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1、 二、直流燃烧器的布置及工作特性二、直流燃烧器的布置及工作特性 直流燃烧器多为四角布置的切圆燃烧直流燃烧器多为四角布置的切圆燃烧方式，通常有如下几种布置方式：方式，通常有如下几种布置方式：(1)(1)单切圆布置，即四角燃烧器一、二单切圆布置，即四角燃烧器一、二次风口的几何轴线相切于炉膛中心一个同径次风口的几何轴线相切于炉膛中心一个同径圆，如图圆，如图5-5(a)5-5(a)；(2)(2)两角对冲，两角切圆或一次风对冲，两角对冲，两角切圆或一次风对冲，二次风切圆，如图二次风切圆，如图5-5(b)5-5(b)；(3)(3)双切圆布置，即四角一、二次风口双切圆布置，即四角一、二次风口各自切于不同直径
2、的圆或对角燃烧器自成不各自切于不同直径的圆或对角燃烧器自成不同直径的圆，如图同直径的圆，如图5-55-5（c c）。）。116*216*四角布置的直流燃烧器射出的四股气四角布置的直流燃烧器射出的四股气流在炉膛中心形成一个稳定的猛烈旋转火炬。流在炉膛中心形成一个稳定的猛烈旋转火炬。气流由四角喷入炉内后，一方面由于气流在气流由四角喷入炉内后，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吸炉膛中心发生旋转，另一方面由于引风机吸力，迫使气流上升，结果在炉膛中心形成一力，迫使气流上升，结果在炉膛中心形成一股螺旋上升的气流。股螺旋上升的气流。从着火角度来看，每股煤粉气流除依从着火角度来看，每股煤粉
3、气流除依靠本身卷吸高温烟气和接受炉膛辐射热外，靠本身卷吸高温烟气和接受炉膛辐射热外，由于每只燃烧器都能将一部分高温火焰吹向由于每只燃烧器都能将一部分高温火焰吹向相邻燃烧器的根部，形成相邻煤粉气流相互相邻燃烧器的根部，形成相邻煤粉气流相互引燃。引燃。316*416*气流在炉膛中心猛烈旋转燃烧，使炉气流在炉膛中心猛烈旋转燃烧，使炉膛中心形成一个高温火球，而且煤粉与空气膛中心形成一个高温火球，而且煤粉与空气的混合也较好这就加速了煤粉的燃烧，的混合也较好这就加速了煤粉的燃烧，由于旋转上升气流既改善了炉内气流由于旋转上升气流既改善了炉内气流的充溢度，又延长了煤粉在炉内停留的时间，的充溢度，又延长了煤粉在
4、炉内停留的时间，这对于煤粉的燃尽是有利的。这对于煤粉的燃尽是有利的。由于切圆燃烧具有良好的炉内空气动由于切圆燃烧具有良好的炉内空气动力场，因而对煤种具有较广泛的适应性，但力场，因而对煤种具有较广泛的适应性，但应留意气流偏斜冲击炉墙带来的结渣问题。应留意气流偏斜冲击炉墙带来的结渣问题。516*三、四角切圆燃烧的气流偏斜三、四角切圆燃烧的气流偏斜及切圆直径及切圆直径616*1.1.气流偏斜问题气流偏斜问题 射流偏斜产生的缘由及其危害：射流偏斜产生的缘由及其危害：四角布置的直流燃烧器，由于射流与假想的切四角布置的直流燃烧器，由于射流与假想的切圆相切，使射流轴线与两边炉墙的夹角不等，常常圆相切，使射流
5、轴线与两边炉墙的夹角不等，常常是一边大，一边小，如下图所示。射流两边同时卷是一边大，一边小，如下图所示。射流两边同时卷吸烟气，在其四周形成负压区，炉膛中的烟气则不吸烟气，在其四周形成负压区，炉膛中的烟气则不断地向负压区补充。假如两侧的补气条件不同，一断地向负压区补充。假如两侧的补气条件不同，一侧的压力将大于另一侧的压力，使射流向一侧偏斜，侧的压力将大于另一侧的压力，使射流向一侧偏斜，这就是射流产生偏斜的缘由。这就是射流产生偏斜的缘由。射流偏斜的危害是：当射流偏斜严峻时，会形射流偏斜的危害是：当射流偏斜严峻时，会形成射流贴墙，导致炉墙结渣和水冷壁磨损。成射流贴墙，导致炉墙结渣和水冷壁磨损。716
6、*816*影响射流偏斜的因素及其防止措施：影响射流偏斜的因素及其防止措施：在在四四角角布布置置燃燃烧烧器器的的炉炉室室中中，由由于于一一次次风风煤煤粉粉气气流流淌淌量量最最小小，刚刚性性最最差差，因因此此一一次次风风射射流流的的偏偏斜斜也也最最历历害害。另另外外结结渣渣往往往往是是由由于于一一次次风风煤煤粉粉射射流流贴贴壁壁冲冲墙墙造造成成的的。所所以以从从防防止止炉炉墙墙结结渣渣的的角角度度来来看看，应应尽尽量量减减小小一一次次风风煤煤粉粉射射流流的的偏偏斜斜。影影响响一一次次风风煤煤粉射流偏斜的主要因素有：粉射流偏斜的主要因素有：（1 1）假想切圆直径）假想切圆直径 （2 2）邻角气流的横
7、向推力）邻角气流的横向推力 （3 3）燃烧器高宽比与一次风口本身的高宽比）燃烧器高宽比与一次风口本身的高宽比 （4 4）燃烧器喷口的排列密度）燃烧器喷口的排列密度 （5 5）炉膛断面形态）炉膛断面形态 916*（1 1）假想切圆直径）假想切圆直径 国国内内外外的的试试验验和和运运行行证证明明，炉炉内内实实际际切切圆圆直直径径远比设计的假想切圆直径大得多，如下图所示。远比设计的假想切圆直径大得多，如下图所示。较较大大的的切切圆圆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于于达达到到下下角角射射流流的的根根部部，有有利利于于煤煤粉粉气气流流的的着着火火；扰扰动动更更猛猛烈烈，使使燃燃烧烧
8、后后期期混混合合加加强强，有有利利燃燃尽尽。但但切切圆圆直直径径过过大大，易易使使一一次次风风射射流流偏偏斜斜贴贴墙墙，引引起起水水冷冷壁壁结结渣渣，而而且且中中间间有有较较大大的的无无风风区区，使使火火焰焰的的充充溢溢程程度不好。度不好。炉炉膛膛横横截截面面呈呈正正方方形形或或接接近近正正方方形形（a/b1.2a/b1.2）时时，切切圆圆直直径径和和炉炉膛膛宽宽度度之之比比为为0.050.050.100.10。接接受受“切切角角形形水水冷冷壁壁”，能能改改善善气气流流出出口口两两侧侧补补气气条条件，减小射流偏斜。件，减小射流偏斜。1016*1116*（2 2）邻角气流的横向推力）邻角气流的横
9、向推力 横横向向推推力力的的大大小小与与炉炉内内气气流流的的旋旋转转强强度度，即即炉炉膛膛四四角角射射流流的的旋旋转转动动量量矩矩有有关关，其其中中二二次次风风射射流流的的动动量量矩矩是是起起主主要要作作用用的的。二二次次风风动动量量及及其其旋旋转转半半径径愈愈大大，中中心心旋旋转转强强度度愈愈大大，横横向向推推力力亦亦愈愈大大，致使一次风射流的偏转加剧。致使一次风射流的偏转加剧。一一次次风风射射流流抗抗拒拒斜斜的的实实力力与与本本身身的的动动量量有有关关。一一次次风风射射流流淌淌量量愈愈大大，刚刚性性愈愈强强，射射流流的的偏偏斜斜也也就愈小。就愈小。试试验验和和运运行行实实践践证证明明，增增
10、加加一一次次风风动动量量或或削削减减二二次次风风动动量量，或或者者就就降降低低二二次次风风与与一一次次风风的的动动量量比比，会会减减轻轻地地次次风风射射流流的的偏偏斜斜。但但应应留留意意二二次次风风动动量量降降低低导导致致气气流流扰扰动动减减弱弱对对燃燃烧烧带带来来的的不不利利影影响。响。1216*四、旋流煤粉燃烧器四、旋流煤粉燃烧器（一）旋流燃烧器的射流特性（一）旋流燃烧器的射流特性 旋旋流流燃燃烧烧器器是是利利用用旋旋流流器器使使气气流流产产生生旋旋转转运运动动的的。旋旋流流燃燃烧烧器器中中所所接接受受的的旋旋流流器器主主要要有有以以下下几几种种：蜗蜗壳壳、切切向向叶叶片及轴向叶片等。片及
11、轴向叶片等。1316*1416*旋旋转转气气流流由由燃燃烧烧器器出出口口喷喷入入较较大大炉炉膛膛空空间间后后，由由于于离离心心力力的的作作用用，便便扩扩散散开开来来形形成成旋旋转转空空心心圆圆锥锥形形自自由由射射流流，如如下图所示。下图所示。1516*1616*1 1、旋转射流的速度分布、旋转射流的速度分布 旋旋转转射射流流中中任任一一点点的的空空间间速速度度均均可可分分解解成成轴轴向向速速度度wawa、切切向向速速度度wtwt和和径径向向速速度度wrwr，如如上上图图所所示示。由由于于径径向向速速度度比比轴轴向向速速度度和和切切向向速速度度小小得得多多，因因此此，气气流流的的流流淌淌工工况况
12、就就可可用用相相互互垂垂直直的的轴轴向向速速度和切向速度来描述。度和切向速度来描述。旋旋转转自自由由射射流流轴轴向向速速度度的的分分布布状状况况与与直直流流自自由由射射流流的的分分布布状状况况是是不不同同的的，其其轴轴心心旁旁边边的的速速度度反反而而小小，而而且且常常是是负负值值。下下图图表表示示了了轴轴向向速速度度的的分分布布状状况况，速速度度为为负负值值的的区区域域是是回回流流区区。试试验验证证明明，只只有有在在气气流流旋旋转转运运行行较较大大的的状状况况下下，才才会产生回流区。会产生回流区。1716*1816*旋转自由射流切向速度的分布状况如下图所示，旋转自由射流切向速度的分布状况如下图
13、所示，由图可知，轴心旁边的切向速度很小，沿着半径方由图可知，轴心旁边的切向速度很小，沿着半径方向，切向速度渐增，达到最大值后又渐渐减小，至向，切向速度渐增，达到最大值后又渐渐减小，至边界时为零。边界时为零。1916*2 2、旋转射流的特点、旋转射流的特点 旋旋转转射射流流的的特特性性与与直直流流有有很很多多不不同同之之处处，其主要特点如下：其主要特点如下：（1 1）二二次次风风是是旋旋转转气气流流，一一出出喷喷口口就就扩扩绽绽开开来来。一一次次风风可可以以是是旋旋转转气气流流，也也可可用用扩扩锥锥扩扩展展。因因此此整整个个气气流流形形成成空空心心圆圆锥锥形形旋旋转转气流。气流。（2 2）旋旋转
14、转射射流流有有猛猛烈烈的的卷卷吸吸作作用用，能能将将中中心心及及外外缘缘的的气气体体带带走走，造造成成负负压压区区，在在中中心心部部分分和和外外缘缘就就会会因因高高温温烟烟气气回回流流而而形形成成回回流流区区。中中心心部部分分形形成成的的回回流流区区称称为为内内回回流流区区；外外缘缘部部分分形形成成的的回回流流区区称称为为外外回回流流区区。由由此此看看来来，旋旋转转射射流流从从两两个个方方面面即即内内回回流流区区和和外外回回流流区区卷卷吸吸高高温温烟烟气气，这这对对煤煤粉粉气气流流的的着着火火是特殊有利的是特殊有利的2016*（3 3）由由于于旋旋转转射射流流是是从从内内、外外卷卷吸吸高高温温
15、烟烟气气，而而气气流流的的动动量量是是确确定定的的，因因而而轴轴向向速速度度和和切切向向速速度度衰衰减减很很快快。在在同同样样的的初初始始动动量量下下，旋旋转转射射流流的的射射程程要比直流射流短。要比直流射流短。（4 4）旋旋转转射射流流外外边边界界所所形形成成的的夹夹角角称称为为扩扩散散角角，用用符符号号 表表示示。旋旋转转射射流流的的扩扩散散角角一一般般比比直直流流射射流流大大，而而且且随随着着气气流流旋旋转转气气流流旋旋转转强强度度的的增增加加，扩扩散散角角也也增增大大，同同时时回回流流区区也也加加大大，因因而而高高温温烟烟气气的的回回流流量量也也增增多多。相相反反，随随着着气气流流旋旋
16、流流强强度度的的减减弱弱，回回流流区区减减小小。不不同同旋旋流流强强度度的的气气流流形形态态和和扩扩散散角角如如下下图图所所示示。强强旋旋转转增增加加了了热热烟烟气气的的回回流流作作用用，这这对对煤煤粉着火是有利的。粉着火是有利的。2116*2216*（5 5）当当气气流流旋旋流流强强度度增增加加到到确确定定程程度度时时射射流流会会突突然然贴贴在在墙墙壁壁上上，即即扩扩散散角角等等于于180180，这这种种现现象象称为气流的飞边现象。称为气流的飞边现象。产产生生飞飞边边现现象象的的缘缘由由是是：由由于于气气流流旋旋流流强强度度渐渐渐渐增增大大，扩扩散散角角也也随随着着渐渐渐渐增增大大，射射流流
17、边边缘缘与与炉炉墙墙之之间间的的空空间间也也就就渐渐渐渐缩缩小小，使使边边界界补补气气越越来来越越固固难难，负负压压将将渐渐渐渐增增大大，但但中中心心区区的的补补气气条条件件此此时时照照旧旧很很好好，因因而而气气流流内内外外压压差差增增加加，当当扩扩散散角角增增加加到到确确定定程程度度后后，内内外外压压差差就就会会达达到到相相当当大大的的数值，把气流压向炉墙，形成飞边现象。数值，把气流压向炉墙，形成飞边现象。当当飞飞边边现现象象产产生生后后，会会导导致致喷喷口口和和炉炉墙墙结结渣渣，也也简简洁洁烧烧坏坏燃燃烧烧器器。据据上上述述对对旋旋流流射射流流特特点点的的分分析析，可可以以看看出出旋旋流流
18、燃燃烧烧器器具具有有良良好好的的着着火火性性能能，且初期混合猛烈，故适宜于燃烧烟煤和褐煤。且初期混合猛烈，故适宜于燃烧烟煤和褐煤。2316*（二）旋流强度（二）旋流强度 旋转射流的流淌工况与其旋转的猛旋转射流的流淌工况与其旋转的猛烈程度有关，通常用旋流强度烈程度有关，通常用旋流强度n n来表示来表示其旋转的猛烈程度。所谓旋流强度是其旋转的猛烈程度。所谓旋流强度是指气流切向旋转动量矩与其轴向动量指气流切向旋转动量矩与其轴向动量和特征尺寸之比。和特征尺寸之比。旋流强度旋流强度n n只与旋流器的结构尺寸只与旋流器的结构尺寸有关，而与气流速度无关。只要变更有关，而与气流速度无关。只要变更旋流器的结构尺
19、寸，就可以变更旋流旋流器的结构尺寸，就可以变更旋流强度。强度。2416*轴向可动叶轮型旋流燃烧器轴向可动叶轮型旋流燃烧器 结结构构如如下下图图所所示示。这这种种燃燃烧烧器器有有一一根根中中心心管管，管管中中可可插插点点火火油油枪枪，中中心心管管外外是是一一次次风风环环形形通通道道，一一次次风风道道外外是是二二次次风风环环形形通道。通道。一一、二二次次风风道道没没有有旋旋转转的的蜗蜗壳壳，二二次次风风是是通通过过轴轴向向叶叶轮轮即即轴轴向向叶叶片片而而产产生生旋旋转转，一一次次风风为为直直流流或或靠靠舌舌形形挡挡板板产产生生弱弱旋旋转转射射流。流。2516*2616*这这种种燃燃烧烧器器的的二二
20、次次风风叶叶轮轮可可通通过过拉拉杆杆变变更更轴轴向向位位置置。当当拉拉杆杆向向外外拉拉时时，叶叶轮轮向向外外移移动动，这这时时叶叶轮轮的的外外缘缘就就出出现现了了间间隙隙，通通过过间间隙隙的的二二次次风风是是一一股股直直流流二二次次风风，这这股股直直流流二二次次风风和和叶叶轮轮中中流流出出的的旋旋转转二二次次风风混混合合在在一一起起，使使二二次次风风的的旋旋流流减减弱弱。叶叶轮轮向向外外移移动动的的距距离离越越大大旋旋流流强强度度越越小小；叶叶轮轮向向内内移移动动的的距距离离越越大，旋流强度越大。大，旋流强度越大。在在运运行行中中可可通通过过调调整整叶叶轮轮位位置置来来变变更更二二次次风风的的
21、旋旋流流强强度度，从从而而达达到到调调整整燃燃烧烧工工况况的的目的。目的。2716*在在一一次次风风通通道道的的出出口口处处还还装装有有一一个个扩扩流流锥锥，煤煤粉粉一一次次风风混混合合物物流流经经扩扩流流锥锥后后，在在炉炉内内就就可可以以较好的扩散开来。较好的扩散开来。此此外外该该燃燃烧烧器器二二次次风风出出口口处处一一般般用用耐耐火火材材料料砌砌成成渐渐扩扩形形，称称为为扩扩口口。它它使使旋旋流流射射流流的的扩扩散散角角增大，增加射流卷吸高温烟气的作用。增大，增加射流卷吸高温烟气的作用。这种燃烧器的优点是：这种燃烧器的优点是：二二次次风风的的旋旋流流强强度度易易于于调调整整，因因而而对对燃
22、燃料料适适应应性性较较强强；一一次次风风阻阻力力小小；一一次次风风中中的的煤煤粉粉分分布布比比较较匀匀整整，此此外外，结结构构紧紧凑凑，这这对对于于大大型型锅锅炉炉很很重要。重要。2816*其主要缺点是：制造工艺要求比较高，其主要缺点是：制造工艺要求比较高，特殊是对叶片线型、安装角、可动部分以及特殊是对叶片线型、安装角、可动部分以及几层圆筒圆锥部分的同心度等的要求较高；几层圆筒圆锥部分的同心度等的要求较高；调整二次风的拉杆简洁卡住，调整还不够灵调整二次风的拉杆简洁卡住，调整还不够灵敏。这种旋流燃烧器的调整作用也是有限的，敏。这种旋流燃烧器的调整作用也是有限的，因而对煤种的适应性也是有限的。因而对煤种的适应性也是有限的。实践证明，燃烧挥发分较高的煤种性能实践证明，燃烧挥发分较高的煤种性能较好，而在燃烧低挥发分煤种时，着火稳定较好，而在燃烧低挥发分煤种时，着火稳定性较差。目前这种燃烧器已较多地应用于燃性较差。目前这种燃烧器已较多地应用于燃烧烟煤、褐煤的大中容量锅炉上。烧烟煤、褐煤的大中容量锅炉上。2916*