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1、锅炉原理与炉原理与设备第第四章燃四章燃烧设备本讲稿第一页，共四十二页第四章第四章 燃烧设备燃烧设备 煤粉燃烧器煤粉燃烧器v 燃烧器的作用燃烧器的作用v 直流燃烧器直流燃烧器v 旋流燃烧器旋流燃烧器 W W型火焰燃烧技术型火焰燃烧技术v W W型火焰炉膛结构型火焰炉膛结构v W W型火焰燃烧技术的特点型火焰燃烧技术的特点 煤粉炉炉膛煤粉炉炉膛v 炉膛的要求炉膛的要求v 评价炉膛结构的参数评价炉膛结构的参数 低负荷稳燃及低低负荷稳燃及低NOxNOx煤粉煤粉燃烧技术燃烧技术v 低负荷稳燃技术低负荷稳燃技术v 低低NOxNOx煤粉燃烧技术煤粉燃烧技术本讲稿第二页，共四十二页4.1 电站锅炉的燃烧设备电
2、站锅炉的燃烧设备性能良好的燃烧设备应满足的条件：性能良好的燃烧设备应满足的条件：v将将燃燃料料和和燃燃烧烧用用空空气气送送入入炉炉膛膛，形形成成良良好好的的空空气气动动力力场场，保证燃料迅速稳定着火。保证燃料迅速稳定着火。v及及时时供供应应空空气气，与与燃燃料料适适时时混混合合，使使燃燃料料达达到到完完全全燃燃烧。烧。v燃烧稳定，炉内不结焦。燃烧稳定，炉内不结焦。v良好的燃料适应性。良好的燃料适应性。vNONOX X的生产量控制在允许范围内。的生产量控制在允许范围内。本讲稿第三页，共四十二页4v燃燃烧烧器器的的作作用用是是将将燃燃料料与与燃燃烧烧所所需需空空气气按按一一定定的的比例、速度和混合
3、方式经喷口送入炉膛。比例、速度和混合方式经喷口送入炉膛。其主要作用为：其主要作用为：v 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；v 组织燃料和空气及时、充分地混合；组织燃料和空气及时、充分地混合；v 保证燃料进入炉膛后尽快、稳定地着火，迅速、保证燃料进入炉膛后尽快、稳定地着火，迅速、完全地燃尽。完全地燃尽。一、燃烧器的作用一、燃烧器的作用4.2 煤粉燃烧器的射流特点煤粉燃烧器的射流特点本讲稿第四页，共四十二页v 一一次次风风 携携带带煤煤粉粉送送入入燃燃烧烧器器的的空空气气。主主要要作作用用是是输输送送煤煤粉粉和满足燃烧初期挥发分燃烧对氧气的需要。和满足燃烧初期挥发分燃烧对氧气
4、的需要。v二二次次风风 待待煤煤粉粉气气流流着着火火后后再再送送入入的的空空气气。二二次次风风补补充充煤煤粉粉继继续续燃燃烧所需要的空气，并起气流的扰动和混合的作用。烧所需要的空气，并起气流的扰动和混合的作用。v三三次次风风 对对中中间间储储仓仓式式热热风风送送粉粉系系统统，为为充充分分利利用用细细粉粉分分离离器器排排出出的的含含有有10%10%15%15%细细粉粉的的乏乏气气，由由单单独独的的喷喷口口送送入入炉炉膛膛燃燃烧烧，这这股股乏乏气气称为三次风。称为三次风。二、通过燃烧器的空气二、通过燃烧器的空气本讲稿第五页，共四十二页6 三、直流燃烧器三、直流燃烧器v直直流流燃燃烧烧器器的的一一、
5、二二、三三次次风风分分别别由由垂垂直直布布置置的的一一组组圆圆形形或或矩矩形形的的喷喷口口以以直直流流湍湍流流自自由由射射流流的的形形式式喷喷入入炉炉膛膛，根根据据燃燃煤煤特特性性不不同同，一一、二二次次风风喷喷口口的的排排列列方方式可分为式可分为均等配风和分级配风均等配风和分级配风。v直流射流的主要特点：直流射流的主要特点：v 沿流动方向的速度衰减比较慢沿流动方向的速度衰减比较慢v 具有比较稳定的射流核心区具有比较稳定的射流核心区v 一次风和二次风的后期混合比较强一次风和二次风的后期混合比较强本讲稿第六页，共四十二页本讲稿第七页，共四十二页 均均等等配配风风燃燃烧烧器器一一、二二次次风风喷喷
6、口口相相间间布布置置，即即在在两两个个一一次次风风喷喷口口之之间间均均等等布布置置一一个个或或两两个个二二次次风风喷喷口口，或或在在每每个个一一次次风风口口的的背背火火侧侧均均等等布布置置二二次次风风口，各二次风喷口的风量分配较均匀口，各二次风喷口的风量分配较均匀 均均等等配配风风燃燃烧烧器器一一、二二次次风风口口间间距距较较小小（80-80-160mm160mm），有有利利于于一一、二二次次风风的的较较早早混混合合，使使一一次次风风煤煤粉粉气气流流着着火火后后能能迅迅速速获获得得足足够够的的空空气气，达达到到完完全全燃烧燃烧 均均等等配配风风适适用用于于燃燃用用高高挥挥发发分分煤煤种种，常常
7、称称为为烟烟煤煤、褐煤型配风方式褐煤型配风方式 1.均等配风直流燃烧器均等配风直流燃烧器本讲稿第八页，共四十二页 分分级级配配凤凤是是指指把把二二次次风风分分级级分分阶阶段段地地送送入入燃燃烧烧的的煤煤粉粉气气流中。流中。分分级级配配风风燃燃烧烧器器一一次次风风喷喷口口相相对对集集中中布布置置，并并靠靠近近燃燃烧烧器器的的下下部部，二二次次风风喷喷口口则则分分层层布布置置，一一、二二次次风风喷喷口口间间保保持持较较大大的的距距离离(160-350mm)(160-350mm)，燃燃烧烧所所需需要要的的二二次次风风分分阶阶段段送送入入燃燃烧烧的的煤煤粉粉气气流流中中，强强化化气气流流的的后后期期混
8、混合合，促使燃料燃烧与燃尽。促使燃料燃烧与燃尽。2.分级配风直流燃烧器分级配风直流燃烧器本讲稿第九页，共四十二页 分分级级配配风风燃燃烧烧器器一一次次风风喷喷口口高高宽宽比比大大，卷卷吸吸量量大大；煤煤粉粉气气流流相相对对集集中中，火火焰焰中中心心温温度度高高，有有利利于于低低挥挥发发分分煤煤的的着着火火、燃燃烧烧 。分分级级配配风风适适合合于于燃燃用用低低挥挥发发分分煤煤种种或或劣劣质烟煤质烟煤，常称为无烟煤、贫煤型配风方式，常称为无烟煤、贫煤型配风方式 。本讲稿第十页，共四十二页 下下二二次次风风 防防止止煤煤粉粉离离析析，避避免免未未燃燃烧烧的的煤煤粉粉直直接接落落入入灰灰斗斗；托托住火
9、焰不致过分下冲，避免冷灰斗结渣，住火焰不致过分下冲，避免冷灰斗结渣，风量较小风量较小 中中二二次次风风 是是均均等等配配风风方方式式煤煤粉粉燃燃烧烧阶阶段段所所需需氧氧气气和和湍湍流流扰扰动的主要风源，动的主要风源，风量较大风量较大 上上二二次次风风 提提供供适适量量的的空空气气保保证证煤煤粉粉燃燃尽尽，是是分分级级配配风风方方式式煤煤粉燃烧和燃尽的主要风源，粉燃烧和燃尽的主要风源，风量较大风量较大3.直流燃烧器各层二次风的作用直流燃烧器各层二次风的作用本讲稿第十一页，共四十二页v 四角切圆燃烧方式直流四角切圆燃烧方式直流燃烧器的布置燃烧器的布置 炉膛四角或接近四角布置，炉膛四角或接近四角布置
10、，四个角燃烧器出口气流的轴四个角燃烧器出口气流的轴线与炉膛中心的一个或两个线与炉膛中心的一个或两个假想圆相切，使气流在炉内假想圆相切，使气流在炉内强烈旋转。强烈旋转。4.直流燃烧器四角布置切圆燃烧方式直流燃烧器四角布置切圆燃烧方式四角切圆燃烧方式本讲稿第十二页，共四十二页v 切圆燃烧方式的特点切圆燃烧方式的特点v 煤煤粉粉气气流流着着火火所所需需热热量量，除除依依靠靠本本身身外外边边界界卷卷吸吸烟烟气气和和接接受受炉炉膛膛辐辐射射热热以以外外，主主要要是是靠靠来来自自上上游游邻邻角角正正在在剧剧烈烈燃燃烧烧的的火火焰焰的的冲冲击击和和加加热热，着火条件好。着火条件好。v火火焰焰在在炉炉内内充充
11、满满度度较较好好，燃燃烧烧后后期期气气流流扰扰动动较较强强，有有利利于于燃燃尽尽，煤煤种种适适应应性强性强v 风粉管布置复杂风粉管布置复杂本讲稿第十三页，共四十二页v切圆燃烧方式直流燃烧器的布置切圆燃烧方式直流燃烧器的布置（a a）正四角布置）正四角布置（b b）正八角布置）正八角布置（c c）大切角正四角布置）大切角正四角布置（d d）同向大小双切圆）同向大小双切圆（e e）正反双切圆）正反双切圆（f f）两角相切，两角对冲置）两角相切，两角对冲置（h h）大切角双室炉膛方式）大切角双室炉膛方式（g g）双室炉膛切圆方式）双室炉膛切圆方式本讲稿第十四页，共四十二页 大大切切角角正正四四角角布
12、布置置：大大容容量量锅锅炉炉常常采采用用。把把炉炉膛膛四四角角切切去去，在在四四个个切切角角上上安安装装燃燃烧烧器器。除除具具有有正正四四角角布布置置的的特特点点外外，还还可可形形成成切切角角形形水水冷冷壁壁。既既可可增增大大燃燃烧烧器器喷喷口口两两侧侧的的空空间间，使使两两侧侧补补气气条条件件差差异异更更小小，射射流流不不易易偏偏斜斜；切切角角水水冷冷壁壁形形成成燃燃烧烧器器的的水水冷冷套，保护喷口不易被烧坏。套，保护喷口不易被烧坏。正正四四角角布布置置：中中小小容容量量煤煤粉粉炉炉常常采采用用。炉炉膛膛截截面面为为正正方方形形或或接接近近正正方方形形的的巨巨型型，燃燃烧烧器器布布置置在在四
13、四个个角角上上，燃燃烧烧器器喷喷口口的的几几何何轴轴线线和和炉炉膛膛两两侧侧墙墙的的夹夹角角接接近近相相等等，射射流流两两侧侧的的补补气气条条件件差差异异很很小小，气气流流向向壁壁面面的的偏偏斜斜较较小小，因因而而煤煤粉粉火火炬炬的的充充满满程程度较好，热负荷较均匀。度较好，热负荷较均匀。本讲稿第十五页，共四十二页 采采用用同同向向大大小小双双切切圆圆方方式式，适适用用于于截截面面深深宽宽比比较较大大的的炉炉膛膛或或由由于于炉炉膛膛四四角角有有柱柱子子，而而不不能能四四角角布布置置，燃燃烧烧器器只只能能布布置置在在两两侧侧墙墙靠靠角角的的位位置置。可可改改变变气气流流偏偏斜斜，防防止止实实际际
14、切切圆圆的的椭椭圆圆度度过过大大；采采用用正正反反双双切切圆圆方方式式，两两股股气气流流反反切切，可可减减少少实实际际切切圆圆的的椭椭圆圆度度；采采用用两两角角相相切切，两两角角对对冲冲方方式式，可可减减少少气气流流相相切切时时实实际际假假想想圆圆的的直直径径，减减低低气气流流的的旋旋转转强强度度，防防止止气气流流的的过过分分偏偏斜斜，但但却却使使燃燃烧烧后后期期的的混合扰动变差。混合扰动变差。本讲稿第十六页，共四十二页17 切切圆圆燃燃烧烧方方式式实实际际气气流流并并不不能能完完全全沿沿轴轴线线方方向向前前进进，会会出出现现一一定定的的偏偏斜斜，严严重重时时会会导导致致燃燃烧烧器器出出口口射
15、射流流冲冲墙墙贴贴壁壁，造造成成炉炉膛膛水水冷冷壁壁结渣。结渣。邻角气流的撞击（主要原因）邻角气流的撞击（主要原因）炉内炉内气流围绕假想切圆旋转所产生气流围绕假想切圆旋转所产生的旋转动量矩有关，其中二次风射流的旋转动量矩有关，其中二次风射流的动量矩其主要作用。的动量矩其主要作用。适当增加一次适当增加一次风动量或减小二次风动量，都会减小旋风动量或减小二次风动量，都会减小旋转动量矩，减弱气流的偏斜转动量矩，减弱气流的偏斜。v一次风煤粉气流的偏斜一次风煤粉气流的偏斜本讲稿第十七页，共四十二页 射流两侧射流两侧“补气补气”条件的影条件的影响响 燃烧器射流两侧卷吸烟气形燃烧器射流两侧卷吸烟气形成负压，向
16、火侧受到上游邻角气成负压，向火侧受到上游邻角气流的撞击，补气充裕，压力较高；流的撞击，补气充裕，压力较高；背火侧补气条件差，压力较低，背火侧补气条件差，压力较低，射流两侧因此形成压差，迫使射流两侧因此形成压差，迫使射流偏向压力低的一侧，射流偏向压力低的一侧，甚至甚至迫使气流贴墙，引起结渣。迫使气流贴墙，引起结渣。本讲稿第十八页，共四十二页 燃燃烧烧器器的的高高宽宽比比（h/dh/d）对对射射流流弯弯曲曲变变形形影影响响较较大大 高高宽宽比比愈愈大大，射射流流形形状状愈愈宽宽而而薄薄；其其“刚刚性性”就就愈愈差差，因因而而，射射流流愈愈容容易弯曲变形。易弯曲变形。本讲稿第十九页，共四十二页 假假
17、想想切切圆圆直直径径d dimim 较较大大的的d dimim可可使使邻邻角角火火炬炬的的高高温温烟烟气气更更易易达达到到下下角角射射流流的的根根部部，扰扰动动更更强强烈烈，有有利利于于煤煤粉粉气气流流着着火火、燃燃尽尽；但但d dimim过过大大，射射流流偏偏斜斜增增大大，容容易易引引起起水水冷冷壁壁结结渣渣；炉炉膛膛出出口口较较大大的的残残余余旋旋转转会会引引起起烟烟温温和和过过热汽温偏差。热汽温偏差。本讲稿第二十页，共四十二页 旋旋流流燃燃烧烧器器出出口口气气流流是是一一股股绕绕燃燃烧烧器器轴轴线线旋旋转转的旋转射流的旋转射流 一一、二二次次风风用用不不同同管管道道与与燃燃烧烧器器连连接
18、接，在在燃燃烧烧器器内内一一、二二次次风风通通道道隔隔开开。二二次次风风射射流流均均为为旋旋转转射射流流,一一次次风射流可以是旋转射流风射流可以是旋转射流,也可以是直流射流。也可以是直流射流。旋流燃烧器是一组圆形喷口。旋流燃烧器是一组圆形喷口。一、旋转射流一、旋转射流4.3 旋转射流和旋流煤粉燃烧器的射流特点旋转射流和旋流煤粉燃烧器的射流特点本讲稿第二十一页，共四十二页 旋流射流具有比直流射流大得多的扩展角，射流中心形成旋流射流具有比直流射流大得多的扩展角，射流中心形成回流区，射流内、外同时卷吸炉内高温烟气，回流区，射流内、外同时卷吸炉内高温烟气，卷吸量大。卷吸量大。从燃烧器喷出的气流不但具有
19、轴向速度，而且具有很高的切向速度，从燃烧器喷出的气流不但具有轴向速度，而且具有很高的切向速度，早期湍动混合强烈。早期湍动混合强烈。轴向速度衰减较快，射流射程较短，轴向速度衰减较快，射流射程较短，后期扰动较弱。后期扰动较弱。二、旋转射流的特点二、旋转射流的特点本讲稿第二十二页，共四十二页本讲稿第二十三页，共四十二页 表表征征旋旋转转射射流流旋旋转转程程度度的的特特征征参参数数，定定义义为为气气流流相相对对于于轴轴线线的的旋旋转动量矩转动量矩M M与气流的轴向动量与气流的轴向动量K K及定性尺寸及定性尺寸L L乘积的比值，即乘积的比值，即随着随着n n的不同，旋流燃烧器形成三种不同的射流状态的不同
20、，旋流燃烧器形成三种不同的射流状态 封封闭闭式式气气流流（封封闭闭式式火火焰焰）n n 较较小小，出出口口气气流流旋旋流流强强度度很很小小，射射流流中中心心不不出出现现回回流流区区或或回回流流区区很很小小，基基本本上上是是封封闭闭气气流流。在在火火焰焰根根部部卷卷吸吸高高温温烟烟气气，形形成成回回流流区区；可可卷卷吸吸火火焰焰自自身身燃燃烧烧放放出出的的热热量量，具具有有一一定定的的自自稳稳定定着着火火能力。但回流量小，不适合燃烧难燃的煤能力。但回流量小，不适合燃烧难燃的煤三、旋流强度三、旋流强度n封闭气流封闭气流弱旋转射流弱旋转射流 开放式射流开放式射流 全扩散式射流全扩散式射流 本讲稿第二
21、十四页，共四十二页 开开放放式式旋旋转转射射流流（开开放放式式火火焰焰 ）n n 较较大大，射射流流内内、外外侧侧的的压压力力差差逐逐渐渐接接近近，射射流流中中心心形形成成较较大大回回流流区区，延延长长到到速速度度很很低低处处才才封封闭闭，其着火稳定性主要依赖于炉内烟气温度。其着火稳定性主要依赖于炉内烟气温度。全全扩扩散散式式射射流流（飞飞边边火火焰焰 ）射射流流外外卷卷吸吸作作用用强强烈烈，使使外外侧侧压压力力小小于于中中心心压压力力，整整个个射射流流向向外外全全部部张张开开，气气流流离离开开燃燃烧烧器器后后，贴墙运动，引起结渣。贴墙运动，引起结渣。本讲稿第二十五页，共四十二页 旋流燃烧器通
22、常前墙布置，前后墙对冲或交错布置旋流燃烧器通常前墙布置，前后墙对冲或交错布置 若若锅锅炉炉容容量量较较小小，一一般般将将旋旋流流燃燃烧烧器器布布置置在在前前墙墙，单单排排或或多多排排布布置置；若若锅锅炉炉容容量量较较大大，采采用用前前后后墙墙或或两两侧侧墙墙对对冲冲或或交交错错布置，单排或多排布置布置，单排或多排布置四、旋流燃烧器的布置四、旋流燃烧器的布置本讲稿第二十六页，共四十二页常用的旋流燃烧器常用的旋流燃烧器本讲稿第二十七页，共四十二页旋流燃烧器的布置旋流燃烧器的布置 燃烧器前后墙或两侧墙布置燃烧器前后墙或两侧墙布置 两面墙上燃烧器喷出的火炬在炉膛中央两面墙上燃烧器喷出的火炬在炉膛中央互
23、相撞击后，火焰大部分向炉膛上方运动，互相撞击后，火焰大部分向炉膛上方运动，炉内的火焰充满程度较好，扰动性也较强炉内的火焰充满程度较好，扰动性也较强 若对冲的两个燃烧器负荷不相同，则炉内若对冲的两个燃烧器负荷不相同，则炉内高温火焰将向一侧偏移，造成结渣高温火焰将向一侧偏移，造成结渣 旋流燃烧器炉顶布置旋流燃烧器炉顶布置只在采用只在采用W W火焰燃火焰燃烧技术的较矮的下炉膛中才应用烧技术的较矮的下炉膛中才应用本讲稿第二十八页，共四十二页 NONOx x生成机理生成机理v 温温度度型型（热热力力型型）NOxNOx：空空气气中中的的氮氮气气在在高高温温下下（15001500以上）氧化而生成，占以上）氧
24、化而生成，占NOxNOx总量的总量的10%-20%10%-20%。v 燃燃料料型型NOxNOx：燃燃料料中中含含有有的的氮氮化化合合物物（主主要要是是挥挥发发分分中中的的氮氮化化合合物物）在在燃燃烧烧过过程程中中热热分分解解而而又又接接着着被被氧氧化化而生成，占而生成，占NOxNOx总量的总量的75%75%左右。左右。v 快快速速型型NOxNOx：燃燃烧烧时时空空气气中中的的氮氮和和燃燃料料中中的的碳碳氢氢离离子子团如团如CHCH等反应生成的，占等反应生成的，占NOxNOx总量的总量的5%5%左右。左右。4.5 低低NOx燃烧燃烧本讲稿第二十九页，共四十二页30 影响影响NONOx x生成的主
25、要因素生成的主要因素v 火火焰焰温温度度和和高高温温下下的的燃燃烧烧时时间间（或或滞滞留留时时间）间）v燃燃烧烧过过程程中中，温温度度越越高高，生生成成的的NONOx x量量越越大大，尤尤其其是是热热力力NONOx x量量在在20002000以以上上时时几几乎乎瞬瞬间间内内完完成成。在在1600-20001600-2000内内，若若持持续续时时间间较较长长，NONOx x易易生生成成；若若时时间间较较短短，NONOx x的的生生产产速速度度减减慢慢。在在15001500以以下下时时热热力力NONOx x的的生生成成速速度度显显著减慢，但燃料著减慢，但燃料NONOx x的生成并不减慢。的生成并不
26、减慢。本讲稿第三十页，共四十二页v燃料性质燃料性质 v燃煤中的含燃煤中的含N N量越高，燃烧过程中转化为量越高，燃烧过程中转化为NONOx x也就越多。也就越多。v燃烧区中氧的浓度燃烧区中氧的浓度v燃烧区中氧浓度增大，不论热力燃烧区中氧浓度增大，不论热力NONOx x还是燃料还是燃料NONOx x其其生产量都将增大。生产量都将增大。本讲稿第三十一页，共四十二页常见的低常见的低NONOX X燃烧技术燃烧技术v低过量空气燃烧（低氧燃烧）低过量空气燃烧（低氧燃烧）v在在保保证证完完全全燃燃烧烧的的情情况况下下，使使燃燃料料在在炉炉内内总总体体过过量量空空气气系系数数较较低的工况下燃烧。低的工况下燃烧
27、。v浓淡偏差浓淡偏差v在在炉炉膛膛多多只只燃燃烧烧器器中中，选选择择几几只只燃燃烧烧器器使使部部分分燃燃料料在在空空气气不不足足条条件件下下燃燃烧烧，即即燃燃料料过过浓浓或或富富燃燃料料燃燃烧烧，其其余余燃燃烧烧器器使使燃燃料料在在空空气气过过量条件下燃烧，即过淡或富空气燃烧。量条件下燃烧，即过淡或富空气燃烧。v在在燃燃烧烧器器的的燃燃烧烧区区域域内内，因因燃燃料料燃燃烧烧不不完完全全，燃燃烧烧温温度度下下降降，从从而而抑抑制制NONOx x的的生生成成。因因富富燃燃料料火火焰焰较较长长，富富空空气气火火焰焰较较短短，若若两两者者配配合合适适当当，相相互互补补充充，可可实实现现燃燃料料的的完完
28、全全燃燃烧烧。最最适适宜宜用用在在燃燃气锅炉上。气锅炉上。本讲稿第三十二页，共四十二页v空气分级空气分级v把把燃燃烧烧用用的的空空气气由由原原来来的的一一股股分分为为两两股股或或多多股股。在在燃燃烧烧开开始始阶阶段段加加入入部部分分空空气气，造造成成一一次次气气流流燃燃烧烧区区域域的的富富燃燃料料状状态态，燃燃料料部部分分燃燃烧烧，使使得得有有机机结结合合在在燃燃料料中中氮氮的的一一部部分分生生成成无无害害的的氮氮分分子子，从从而而抑抑制制燃燃料料NONOx x的的生生成成。作作为为完完全全燃燃烧烧用用的的其其余余二二次次风风，喷喷射射到到富富燃燃料料区区域域的的下下游游，形形成成二二次燃烧区
29、，实现燃料的完全燃烧。次燃烧区，实现燃料的完全燃烧。本讲稿第三十三页，共四十二页炉膛是燃料燃烧和热交换炉膛是燃料燃烧和热交换（主要是辐射热交换）（主要是辐射热交换）的场所的场所 v有利于着火、稳燃，并使燃料燃烧完全；有利于着火、稳燃，并使燃料燃烧完全；v将烟气冷却到煤灰的熔点温度以下，保证炉膛内所有受热面不结渣将烟气冷却到煤灰的熔点温度以下，保证炉膛内所有受热面不结渣;v布置足够的蒸发受热面，不发生传热恶化布置足够的蒸发受热面，不发生传热恶化;v有合适的热强度有合适的热强度v降低降低NOxNOx生成量生成量;v对煤质和负荷变化有较好的适应性。对煤质和负荷变化有较好的适应性。一、燃烧煤粉对炉膛的
30、要求一、燃烧煤粉对炉膛的要求4.8 煤粉锅炉炉膛煤粉锅炉炉膛本讲稿第三十四页，共四十二页35vq qV V过大过大 v V Vf f过过小小，单单位位时时间间，单单位位炉炉膛膛容容积积内内燃燃烧烧过过多多燃燃料料，烟烟气气量量增增多多，烟烟气气流流速速过过高高，燃燃料料在在炉炉内内的的停停留留时时间间过过短短，不不利利于于燃燃烧烧的的完全燃烧；完全燃烧；v 布布置置的的水水冷冷壁壁受受热热面面过过少少，炉炉膛膛及及炉炉膛膛出出口口烟烟气气温温度度偏偏高高，易易结结渣；渣；vq qV V过小过小v V Vf f过大，炉内温度较低，燃料燃尽困难。过大，炉内温度较低，燃料燃尽困难。二、炉膛设计参数二
31、、炉膛设计参数 炉膛容积热强度（热负荷）炉膛容积热强度（热负荷）q qV V 表示单位时间、单位炉膛容表示单位时间、单位炉膛容积内，燃料燃烧释热的热量。积内，燃料燃烧释热的热量。V Vf f炉膛容积炉膛容积 本讲稿第三十五页，共四十二页本讲稿第三十六页，共四十二页v随着锅炉容量增大，随着锅炉容量增大，q qV V呈下降趋势。呈下降趋势。v这是因为燃煤量增大后，要求保证燃料在炉内有足够的停这是因为燃煤量增大后，要求保证燃料在炉内有足够的停留时间，因而必须增大炉膛容积。与此间时，又要求布置留时间，因而必须增大炉膛容积。与此间时，又要求布置足够的水冷壁来冷却烟气，并防止水冷壁管内出现传热恶足够的水冷
32、壁来冷却烟气，并防止水冷壁管内出现传热恶化。但是容积与几何尺寸的三次方成正比，而壁面积与几化。但是容积与几何尺寸的三次方成正比，而壁面积与几何尺寸的二次方成正比，因而容积的增长速度比壁面积要何尺寸的二次方成正比，因而容积的增长速度比壁面积要快，为了布置足够的水冷壁，炉膛容积相对地增长得多。快，为了布置足够的水冷壁，炉膛容积相对地增长得多。因此，当容量增大时，因此，当容量增大时，q qV V呈下降趋势。呈下降趋势。本讲稿第三十七页，共四十二页38v 过大，过大，炉膛断面积过小，水冷壁少，使燃烧炉膛断面积过小，水冷壁少，使燃烧器区域的局部温度过高，引起结渣和，增加器区域的局部温度过高，引起结渣和，
33、增加NONOx x的的生产量；生产量；炉膛断面热强度炉膛断面热强度 表示单位时间、燃烧器区表示单位时间、燃烧器区域炉膛单位横截面上，燃料燃烧释热的热量。域炉膛单位横截面上，燃料燃烧释热的热量。炉膛设计参数炉膛设计参数v 过小，过小，水冷壁多，火焰温度低，不利于稳定水冷壁多，火焰温度低，不利于稳定着火，减轻结渣，减少污染物生成。着火，减轻结渣，减少污染物生成。本讲稿第三十八页，共四十二页本讲稿第三十九页，共四十二页 随随着着锅锅炉炉容容量量的的增增加加，q qA A值值相相应应增增加加。这这是是因因为为当当锅锅炉炉容容量量增增加加时时，虽虽然然炉炉膛膛横横断断面面积积必必然然增增大大，但但相相对
34、对于于单单位位蒸蒸发发量量的的炉炉膛膛横横截截面面积积有有减减小小的的趋趋势势。对对国国内内铭铭炉炉的的统统计计结结果果表表明明，q qA A值值随随锅锅炉容量的变化关系见上图。炉容量的变化关系见上图。本讲稿第四十页，共四十二页41 式中式中 A AB B燃烧器区域的炉墙面积燃烧器区域的炉墙面积 W,D W,D炉膛宽度和深度炉膛宽度和深度 H H2 2最上层燃烧器煤粉喷口与最下层燃烧器煤最上层燃烧器煤粉喷口与最下层燃烧器煤 粉喷口之间的距离。粉喷口之间的距离。燃烧器区域壁面热强度燃烧器区域壁面热强度q qB B 表示单位时间、燃烧器区域单位炉表示单位时间、燃烧器区域单位炉壁面积上，燃料燃烧释热的热量。壁面积上，燃料燃烧释热的热量。q qB B愈愈大大，说说明明火火焰焰愈愈集集中中，燃燃烧烧器器区区域域的的温温度度水水平平就就愈愈高高，对对燃燃料的稳定着火有利，但易造成燃烧器区域的壁面结渣料的稳定着火有利，但易造成燃烧器区域的壁面结渣 本讲稿第四十一页，共四十二页 本讲稿第四十二页，共四十二页