/27432023/12/2744灰分含量添加时，煤的发热量就会下降很多，燃煤量就要增多，而着炽热又与燃煤量成正比。因此灰分高的煤，着火也比较困难，而且着火稳定性变差。水分含量也影响着炽热。水分多时，加热煤粉气流的一部分热量用于水分的蒸发和过热，使着炽热添加，着火推迟。但煤粉的内部水分蒸发后可使煤粉颗粒内部的反响外表积添加，从而提高着火才干和熄灭速度。煤粉细度对着火也产生重要影响。细煤粉中挥发分比粗煤粉容易析出，也容易加热，因此细煤粉容易着火，也容易燃尽。2023/12/27452、煤粉气流的初温〔一次风温〕；3、一次风量和风速；4、炉内的散热条件；熄灭带5、熄灭器的构造特性：尺寸、一、二次风混合点；6、锅炉负荷；锅炉低负荷运转时煤粉的着火稳定性将变差，尤其是那些挥发分低或灰分高的煤，或颗粒度较粗的煤粉，其火焰容易在低温烟气中逐渐分散以致熄灭。这样不但着火变得困难，还容易构成大量不完全熄灭损失。锅炉负荷低至一定程度时，煤粉气流自点燃特2023/12/2746性和熄灭稳定性变差，需求投入易燃的燃料〔如投油〕，提高煤粉着火熄灭的稳定性，否那么容易灭火。目前，国内外都采用了新的熄灭技术，实现低负荷下不投油或少投油稳定熄灭。(三)混煤的熄灭特性１、混煤的着火特性混煤的着火温度不是取决于混煤的平均挥发分，而是偏高于一样挥发分的单一煤种。单纯用挥发分含量判别混煤的着火特性是不够全面的。当混煤中的低热值或低反响才干的煤比例太多时，会呵斥频繁灭火。2023/12/27472、混煤的熄灭效率熄灭性能相近的煤混燃时，熄灭效率不会受太大影响。但熄灭性能相差较多的煤混燃时，熄灭效率会明显下降。2023/12/2748四、熄灭完全的条件1、供应充足而又适宜的空气量；2、适当高的炉温；3、空气和煤粉的良好扰动和混合；4、在炉内要有足够的停留时间；2023/12/2749煤粉熄灭器是燃煤锅炉熄灭设备的主要部件，其主要作用是：(1)向锅炉炉膛内保送燃料和空气；(2)组织燃料和空气及时、充分的混合；(3)保证燃料进入炉膛后尽快、稳定的着火，迅速、完全的燃尽。一、旋流式熄灭器的任务原理旋流式熄灭器由圆形喷口组成，熄灭器中装有各种型式的旋流发生器〔简称旋流器〕。煤粉气流或热空气经过旋流器时，发生旋转，从喷口射出后即构成旋转射流。利用旋转射流，能构成有利于着火的高温烟气回流区，并使气流剧烈混合。第三节旋流式熄灭器2023/12/2750旋流熄灭器任务原理动画2023/12/2751旋流熄灭器效果动画2023/12/2752前墙旋流熄灭器及油枪2023/12/2753蜗壳型旋流式熄灭器任务原理表示图2023/12/2754图中表示煤粉气流经过蜗壳式旋流器后构成旋转气流，射出喷口后在气流中心构成回流区，这个回流区叫内回流区。内回流区卷吸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到达着火温度后就开场着火，火焰从内回流区的内边缘向外传播。在旋转气流的外围也构成回流区，这个回流区叫外回流区。外回流区也卷吸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构成旋转气流，故二次风与一次风的混合比较剧烈，使熄灭过程延续进展，直至燃尽。按照旋流器的构造，旋流式熄灭器可分为①蜗壳式、②可动叶轮式、③可动叶片式三大类。2023/12/2755旋流强度：二、旋转火焰的特性根据气流的旋流强度的大小，旋流式熄灭器构成的火焰外形能够有三种：气流旋流强度较小时，构成封锁式火焰。气流旋流强度较大时，构成开放式火焰。气流旋流强度进一步增大时，构成飞边火焰〔全开放式火焰〕。在封锁式气流中，在火焰根部构成回流区，这种火焰可卷吸火焰本身熄灭放出的热量，具有一定的自稳定着火才干，但因回流量小，不适宜熄灭难燃的煤。2023/12/2756旋流式熄灭器出口有时能够是开放式气流，这时旋转气流将高温烟气从炉膛中卷吸进来，构成贴壁火焰，引起结渣，因此实践运转中应防止旋流强度过大而导致飞边气流。三、旋流熄灭器的型式1、蜗壳式熄灭器蜗壳式熄灭器是以蜗壳作为旋流器的旋流式熄灭器，蜗壳式熄灭器分为单蜗壳式、双蜗壳式、三蜗壳式。2、轴向叶片型旋流熄灭器3、切向叶片型旋流熄灭器2023/12/27572023/12/27582023/12/27592023/12/27602023/12/27612023/12/27622023/12/27632023/12/27642023/12/27652023/12/27664、可动叶片双调风旋流熄灭器图6-18所示的可动叶片双调风旋流式熄灭器它由一次风管、二次风通道、可动叶片、油枪等组成。据资料引见，ＦＷ型双调风低ＮＯx熄灭器的ＮＯx排放量最大不超越258mg/MJ,ＦＷ技术的双调风旋流式熄灭器如图6-19所示2023/12/27672023/12/27682023/12/27692023/12/27702023/12/2771熄灭器与水冷壁组装后2023/12/2772四、旋流式熄灭器的布置与供风方式旋流式熄灭器通常布置在炉膛的前、后墙上，有的采用大风箱供风，有的采用分隔风箱供风。五、单只熄灭器的热功率为了提高熄灭调理的灵敏性和防止水冷壁及熄灭器喷口结渣，趋向于采用小功率熄灭器。由于单只熄灭器功率过大，会带来以下问题：部分热负荷过高，易于结渣；部分热负荷过高，水冷壁的传热恶化；切换或启停熄灭器对火焰的稳定性影响较大；不利风粉混合；熄灭调理不太灵敏等。2023/12/27731、旋流熄灭器的布置方式：

(a)前墙布置(b)两面墙布置(c)半开炉膛对冲(d)炉底布置

〔e〕炉顶布置(b-1)两面墙交错布置(b)两面墙对冲布置2023/12/27742023/12/27752023/12/27762023/12/27772023/12/27782023/12/27792023/12/2780第四节直流式煤粉熄灭器一、直流射流的特性直流熄灭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，构成直流射流。直流射流的主要特点是沿流动方向的速度衰减比较慢，具有比较稳定射流中心区，且一次风和二次风的后期混合比较强。湍流自在射流特性如图：2023/12/2781

wx=0Wxxθw0wm

初始段根本段x2023/12/27822023/12/2783二、直流煤粉熄灭器的型式1、均等配风直流式熄灭器直流煤粉熄灭器的一、二次风喷口的布置方式大致上有两种类型。一类适用于熄灭容易着火的煤，如烟煤、褐煤等。这类熄灭器的一、二次风喷口通常交替间隔陈列，相邻两个喷口的中心间距较小，称为均等配风直流熄灭器。见图6-1。因一次风携带的煤粉比较容易着火，故希望在一次风中煤粉着火后及时、迅速地和相邻二次风喷口射出的热空气混合。这样，在火焰根部不会由于缺乏空气而熄灭不完全，或导致熄灭速度降低。高挥发份煤种着火后熄灭比较剧烈，温度较高，二次风送入也不会大幅降低熄灭温度，所以采用一、二次风交替间隔布置。因此沿高度相间陈列的二次风喷口的风量分配就接近均匀。2023/12/27842023/12/27852023/12/27862023/12/27872023/12/27第六章、熄灭设备及煤粉熄灭新技术882、一次风集中布置的分级配风直流式熄灭器分级配风直流煤粉熄灭器适用于熄灭着火比较困难的煤，如挥发分较低的贫煤、无烟煤或劣质烟煤。分级配风的目的是：在熄灭过程不同时期的各个阶段，按需求送入适量空气，保证煤粉稳定着火、完全熄灭。这种熄灭器的特点是：几个一次风喷口集中布置在一同，一、二次风喷口中心间距较大，如图6-2所示。由于一次风中携带的煤粉着火比较困难，一、二次风的混合过早，会使火焰温度降低，引起着火不稳定。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送入着火后的煤粉气流中。2023/12/27892023/12/2790(1)一次风集中布置的特点①使着火区坚持比较高的煤粉浓度，减少着炽热；熄灭放热比较集中，使着火区坚持高温熄灭形状，适用于难燃煤；②煤粉气流刚性加强，不易偏斜贴墙；③卷吸高温烟气的才干加强。(2)一次风集中布置的问题①着火区煤粉高度集中，能够呵斥着火区供氧缺乏，延缓熄灭进程；②一次风喷嘴附近为高温区，喷嘴易变形；③容易出现空气、煤粉分层景象。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装夹心风或周界风。2023/12/2791三、四角布置直流熄灭器的任务原理直流熄灭器普通布置在炉膛四角上，如图6-3所示。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，以切圆方式集合，构成旋转熄灭火焰，如图6-4所示，称为四角切圆熄灭方式。同时在炉膛内构成一个自下而上的旋涡状气流，如图6-5。2023/12/27922023/12/27932023/12/2794直流熄灭器任务原理动画2023/12/2795四角切圆熄灭2023/12/2796四角切圆熄灭器任务原理动画2023/12/2797炉膛构造动画2023/12/2798直流熄灭器的任务原理主要表现为几个过程：(1)煤粉气流卷吸高温烟气而被加热的过程；(2)射流的相互撞击、射流两侧的补气及压力平衡过程；(3)煤粉气流的着火过程；(4)煤粉与二次风空气的混合过程；(5)四股气流构成的切圆旋转过程；(6)焦碳的燃尽过程。直流煤粉熄灭器热着火过程见表示图6-6。2023/12/27992023/12/27100煤粉气流着火的热源不仅来自卷吸热烟气和邻角火焰的撞击，而且还来自炉内高温火焰的辐射加热，但着火的主要热源来自卷吸加热，约占总着炽热源的60～70%。煤粉气流在正常熄灭时，普通在间隔喷口0.3～0.5米处开场着火，在分开喷口1～2米的范围内，煤粉中大部分挥发分析出并烧完，以后是焦炭和剩余挥发份的熄灭，需求延续10～20米甚至更长的间隔。当燃料到达炉膛出口处时，燃料中98％以上的可燃物可以完全燃尽。2023/12/27101四、四角切圆熄灭的气流偏斜及切圆直径采用四角熄灭方式的锅炉，运转中容易发生气流偏斜而导致火焰贴墙，引起结渣以及熄灭不稳定景象。1、影响一次风气流偏斜的要素引起熄灭器出口气流偏斜的主要缘由是：(1)邻角气流的撞击是气流偏斜的主要缘由。射流自熄灭器喷口射出后，由于遭到上游邻角气流的直接撞击，撞击点愈接近喷口，射流偏斜就愈大；撞击动量愈大，气流偏斜就愈严重。射流刚性(2)射流偏斜还受射流两侧“补气〞条件的影响。假设射流两侧的补气条件不同，就会在射流两侧构成压差,在压力差的作用下，射流被迫向2023/12/27102炉墙偏斜，甚至迫使气流贴墙，引起结渣。(3)熄灭器的高宽比(hr/b)对射流弯曲变形影响较大。熄灭器的高宽比值愈大，射流外形愈宽而薄，其“刚性〞就愈差，因此，射流愈容易弯曲变形。(4)当熄灭器多层布置时，切圆直径的膨胀有时也会导致气流贴墙。2、切圆直径炉内假想切圆直径影响着气流贴墙、结渣情况和熄灭稳定性，还影响着汽温调理和炉膛容积中火焰的充溢程度。切圆直径的调整非常重要。2023/12/27103当切圆直径较大时，煤粉的着火条件较好，气流旋转剧烈，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。但是，切圆直径过大，会带来下述的问题：(1)火焰容易贴墙，引起结渣；(2)着火过于接近喷口，容易烧坏喷口；(3)火焰旋转剧烈时，产生的旋转动量矩大，这将使炉膛出口烟温分布不均匀程度加大，引起较大的热偏向，导致过热器结渣或超温。剩余改动：2023/12/27104五、一次风与二次风1、一次风量一次风量主要取决于煤质的挥发分含量和挥发分的发热量。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要素。一次风量愈大，煤粉气流加热至着火所需的热量就越多，即着炽热愈多，着火推迟，即燃料在炉内的有效熄灭时间减少，导致熄灭不完全。一次风量通常用一次风量占总风量的比值表示，称为一次风率。2、一次风速一次风速过高，会推迟着火，引起熄灭不稳定。当一次风速大于火焰传播速度时，就会吹灭火焰或者引起“脱火〞。一次风速过低，对稳定熄灭和防止结渣也是不利的。2023/12/27105送风机进口管道2023/12/27106一次风机2023/12/271073、一次风温一次风温对煤粉气流的着火、熄灭速度影响较大。提高一次风温，可降低着炽热，使着火位置提早，还能在低负荷运转时稳定熄灭。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。4、二次风量和风速二次风量、风速、风温暖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留意二次风穿透火焰的才干。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。

2023/12/271085、二次风温从熄灭角度看，二次风温愈高，愈能强化熄灭。但是二次风温的提高遭到空气预热器传热面积的限制，不但添加投资，而且将使预热器构造庞大，不便布置。六、三次风、周界风、夹心风1、三次风在中储式制粉系统中，细粉分别器将煤粉和保送煤粉的空气分别后，构成乏气。乏气中带有10%的细煤粉，这部分乏气普通送入炉膛熄灭，构成三次风。三次风的特点是温度低，水分大，煤粉细。2023/12/27109⑴运转阅历证明，三次风对熄灭有明显的不利影响：使火焰温度降低，熄灭不稳定。⑵火焰拖长，炉膛出口烟温升高，使过热器与再热器超温，汽温调理幅度增大。⑶三次风高速射入，使火焰剩余旋转增大，同时飞灰可燃物添加；⑷三次风量较大时，风速也增大，易扰乱炉正常的空气流动，引起火焰贴墙结渣。为了减轻三次风对熄灭的不利影响，在大容量锅炉上可将三次风分为两段，即上三次风和下三次风。2023/12/271102023/12/271112、周界风在一次风喷口外缘，有时布置有周界风。周界风的作用是：(1)冷却一次风喷口，防止喷口烧坏或变形；(2)使热空气与煤粉火焰及时混合；(3)周界风的速度比煤粉气流的速度要高，能添加一次风气流的刚度；(4)高速周界风有利于卷吸高温烟气，促进着火，并加速一、二次风的混合过程。2023/12/271123、夹心风夹心风的作用是：(1)补充火焰中心的氧气，同时也降低了着火区的温度；(2)高速的夹心风提高了一次风射流的刚度，能防止气流偏斜；而且加强了煤粉气流内部的扰动；(3)夹心风速度较大时，煤粉气流分散减弱，对于减轻和防止煤粉气流贴壁有一定作用；(4)可作为变煤种、变负荷时熄灭调整的手段之一。2023/12/27113七、摆动式熄灭器直流式煤粉熄灭器的喷口可做成固定式的，也可做成摆动式的。摆动式熄灭器的各喷口普通可同步上、下摆动20～30度，用来改动火焰中心位置的高度，调理再热蒸汽温度。便于在启动和运转中进展熄灭调理，控制炉膛出口烟温，防止炉膛内受热面结渣。摆动式熄灭器普通适用于熄灭烟煤，也可熄灭较易着火的贫煤，但不适用于熄灭难着火的无烟煤、贫煤、劣质烟煤。2023/12/27114摆动式熄灭器的摆动机构。2023/12/27115煤粉喷嘴及其摆动机构2023/12/27116八、大容量锅炉的典型熄灭器构造熄灭器可分为无烟煤型、贫煤及劣质煤型、烟煤型、褐煤型四种，其代表性构造如图6-10所示。九、直流式熄灭器布置方式直流式熄灭器的布置，直接关系到四角切向熄灭的组织，比较理想的炉内气流流动情况是在炉膛中心构成的旋转火焰不偏斜、不贴墙、火焰的充溢程度好，热负荷分布比较均匀。直流式熄灭器的布置还影响熄灭的稳定性和熄灭效率。2023/12/271172023/12/27118直流熄灭器喷口直流熄灭器喷口2023/12/27119直流喷燃器入口2023/12/27120安装中锅炉的直流熄灭器喷口直流熄灭器2023/12/271212、直流式熄灭器的布置方式2023/12/271222023/12/27123十、点火安装电火花，电弧点火，等离子点火，高能点火。2023/12/271242023/12/271252023/12/271262023/12/271272023/12/271282023/12/271292023/12/271302023/12/27131图2.1等离子发生器任务原理图2023/12/271322023/12/271332023/12/27134龙源公司研制开发等离子点火煤粉熄灭器2023/12/27135一、熄灭煤粉对炉膛的要求熄灭煤粉时，对炉膛的要求：发明良好的着火、稳燃条件，并使燃料在炉内完全燃尽；将烟气冷却至煤灰的熔点温度以下，保证炉膛内一切的受热面不结渣；布置足够的蒸发受热面，并不发生传热恶化；尽能够减少污染物的生成量；对煤质和负荷变化有较宽的顺应性能以及延续运转的可靠性。构造：全悬吊构造；高、宽、深；平炉顶、斜炉顶；全钢构造；平衡通风；负压；岛式；半露天、全封锁；第五节煤粉炉炉膛及其特性2023/12/27136安装中的炉膛内部2023/12/27137安装中的锅炉顶部吊挂情况2023/12/27138吊挂受热面上部集箱2023/12/27139锅炉本体察看孔2023/12/27140二、评价炉膛构造的参数1、炉膛构造着火稳定性参数(1)炉膛截面热负荷qA

kW/m2(6-3)式中：A---炉膛横截面积，m2。通常用熄灭器区域的炉膛程度断面面积表示。B---燃煤量。Qar，net---燃料的收到基低位发热量。qA的意义是指在单位时间内、单位炉膛横截面积上，燃料熄灭放出的热量。2023/12/27141qA是影响熄灭器区域温度程度的主要特性参数。随着锅炉容量的添加，qA值相应添加。对国内锅炉的统计结果阐明，qA值随锅炉容量的变化关系如图6-25。2023/12/271422023/12/27143(2)熄灭器区域的壁面热负荷qRqR也是影响熄灭器区域温度程度的主要特性参数。qR的数值，可用炉内总输入热量除以炉膛周界与熄灭器区域域高度的乘积来表示。kW/m2(6-4)式中a、b——炉膛深度、宽度，m；HR——熄灭器区域高度，普通取上层一次风喷口上方1.5米处和下层一次风喷口下方1米处的间隔，m；ζ——围燃带面积修正系数；qR的意义是指在单位时间内、熄灭器区域的单位炉壁面积上，燃料熄灭放出的热量。2023/12/27144qR值越大，阐明火焰越集中，熄灭器区域的温度程度就越高，这对燃料稳定着火是有利的，但容易呵斥熄灭器区域的壁面结渣。２、炉膛构造燃尽性参数影响煤粉在炉内燃尽的要素很多，表达在炉膛构造上，那么是炉膛容积和炉膛外形。可用两个参数来表示。炉膛容积热负荷qv

kW/m2(6-5)式中：VL——炉膛容积，m3。2023/12/27145qv的意义是指在单位时间内、单位炉膛容积内，燃料熄灭放出的热量。qv普通用来代表燃料在炉内的停留时间，也可以阐明炉内的温度程度。qv过大，阐明在单位时间，单位炉膛容积内烧了过多的燃料，产生的烟气量随着增多，烟气流速过高，一部分燃料来不及完全熄灭就被排出炉外，即燃料在炉内的停留时间减短。这就阐明炉膛容积过小。根据国内锅炉的统计结果，qv随锅炉容量的变化关系如图6-26。2023/12/271462023/12/271472023/12/27148三、低负荷稳燃技术1、提高一次风气流中的煤粉浓度提高一次风气流中的煤粉浓度，减少一次风量，可减少着炽热；同时又提高了煤粉气流中挥发分的浓度，使火焰传播速度提高；再加上熄灭放热相对集中，使着火区坚持高温形状。这三个条件集中在一同，强化了着火条件，使着火稳定性提高。2、提高煤粉气流初温提高煤粉气流初温，可减少煤粉气流的着炽热，并提高炉内温度程度，使着火提早。提高煤粉气流初温的直接方法是提高热风温度。热风温度升高，烟温升高很快，煤粉着火提早。据有关资料提供的计算数据：一次风温从20oC升至300oC时，着炽热可减少60%；一次风温从20oC2023/12/27149升至400oC时，着炽热可减少80%。3、提高煤粉颗粒细度煤粉的熄灭反响主要是在颗粒外表上进展的，煤粉颗粒越细，单位质量的煤粉外表积越大，火焰传播速度越快。火焰传播速度越快，熄灭放热速度越快，煤粉颗粒就越容易被加热，因此也越容易稳定熄灭。实验研讨发现，煤粉燃尽时间与颗粒直径的平方成正比，当锅炉燃用煤质一定时，提高煤粉细度能显著提高煤粉气流着火的稳定性。不过煤粉颗粒细度受磨煤出力与磨煤电耗的限制，不能够恣意提高。4、在难燃煤中参与易燃燃料当锅炉负荷很低或煤质很差时，可投入助燃用雾化燃油或气体燃料，混入熄灭器出口的煤粉气流中，来改善煤粉的熄灭特性，维持着火的稳定性，有时为了节省燃油，也可混入挥发分较大的煤粉，以提高着火的稳定性。2023/12/27150四、低ＮＯx煤粉熄灭技术1、NOx的生成机理NOx的生成机理有三种：温度型NOx，燃料型NOx，快速温度型NOx。〔1〕温度型NOx是指空气中的氮在超越1500摄氏度的高温下，发生氧化反响，温度越高NOx的生成量越多。分级配风能沿火焰行程适量、分散送入空气恰好能满足这种需求。〔2〕燃料型NOx是指燃料中的氮受热分解和氧化生成NOx。采用双调风熄灭器能构成富燃料区，使煤粉在开使着火阶段处于缺氧形状，挥发份生成的一部分NOx被复原，这样实践生成的NOx数量可以明显的减少。2023/12/27151〔3〕快速温度型NOx是指空气中的氮和碳氢燃料先在高温下反响生成中间产物N、NCH、CN等，然后快速与氧反响，生成NOx。这部分NOx占NOx总量的5%。图6-31表示了煤粉熄灭过程中NOx的生成量与炉膛温度的关系。2023/12/271522023/12/271532、低NOx煤粉熄灭器〔1〕PM型熄灭器PM型熄灭器是在熄灭器内将煤粉气流分为浓煤粉气流和淡煤粉气流。浓煤粉气流在上，淡煤粉气流在下，如图6-32所示。煤粉在高浓度熄灭时，由于缺氧产生的燃料型ＮＯx减小，煤粉低浓度熄灭时，由于空气量多，使熄灭温度降低，产生的温度型ＮＯx减少。这样，就构成了两个熄灭区段，如图6-33所示。〔2〕宽调理比煤粉熄灭器2023/12/271542023/12/271552023/12/27156PM型熄灭器2023/12/271572023/12/271582023/12/27159宽调理比熄灭器〔WR型〕2023/12/27160160水平浓淡燃烧器喷口表示图2023/12/27161161程度浓淡熄灭器立面剖视图2023/12/27162着火稳定性好浓煤粉气流火焰传播速度快，着火时间短，着炽热少，先着火浓煤粉气流从向火侧送入炉膛，直接与高温烟气接触，可迅速加热至着火温度2023/12/27163着火稳定性好熄灭效率高低负荷稳燃才干强可有效防止炉膛结焦和高温腐蚀能有效抑制NOx生成炉膛和熄灭设备程度浓淡熄灭器的特点2023/12/27164防止结渣和高温腐蚀浓煤粉气流从向火侧喷入炉膛，淡煤粉气流在外侧构成风屏，减少了煤粉冲刷水冷壁的时机淡煤粉气流在水冷壁附近构成富氧气氛，提高了灰熔点，防止发生高温腐蚀和结渣炉膛和熄灭设备2023/12/27165抑制NOx生成单喷口分级熄灭，浓煤粉气流为富燃料熄灭，降低燃料型NOx淡煤粉气流为富氧熄灭，煤粉浓度低，熄灭温度低，降低热力型NOx炉膛和熄灭设备2023/12/27166166熄灭器喷口摆动机构主要由气动执行器、连杆机构、锁紧安装、指示安装及喷口等组成。喷口气动执行器摆杆传动臂主动曲臂水平连杆垂直内连杆从动曲臂垂直外连杆摆动机构的原理2023/12/271672023/12/27168〔3〕A—PM型浓淡浓煤粉熄灭器在改良的PM型熄灭器根底上，研讨开发了A-PM〔Advanced-PollutionMinimun〕型熄灭器，是将原来的PM型浓、淡熄灭器改良为A-PM型浓、淡、浓熄灭器，如图6-35所示。〔4〕新型低ＮＯx旋流式煤粉熄灭器新型低ＮＯx旋流式熄灭器是在熄灭器一次风管中设置调理杆，一次风管出口装有环形稳焰器，在环形二次风管内装有隔板，如图6-36所示。2023/12/271692023/12/271702023/12/27171国内有的电厂曾经运用了在双调风熄灭