锅炉原理第5章煤粉燃烧及燃烧设备

第五章熄灭过程和熄灭设备在煤粉锅炉中，煤粉是在一次风的携带下以风粉混合物的方式经过熄灭器喷入炉膛的，煤粉在炉膛内呈悬浮形状熄灭。设计合理的熄灭设备，合理组织熄灭过程，充分利用劣质煤，提高熄灭效率，节约能源，降低本钱23:14一、煤的着火、熄灭熄灭阶段：煤粒被加热和枯燥：析出水分，吸热。挥发分的析出和熄灭：煤热解释放出挥发分，到达相应的着火温度时即着火熄灭。熄灭放出的热量占总放热量的40%左右。挥发分的析出与熄灭改善了煤粒的着火性能：一方面大量挥发分的析出并熄灭，反过来加热了煤粒，使煤粒温度迅速升高；另一方面，挥发分的析出改动了煤粒的孔隙构造，改善了挥发分析出后焦炭的熄灭反响。焦炭熄灭：焦炭的熄灭过程通常是在挥发分的析出完成后开场的。放热量60～95％。主要反响：C+O2=CO2;C+O2=2CO燃尽：剩余焦炭被灰分和烟气包围，反响减缓，需求足够长的时间。对煤粉气流的着火还伴随着流动过程煤粉气流的着火和熄灭12/29/2023焦炭熄灭阶段－气固反响1．动力熄灭在动力熄灭中，化学反响速率远低于分散速率。大颗粒焦炭900℃左右；多孔大颗粒焦炭在600℃以下；细颗粒多孔焦炭800℃温度范围内熄灭根本属于动力熄灭。在动力区内，影响熄灭速度的决议要素是化学条件，即燃料性质、温度等，而和氧的分散速度关系不大。2．过渡熄灭在过渡熄灭中，反响速率与内部分散速率相当。在过渡区内，熄灭速度既取决于化学条件，又取决于物理条件。对难着火的无烟煤总是将煤磨得更细，以便于着火及燃尽。3．分散熄灭在分散熄灭中，传质速率远低于化学反响速率。由于化学反响速率很高，传质速率相对较慢的有限氧分在刚到达焦炭外外表就被化学反响所耗费。在分散区内，影响熄灭速度的决议要素是物理条件，即氧的分散速度，而与燃料性质及温度关系不大。12/29/2023二、着火、熄火的热力条件煤粉着火：煤粉由缓慢氧化转变为高速熄灭形状的瞬间过程煤粉的着火温度：着火瞬间的温度，是由一定的环境条件下煤粉着火的临界条件决议的。不同的环境条件下所测得的着火温度是不同的。实验室中在规定条件下，在着火温度测试仪中，静止的煤粉颗粒堆放在电炉中的着火温度，对烟煤为400~500C；对贫煤、无烟煤和焦炭为650~800C12/29/2023实践上，煤粉气流的着火除与煤本身的放热条件有关外，还与炉膛的散热情况有关。Q1=Q2时，稳定形状。这个形状能着火吗？分散区动力区过渡区1Q2当炉膛壁面温度为Tb1时，放热曲线与散热曲线交于1点，稳定，缓慢氧化；Tb112/29/2023当炉膛温度为Tb2时，放热曲线与散热曲线相切于2点，不稳定，开场着火，2点对应的温度为着火温度Tzh；另外一个交点3是稳定的熄灭工况点，对应的温度为火焰温度。2点3点Q2Tb2Tzh12/29/2023Tzh当炉膛温度为Tb2，且散热较大时，放热曲线与散热曲线分别交于5点和4点；5点稳定，缓慢氧化；4点不稳定，能够熄灭，也能够熄火。4点对应的温度为熄火温度Txh.留意：熄火温度Txh>着火温度Tzh：着火后的熄火Tb25点4点TxhQ212/29/2023煤种挥发分Vdaf，％煤粉气流着火温度Ti/C褐煤50550烟煤403020650750840贫煤14900无烟煤41000普通性着火温度12/29/2023三、煤粉的着火煤粉气流的着火条件,不仅在于用来点燃煤粉气流的热烟气〔热源〕的温度，而且需求足够的热量。普通情况下煤粉气流在着火过程中所吸收的辐射传热量约为其着火所需总热量的10%~30%，所以其着火所需热量的主要来源是对流传热。将煤粉气流加热到着火温度所需求的热量称为着炽热。包括：煤粉，空气，水分加热、蒸发、过热等所需热量，公式〔5-23〕。着炽热主要有两个来源：一是被煤粉射流卷吸到射流根部的高温回流烟气〔包括内回流和外回流〕，这部分热烟气和新喷入的煤粉射流剧烈混合，以对流方式把热量迅速传送给新燃料；二是高温火焰及炉壁对煤粉射流的辐射加热；另外还有少部分化学反响本身放热。12/29/2023四、影响煤粉着火的要素在煤粉炉中，熄灭所需的空气被分成一次风和二次风。一次风的作用是将煤粉经过熄灭器保送到炉膛，并供应煤粉在着火阶段所需的空气；二次风那么在着火以后混入保证煤粉的燃尽。煤粉的点燃过程是将一次风气流和高温炽热的烟气混合，使煤粉空气混合物的温度升高到煤粉可以着火。影响煤粉气流着火的主要要素是：着火需求热量：燃料性质〔着火温度、水分、灰分、细度〕、一次风量和一次风温等。着炽热来源：熄灭器的性能，即其空气动力工况，卷吸周围烟气才干。12/29/20231．燃料性质的影响煤粉气流的稳定着火，在很大程度上是靠煤粉析出的挥发分，在其点燃后与一次风发生反响所构成的高温熄灭产物来维持的，煤的挥发分Vdaf越低，它的着火温度越高，所以，对贫煤和无烟煤，必需采取一些特殊措施，使煤粉气流能被加热到很高的温度，才干保证其着火。煤中灰分的多少直接影响煤发热量的高低，而锅炉的燃料耗费量是与燃料的发热量成反比的。着炽热与燃料的耗费量成正比，当煤的灰分添加时，就会显著增大煤粉气流的着炽热，从而会将其着火位置〔又称着火点〕推迟，使着火不稳定。煤的水分添加时，用于蒸发水和过热水蒸气的热量添加，因此添加了着炽热，着火点也会被推迟。煤的细度添加，化学反响速度加快，放热量添加。燃料特性对着火过程的影响是综合的，不能简单地用某单一目的来表示，但相对来说，挥发分的影响是最主要的。例如，无烟煤的灰分和水分都很低，发热量很高，但由于无烟煤的低挥发分含量，其煤粉气流的着火就非常困难。12/29/20232．一次风量的影响一次风量添加时着炽热增大，因此着火点会推迟。但是，一次风量必需同时满足既能将煤粉气力保送入炉膛，又要保证挥发分的着火和熄灭的需求这两个要求。从熄灭的角度来讲，假设一次风量等于煤中挥发分熄灭的实际空气量，那么这时挥发分熄灭产物的温度最高。由于燃料的发热量与其熄灭的实际空气量根本上成正比，因此，挥发分熄灭的实际空气量和煤熄灭的实际空气量之比，就等于它们熄灭时所产生的热量之比，这个比值约等于煤的挥发分含量。即：一次风份额=Vdaf但对于贫煤和无烟煤，因其Vdaf很低，如按其挥发分含量来决议一次风份额，那么不能满足保送煤粉的要求，因此只能根据保证气力保送煤粉的需求而选用稍大的一次风份额，但却因此更添加了这些低挥发分煤粉气流的着火困难。12/29/2023煤粉熄灭器中的一次风份额煤种挥发分Vdaf,%煤粉燃烧器中的一次风份额,r1直流式旋流式无烟煤2~100.15~0.2①贫煤10~170.15~0.2烟煤17~300.25~0.3烟煤30~50~0.30.3~0.4褐煤>37—0.35~0.4油页岩80~900.5~0.6泥煤~70—①在运用300C以上的热风保送煤粉时，r1=0.2~0.25。12/29/20233.一次风温的影响提高一次风温可以降低着炽热，使着火位置提早。例如，假设其它条件不变，以煤粉一次风气流的初温T0=20C时的着炽热为100%，那么当煤粉空气混合物的初温为T0=300C时，其着炽热降低至40.5%。因此，热风送粉对煤粉气流的着火非常有利，特别在燃用贫煤和无烟煤时，采用很高的热空气温度，是保证低挥发分燃料稳定着火的重要措施之一。我国电厂在燃用无烟煤时，所设计的预热空气温度普通为350~420C，以尽量使煤粉空气混合物的初温接近300C。12/29/20234.炉内散热条件炉内散热条件好，那么炉内温度低，从而不利于燃料的着火和熄灭。因此实际中，为使低挥发分煤的及时着火和稳定熄灭，常在熄灭器区域用耐火保温资料将部分水冷壁遮盖起来，构成所谓的卫燃带，以减少水冷壁吸热量、维持熄灭器区域的温度程度，进而改善煤粉气流的着火和熄灭条件。实际阐明，敷设卫燃带对于难燃煤种的及时着火和稳定熄灭非常有效，但卫燃带面积过大又往往是炉内结焦的根源所在，在引进的300MW和600MW机组W型火焰熄灭的锅炉上就发生过多次，呵斥很大损失，运转中必需加以留意。12/29/20235.熄灭器构造和布置熄灭器构造和喷口布置主要影响一、二次风的混合。假设一、二次风混合过早，即在一次风煤粉气流着火前就混入二次风的话，就等于增大了一次风量，使着炽热增大，着火推迟；反之，二次风混入一次风过迟，又会因供氧缺乏而限制固定碳的熄灭。因此，熄灭器的构造和布置应使二次风适时混入一次风中，如燃用低挥发分的难燃煤种时，应使二次风混入一次风的时间适当地推迟。熄灭器的尺寸也影响到着火。熄灭器出口截面积愈大，煤粉气流的卷吸才干越小，着火点离喷口间隔就愈远。因此，采用尺寸较小的小功率熄灭器替代大功率熄灭器是合理的，由于小尺寸熄灭器既添加了煤粉气流受热的周界面，也缩短了着火区扩展到整个气流截面所需求的时间。12/29/20236.锅炉负荷锅炉经常在变负荷下任务。锅炉负荷降低时，燃料量减少，放热量减少，而炉膛内的水冷壁和过热器等受热面的构造和面积坚持不变，致使炉膛平均烟温下降，熄灭器区域的温度降低，煤粉气流的加热条件恶化，因此对煤粉气流的着火和熄灭是不利的。当锅炉负荷降低到一定值时，就会危及煤粉着火和熄灭的稳定性，甚至锅炉熄火。采用各种稳燃技术，在不投油的情况下，固态排渣煤粉炉的最低稳燃负荷曾经由过去的70%BMCR降低到最低50％BMCR，甚至更低。综上所述，为组织煤粉气流良好的着火，常采用的强化措施有：使煤粉气流与高温烟气良好混合，敷设卫燃带、维持炉内高温，以保证供应煤粉气流足够的着炽热；提高一次风温、采用适宜的一次风量和一次风速，以减小着炽热；采用适宜的煤粉细度等。12/29/2023五、熄灭良好的条件要组织良好的熄灭过程，其标志就是尽量接近完全熄灭，也就是在保证炉内不结渣的前提下，熄灭速度快，而且熄灭完全，得到最高的熄灭效率。12/29/20231.供应适宜的空气量燃料完全熄灭的必要条件。空气量常用过量空气系数来表示，直接影响熄灭过程的过量空气系数是炉膛出口过量空气系数αl〞。假设αl〞过小，即空气量供应缺乏，会增大不完全熄灭热损失q3和q4，使熄灭效率降低；αl〞过大，会降低炉温，也会添加不完全熄灭热损失。因此，αl〞有一个最正确值，使〔q2＋q3＋q4〕之和为最小值，这个值要经过熄灭调整实验来获得。普通αl〞＝1.2~1.2512/29/20232.保证适当高的炉温根据阿累尼乌斯定律，熄灭反响速度与温度成指数关系。因此炉温对熄灭过程有着极其显著的影响。炉温高，着火快，熄灭速度快，熄灭过程便进展得猛烈，熄灭也易于趋向完全。炉温过高不但会引起炉内结渣，也会引起膜态沸腾，同时由于熄灭反响是一种可逆反响，过高的炉温当然会使正反响速度加快，但同时也会使逆反响〔复原反响〕加快，逆反响〔复原反响〕速度加快，意味着有较多熄灭产物又复原，这样同样等于熄灭不完全。经过实验证明，锅炉的炉温在中温区域〔1000～2000℃〕内比较适宜。当然，在中温区域，在保证炉内不结渣的前提下，可以尽量提高些。12/29/20233.足够的熄灭时间在一定的炉温下，一定细度的煤粉要有一定的时间才干燃尽。煤粉在炉内的停留时间，是煤粉自熄灭器出口不断到炉膛出口这段行程所阅历的时间。在这段行程中，煤粉要从着火不断到燃尽，才干熄灭完全，假设在炉膛出口处煤粉还在熄灭，将添加熄灭热损失,同时会导致炉膛出口烟气温度过高，使过热器结渣和过热汽温升高，运转不平安。煤粉在炉内的停留时间主要取决于炉膛容积、炉膛截面积、炉膛高度及烟气在炉内的流动速度，这都与炉膛容积热负荷和炉膛截面热负荷有关，即要在锅炉设计中选择适宜的数据，而在锅炉运转时切不可超负荷运转。12/29/2023炉膛容积热负荷炉膛容积热负荷是指单位时间送入炉膛单位容积的平均热量，以燃料收到基低位发热量计算，单位：kW/m3，可以表示为：12/29/2023qv越大，那么炉膛容积越小，炉膛越紧凑，投资越小。但过大，那么单位炉膛容积在单位时间内的燃煤量过大，炉内烟气流量添加，烟气流速加快，使燃料在炉内的停留时间缩短，不能保证燃料完全熄灭。同时炉膛容积相对较小，布置足够的水冷壁有困难，不但难以满足锅炉容量的要求，而且会使熄灭区域及炉膛出口的烟气温度升高，从而导致炉内及炉膛出口后的对流受热面结渣。过小，那么会使炉膛容积过大，不但造价高，同时会使炉内温度程度降低，熄灭不完全，着火也困难，甚至能够熄火。qv的选取除与锅炉容量有关外，还与熄灭方式、燃料特性有关。对于固态排渣煤粉炉：无烟煤：qv=110～140kW/m3贫煤：qv=120～165kW/m3烟煤：qv=140～200kW/m3褐煤：qv=90～150kW/m3。大容量锅炉的qv要比中、小容量锅炉选得小一些。600MW级统计qv取值范围84～112kW/m3〔烟煤〕。12/29/2023炉膛截面热负荷：炉膛截面热负荷指热负荷按炉膛截面积计算，单位时间送入炉膛的平均热量〔以燃料收到基低位发热量计算，单位：MW/m2〕12/29/2023反映熄灭器区域的温度程度假设过高，阐明炉膛截面积小，炉膛横截面周界也小，炉膛呈瘦高形，燃料在熄灭区域放出的热量，周围没有足够的水冷壁受热面去吸收它，使温度过高，当然对着火有利，但却容易引起熄灭器附近受热面结渣。假设过低，炉膛呈矮胖形，那么烟气不能充分利用炉膛容积，烟气在分开炉膛时还未得到充分的冷却，会使炉膛出口以后的受热面结渣；同时熄灭器区域的温度降低，虽然不会结渣，但对着火不利。因此，必需选择适宜的炉膛容积热负荷和截面热负荷。普通：qA=3～4.5MW/m2600MW级大容量锅炉，qA=4～5.9MW/m212/29/2023熄灭器区域炉壁热负荷：按照熄灭器区域炉膛单位炉壁面积折算，单位时间送入炉膛的平均热量称为熄灭器区域炉壁热负荷qr反映了熄灭器区域的温度程度。但qr还能反映火焰的分散或集中情况。qr愈大，阐明火焰愈集中，熄灭器区域的温度程度就愈高，这对燃料的稳定着火有利，但却容易呵斥熄灭器区域的壁面结渣。引荐值：褐煤：qr=0.93～1.16MW/m2无烟煤及贫煤：qr=1.4～2.1MW/m2；烟煤：qr=1.28～1.40MW/m2。600MW级大容量锅炉，qr=0.95～2.1MW/m2〔烟煤〕。12/29/2023炉膛壁面热负荷：炉膛壁面热负荷qf是单位炉膛壁面单位时间吸收的平均热量，也称炉壁热流密度炉膛壁面热负荷qf的数值愈高，阐明单位壁面所吸收的热量愈大，阐明炉内烟气温度程度愈高。qf假设过大，就会呵斥水冷壁结渣。此外，qf的数值也是判别膜态沸腾能否会发生的主要目的之一。qf的数值主要决议于燃煤性质，对于固态排渣煤粉炉，qf的建议值为：褐煤，100kW/m2；烟煤和无烟煤，140kW/m2。12/29/20234.空气和煤粉的良好混和与扰动煤粉熄灭是多相熄灭，熄灭反响主要在煤粉的外表进展。熄灭反响速度主要取决于煤粉的化学反响速度和氧气分散到煤粉外表的分散速度(过渡熄灭)。要做到完全熄灭，除保证足够高的炉温暖供应适宜的空气量之外，还必需使煤粉和空气充分扰动混合，及时将空气保送到煤粉的熄灭外表去，煤粉和空气接触才干发生熄灭反响。要求熄灭器的构造特性优良，一、二次风配合良好，并有良好的炉内空气动力场。煤粉和空气不但要在着火、熄灭阶段充分混合，而且在燃尽阶段也要加强扰动混合。由于在燃尽阶段中，可燃质和氧的数量曾经很少，而且煤粉外表能够被一层灰分包裹着，妨碍空气与煤粉可燃质的接触，所以此时加强扰动混合，可破坏煤粉外表的灰层，添加煤粉和空气的接触时机，有利于熄灭完全。12/29/2023煤粉锅炉的熄灭设备煤粉炉的熄灭设备由熄灭室〔炉膛〕、熄灭器和点火安装组成。12/29/2023炉膛煤粉炉的炉膛是燃料熄灭的场所，它的周围布满了蒸发受热面〔水冷壁〕，有时也设有墙式再热器，炉膛也是热交换的场所，所以炉膛是锅炉最重要的部件之一。煤粉炉的炉膛既要保证燃料的完全熄灭，又要合理组织炉内换热、布置适当的受热面以满足锅炉容量的要求，并使烟气到达炉膛出口时被冷却到使其后的对流受热面不结渣和平安任务所允许的温度。12/29/202312/29/2023炉膛的构造该当满足以下要求：合理布置熄灭器，使燃料迅速着火；有良好的炉内空气动力场，使各壁面的热负荷均匀；既要使火焰在炉膛的充溢度好、减少气流的死滞区，而且要防止火焰冲墙、防止结渣。炉膛要有足够的容积和高度以保证燃料在炉内的停留时间并完全熄灭。可以布置适当的蒸发受热面，满足锅炉容量的要求。可靠的水循环动力特性，保证水循环可靠。炉膛出口烟气温度适当以确保炉膛出口及以后受热面不结渣和平安任务。炉膛构造紧凑，金属及其它资料用量少；便于制造、安装、操作和维护。炉膛截面普通为矩形或方形。12/29/2023炉膛的构造和尺寸与煤种、熄灭方式、熄灭器的型式和布置、火焰的外形和行程等很多要素有关。现代煤粉炉的炉壁是一个由炉墙围成的立体空间，其四壁布满水冷壁，常规的煤粉炉炉膛构造图。1—炉膛；2—水冷壁；3—冷灰斗；4—熄灭器；5—屏式过热器，6—折焰角12/29/2023在固态排渣煤粉炉炉膛中，煤粉和空气在炉内剧烈熄灭，火焰中心温度可达1500℃以上，灰渣处于液态。由于水冷壁的吸热，烟温逐渐降低，炉膛出口处的烟温普通要冷却至1100℃以下，使烟气中的灰渣冷凝成固态，以防止结焦。煤粉熄灭生成的灰渣分为两部分，其中80%～95%为飞灰，它们随烟气向上流动，经屏式过热器进入对流烟道；剩下约5%～20%的大渣粒或渣块落入冷灰斗。炉底是由前后水冷壁管弯曲而成的倾斜灰斗。为了便于灰渣自动滑落，冷灰斗斜面的程度倾斜角应在大于500。12/29/2023现代大容量锅炉的炉膛顶部都采用平炉顶构造，平炉顶可利用顶棚管过热器作骨架采用敷管炉墙，简化炉顶构造，而且前水冷壁管取消了斜顶棚的倾斜段，使侧墙水冷壁管受热长度一样，水循环情况得到改善。高压及高压以上压力的锅炉，炉膛上部及炉膛出口处还布置屏式过热器，以降低炉内温度，防止结焦。后水冷壁上部变成折焰角，折焰角约为炉膛深度的20%～30%，折焰角即改善了火焰在炉内的充溢程度，又使烟气对屏式过热器的冲刷由斜向改为横向，改善了屏式过热器的传热和磨损。折焰角还延伸了程度烟道的长度，便于布置过热器和再热器，使锅炉整体构造紧凑。12/29/2023炉膛截面积：AA=a×b〔a-宽度，b-深度〕炉膛容积：VlF1=0.5×g×(b+p)/2F2=b×hF3=0.5×(b+o)×iF4=0.5×(j+f)×oF5=0.5×t×(j+q)Vl=a×(F1+F2+F3+F4+F5)熄灭器区域壁面积：BA(uHt)BA=2×(a+b)×(c+3000)炉膛投影有效辐射受热面：EPRSLp=p+m+(h+i)+f+s＋q+r+n+hEPRS=2×(F1+F2+F3+F4+F5)+a×Lp+FpFP:炉内过热器有效辐射受热面积炉膛构造计算12/29/2023作业试根据图示构造和前述热平衡计算结果，计算炉膛构造参数和各热负荷qv，qA，qr，如热负荷超出范围，引荐炉膛构造，并重新计算12/29/2023熄灭器熄灭器是煤粉锅炉的主要熄灭设备，其作用是保证燃料和熄灭用空气在进入炉膛时能充分混合、及时着火和稳定熄灭。送入煤粉炉熄灭器的空气，按对着火、熄灭有利而合理组织、分批送入，按送入空气的作用不同，可将送入熄灭器的空气分为三种，即一次风、二次风和三次风。一次风即携带煤粉送入熄灭器的空气，主要作用是保送煤粉和满足熄灭初期对氧气的需求，一次风数量普通较少。待煤粉气流着火后再送入的空气称为二次风。二次风补充煤粉继续熄灭所需求的空气并着重起扰动、混协作用。当煤粉制备系统采用中间储仓式热风送粉时，在磨煤机内枯燥原煤后排出的乏气，因其中含有10%～15%的细小煤粉需求充分利用，可将这股乏气由单独的喷口送入炉膛熄灭，这股乏气称为三次风。12/29/2023煤粉炉熄灭器的根本要求：〔1〕能使煤粉气流稳定地着火；〔2〕着火以后，一、二次风能及时合理混合，确保较高的熄灭效率；〔3〕火焰在炉内的充溢程度好，且不会冲墙贴壁，防止结渣；〔4〕有较好的燃料顺应性和负荷调理范围；〔5〕阻力较小；〔6〕能减少NOx的生成，减少对环境的污染。按其出口气流特性分为两大类：直流熄灭器：其出口气流为直流射流或直流射流组的熄灭器。旋流熄灭器：其出口气流为旋转射流的熄灭器。12/29/2023旋流熄灭器在旋流熄灭器中，携带煤粉的一次风和不携带煤粉的二次风分别用不同的管道与熄灭器衔接。在熄灭器中，一、二次风的通道也是隔开的。二次风射流都是旋转射流，一次风射流可以是旋转射流也可以是不旋转的直流射流，但熄灭器总的出口气流都是一股绕熄灭器轴线旋转的旋转射流。布置：前墙或前后墙旋流的产生：蜗壳、导向叶片。出口气流一边旋转，一边螺旋式运动，构成带旋转运动的扩展射流喷口：圆形特点：分散角大，回流区大，早期混合剧烈，但衰减快，后期混合较差，射流较短运用：高挥发分的烟煤和褐煤12/29/2023旋流强度对旋转射流特性的影响12/29/2023随着旋流强度的不同，旋转射流的气流构外型式不同。当旋流强度很小时，出口气流不旋转或者旋转很微弱，这时的气流称为弱旋转气流，如图(a)所示。这时气流中心不出现回流区，或回流区很小，变成根本上是封锁气流，它不具有旋转射流的普通特性。当逐渐增大旋流强度时，射流内、外侧压力逐渐接近，这时，沿着主气流方向，有中心回流区，并且中心回流区延伸到主气流速度很低时才封锁，这种气流称为开放气流，如图(c)。假设再继续增大旋流强度到一定程度，扩展角随之增大，气流外侧压力小于中心回流区的压力。气流在内外侧压力差的作用下，向周围扩展开来，构成全分散气流，如图(b)所示。这样的气流分开熄灭器后便会贴墙运动〔飞边〕，就会使熄灭器喷口烧坏，也会使熄灭器周围结渣。因此在实践运用时，应控制适当的旋流强度，使气流成为开放气流。而且要能回流大量高温烟气到火炬根部，加速燃料的着火和熄灭。12/29/2023旋流熄灭器外形12/29/2023旋流熄灭器出口12/29/202312/29/2023单蜗壳旋流熄灭器1－扩流锥;2－一次风分散管口;3－一次风管;4－二次风蜗壳;5－一次风衔接纳;6－二次风蛇形挡板;7－法兰;8－点火喷雾嘴口12/29/2023双蜗壳旋流熄灭器12/29/2023单蜗壳，双蜗壳特点:构造简单、操作方便调理性能差，流动阻力大，不适于直吹式制粉系统外形尺寸较大、速度和浓度分布不均匀煤种顺应性差很少采用12/29/2023轴向叶片式旋流熄灭器1—拉杆；2—一次风口；3—一次风舌形挡板；4—一次风管；5—二次风叶轮；6—二次风壳；7—油喷嘴；8—扩流锥；9—二次风进口12/29/2023利用轴向叶片使二次风气流产生旋转。这种熄灭器的二次风是经过轴向叶片的导向，构成旋转气流进入炉膛的。熄灭器中的轴向叶片可以是固定的，也可以是挪动可调的。一次风有不旋转的和旋转的两种，调理比较灵敏，调理性能也较好。这种熄灭器的中心回流区较小、较长，因此只适宜燃用易着火的高挥发分燃料。在我国，主要用来燃用Vdaf≥25%，低位发热量Qnet,ar≥16800kJ/kg的烟煤和褐煤，还没有用它燃用贫煤和无烟煤的阅历。12/29/2023切向叶片可调式旋流熄灭器12/29/2023这种熄灭器的一次风也有旋转和不旋转两种，二次风那么经过可动的切向叶片，变成旋转气流送入炉膛。这种熄灭器的阻力较小，为使一次风能构成回流区，常在一次风出口中装有一个多层盘式稳焰器，稳焰器可以前后挪动，以调理中心回流区的外形和大小。这种切向可动叶片旋流熄灭器，普通只适宜于燃用Vdaf≥25%的烟煤。12/29/2023德国Babcock低氮型DS双调风旋流分级熄灭器12/29/2023切向叶片式低NOx旋流熄灭器〔邹县＃5机组〕Foster－Wheeler12/29/2023东锅HT-NR3低NOx熄灭器12/29/202312/29/202312/29/2023（a）前墙布置；（b）两面墙对冲或交错布置；（b-1）两面墙交错布置；（b-2）两面墙对冲布置；（c）半开式炉膛对冲布置；（d）炉底布置；（e）炉顶布置

旋流熄灭器的布置方式12/29/2023〔a〕前墙布置；〔b〕相对对冲布置；〔c〕相对错开布置12/29/20231.前墙布置优点：(1)煤粉管道短，阻力小；且煤粉及空气的分配比较均匀〔由于磨煤机普通布置在炉前〕。(2)炉宽和对流烟道的宽度及汽包的长度便于相互配合，可以不受炉膛截面宽、深比的限制。(3)当熄灭器单只功率选择恰当并布置合理时，炉膛出口烟气温度偏向较小。缺陷：(1)炉膛火焰充溢度较差，使炉膛空间的有效利用率降低〔后墙上部的折焰角可稍起补偿作用〕。(2)炉内火焰扰动较小，后期混合较差。(3)负荷过低需求切断部分熄灭器时，会引起炉内温度分布和烟气流速不够均匀。12/29/20232.对冲布置〔主要指前后墙对冲〕优点：(1)炉内火焰充溢好，扰动强。(2)沿炉膛宽度的烟温及速度分布比较均匀，对过热器维护好，且过热器温偏向也较小〔对冲布置时该偏向<22C，四角布置时那么为55C左右〕。(3)防结渣性能较好，由于热量输入沿炉宽较均匀，防止了炉膛中部烟温过高。缺陷：(1)风、粉管道的布置比较复杂。(2)为在后墙布置熄灭器，加大后墙与对流井之间间隔，使锅炉布置不够紧凑。12/29/2023假设锅炉容量较小，普通将旋流熄灭器布置在前墙，单排布置或多排布置，锅炉容量较大时，那么可采用前后墙或两侧墙对冲或交错布置，单排或多排布置。12/29/2023邹县电厂＃5机组旋流熄灭器布置图-前后墙对冲布置12/29/2023锅炉熄灭器前墙布置方案12/29/2023e.火炬向下 f.火炬向上旋转方向对炉内整体气流的影响

12/29/2023直流熄灭器12/29/20231—喷口；2—等速中心区；3—射流边境层；4—射流外边境；5—射流内边境；6—射流源点；7—分散角；8—速度分布由于射流的卷吸作用，与周围烟气进展着剧烈的物质交换和热量交换，不断地将烟气卷吸到射流中来，随射流一同运动，因此射流的流量逐渐添加，截面逐渐扩展，流速逐渐减小。12/29/2023喷口尺寸越大，初速越高，即初始动量越大，射程越长。射程长表示射流衰减慢，在烟气介质中贯穿才干强，对后期混合有利。集中大喷口比分散的多个小喷口的射流的射程长。当喷口流通截面不变时，将一个大喷口分成多个小喷口，由于射流周界面增大，卷吸烟气量也添加。对于矩形截面的喷口，当初速与喷口流通面积不变时，随喷口高宽比的增大，射流周界面增大，卷吸才干也增大。射流卷吸周围烟气后流量添加，流速自然会衰减下来。卷吸才干越强速度衰减越快，射程就越短。炉膛并非无限大的空间，在炉内微小的扰动，也会导致射流偏离原有轴线方向发生偏转。射流抗偏转的才干称为射流的刚性。射流的动量愈大，刚性愈强。对矩形截面喷口，喷口的高宽比愈小，刚性愈好。在炉内几股射流平行或交叉时，普通是刚性大的射流吸引刚性小的射流，并使其偏转。12/29/2023直流煤粉熄灭器喷出的一、二次风都是不旋转的直流射流，喷口普通都是狭长形。直流煤粉熄灭器可以布置在炉膛的前后墙、炉膛四角或炉膛顶部，从而构成不同的熄灭方式，如切圆熄灭方式、U形、W形火焰熄灭方式等。我国直流熄灭器放在炉膛四角的切圆熄灭方式运用得最为广泛。其特点为：流动：剧烈旋转，螺旋上升，旋转大火球着火条件好煤种顺应性广后期扰动混合剧烈，燃尽条件好12/29/2023直流熄灭器布置煤粉熄灭火焰方式(a)切圆熄灭方式(b)U形火焰熄灭方式(c)W形火焰熄灭方式12/29/2023〔a〕正四角布置；〔b〕正八角布置；〔c〕大切角正四角布置；〔d〕同向大小双切圆方式；〔e〕正反双切圆方式；〔f〕两角相切，两角对冲方式；〔g〕双室炉膛切圆方式；〔h〕大切角双室炉膛方式12/29/2023四角布置的直流熄灭器射出的四股气流在炉膛中心构成一个稳定的剧烈旋转火炬。一方面由于气流在炉膛中心发生旋转，另一方面由于引风机抽力、迫使气流上升，在炉膛中心构成一股螺旋上升的气流。从着火角度来看，每股煤粉气流除依托本身卷吸高温烟气和接受炉膛辐射热外，由于每只熄灭器都能将一部分高温火焰吹向相邻熄灭器的根部，构成相邻煤粉气流相互引燃。此外，气流旋转上升时，由于离心力的作用，气流向周围分散，使炉膛中心构成负压(即真空)，呵斥高温烟气由上向下流到火焰根部。因此，煤粉气流有比较理想的着火条件。从熄灭角度来看，由于气流在炉膛中心剧烈旋转熄灭，煤粉与空气的混合较好，炉膛中心火焰温度高，这就加速了煤粉的熄灭，所以煤粉气流的熄灭条件也是理想的。从燃尽角度来看：由于旋转上升气流即改善了炉内气流的充溢度，又延伸了煤粉在炉内停留的时间，这对煤粉的燃尽是有利的。12/29/2023直流熄灭器构造及分类直流煤粉熄灭器的出口是由一组圆形、矩形或多边的喷口所组成。一次风煤粉气流、二次风和中间储仓式制粉系统热风送粉时的乏气〔三次风〕均分别由不同喷口以直流射流的方式喷入炉膛。熄灭器喷口之间坚持一定间隔，以满足煤粉稳定着火和熄灭的需求，高度方向上整个熄灭器呈狭长形。喷口射出的直流射流多为程度方向，也有的向上或向下倾斜一定角度。在国内，直流熄灭器就常采用可摆动式的，锅炉运转时可上、下摆动200～250的角度，主要用于调理再热汽温。根据一二次风口的布置分为：均等配风分级配风12/29/2023均等配风熄灭器一次风12/29/2023侧二次风均等配风直流熄灭器12/29/202312/29/2023外高桥三期熄灭器布置12/29/2023均等配风构造特点：一、二次风喷口相间布置，即在两个一次风喷口之间均等布置一个或两个二次风喷口，或者在每个一次风喷口的背火侧均等布置二次风喷口。一、二次风相互紧靠，只需较小的间距。这样有利于一、二次风的较早混合，使一次风煤粉气流在着火后就可以得到足够的空气补充。熄灭器最高层为上二次风喷口：①供应上排煤粉熄灭器所需的空气；②提供炉内未燃尽的煤粉继续熄灭时所需空气；③强化燃尽阶段的混合。。最低层为下二次风喷口：①供应下排煤粉熄灭器所需空气；②把煤粉气流中析出的大颗粒托住，延伸在炉内的停留时间，减少q4损失；③降低炉膛下部温度，防止结焦。12/29/202312/29/2023分级配风熄灭器12/29/2023上锅煤粉熄灭器12/29/2023分级配风熄灭器，适用于无烟煤和难着火的贫煤。分级配风的原那么是：待一次风煤粉气流着火后，仅送入部分二次风，待熄灭继继扩展后，再以高速喷入二次风，与已熄灭的煤粉气流剧烈混合，这种布置可以加强煤粉气流的后期混合，促使剩余焦炭燃尽。在分级配风方式中，常将一次风口集中布置。这种布置熄灭器的高宽比较小，可以加大煤粉气流对高温烟气的卷吸才干，加强气流的刚度和穿透才干，使煤粉气流集中，熄灭集中，火焰中心温度程度提高，对熄灭一些难着火的煤种有利。上二次风和中二次风不但保证煤粉气流熄灭所需求的氧气，而且加强了气流扰动，强化了混合过程；上二次风向下倾斜50～150，以压低火焰中心位置；下二次风从煤粉气流下侧提供氧气，并防止火焰下冲。12/29/2023在燃用低挥发分煤的直流熄灭器的一次风喷口周围，有时常布置一层二次风，称为周界风。布置周界风有利于将周围的高温烟气卷吸进一次风煤粉气流中，以提高煤粉气流的温度，有利于煤粉气流的着火，也可维护一次风喷口防止烧坏。假设设计和运用不当，周界风反而会妨碍一次风与高温烟气的接触。a〕周界风；〔b〕夹心风；〔c〕十字风12/29/2023为了防止周界风妨碍一次风直接卷吸高温烟气的不利影响，可以布置夹心风。即竖直布置在一次风口中的一个二次风喷口。夹心风的作用在于：能及时补充煤粉气流着火后熄灭所需求的空气，但却不影响着火；并可以提高一次风射流的刚性，使一次风射流减少偏斜；强化了煤粉气流的湍流脉动，有利于煤粉和空气的混和；改动夹心风量的大小，可以作为煤种和负荷变动时熄灭调理的手段。12/29/2023锅炉不同负荷时熄灭器的投入方式运转方式锅炉负荷MCR5磨运转80%—100%4磨运转70%—80%3磨运转40%—70%2磨运转〔10%—30%BMCR煤油混烧〕10%—40%油枪运转0—30%12/29/2023四角布置切圆熄灭的主要问题(1)一次风煤粉气流的偏斜在实践熄灭过程中，从熄灭器喷口射出的气流并不能坚持沿喷口几何轴线方向前进，而会出现一定程度的倾斜，实践气流的切圆直径总是大于假想切圆直径。由于一次风煤粉气流动量最小，刚性最差，因此一次风煤粉气流的偏斜也最厉害。虽然适当的偏斜对煤粉气流的引燃有利，但偏斜严重时，会导致煤粉气流冲刷炉墙而呵斥水冷壁结渣，因此应防止一次风煤粉气流的偏斜。12/29/2023影响一次风煤粉气流偏斜的要素主要有：1)射流两侧的补气条件。煤粉气流的两侧卷吸炉内烟气，在射流两侧构成负压区，但α侧烟气补气条件比β侧要充分的多，气流两侧的压力不同，就存在压差。在此压差作用下，迫使射流向β侧偏转，因此普通应采用正方形炉膛或炉膛宽深比小于1.1，切圆的直径也不宜过大。但切圆直径太小，会使炉内气流旋转和混合不剧烈，不利于煤粉气流的着火和熄灭，普通假想切圆直径为600～1200mm。将同一角的熄灭器分成上下2组，中间留有一定间隔，就可以起到平衡气流两侧压力的作用，防止偏斜。2)上游邻角射流的横向推力与射流的刚性。由于直流射流的动量大，因此上游邻角射流对下游射流会产生较大的横向推力，迫使下游流向炉墙一侧偏斜。一次风动量愈大，射流刚性愈强，一次风射流抵抗偏斜的才干就愈强，射流的偏斜也就愈小。3)熄灭器的构造特性。熄灭器的高宽比或一次风喷口的高宽比愈大，射流的刚性或一次风的刚性就越小，就越容易产生偏斜。因此当熄灭器高度过大时，也应该对熄灭器进展分组。12/29/202312/29/2023(2)炉内容易结渣炉内温度或炉内部分温度过高、煤的灰燃点降低时，处于熔融形状的灰粒粘黏并积聚在受热面或炉墙上的景象称为结渣。假设一次风速过低，煤粉气流着火离熄灭器喷口太近，熄灭器周围容易结渣；一次风管风量分布不均易呵斥炉膛火焰偏斜，炉膛火焰中心向风量小的一角倾斜，使其附近水冷壁结渣；二次风速低、刚性弱，对一次风的维护才干降低，一次风容易贴壁，还会使一次风在着火早期得不到足够的氧量而产生复原性气氛，呵斥炉内结渣；当采用摆动式熄灭器向下摆动调理汽温时，如下排熄灭器距冷灰斗转弯处较近，易呵斥冷灰斗结渣等。12/29/2023(3)炉膛出口及程度烟道两侧烟温的偏向较大在四角熄灭锅炉中，熄灭器区域的高温火炬是剧烈旋转的，在炉膛出口处，虽然旋转强度有所减弱，但仍存在较大的剩余旋转，呵斥炉膛出口处烟温暖烟速的偏向，导致过热器、再热器的热偏向，甚至超温爆管。普通炉膛出口处的烟温偏向能达100℃，严重时甚至到达300℃。气流逆时针方向旋转时，左侧烟温高于右侧烟温，左侧烟速高于右侧烟速。(4)采用摆动式熄灭器需经常维护采用摆动式熄灭器的目的是调理再热蒸汽温度。但由于熄灭器长期面对炉内高温火焰的烘烤，极易因超温变形而卡涩。为防止卡涩，应定期进展维护，保证其动作的灵敏性。12/29/2023〔5〕炉膛灭火由于锅炉炉膛内煤粉气流的存量小，炉内的热容量就很小，因此一旦煤粉气流中断，或煤量变差，或锅炉负荷过小，就极易产生锅炉灭火，因此在锅炉低负荷运转或煤质很差时，就要严密监视运转形状，防止发生灭火事故。12/29/2023煤粉熄灭器稳燃技术钝体熄灭器12/29/2023船形火焰稳定器〔徐旭常〕12/29/2023低NOx熄灭器12/29/2023PM熄灭器〔日本三菱〕PollutantMinimum12/29/2023WR宽调理比熄灭器〔美国CE〕可用于程度和垂直安装12/29/202312/29/2023W火焰炉膛12/29/2023W火焰熄灭器12/29/202312/29/2023一次风置换熄灭器12/29/2023炉内脱氮新技术12/29/2023哈锅12/29/2023上锅12/29/2023点火安装锅炉点火安装主要是在锅炉机组启动时，用它来点燃主熄灭器的煤粉气流。此外，当锅炉机组在低负荷运转，或者当燃煤质量变差，炉膛温度降低，危及煤粉气流的稳定，炉内火焰发生脉动以致有熄火危险时，也用点火安装来稳定着火和熄灭；同时也可作为辅助熄灭的一种手段。12/29/2023现代大、中型煤粉炉常采用过渡燃料的点火安装，可分为气—油—煤粉的三级点火和油—煤粉的二级点火系统两种。三级点火系统是用点火器点燃着火能量最小的气体燃料，再点燃雾化的燃料油，最后点燃主熄灭器的煤粉气流。二级点火系统那么采用一种过渡燃料—燃料油，即用点火器点燃燃料油，再点燃主熄灭器中的煤粉气流。点火安装中的点火器都采用电器点火器，常用的电器点火器有电火花点火器、电弧点火器和高能点火器三种。目前引荐的点火技术有等离子点火和微油点火技术，等离子点火技术要求煤质的枯燥无灰基挥发份在18%以上，而微油技术顺应煤质的变化范围较广。12/29/202312/29/2023半导体高能点火器，其任务原理是，将半导体电嘴两极置于一个能量峰值很高的脉冲电压作用下，在半导体电嘴外表就产生剧烈的电火花，发出强大的能量，足够直接点燃雾化了的轻油或者重油。油枪及点火器分别由电动推杆带动，高能点火器引燃终了先行退出，以免烧坏，油枪在点火完成后也及时退出。12/29/202312/29/202312/29/2023机理：等离子煤粉点火安装是利用直流电流在介质气压0.01～0.03MPa的条件下接触引弧，并在强磁场控制下获得稳定功率的直流空气等离子体，该等离子体在专门设计的熄灭器的中心熄灭筒中构成温度T＞5000K的、温度梯度极大的部分高温区，煤粉颗粒经过该等离子“火核〞遭到高温作用，在瞬间迅速吸热并释放出挥发物，使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速熄灭。由于反响是在气相中进展，使混合物组分的粒级发生了变化，因此使煤粉的熄灭速度加快，这样就大大地减少煤粉熄灭所需求的引燃能量。另外，等离子体内含有大量化学活性的粒子，如原子〔C、H、O〕、原子团〔OH、H2、O2〕、离子〔O2－、OH－、H＋〕和电子等，可加速热化学转换，提高燃料的燃尽率。等离子煤粉点火—无油点火12/29/2023DLZ-200型等离子发生器〔烟台龙源消费〕为磁稳、空气载体等离子发生器，它由线圈、阴极、阳极等组成。其中阴极和阳极资料都采器具有高导电率、高导热、耐氧化的金属资料制成，且均采用水冷方式冷却，以接受电弧高温冲击。线圈在250℃高温情况下具有抗2000V的直流电压击穿才干，电源采用全波整流并具有恒流性能。线圈的作用是产生一个磁场，紧缩等离子体。直线电机的作用是在投运等离子点火器时，直线电机驱动阴极进、退。首先阴极自动前进，阴、阳极接触后，电流立刻添加，之后阴极后退，电压逐渐添加，阴极退到指定间隔，产生电弧。阴极、阳极之间间隔29～35mm，需现场整定。紧缩空气将电弧吹出阳极腔室，加热煤粉颗粒。DLZ-200型等离子发生器任务原理见图。12/29/2023等离子发生器任务原理图12/29/2023集开放式磁稳与机械、电磁紧缩于一体复合构造的等离子发生器，其功率为60～120kW。其阳极资料为具有高导热、高导电和不易氧化的特殊合金，寿命在1000小时以上；阴极为高速喷嘴、强化冷却构造，资料由特殊合金与铜质资料组合而成，寿命在50小时以上，且改换方便。以空气作为等离子载体，不需专供惰性气体维护电极，既简化系统，又大幅度地降低运转费用。等离子体保送管采用防磨损设计，可以耐受一次风煤粉气流的冲刷磨损，其运转寿命可以满足锅炉检修周期的要求，同时等离子发生器及保送管可从熄灭器后端整体撤除，维护、检修非常方便。12/29/2023优点(1)经济：采用等离子煤粉点火技术运转和维护费仅是运用油点火时费用的15%～20%，尤其对新建机组调试过程中启停频繁，可节约上千万的试运燃油费。(2)环保：由于点火时不燃用油，静电除尘安装可以在点火初期投入，因此，减少了点火初期排放大量烟尘对环境的污染；另外，电厂采用单一燃料后，减少了油品的运输和储存环节，亦改善了电厂的环境。(3)高效：等离子体内含有大量化学活性的粒子，如原子〔C、H、O〕、原子团〔OH、H2、O2〕、离子〔O2－、OH－、H＋〕和电子等等，可加速热化学转换，促进燃料完全熄灭。(4)简单：电厂可以单一燃料运转，简化了系统，简化了运转方式。12/29/2023等离子点火安装缺乏之处〔1〕一次性投资大，太仓电厂2×600MW机组共投资约900万元〔6只/台〕，邹县2×1000MW机组装设等离子点火器需添加投资约1100万元〔8只/台〕。〔2〕阴极头运用寿命短，大约运