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1、第五章第五章 燃烧设备燃烧设备v 直流燃烧器及其布置直流燃烧器及其布置v 旋流燃烧器及其布置旋流燃烧器及其布置v 煤粉火焰的稳燃技术煤粉火焰的稳燃技术v 燃烧污染物控制方法燃烧污染物控制方法v 煤粉锅炉煤粉锅炉炉膛炉膛电站锅炉的燃烧设备主要包括煤粉燃烧器和炉膛电站锅炉的燃烧设备主要包括煤粉燃烧器和炉膛等。等。燃烧器的作用燃烧器的作用是将燃料与燃烧所需空气按一定的是将燃料与燃烧所需空气按一定的比例、速度和混合方式经喷口以比例、速度和混合方式经喷口以射流射流形式送入炉膛，形式送入炉膛，保证燃料在炉膛内与空气充分混合、及时着火、稳定保证燃料在炉膛内与空气充分混合、及时着火、稳定燃烧和燃尽。燃烧器的性
2、能对燃烧的稳定性和经济性燃烧和燃尽。燃烧器的性能对燃烧的稳定性和经济性有很大影响。有很大影响。对于煤粉锅炉对于煤粉锅炉燃烧器的基本要求燃烧器的基本要求是：是：保证燃料与空气充分混合、及时着火、稳定燃烧和保证燃料与空气充分混合、及时着火、稳定燃烧和燃尽，燃烧效率较高。燃尽，燃烧效率较高。能形成良好的炉内空气动力场，火焰在炉内的充满能形成良好的炉内空气动力场，火焰在炉内的充满程度好，且不会冲墙贴壁，避免结渣。程度好，且不会冲墙贴壁，避免结渣。有较好的燃料适应性和负荷调节范围。有较好的燃料适应性和负荷调节范围。能减少能减少NOX的生成，减少对环境的污染。的生成，减少对环境的污染。结构简单，流动阻力较
3、小。结构简单，流动阻力较小。送入燃烧器的空气是按对着火、燃烧有利而合理送入燃烧器的空气是按对着火、燃烧有利而合理组织、分批送入的。按送入的空气作用不同，可将送组织、分批送入的。按送入的空气作用不同，可将送入的空气分成三种：入的空气分成三种：一次风：一次风：携带煤粉送入燃烧器的空气，主要作用是输携带煤粉送入燃烧器的空气，主要作用是输送煤粉和满足燃烧初期挥发分燃烧对氧气的需要，一送煤粉和满足燃烧初期挥发分燃烧对氧气的需要，一次风数量一般较少。次风数量一般较少。二次风：二次风：待煤粉气流着火后再送入的空气，主要作用待煤粉气流着火后再送入的空气，主要作用是补充煤粉继续燃烧所需要的空气，并起着组织炉内是
4、补充煤粉继续燃烧所需要的空气，并起着组织炉内气流扰动和混合的作用。气流扰动和混合的作用。三次风：三次风：当制粉系统采用中储式热风送粉，将磨煤乏当制粉系统采用中储式热风送粉，将磨煤乏气通过单独的喷口送入炉膛燃烧。气通过单独的喷口送入炉膛燃烧。燃烧器的分类：燃烧器的分类：按燃烧器出口气流的特征，可分为直按燃烧器出口气流的特征，可分为直流燃烧器和旋流燃烧器两大类。流燃烧器和旋流燃烧器两大类。直流燃烧器：直流燃烧器：出口气流为直流射流或直流射流组的燃出口气流为直流射流或直流射流组的燃烧器。烧器。旋流燃烧器：旋流燃烧器：出口气流可以是几个同轴旋转射流的组出口气流可以是几个同轴旋转射流的组合，也可以是旋转
5、射流和直流射流的组合，但主流为合，也可以是旋转射流和直流射流的组合，但主流为旋转射流的燃烧器。旋转射流的燃烧器。v 直流燃烧器及其布置直流燃烧器及其布置直流燃烧器是由一组直流燃烧器是由一组圆形或矩形的喷口圆形或矩形的喷口组成，一、组成，一、二次风从各自喷口以二次风从各自喷口以直流射流直流射流形式喷进炉膛。形式喷进炉膛。一、直流射流的空气动力学特性：一、直流射流的空气动力学特性：射流初速度射流初速度W0，初温初温T0，煤粉初始浓度煤粉初始浓度C0。烟气速度烟气速度Wamb=0，环境内煤粉浓度环境内煤粉浓度Camb=0，环境温度环境温度TambT0。直直流流射射流流过过程程：直直流流燃燃烧烧器器的
6、的单单个个喷喷口口喷喷出出的的气气流流是是最最简简单单的的圆圆形形或或平平面面紊紊流流直直流流射射流流。煤煤粉粉气气流流以以较较高高的的初初速速（Re105）和和一一定定的的浓浓度度，射射入入尺尺寸寸很很大大的的炉炉膛膛空空间间，炉炉膛膛内内充充满满高高温温静静止止烟烟气气，炉炉内内煤煤粉粉浓浓度度为为零零。自自由由紊紊流流射射流流除除沿沿着着轴轴线线方方向向作作整整体体运运动动外外，流流体体微微团团还还具具有有紊紊流流脉脉动动，与与周周围围介介质质发发生生物物质质、动动量量、热热量量交交换换，将将周周围围部部分分高高温温静静止止烟气卷吸到射流中来，并随射流一起运动。烟气卷吸到射流中来，并随射
7、流一起运动。沿射流流动方向：沿射流流动方向：射流横断面不断扩展，射流横断面不断扩展，流量流量Q增加，增加，煤粉浓度煤粉浓度C下降，下降，温度温度T升高，升高，轴向速度轴向速度W减慢，减慢，最后射流的能量完全消失最后射流的能量完全消失在空间介质中。在空间介质中。射流核心区：射流核心区：射流中心尚未被周围气体混入，保持初速射流中心尚未被周围气体混入，保持初速W0的区域。的区域。紊流边界层：紊流边界层：核心区维持初速核心区维持初速W0的边界称为的边界称为内边界内边界；射；射流与周围气体的分界称为流与周围气体的分界称为外边界外边界。内、外边界间区域为紊。内、外边界间区域为紊流边界层，其内为射流本身流体
8、以及卷吸进来的周围气体。流边界层，其内为射流本身流体以及卷吸进来的周围气体。扩展角：扩展角：射流外边界线的交点称为源点，其交角即扩展角。射流外边界线的交点称为源点，其交角即扩展角。转折截面：转折截面：核心区消失，核心区消失，只在射流轴线保持初速只在射流轴线保持初速0的某点对应的截面。的某点对应的截面。在转折截面前的射流段在转折截面前的射流段称为称为初始段初始段，在转折截，在转折截面后的射流段称为面后的射流段称为基本基本段段。1.卷卷吸吸：由由射射流流外外侧侧边边界界带带动动周周围围烟烟气气随随射射流流一一起起流流动动，使使射射流流质质量量逐逐渐渐增增加加，并并发发生生热热量量交交换换，最最终终
9、射射流流横横截截面面扩扩大大，速速度度降降低低，煤煤粉粉浓浓度度降降低低，温度升高。即卷吸过程。温度升高。即卷吸过程。2.煤粉气流卷吸高温烟气是着火热量的主要来源煤粉气流卷吸高温烟气是着火热量的主要来源。3.喷喷口口尺尺寸寸，卷卷吸吸量量，因因此此可可将将一一个个大大喷喷口口分分成几个小喷口，可增加射流卷吸能力。成几个小喷口，可增加射流卷吸能力。4.矩矩形形喷喷口口面面积积不不变变，h0/b0，喷喷口口周周界界，卷卷吸吸能力能力。5.速度速度，卷吸能力，卷吸能力。6.直流射流卷吸能力直流射流卷吸能力 旋流射流射程旋流射流射程L。7.3.射射流流刚刚性性：在在有有限限空空间间内内，射射流流抵抵抗
10、抗外外界界干干扰扰不不发发生生偏偏离离轴轴线线的的能能力力。刚刚度度不不够够，射射流流偏偏移移到到炉炉墙墙，可可能能引引起起结结渣渣；偏偏向向其其他他射射流流，会会干干扰扰其其他他射流的正常工作。射流的正常工作。4.射流初始动量射流初始动量，射流刚性，射流刚性。（与射程。（与射程L相同）相同）二、直流燃烧器配风方式：二、直流燃烧器配风方式：燃煤特性决定了燃烧器的结构。对于低挥发分的燃煤特性决定了燃烧器的结构。对于低挥发分的无烟煤、贫煤，燃烧器必须首先保证煤粉稳定着无烟煤、贫煤，燃烧器必须首先保证煤粉稳定着火；对于挥发分较高的烟煤、褐煤，着火相对比火；对于挥发分较高的烟煤、褐煤，着火相对比较容易
11、，燃烧器要保证燃烧时的空气补给。较容易，燃烧器要保证燃烧时的空气补给。根根据据燃燃煤煤特特性性不不同同，直直流流燃燃烧烧器器一一、二二次次风风喷喷口口的排列方式也不同，可分为的排列方式也不同，可分为均等配风均等配风和和分级配风分级配风。1.均等配风：均等配风：2.一一、二二次次风风相相间间布布置置的的配配风风方方式式。即即在在两两个个一一次次风风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。3.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，有有利利于于一一、二二次次风风的的较较早早混混合合，
12、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燃烧烧。因因此此适适用用于于燃燃用用高高挥挥发发分分煤煤种种，如如烟煤、褐煤烟煤、褐煤。2.分级配风：分级配风：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分分层层布布置置，且且一一、二二次风口间距较大。次风口间距较大。分级配风是把二次风分级分阶段的送入。分级配风是把二次风分级分阶段的送入。分分级级配配风风一一次次风风集集中中布布置置，气气流流刚刚性性，煤煤粉粉浓浓度度，燃燃烧烧放放热热集集中中，火火焰焰中中心心温温度度，利利于于着
13、着火火。一一二二次次风风口口间间距距大大，一一、二二次次风风的的混混合合晚晚，保保证证一一次次风风粉粉良良好好的的着着火火条条件件，后后期期扰扰动动好好，有有利利于于燃燃尽尽。适适用用于于低挥发分的低挥发分的无烟煤、贫煤无烟煤、贫煤。由由于于分分级级配配风风方方式式多多用用于于无无烟烟煤煤、贫贫煤煤，因因此此为为了了保保证证煤煤粉粉稳稳定定着着火火，中中储储式式制制粉粉系系统统都都采采用用热热风风送送粉粉。此此时时磨磨煤煤乏乏气气通通过过单单独独的的三三次次风风口送入炉膛。口送入炉膛。三三次次风风口口布布置置不不当当，可可能能会会影影响响煤煤粉粉气气流流着着火火（使使炉炉膛膛温温度度降降低低，
14、着着火火推推迟迟，燃燃烧烧不不稳稳定定等等），使使燃燃尽尽条条件件恶恶化化，导导致致q4，火火焰焰中中心心上上移移，炉炉膛膛出出口口烟烟温温，炉炉膛膛出出口口附附近近结结渣渣，过过热热器器超温等事故。超温等事故。一一般般三三次次风风口口布布置置在在燃燃烧烧器器最最上上方方，与与二二次次风风口保持一定间距，并有一定下倾角（压火）。口保持一定间距，并有一定下倾角（压火）。3.直流燃烧器各层二次风作用：直流燃烧器各层二次风作用：4.上二次风：上二次风：补充氧气，保证燃尽，强化燃尽阶段的混合。补充氧气，保证燃尽，强化燃尽阶段的混合。5.中二次风：中二次风：保证燃烧所需氧气，强化湍流扰动。保证燃烧所需氧
15、气，强化湍流扰动。6.下二次风：下二次风：托住大颗粒煤粉和火焰，延长煤粉炉内停留时托住大颗粒煤粉和火焰，延长煤粉炉内停留时间，防止未燃煤粉直接落入冷灰斗，降低间，防止未燃煤粉直接落入冷灰斗，降低q4，降低炉膛下部，降低炉膛下部温度，防止结渣。温度，防止结渣。7.燃尽风燃尽风OFA：在大型锅炉燃烧器最上部，三次风口之上，在大型锅炉燃烧器最上部，三次风口之上，设置有两个燃尽风口。通过燃尽风口送入剩余设置有两个燃尽风口。通过燃尽风口送入剩余15%的空气，的空气，实现富燃料燃烧，抑制燃烧区段温度，可实现空气分级燃烧，实现富燃料燃烧，抑制燃烧区段温度，可实现空气分级燃烧，降低降低NOX生成量。生成量。8
16、.周界风：周界风：装在一次风喷口的四周，风层薄、风量小、风速装在一次风喷口的四周，风层薄、风量小、风速较高。可防止喷口烧坏，加强卷吸，防止煤粉离析，增强一较高。可防止喷口烧坏，加强卷吸，防止煤粉离析，增强一次风刚性，减少偏斜，并适应煤质变化。次风刚性，减少偏斜，并适应煤质变化。三、直流燃烧器的布置：三、直流燃烧器的布置：直流燃烧器通常布置在炉膛四角，每个角的燃烧器直流燃烧器通常布置在炉膛四角，每个角的燃烧器出口气流的几何轴线均切于炉膛中心的假想圆，使出口气流的几何轴线均切于炉膛中心的假想圆，使气流在炉内强烈旋转，称为气流在炉内强烈旋转，称为四角切圆燃烧方式四角切圆燃烧方式。四角切圆燃烧方式的特
17、点：四角切圆燃烧方式的特点：着火：着火：煤粉气流着火所煤粉气流着火所需热量，除依靠边界卷吸需热量，除依靠边界卷吸高温烟气和接受炉膛辐射高温烟气和接受炉膛辐射热，主要是靠热，主要是靠来自上游邻来自上游邻角角正在剧烈燃烧的火焰的正在剧烈燃烧的火焰的冲击和加热，着火条件好。冲击和加热，着火条件好。燃燃烧烧：气气流流在在炉炉内内形形成成强强烈烈的的旋旋转转，火火焰焰在在炉炉内内充充满满度度较较好好，炉炉内内热热负负荷荷分分布布均均匀匀，燃燃烧烧后后期期气气流流扰扰动动较较强强，有有利利于于加速燃烧，煤种适应性强。加速燃烧，煤种适应性强。燃尽：燃尽：气流在气流在炉膛内呈螺旋形炉膛内呈螺旋形上升，延长了煤
18、上升，延长了煤粉在炉内的停留粉在炉内的停留时间利于燃尽。时间利于燃尽。1-无风区无风区 2-强风区强风区 3-弱风区弱风区无风区太小，不利于着火。无风区太小，不利于着火。强风区太靠近水冷壁易结渣。强风区太靠近水冷壁易结渣。直流煤粉燃烧器切圆燃烧布置方式直流煤粉燃烧器切圆燃烧布置方式单切圆单切圆 双切圆双切圆 六角或八角布置六角或八角布置 双炉膛切圆双炉膛切圆影响一次风粉射流偏斜的因素：影响一次风粉射流偏斜的因素：邻角气流的横向推力：邻角气流的横向推力：一次风射流动量（刚性）是维持气流一次风射流动量（刚性）是维持气流不偏斜的内在因素。二次风射流动量增加，则中心旋转强度增不偏斜的内在因素。二次风射
19、流动量增加，则中心旋转强度增大，横向推力也增大，导致一次风射流偏斜加剧。因此增加一大，横向推力也增大，导致一次风射流偏斜加剧。因此增加一次风动量或减少二次风动量，可减轻一次风的偏斜。但一次风次风动量或减少二次风动量，可减轻一次风的偏斜。但一次风速受着火条件限制，不能过分提高，二次风速受加强扰动的限速受着火条件限制，不能过分提高，二次风速受加强扰动的限制，也不能过分降低。制，也不能过分降低。气流偏斜：气流偏斜：四角切圆燃烧方式实际气流并不四角切圆燃烧方式实际气流并不能完全沿轴线方向前进，会出现能完全沿轴线方向前进，会出现一定的偏斜，严重时会导致燃烧一定的偏斜，严重时会导致燃烧器出口射流贴壁冲墙，
20、造成炉膛器出口射流贴壁冲墙，造成炉膛水冷壁结渣。水冷壁结渣。假想切圆直径：假想切圆直径：较大的较大的dim可使邻角可使邻角火炬的高温烟气更易达到下角射流的火炬的高温烟气更易达到下角射流的根部，有利于煤粉气流着火，并且气根部，有利于煤粉气流着火，并且气流旋转强度大，扰动更强烈，利于燃流旋转强度大，扰动更强烈，利于燃尽；尽；但但dim过大，一次风射流偏斜增大，过大，一次风射流偏斜增大，容易引起水冷壁结渣；炉膛出口的残容易引起水冷壁结渣；炉膛出口的残余旋转较大，会引起烟温和过热汽温余旋转较大，会引起烟温和过热汽温偏差。偏差。燃烧器结构特性：燃烧器结构特性：燃烧器射流两侧卷吸烟气形成负压，内侧燃烧器射
21、流两侧卷吸烟气形成负压，内侧有上游邻角气流横扫过来，补气条件充裕；外侧需从射流较远有上游邻角气流横扫过来，补气条件充裕；外侧需从射流较远处回流烟气或由射流上下两端来补气，补气条件很差，因此形处回流烟气或由射流上下两端来补气，补气条件很差，因此形成外低内高的静压分布。在高度方向上，射流中部气流偏斜更成外低内高的静压分布。在高度方向上，射流中部气流偏斜更严重。四角切圆炉膛截面尺寸严重。四角切圆炉膛截面尺寸D/W或或W/D小于小于1.2。四角切圆燃烧方式的主要热力参数：四角切圆燃烧方式的主要热力参数：1.一次风口层数：一次风口层数：300MW 5-7层层随着锅炉容量增大，若只增大单个一次风喷口热负荷
22、，会导随着锅炉容量增大，若只增大单个一次风喷口热负荷，会导致局部热负荷过高，引起结渣、致局部热负荷过高，引起结渣、NOX增加。增加。2.一次风量：要满足挥发分着火所需氧量，及制粉系统要求。一次风量：要满足挥发分着火所需氧量，及制粉系统要求。一次风量一次风量，着火热，着火热，着火推迟，炉内停留时间，着火推迟，炉内停留时间，q4。挥。挥发分大的煤一次风率高。发分大的煤一次风率高。3.一次风速：决定着火稳定性，及一次风气流刚度。一次风速：决定着火稳定性，及一次风气流刚度。过高：推迟着火，燃烧不稳定，灭火，冲墙结渣。过高：推迟着火，燃烧不稳定，灭火，冲墙结渣。过低：刚性过低：刚性，偏斜贴壁结渣；切圆组
23、织不好，扰动，偏斜贴壁结渣；切圆组织不好，扰动，卷吸，卷吸，着火延迟，燃烧缓慢；回火，烧坏喷口；煤粉空气分离，着火延迟，燃烧缓慢；回火，烧坏喷口；煤粉空气分离，引起煤粉沉积、堵管等现象。引起煤粉沉积、堵管等现象。4.一次风温：一次风温一次风温：一次风温，着火热，着火热，利于着火，但要同时满，利于着火，但要同时满足制粉系统安全性要求。足制粉系统安全性要求。5.二次风量和风速：高温火焰粘度很大，二次风必须具有很二次风量和风速：高温火焰粘度很大，二次风必须具有很强的穿透力，增强空气与焦炭粒子表面的接触。因此二次风强的穿透力，增强空气与焦炭粒子表面的接触。因此二次风速必须很高。速必须很高。6.二次风温
24、：二次风温二次风温：二次风温，利于稳定燃烧，但受空预器传热面，利于稳定燃烧，但受空预器传热面积限制。一般煤质较差时，设计较高的热风温度。积限制。一般煤质较差时，设计较高的热风温度。四角布置燃烧器配风风速推荐值四角布置燃烧器配风风速推荐值v 旋流燃烧器及其布置旋流燃烧器及其布置旋流燃烧器出口截面都是旋流燃烧器出口截面都是圆形圆形，也称圆形燃烧器。，也称圆形燃烧器。一次风一次风射流可以是射流可以是直流或旋转直流或旋转射流，射流，二次风二次风射流射流都是围绕燃烧器轴线都是围绕燃烧器轴线旋转旋转的射流。的射流。一、旋转射流的动力学特性：一、旋转射流的动力学特性：燃烧器中装有旋流器，煤粉燃烧器中装有旋流
25、器，煤粉气流和热空气通过旋流器时气流和热空气通过旋流器时发生旋转，从喷口射出后即发生旋转，从喷口射出后即形成旋转射流。形成旋转射流。旋转射流的空气动力学特点：旋转射流的空气动力学特点：具有三个速度分量：具有三个速度分量：轴向轴向Wa，径向，径向Wr，切向，切向Wt。向前冲向前冲 扩展扩展 旋转旋转从燃烧器喷出的气流一从燃烧器喷出的气流一般为多股气流的般为多股气流的共轴射共轴射流流，且具有较大的切向，且具有较大的切向和轴向速度，因此和轴向速度，因此初期初期扰动强烈扰动强烈；但轴向速度；但轴向速度衰减较快，射流射程较衰减较快，射流射程较短，短，后期扰动较弱后期扰动较弱。适适用于用于Vdaf较高的煤
26、种。较高的煤种。形成内回流区：形成内回流区：由于旋转，在射流中心产生低压区，由于旋转，在射流中心产生低压区，造成在燃烧器出口附近形成与主气流流向相反的回流造成在燃烧器出口附近形成与主气流流向相反的回流运动，即旋转气流内部的运动，即旋转气流内部的内回流区内回流区。旋转射流从两方面卷吸旋转射流从两方面卷吸高温烟气，一方面靠高温烟气，一方面靠内内回流区的反向气流回流区的反向气流，另，另一方面靠射流一方面靠射流外边界的外边界的卷吸卷吸，有利于稳定着火，有利于稳定着火燃烧。燃烧。内回流区的回流内回流区的回流高温烟气加热煤粉气流高温烟气加热煤粉气流根部，才是稳定着火的根部，才是稳定着火的关键。关键。比直流
27、燃烧器扩展角大，旋转强度比直流燃烧器扩展角大，旋转强度，扩展角，扩展角。旋转强度旋转强度n：用于表征旋转射流旋转程度的特征参数。用于表征旋转射流旋转程度的特征参数。M：旋转动量矩：旋转动量矩 M，nK：轴向动量：轴向动量 K，nL：喷口尺寸：喷口尺寸 L，n随着随着n的不同，旋转射流有三种不同的流动状态：的不同，旋转射流有三种不同的流动状态：（a）封闭气流封闭气流 （b）开放气流）开放气流 （c）全扩散气流）全扩散气流（a）封闭气流：）封闭气流：当出口气流旋转强度当出口气流旋转强度n小于一定数小于一定数值时，中心不产生内回流区，此时整个旋转射流呈值时，中心不产生内回流区，此时整个旋转射流呈封闭
28、状态，其流动特性接近直流射流。封闭状态，其流动特性接近直流射流。（a）封闭气流封闭气流 （b）开放气流）开放气流 （c）全扩散气流）全扩散气流（b）开放气流：）开放气流：当旋转强度当旋转强度n增大到一定数值以后，增大到一定数值以后，靠近射流出口的中心区形成内回流区，这种流动状态靠近射流出口的中心区形成内回流区，这种流动状态称为开放式旋转射流。称为开放式旋转射流。内回流区的尺寸和回流流量都内回流区的尺寸和回流流量都随随n的增大而增大的增大而增大。（a）封闭气流封闭气流 （b）开放气流）开放气流 （c）全扩散气流）全扩散气流（c）全扩散气流：）全扩散气流：当当n继续增大，射流外边界卷吸能继续增大，
29、射流外边界卷吸能力强烈，补气条件不好，会使外边界压力小于中心压力强烈，补气条件不好，会使外边界压力小于中心压力，整个射流向外全部张开，形成全扩散式旋转射流。力，整个射流向外全部张开，形成全扩散式旋转射流。俗称俗称“飞边飞边”，会使火焰贴墙，造成炉墙或水冷壁，会使火焰贴墙，造成炉墙或水冷壁结渣结渣。旋转强度旋转强度n的影响：的影响：回流区长度和回流量：回流区长度和回流量：在开放式气流区间内：在开放式气流区间内：n过小：长度和回流量均小，只能卷吸少量低温烟气。过小：长度和回流量均小，只能卷吸少量低温烟气。n过大：回流量过大：回流量，但气流混合过早，不利于着火。，但气流混合过早，不利于着火。目标：回
30、流大量高温烟气到气流根部，加速着火燃烧。目标：回流大量高温烟气到气流根部，加速着火燃烧。扩散角：扩散角：n，扩散角，扩散角，外边界面，外边界面，卷吸，卷吸，有利，有利着火。着火。射程射程L：n，L。n过小：则射程过小：则射程L过大，易造成火焰冲墙结渣。过大，易造成火焰冲墙结渣。n过大：则射程过大：则射程L过小，易造成炉膛火焰充满度差。过小，易造成炉膛火焰充满度差。二、旋流燃烧器的类型：二、旋流燃烧器的类型：根据旋流器的结构不同分为根据旋流器的结构不同分为 蜗壳式蜗壳式旋流燃烧器旋流燃烧器 叶片式叶片式旋流燃烧器旋流燃烧器旋流燃烧器分类：旋流燃烧器分类：特点：一次风不旋转，二次风旋转。调节扩流锥
31、可调回流区特点：一次风不旋转，二次风旋转。调节扩流锥可调回流区大小。一次风阻力小，初期扰动弱，混合较晚，可燃用较差大小。一次风阻力小，初期扰动弱，混合较晚，可燃用较差的煤。的煤。特点：一、二次风转向相同，混合早且强烈，适用于烟煤、特点：一、二次风转向相同，混合早且强烈，适用于烟煤、褐煤。一次风阻力大，不宜用于直吹式制粉系统。易出现局褐煤。一次风阻力大，不宜用于直吹式制粉系统。易出现局部火焰冲墙结渣。部火焰冲墙结渣。这两种目前使用较少。这两种目前使用较少。特点：一次风可旋转或不旋转，二次风通过轴向叶片导向形特点：一次风可旋转或不旋转，二次风通过轴向叶片导向形成旋转。叶轮前后移动可调节旋转强度成旋
32、转。叶轮前后移动可调节旋转强度n。中心回流区较小，。中心回流区较小，射程远，适用于高挥发分煤。射程远，适用于高挥发分煤。特点：一次风为直流或弱旋转射流，二次风通过切向叶片导特点：一次风为直流或弱旋转射流，二次风通过切向叶片导向形成旋转。适用于高挥发分煤。向形成旋转。适用于高挥发分煤。旋流燃烧器在结构上分旋流燃烧器在结构上分带中心风管带中心风管和和不带中心风管不带中心风管两大类。中心风管可安放点火油枪，用于燃烧器煤粉的两大类。中心风管可安放点火油枪，用于燃烧器煤粉的点燃。在正常运行时，中心风管中流过的二次风称点燃。在正常运行时，中心风管中流过的二次风称中心中心风风，也是一股调节风。，也是一股调节
33、风。带中心风管的旋流燃烧器从内到外有中心风、一次带中心风管的旋流燃烧器从内到外有中心风、一次风、内二次风、外二次风风、内二次风、外二次风四个环形通道四个环形通道。不带中心风管。不带中心风管的无中心风，从内到外有的无中心风，从内到外有三个环形通道三个环形通道。一次风可为直流或旋转射流。内外二次风均为旋转一次风可为直流或旋转射流。内外二次风均为旋转射流，且射流，且旋向相同旋向相同。内二次风内二次风射流直接靠近一次风粉气射流直接靠近一次风粉气流，其旋转强度直接影响回流区的生成及大小，以及对流，其旋转强度直接影响回流区的生成及大小，以及对煤粉颗粒的卷吸。内二次风旋转强度过大，虽可扩大回煤粉颗粒的卷吸。
34、内二次风旋转强度过大，虽可扩大回流区，但过早与一次风混合，影响稳定着火。因此内二流区，但过早与一次风混合，影响稳定着火。因此内二次风风量风速均小于外二次风。次风风量风速均小于外二次风。三、旋流燃烧器的布置：三、旋流燃烧器的布置：旋流燃烧主要是靠自身射流旋转产生的旋流燃烧主要是靠自身射流旋转产生的内回流区卷内回流区卷吸高温烟气吸高温烟气对一次风粉进行加热的，并且一、二次对一次风粉进行加热的，并且一、二次风是通过风是通过同一圆形燃烧器同一圆形燃烧器按被圆环分隔的内外通道按被圆环分隔的内外通道分别进入炉内的，所以旋流燃烧器的射流为多股组分别进入炉内的，所以旋流燃烧器的射流为多股组成的成的共轴射流共轴
35、射流。炉内火焰。炉内火焰不存在整体旋流不存在整体旋流，火焰充，火焰充满度和流场均匀性好。满度和流场均匀性好。因此旋流燃烧器应因此旋流燃烧器应单独布置单独布置，使每个燃烧器的火焰，使每个燃烧器的火焰能自由发展，相邻燃烧器之间保持一定距离，互不能自由发展，相邻燃烧器之间保持一定距离，互不干扰。相邻燃烧器出口射流旋向一般相反，或从整干扰。相邻燃烧器出口射流旋向一般相反，或从整个炉膛气流均匀性角度去考虑每个燃烧器射流的旋个炉膛气流均匀性角度去考虑每个燃烧器射流的旋向。并注意布置时避免火焰冲墙结渣。向。并注意布置时避免火焰冲墙结渣。旋流燃烧器的布置方式旋流燃烧器的布置方式a.前墙布置前墙布置 b.前后墙
36、布置前后墙布置 c.炉底布置炉底布置 d.炉顶布置炉顶布置b1.交错布置交错布置 b2.对冲布置对冲布置a.前墙布置：前墙布置：火焰充满度差，在上下均存火焰充满度差，在上下均存在较大的死滞区，煤粉停留在较大的死滞区，煤粉停留时间短，燃烧集中，时间短，燃烧集中，NOX生生成多，不能用于大型锅炉。成多，不能用于大型锅炉。旋流燃烧器的布置方式旋流燃烧器的布置方式a.前墙布置前墙布置 b.前后墙布置前后墙布置b.前后墙布置：前后墙布置：火焰充满度好，炉内火焰不旋转，可减轻炉内热偏差。火焰充满度好，炉内火焰不旋转，可减轻炉内热偏差。对冲布置对冲布置时，对冲两方火矩在炉膛中部产生撞击，大部分气时，对冲两方
37、火矩在炉膛中部产生撞击，大部分气流向上运动，小部分下冲到冷灰斗，死区小。流向上运动，小部分下冲到冷灰斗，死区小。交错布置交错布置时，火炬相互穿插，提高了火焰混合和充满程度。时，火炬相互穿插，提高了火焰混合和充满程度。但若对冲的两个燃烧器负荷不相同，则炉内高温火焰将向一但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。侧偏移，造成结渣。b2.对冲布置对冲布置b1.交错布置交错布置c.炉底布置炉底布置 d.炉顶布置炉顶布置c.炉底布置：炉底布置：仅用于少数燃油或燃气锅炉。仅用于少数燃油或燃气锅炉。d.炉顶布置：炉顶布置：形成形成U型或型或W型火焰，延长火型火焰，延长火焰行程，利
38、于稳定着火和完全焰行程，利于稳定着火和完全燃烧。并且炉内火焰充满度好。燃烧。并且炉内火焰充满度好。总之，旋流燃烧器的布置不像直流燃烧器的布置总之，旋流燃烧器的布置不像直流燃烧器的布置讲究总体的效果及相互配合，采用旋流燃烧器的讲究总体的效果及相互配合，采用旋流燃烧器的锅炉的燃烧主要取决于燃烧器本身的结构和参数。锅炉的燃烧主要取决于燃烧器本身的结构和参数。v 煤粉火焰的稳燃技术煤粉火焰的稳燃技术煤粉火焰的稳燃技术，主要可分为炉内高温烟气煤粉火焰的稳燃技术，主要可分为炉内高温烟气回流稳燃型技术和煤粉浓淡燃烧型技术。回流稳燃型技术和煤粉浓淡燃烧型技术。高温烟气回流稳燃法：高温烟气回流稳燃法：利用燃烧器
39、的结构，使煤利用燃烧器的结构，使煤粉气流中形成局部烟气的回流，增强对煤粉气流粉气流中形成局部烟气的回流，增强对煤粉气流的供热能力。的供热能力。浓淡燃烧法：浓淡燃烧法：将煤粉气流送入炉膛前进行浓淡分将煤粉气流送入炉膛前进行浓淡分离，使浓相处于向火面，利于着火燃烧；淡相处离，使浓相处于向火面，利于着火燃烧；淡相处于背火面，利于减轻水冷壁的磨损和高温腐蚀。于背火面，利于减轻水冷壁的磨损和高温腐蚀。浓淡燃烧法：浓相（浓淡燃烧法：浓相（0.8 1.2kg煤煤粉粉/kg空气）处于炉膛内的向火面，空气）处于炉膛内的向火面，有利于着火和燃烧，淡相（有利于着火和燃烧，淡相（0.20.4kg煤粉煤粉/kg空气）处
40、于水冷壁面，空气）处于水冷壁面，可减缓水冷壁遭受煤粉的冲刷磨损、可减缓水冷壁遭受煤粉的冲刷磨损、高温腐蚀和结渣。高温腐蚀和结渣。浓相强化着火过程的原因：浓相强化着火过程的原因：减少了煤粉气流的着火热，降低了着火温度；减少了煤粉气流的着火热，降低了着火温度；浓度提高，加快了煤粉化学反应速度；浓度提高，加快了煤粉化学反应速度；缩短了着火时间和着火距离，有利于燃尽；缩短了着火时间和着火距离，有利于燃尽；强化了辐射吸热（提高了炉内火焰黑度）强化了辐射吸热（提高了炉内火焰黑度）在还原性气氛下降低了在还原性气氛下降低了NOX的生成。的生成。向火面向火面背火面背火面几种常见的浓淡分离装置几种常见的浓淡分离装
41、置1.钝体燃烧器钝体燃烧器钝体燃烧器是在直流燃烧器靠近一次风喷口钝体燃烧器是在直流燃烧器靠近一次风喷口1出口处安出口处安装一个三角形的非流线形物体装一个三角形的非流线形物体2，称为，称为钝体钝体。煤粉空气流经钝体后，在钝体后面产生一个较大的高煤粉空气流经钝体后，在钝体后面产生一个较大的高温回流区温回流区3。煤粉气流由喷口射出，遇到钝体后，由于煤粉颗粒惯煤粉气流由喷口射出，遇到钝体后，由于煤粉颗粒惯性大，在回流区边缘附近集聚，形成一个高煤粉浓度区。性大，在回流区边缘附近集聚，形成一个高煤粉浓度区。在钝体的导流下，在钝体的导流下，一次风射流的扩散一次风射流的扩散角显著增大，射流角显著增大，射流外边
42、界卷吸高温烟外边界卷吸高温烟气的能力有所增加。气的能力有所增加。2.稳燃腔煤粉燃烧器：稳燃腔煤粉燃烧器：由稳燃腔腔体、钝体和三角滑块组成。由稳燃腔腔体、钝体和三角滑块组成。钝体：钝体：置于稳燃腔腔体中，煤粉气流流经钝体后形成一个回置于稳燃腔腔体中，煤粉气流流经钝体后形成一个回流区，卷吸炉内高温烟气加热煤粉气流，强化着火燃烧流区，卷吸炉内高温烟气加热煤粉气流，强化着火燃烧。稳燃腔腔体：稳燃腔腔体：腔体使钝体后回流区封闭，煤粉气流经钝体后腔体使钝体后回流区封闭，煤粉气流经钝体后一段距离仍汇合成一股气流，不致改变炉内气体动力场；将一段距离仍汇合成一股气流，不致改变炉内气体动力场；将钝体置于腔体内，钝
43、体前腔体有一渐扩段，相对减低了气流钝体置于腔体内，钝体前腔体有一渐扩段，相对减低了气流的速度，可避免钝体烧坏，减轻磨损。的速度，可避免钝体烧坏，减轻磨损。三角形滑块：三角形滑块：一次风一次风直管段中的三角形滑直管段中的三角形滑块可进行煤粉的浓淡块可进行煤粉的浓淡分离，在燃烧器出口分离，在燃烧器出口得到所需的煤粉浓相得到所需的煤粉浓相和淡相进入炉膛燃烧。和淡相进入炉膛燃烧。3.双通道煤粉燃烧器：双通道煤粉燃烧器：原燃烧器一次风喷口上、下侧各开一个一次风口，形成双原燃烧器一次风喷口上、下侧各开一个一次风口，形成双一次风通道。两股一次风以一次风通道。两股一次风以贴壁射流贴壁射流形式进入一突扩室，其形
44、式进入一突扩室，其间形成高温烟气回流，稳定煤粉的着火和燃烧。间形成高温烟气回流，稳定煤粉的着火和燃烧。两侧壁腰部布置两侧壁腰部布置腰部二次风腰部二次风。腰部风全开，可屏蔽一次风。腰部风全开，可屏蔽一次风形成的高温烟气回流，用于调节煤粉着火点位置。形成的高温烟气回流，用于调节煤粉着火点位置。下一次风口两侧各装下一次风口两侧各装1个直径为个直径为6-8mm的的高速蒸汽射流管高速蒸汽射流管。流速可在流速可在0音速之间调节。高速气流产生的强烈回流与一音速之间调节。高速气流产生的强烈回流与一次风射流产生的烟气回流重合，进一步强化下一次风粉的着次风射流产生的烟气回流重合，进一步强化下一次风粉的着火；根据不
45、同煤种对着火热的要求，通过改变高速蒸汽射流火；根据不同煤种对着火热的要求，通过改变高速蒸汽射流的压力可改变高温烟气回流量。适用于极难燃煤种。的压力可改变高温烟气回流量。适用于极难燃煤种。双通道煤粉燃烧器是通过改变双通道煤粉燃烧器是通过改变腰部二次风风量和高速射流蒸腰部二次风风量和高速射流蒸汽压力来控制煤粉着火，达到汽压力来控制煤粉着火，达到低负荷稳燃和适应煤种变化的低负荷稳燃和适应煤种变化的目的。目的。4.水平浓淡煤粉燃烧器：水平浓淡煤粉燃烧器：燃烧器一次风管内采用百叶窗式燃烧器一次风管内采用百叶窗式浓缩器浓缩器，将一次风在水平，将一次风在水平方向上分成浓、淡两股气流，百叶窗的最后一级叶片可调
46、，方向上分成浓、淡两股气流，百叶窗的最后一级叶片可调，用来调节煤粉的浓缩比，以满足各种负荷和煤种变化的需要。用来调节煤粉的浓缩比，以满足各种负荷和煤种变化的需要。燃烧器出口设置燃烧器出口设置钝体钝体和和侧面风侧面风。钝体用来形成一定的烟气。钝体用来形成一定的烟气回流起稳燃作用，侧面风可保护水冷壁避免高温腐蚀和结渣。回流起稳燃作用，侧面风可保护水冷壁避免高温腐蚀和结渣。浓浓淡淡侧面风侧面风5.WR燃烧器（宽调节比燃烧器）：燃烧器（宽调节比燃烧器）：WR燃烧器又称直流式宽调节比燃烧器，燃烧器又称直流式宽调节比燃烧器，采用一次风和二次风相间的采用一次风和二次风相间的均等配风均等配风方式。方式。由下至
47、上配有由下至上配有A-F六层一次风喷口。二次六层一次风喷口。二次风喷口共九层。风喷口共九层。AA为下二次风。为下二次风。FF为上为上二次风，二次风，OA和和OB为燃尽风，其余为中间为燃尽风，其余为中间二次风。二次风。燃尽风燃尽风可以实现空气分级燃烧，减少可以实现空气分级燃烧，减少NOX生成。燃尽风分两层，负荷低于生成。燃尽风分两层，负荷低于50%不使不使用燃尽风，高于用燃尽风，高于50%之后逐渐开启下层燃之后逐渐开启下层燃尽风，高于尽风，高于75%之后再开启上层燃尽风。之后再开启上层燃尽风。WR燃烧器一次风喷嘴燃烧器一次风喷嘴 煤粉气流通过煤粉气流通过管道弯头管道弯头时，受离心力作用分成时，受
48、离心力作用分成上浓下淡两股上浓下淡两股。喷嘴中间的水平隔板将保持浓淡偏差煤粉流。若采用水平方向喷嘴中间的水平隔板将保持浓淡偏差煤粉流。若采用水平方向浓淡分离则效果更佳。浓淡分离则效果更佳。煤粉喷嘴出口处的煤粉喷嘴出口处的波纹扩流锥波纹扩流锥，可在喷嘴出口形成一个稳定，可在喷嘴出口形成一个稳定的回流区，有利于煤粉气流的加热和着火。的回流区，有利于煤粉气流的加热和着火。一次风喷嘴设有一次风喷嘴设有周界风周界风，可避免一次风喷口烧坏；由于周界，可避免一次风喷口烧坏；由于周界风和一次风先混合，还可调节一次风煤粉浓度，适应煤种变化。风和一次风先混合，还可调节一次风煤粉浓度，适应煤种变化。v 燃烧污染物控
49、制方法燃烧污染物控制方法本小节主要介绍燃烧污染物本小节主要介绍燃烧污染物NOX和和SOX的控制。的控制。一、一、NOX的生成机理：的生成机理：1.热力热力NOX：约约20%2.生成机理：由空气中的生成机理：由空气中的N2在高温下氧化生成。在高温下氧化生成。3.2.快速快速NOX：约约5%4.生成机理：由燃料中的生成机理：由燃料中的CmHn与空气中的与空气中的N2预混预混燃烧生成的。燃烧生成的。5.3.燃料燃料NOX：约约75%6.生成机理：由燃料中的氮燃烧氧化生成。生成机理：由燃料中的氮燃烧氧化生成。二、影响二、影响NOX生成的主要因素生成的主要因素：1.温度：温度：温度越高，生成的温度越高，
50、生成的NOX量越大。量越大。2.过量空气系数：过量空气系数：=1.11.2，NOX生成量最大。生成量最大。3.燃煤性质：燃煤性质：煤中煤中N元素含量越高，元素含量越高，NOX生成量越大。生成量越大。4.三、脱硝技术的分类：三、脱硝技术的分类：5.可分为燃烧前、燃烧中、燃烧后处理。但燃烧前脱可分为燃烧前、燃烧中、燃烧后处理。但燃烧前脱氮研究较少。燃烧中主要是指氮研究较少。燃烧中主要是指低低NOX燃烧技术燃烧技术。燃烧。燃烧后是指后是指烟气脱硝技术烟气脱硝技术，主要有选择性催化还原，主要有选择性催化还原（SCR）技术和选择性非催化还原（）技术和选择性非催化还原（SNCR）技术。）技术。6.四、低四