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1、王梓安王梓安旋流煤粉燃烧器应用及类型我国国产的中小容量锅炉多采用旋流式煤粉燃烧器，如国产100100MW机组，125MW机组以及200MW机组都应用过旋流燃烧器。常见的旋流煤粉燃烧器有以下几种:双蜗壳旋流煤粉燃烧器，单蜗壳-推锥形煤粉燃烧器，轴向叶片旋流煤粉燃烧器和切向叶片旋流煤粉燃烧器旋流煤粉燃烧器工作原理旋流燃旋流燃烧器由器由喷口口组成，燃成，燃烧器中装有各种型式的旋流器中装有各种型式的旋流发生生器器(简称旋流器称旋流器)。煤粉气流空气或。煤粉气流空气或热空气通空气通过旋流器旋流器时发生旋生旋转，从，从喷口射出后形成旋口射出后形成旋转射流。利用旋射流。利用旋转射流，能形成有利射流，能形成有
2、利于着火的高温烟气回流区，并使气流于着火的高温烟气回流区，并使气流强烈混合。烈混合。射出射出喷口在气流中心形成回流区，口在气流中心形成回流区，这个回流区叫做内回流区。个回流区叫做内回流区。内回流区卷吸炉内的高温烟气来加内回流区卷吸炉内的高温烟气来加热煤粉气流，当煤粉气流煤粉气流，当煤粉气流拥有一定有一定热量并达到着火温度后就开始着火，火焰从内回流区的量并达到着火温度后就开始着火，火焰从内回流区的内内边缘向外向外传播。与此同播。与此同时，在旋，在旋转气流的外气流的外围也形成回流区，也形成回流区，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空
3、气和煤粉气流。由于二次和煤粉气流。由于二次风也形成气流，二次也形成气流，二次风与一次与一次风的混合的混合比比较强烈，使燃烈，使燃烧过程程连续进行，不断行，不断发展，直至燃尽。展，直至燃尽。旋流煤粉燃烧器工作原理结构图旋流式燃烧器的类型按照旋流燃烧器的结构，旋流式燃烧器可分为蜗壳式、轴向叶片式、切向叶片式三大类，常用有以下几种：旋流式燃烧器的类型及结构图单蜗壳旋流煤粉燃烧器结构图单蜗壳旋流煤粉燃烧器如上图，一次风为直流，经中心一次风管喷入炉膛。一次风管出口装有扩流锥使气流扩散，扩流锥的位置可前后调节，能改变一次风出口的速度和气流扩散角的大小，并能调整一二次风气流混合的位置。二次风气流通过蜗壳旋流
4、器产生旋转运动，以旋转射流方式喷入炉膛，二次风蜗壳进口处装有蛇形挡板，能改变二次风射流旋转强度，从而改变整个气流旋转强度。优点：对煤种适应性较双蜗壳式好，可燃用挥发分较低的贫煤，一次风阻力小。缺点：扩流锥处于高温中心回流区，且直接受到炉内火焰辐射，因而易烧坏和结渣。目前该燃烧器在我国很少使用。双蜗壳型旋流煤粉燃烧器结构图双蜗壳旋流煤粉燃烧器如上图所示，一次风在蜗壳内产生旋转运动，二次风再大蜗壳内产生旋转运动，两股气流旋转方向相同。在一次风管中间有一个中心管，其中装有点火油枪。二次风蜗壳进出口装有一蛇形挡板，用以调节二次风旋流强度，当蛇形挡板管小时，二次风被挤向外侧，二次风旋流强度增加，反之减小
5、。通过旋流强度来改变回流特性，以便适应不同煤种着火需要，但气流经射型挡板立即扩散，因此调节性能不理想。特点：一次风阻力大；出口气流速度和煤粉浓度分布不均匀，对煤种适应能力较差。难以适应劣质煤燃烧。利用轴向叶片使气流产生旋转的燃烧器称为轴向叶片式旋转燃烧器。此种燃烧器是通过轴向叶片的导向，形成旋转气流的，轴向叶片可以是固定的，也可以是移动可调的，一次风有不旋转和旋转两种。轴向叶片旋流煤粉燃烧器结构图轴向叶片旋流煤粉燃烧器如图所示，为一次风不旋转，二次风旋转的旋流燃烧器。该燃烧器出口处装有一次风扩流锥，二次风通过可调的轴向叶轮控制，移动轴向移动拉杆，可以调节叶轮在二次风通道中的位置，当叶轮退出时，
6、叶轮和二次风通道圆锥出现间隙，部分二次风通过此间隙绕过叶轮以直流风的形式直接经旁路流出，这股直流二次风与经叶轮流出来的旋转二次风混合后，进入炉膛。调节叶轮位置间隙大小就会改变，直流二次风和旋转二次风比例就会发生变化，混合后的二次风旋流强度就会发生改变，故此调节方法可用于调节二次风的强度。但这种燃烧器回流区小，因此只适用于挥发分较高的煤适用于Vdaf25%，Qar,net,p 16800kJ/kg的烟煤和褐煤轴向叶片旋流煤粉燃烧器结构图轴向叶片旋流煤粉燃烧器轴向叶片旋流煤粉燃烧器，一次风为旋转射流，二次风通过同心环状双通道轴向叶片旋流叶轮送入。双环状通道中轴向叶片的旋流强度不同，通过调节双通道风
7、量比例，即可达到调节燃烧器出口二次风旋流强度的目的。一次风通过蜗壳式旋流器，形成选转射流，中心装有油枪和油的配风器这种燃烧器主要用于燃烧挥发分大于25%发热量大于16.8MJ|kg的褐煤和烟煤。切向叶片式旋流煤粉燃烧器结构图如图为切向叶片式旋流煤粉燃烧器，一次风为直流风，二次风通过可动切向叶片形成旋流后送入炉膛，切向叶片一般816片，改变叶片的角度可是二次风产生不同的旋流强度。为了使一次风能在出口形成中心回流区，常在一次风出口中心装设一个多层式稳燃器，稳燃器结构如下图。切向叶片式旋流煤粉燃烧器如图为一次风旋转切向叶片旋流煤粉燃烧器。他的一次风通过蜗壳旋流器形成旋流射流，以便在一次风出口处形成中
8、心回流区，用以稳定燃烧。旋流燃烧器的布置旋流燃烧器布置方式对炉内空气动力工况有很大影响。为了提高炉膛效率和有效利用率，应注意改善炉膛火焰充满度。旋流让烧器布置方式有三种，前墙布置，前后墙对冲布置，前后墙交错布置。如下图所示，燃烧器前墙布置时，煤粉管道布置方便，各个燃烧器煤粉量和风量分布均匀。但炉内火焰充满度差，煤粉气流在后期扰动小，后期混合性差。而燃烧器前后墙布置恰恰相反，颅内气流充满程度好，气流扰动强烈，混合强烈，但煤粉管道布置复杂。旋流燃烧器的布置燃烧器前墙布置时沿炉膛高度方向可以布置成一排或两排。从每个燃烧器射出的旋流射流在炉内各自独立的扩展，依靠中心回流卷吸高温烟气，以保证煤粉气流迅速
9、着火，由于炉内射流衰减的很快，因而气流是直接上升的，这样炉墙上部和底部形成两个死漩涡区，燃烧双排布置要比单排好一些。前墙布置的优点是：磨粉机可以直接布置在炉前。煤粉管路短，且各个长度大致相同，所以煤粉均匀，沿炉膛宽度方向烟温偏差小。缺点：炉内火焰充满度差，煤粉气流在后期扰动小，后期混合性差。死漩涡区较差，前墙的火焰可以直接冲到后墙易结渣。可以布置折焰角改善其充满度。旋流燃烧器的布置旋流燃烧器可布置在前后墙，也可布置在两侧，他们又可分为对冲布置和错列布置，当对冲布置时，由于两方火炬在中央对冲，气流大部分向上，会有少部分下冲到冷灰斗，形成死滞旋涡区。如果燃烧时火炬一侧过强时，有可能导致水冷壁结渣，
10、如果交错布置可以改善这种情况，由于火焰相互穿梭所以避免死漩涡区，这就改善了，火焰充满度和火焰混合度。缺点：当有一侧磨煤机出现故障时，或者切换低负荷运行时沿炉膛宽度方向容易引起温度不均，另外不布置燃烧器的两侧容易引起结渣。旋流燃烧器的布置当一台锅炉上装有几台旋流燃烧器时，相邻燃烧气流会相互影响，如下图，相邻燃烧器气流合成的切向速度分布。由图可知，当两个燃烧器旋转方向相反时，气流高度和切向速度相当于单个燃烧器的气流两倍，当两个燃烧器气流旋转方向相同时，气流在燃烧器的切向速度很小，但梯度很大，传热、传质较为强烈。旋流燃烧器的发展潜力 四角布置燃烧方式要求由同一磨煤机供粉的一层燃烧器在同一标高,炉膛断
11、面必须为正方形或接近正方形,以便能形成切圆燃烧。这种布置方式对于中小容量的机组不存在问题,但随着机组容量进一步增大,炉膛尺寸随之增大,要维持一二次风的良好混合就需要气流有更高的动量,这就使风机的压头必须进一步增加,而且气流的刚度很难保证。而对于墙式布置燃烧方式,由于炉膛不要求为正方形,所以随着机组容量的增加,只需增加炉膛的宽度,而不必增加炉膛的深度,锅炉的容量并不受炉膛截面积的限制,同时也给尾部受热面的布置带来很大方便。从试验研究方面考虑,旋流燃烧器比直流燃烧器要方便简单的多。旋流燃烧器靠卷吸周围的热烟气来点燃煤粉,与周围燃烧器关系不大,因此旋流燃烧器可对单个燃烧器进行试验,可以建成与实际燃烧器同样尺寸的燃烧器试验台。而直流燃烧器要靠切圆来点燃煤粉,试验时必须同样有切圆存在,因此要建立与实物同等大小的试验台必须耗资巨大,所以实际中也不太可行。