1、熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程1第五章煤粉爐燃燒原理及燃燒設(shè)備第五章煤粉爐燃燒原理及燃燒設(shè)備熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程2第一節(jié)燃燒化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)燃燒化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)一、燃燒化學(xué)反應(yīng)速度一、燃燒化學(xué)反應(yīng)速度（一）化學(xué)反應(yīng)速度（一）化學(xué)反應(yīng)速度燃燒反應(yīng)是一種發(fā)光發(fā)熱的高速化學(xué)反應(yīng)；1、均相反應(yīng)和多相反應(yīng)：2、反應(yīng)速度可以用某一反應(yīng)物濃度減少的速度表示，也可以用生成物濃度增加的速度表示。aA+bB一gG+hHwA=dCA/dt影響因素：（1）反應(yīng)物性質(zhì)；（2）反應(yīng)物的濃度；（3）溫度；（4）壓力；（5）是否有催化劑或連鎖反應(yīng)。熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程3（二）質(zhì)量作用定律（二）質(zhì)量作用

2、定律熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程4（三）阿累尼烏斯定律（三）阿累尼烏斯定律熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程5（四）催化作用（四）催化作用催化劑本身不變改變化學(xué)反應(yīng)速度，不改變反應(yīng)限度（五）鏈鎖反應(yīng)（五）鏈鎖反應(yīng)多米諾效應(yīng)活化分子熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程6二、燃燒速度與燃燒區(qū)域二、燃燒速度與燃燒區(qū)域1、碳的多相燃燒特點(diǎn)、碳的多相燃燒特點(diǎn)熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程72、多相燃燒反應(yīng)的燃燒區(qū)域、多相燃燒反應(yīng)的燃燒區(qū)域熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程8第二節(jié)煤和煤粉的著火和燃燒第二節(jié)煤和煤粉的著火和燃燒一、熱力著火一、熱力著火1、定義、定義著火：由緩慢的氧化反應(yīng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變到高速燃燒狀態(tài)的瞬間過程著火：由緩

3、慢的氧化反應(yīng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變到高速燃燒狀態(tài)的瞬間過程可分為：可分為：連鎖著火：這種由連鎖反應(yīng)引起的著火叫連鎖著火。連鎖著火：這種由連鎖反應(yīng)引起的著火叫連鎖著火。熱力著火：由于溫度不斷升高而引起的著火叫熱力著火。在鍋爐中發(fā)生熱力著火：由于溫度不斷升高而引起的著火叫熱力著火。在鍋爐中發(fā)生的著火就是熱力著火。的著火就是熱力著火。熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程9著火過程有兩層意義：一是著火是否可能發(fā)生？二是能否穩(wěn)著火過程有兩層意義：一是著火是否可能發(fā)生？二是能否穩(wěn)定著火？定著火？ 實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定著火滿足兩個(gè)條件實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定著火滿足兩個(gè)條件 A、放熱量和散熱量達(dá)到平衡，放熱量等于散熱量。、放熱量和散熱量達(dá)到平衡，放熱量等于

4、散熱量。B、放熱量隨系統(tǒng)溫度的變化率大于散量熱隨系統(tǒng)溫度的變、放熱量隨系統(tǒng)溫度的變化率大于散量熱隨系統(tǒng)溫度的變化率?；省崮芘c動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程102、著火和熄火的熱力條件、著火和熄火的熱力條件熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程11熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程12關(guān)于著火溫度的說明關(guān)于著火溫度的說明 著火溫度不是物性參數(shù)，隨所處熱力條件的變化著火溫度不是物性參數(shù)，隨所處熱力條件的變化而不同，而不同， 各種實(shí)驗(yàn)方法所測(cè)得的著火溫度值的出入很大，各種實(shí)驗(yàn)方法所測(cè)得的著火溫度值的出入很大，過分強(qiáng)調(diào)著火溫度意義不大，過分強(qiáng)調(diào)著火溫度意義不大， 如，褐煤堆，如果通風(fēng)不良，接近于絕熱狀態(tài)，如，褐煤堆，如果

5、通風(fēng)不良，接近于絕熱狀態(tài)，孕育時(shí)間長，著火溫度可低于大氣溫度。孕育時(shí)間長，著火溫度可低于大氣溫度。熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程13 著火溫度的概念可以使著火過程的物理模型大大著火溫度的概念可以使著火過程的物理模型大大簡(jiǎn)化。簡(jiǎn)化。 嚴(yán)格上，只說著火的臨界條件或著火條件：使系嚴(yán)格上，只說著火的臨界條件或著火條件：使系統(tǒng)在某個(gè)瞬時(shí)或空間某部分達(dá)到高溫的反應(yīng)狀態(tài)。統(tǒng)在某個(gè)瞬時(shí)或空間某部分達(dá)到高溫的反應(yīng)狀態(tài)。 實(shí)現(xiàn)這一過渡過程的初始條件或邊界條件為著火實(shí)現(xiàn)這一過渡過程的初始條件或邊界條件為著火條件。條件。熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程14 3、著火熱、著火熱熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程15著火熱的來源著火

6、熱的來源 卷吸爐膛高溫?zé)煔舛a(chǎn)生的對(duì)流換熱卷吸爐膛高溫?zé)煔舛a(chǎn)生的對(duì)流換熱 爐內(nèi)高溫火焰的輻射換熱爐內(nèi)高溫火焰的輻射換熱熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程16二、煤粉的燃燒過程二、煤粉的燃燒過程1、燃燒階段、燃燒階段 著火前的準(zhǔn)備階段著火前的準(zhǔn)備階段 燃燒階段燃燒階段 燃盡階段燃盡階段熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程17 2、碳粒的燃燒機(jī)理、碳粒的燃燒機(jī)理 煤粉燃燒好壞的關(guān)鍵：碳的燃燒煤粉燃燒好壞的關(guān)鍵：碳的燃燒原因：原因： 焦炭中的碳是可燃質(zhì)的主要部份；焦炭中的碳是可燃質(zhì)的主要部份； 焦炭著火最晚，燃燒最遲；焦炭著火最晚，燃燒最遲； 焦炭中的碳的放熱量比例較大焦炭中的碳的放熱量比例較大熱能與動(dòng)力工程熱

7、能與動(dòng)力工程18碳的反應(yīng)可分為一次反應(yīng)和二次反應(yīng)碳的反應(yīng)可分為一次反應(yīng)和二次反應(yīng)熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程19熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程20熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程21三、影響煤粉氣流著火的因素三、影響煤粉氣流著火的因素?zé)崮芘c動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程22四、燃燒完全的條件四、燃燒完全的條件燃燒的完全程度可用燃燒效率來表示：燃燒的完全程度可用燃燒效率來表示：熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程23五、強(qiáng)化煤粉氣流燃燒的措施五、強(qiáng)化煤粉氣流燃燒的措施 提高熱風(fēng)和一次風(fēng)溫度提高熱風(fēng)和一次風(fēng)溫度 限制一次風(fēng)量限制一次風(fēng)量 合理送入二次風(fēng)合理送入二次風(fēng) 著火區(qū)保持高溫著火區(qū)保持高溫 選擇適當(dāng)?shù)拿悍奂?xì)度選擇

8、適當(dāng)?shù)拿悍奂?xì)度 強(qiáng)化燃燒階段和燃盡階段強(qiáng)化燃燒階段和燃盡階段 合理組織爐內(nèi)空氣動(dòng)力工況合理組織爐內(nèi)空氣動(dòng)力工況熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程24第三節(jié) 燃燒器和點(diǎn)火裝置 煤粉爐的燃燒設(shè)備包括： 煤粉燃燒器（也稱為噴燃器） 點(diǎn)火裝置 爐膛熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程25q穩(wěn)定著火穩(wěn)定著火q著火后，良好的混合著火后，良好的混合q充滿度充滿度 與與 刷墻刷墻( (配風(fēng)、角度配風(fēng)、角度) )q燃料適應(yīng)性燃料適應(yīng)性q負(fù)荷調(diào)節(jié)負(fù)荷調(diào)節(jié)( (穩(wěn)燃技術(shù)穩(wěn)燃技術(shù)) )q低低NONOx x燃燒器燃燒器q流動(dòng)阻力小流動(dòng)阻力小1 1、作用：組織燃燒、作用：組織燃燒2 2、要求：、要求：3 3、分類：、分類：旋流燃燒器旋

9、流燃燒器前后墻布置：前后墻布置：直流燃燒器直流燃燒器四角布置切圓燃燒方式：四角布置切圓燃燒方式：熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程26爐膛形狀爐膛形狀前后墻布置：旋流燃燒器前后墻布置：旋流燃燒器 (B&W)(B&W)四角布置切圓燃燒方式：直流燃燒器四角布置切圓燃燒方式：直流燃燒器 (ABB-CE)(ABB-CE)W W形火焰鍋爐：無煙煤形火焰鍋爐：無煙煤 (FW)(FW)燃燒器種類燃燒器種類旋流燃燒器：旋流燃燒器：適用于高發(fā)分煤種：煙煤、褐煤適用于高發(fā)分煤種：煙煤、褐煤直流燃燒器：直流燃燒器：煤種適應(yīng)性較廣煤種適應(yīng)性較廣熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程27 直流自由射流 湍流（紊流）湍流

10、（紊流）自由射流自由射流 卷吸卷吸 衰減衰減 射程射程 高寬比高寬比 （一）直流煤粉燃燒器的射流特性 一、直流煤粉燃燒器的類型及特點(diǎn) 熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程28直流燃燒器直流燃燒器熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程29直流燃燒器直流燃燒器熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程30熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程31 點(diǎn)火點(diǎn)火熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程32 射流的結(jié)構(gòu)及術(shù)語 等速核心區(qū)等速核心區(qū) 射流外邊界射流外邊界 射流內(nèi)邊界射流內(nèi)邊界 射流的轉(zhuǎn)折截面射流的轉(zhuǎn)折截面 射流初始段射流初始段 射流主體段射流主體段 射流擴(kuò)散（展）角射流擴(kuò)散（展）角 熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程33熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程3

11、4（二）直流煤粉燃燒器的類型及特點(diǎn) 直流煤粉燃燒器的出口是由一組圓直流煤粉燃燒器的出口是由一組圓形、矩形或多邊形的噴口所組成。形、矩形或多邊形的噴口所組成。 直流煤粉燃燒器大都采用四角布置直流煤粉燃燒器大都采用四角布置切圓燃燒的方式。切圓燃燒的方式。熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程35熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程36熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程37熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程38 根據(jù)煤種的不同，直流煤粉燃燒器的一次風(fēng)噴口和二次風(fēng)噴口有各種不同的布置方式，使燃料穩(wěn)定地著火、煤粉與空氣有效地混合、完全燃燒和避免結(jié)渣。 直流燃燒器可分為均等配風(fēng)燃燒器和分級(jí)配風(fēng)燃燒器兩種形式。熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工

12、程391.均等配風(fēng)直流煤粉燃燒器 均等配風(fēng)方式是指一、二次風(fēng)噴口相間布置。 在均等配風(fēng)方式中，由于一、二次風(fēng)噴口間距相對(duì)較近，一、二次風(fēng)處自噴口流出后能很快得到混合，使煤粉氣流著火后不致由于空氣跟不上而影響燃燒，故一般適用于煙煤和褐煤。熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程40熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程41熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程42四角切圓燃燒四角切圓燃燒熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程43熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程442.分級(jí)配風(fēng)直流煤粉燃燒器 分級(jí)配風(fēng)方式是指把燃燒所需要的二次風(fēng)分級(jí)分階段地送入燃燒的煤粉氣流中， 此種燃燒器適用于無煙煤、貧煤和劣質(zhì)煤，所以又叫做無煙煤型直流煤粉燃燒器。 熱能與

13、動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程45熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程46熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程47分級(jí)配風(fēng)直流燃燒器的特點(diǎn)一次風(fēng)噴口狹長；一次風(fēng)噴口集中布置；一、二次風(fēng)噴口各自集中在一起，且一、二次風(fēng)噴口的間距較大；熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程48二次風(fēng)分層布置 一次風(fēng)噴口的周圍或中間還布置有一股二次風(fēng)，分別稱為周界風(fēng)和夾心風(fēng)熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程49 三次風(fēng)噴口布置在燃燒器的最上方，距相鄰二次風(fēng)噴口有較大間距，并應(yīng)有一定的傾角，此外，三次風(fēng)速不宜過低，一般為5060m/s。3 31003 31018熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程50二、旋流煤粉燃燒器1 1、旋流燃燒器的射流特性、旋流燃燒器的射流

14、特性 旋流燃燒器是利用旋流器使氣流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的。旋流燃燒器中所采用的旋流器主要有以下幾種：蝸殼、切向葉片及軸向葉片等。熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程51熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程52熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程53熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程54熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程55熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程56熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程572、旋轉(zhuǎn)射流的特點(diǎn)（1 1）二次風(fēng)是旋轉(zhuǎn)氣流二次風(fēng)是旋轉(zhuǎn)氣流。一次風(fēng)可以是旋轉(zhuǎn)氣流，也一次風(fēng)可以是旋轉(zhuǎn)氣流，也可用擴(kuò)錐擴(kuò)展可用擴(kuò)錐擴(kuò)展。因此整個(gè)氣流形成。因此整個(gè)氣流形成空心圓錐形旋轉(zhuǎn)氣空心圓錐形旋轉(zhuǎn)氣流流。 （2）旋轉(zhuǎn)射流有強(qiáng)烈的卷吸作用，能將中心及外緣

15、的氣體帶走，造成負(fù)壓區(qū)，在中心部分和外緣就會(huì)因高溫?zé)煔饣亓鞫纬苫亓鲄^(qū)。中心部分形成的回流區(qū)稱為中心部分形成的回流區(qū)稱為內(nèi)回流區(qū)內(nèi)回流區(qū)；外緣部分形成的回流區(qū)稱為外緣部分形成的回流區(qū)稱為外回流區(qū)外回流區(qū)。熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程58熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程59熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程60 （3）在同樣的初始動(dòng)量下，旋轉(zhuǎn)射流的射程要比直流射流短。 （4）旋轉(zhuǎn)射流外邊界所形成的夾角稱為擴(kuò)散角，用符號(hào)表示。旋轉(zhuǎn)射流的擴(kuò)散角一般比直流射流大，而且隨著氣流旋轉(zhuǎn)氣流旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度的增加，擴(kuò)散角也增大，同時(shí)回流區(qū)也加大，因而高溫?zé)煔獾幕亓髁恳苍龆?。熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程61 （5）當(dāng)氣流旋流強(qiáng)度

16、增加到一定程度時(shí)射流會(huì)突然貼在墻壁上，即擴(kuò)散角等于180，這種現(xiàn)象稱為氣流的飛邊現(xiàn)象。 當(dāng)飛邊現(xiàn)象產(chǎn)生后，會(huì)導(dǎo)致噴口和爐墻結(jié)渣，也容易燒壞燃燒器。熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程62熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程633、旋流強(qiáng)度及其影響、旋流強(qiáng)度及其影響熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程64熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程65熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程664、常用的旋流燃燒器、常用的旋流燃燒器 單蝸殼擴(kuò)錐型旋流燃燒器： 雙蝸殼旋流燃燒器： 軸向葉片旋流燃燒器： 切向葉片式旋流燃燒器：熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程67熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程68熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程69熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程7

17、0熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程71三、新型煤粉燃燒器三、新型煤粉燃燒器（一）煤粉穩(wěn)燃（一）煤粉穩(wěn)燃1、常用穩(wěn)燃措施（1）敷設(shè)燃燒帶；（2）熱風(fēng)送粉；（3）較低的一次風(fēng)速和一次風(fēng)率；（4）減小顆粒細(xì)度；（5）控制最低運(yùn)行負(fù)荷以及采用性能良好的燃燒器。2、三高區(qū)理論高溫、高煤粉濃度和適當(dāng)高的氧濃度。熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程72（二）低（二）低NOx燃燒技術(shù)燃燒技術(shù)隨著燃燒運(yùn)行中煙氣中含氧量的增加，隨著燃燒運(yùn)行中煙氣中含氧量的增加，NOXNOX的生成量和增加的幅的生成量和增加的幅度與燃料的種類、燃燒方式以及排渣方式有關(guān)度與燃料的種類、燃燒方式以及排渣方式有關(guān)0100020003000012345

18、燃燒器出口氧量，%NOX，m g/m3液態(tài)排渣爐固態(tài)排渣爐高揮發(fā)份煤低揮發(fā)份煤圖圖31 不同燃燒方式和煤種的不同燃燒方式和煤種的NOX排放濃度比較排放濃度比較熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程73 燃煤排放的眾多污染物中，燃煤排放的眾多污染物中，NOXNOX是唯一可通過改進(jìn)燃燒是唯一可通過改進(jìn)燃燒方式來降低排放量的氣體污染物，方式來降低排放量的氣體污染物， 選擇合理燃燒參數(shù)和合理地組織燃燒過程減少在燃料燃選擇合理燃燒參數(shù)和合理地組織燃燒過程減少在燃料燃燒階段燒階段NOXNOX的形成量，的形成量， 是比較經(jīng)濟(jì)且合理的降低是比較經(jīng)濟(jì)且合理的降低NOXNOX排放的技術(shù)措施排放的技術(shù)措施。熱能與動(dòng)力工程熱能

19、與動(dòng)力工程74 氮氧化物的生成：生成生成NOxNOx的途徑主要有三個(gè)：熱力型、燃料的途徑主要有三個(gè)：熱力型、燃料型和快速型。型和快速型。 熱力型熱力型NOxNOx是空氣中的氮?dú)庠诟邷叵轮苯友趸傻?，它是空氣中的氮?dú)庠诟邷叵轮苯友趸傻?，它的生成和溫度密切相關(guān)，僅當(dāng)火焰溫度大于的生成和溫度密切相關(guān)，僅當(dāng)火焰溫度大于15001500時(shí)，才會(huì)時(shí)，才會(huì)大量生成；大量生成； 燃料型燃料型是燃料中氮在燃燒過程中氧化而生成的是燃料中氮在燃燒過程中氧化而生成的NOxNOx，與溫度，與溫度的關(guān)系不大，是最主要的的關(guān)系不大，是最主要的NOxNOx生成途徑；生成途徑； 快速型快速型是燃燒時(shí)空氣中的氮和燃料中

20、的碳?xì)潆x子團(tuán)如是燃燒時(shí)空氣中的氮和燃料中的碳?xì)潆x子團(tuán)如CHCH等反等反應(yīng)生成的應(yīng)生成的NOxNOx，在煤燃燒過程中的生成量較小。，在煤燃燒過程中的生成量較小。 熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程75三種類型NOx生成量與溫度關(guān)系180014001000 50010001500快 速 型燃 料 型熱 力 型爐 膛 溫 度 ( C)NOx (mg/Nm )3三種類型NOx生成量與溫度關(guān)系圖熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程76抑制抑制NOXNOX生成的理論依據(jù)生成的理論依據(jù) 降低火焰峰值溫度、降低火焰峰值溫度、 降低最高溫度區(qū)域的局部氧濃度，降低最高溫度區(qū)域的局部氧濃度， 降低燃料在最高溫度區(qū)域的停留時(shí)間降低

21、燃料在最高溫度區(qū)域的停留時(shí)間熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程77燃煤粉電站鍋爐降低燃煤粉電站鍋爐降低NOXNOX的燃燒技術(shù)措施的燃燒技術(shù)措施燃燒空氣分級(jí)技術(shù)燃燒空氣分級(jí)技術(shù)組織爐內(nèi)燃料分級(jí)再燃還原組織爐內(nèi)燃料分級(jí)再燃還原NONOX X濃淡分離技術(shù)濃淡分離技術(shù)低氧燃燒技術(shù)低氧燃燒技術(shù)熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程78 空氣分級(jí)燃燒技術(shù) (air staging): 燃料的燃燒過程分段進(jìn)行燃料的燃燒過程分段進(jìn)行，燃燒用風(fēng)分為一、，燃燒用風(fēng)分為一、二次風(fēng)，減少煤粉燃燒區(qū)域的空氣量，提高二次風(fēng)，減少煤粉燃燒區(qū)域的空氣量，提高燃燒區(qū)域的煤粉濃度。燃燒區(qū)域的煤粉濃度。 推遲一、二次風(fēng)混合時(shí)間推遲一、二次風(fēng)混合時(shí)

22、間，煤粉進(jìn)入爐膛時(shí)形，煤粉進(jìn)入爐膛時(shí)形成富燃料區(qū)，并在富燃料區(qū)進(jìn)行缺氧燃燒，成富燃料區(qū)，并在富燃料區(qū)進(jìn)行缺氧燃燒，以降低燃料型以降低燃料型NOxNOx的生成。缺氧燃燒產(chǎn)生的煙的生成。缺氧燃燒產(chǎn)生的煙氣再與補(bǔ)入的二次風(fēng)混合，使燃料完全燃燒。氣再與補(bǔ)入的二次風(fēng)混合，使燃料完全燃燒。 “ “燃盡風(fēng)燃盡風(fēng)”噴口的位置決定了煤粉氣流在主噴口的位置決定了煤粉氣流在主燃燒區(qū)內(nèi)的停留時(shí)間，它和過量空氣系數(shù)一燃燒區(qū)內(nèi)的停留時(shí)間，它和過量空氣系數(shù)一起，共同決定了主燃燒區(qū)內(nèi)起，共同決定了主燃燒區(qū)內(nèi)NOxNOx降低的程度，降低的程度，也直接關(guān)系到其在燃盡區(qū)的燃盡效果和爐膛也直接關(guān)系到其在燃盡區(qū)的燃盡效果和爐膛出口煙氣

23、溫度水平。出口煙氣溫度水平。沿爐膛高度空氣分級(jí)燃燒熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程79旋流燃燒器空氣分級(jí)示意圖旋流燃燒器空氣分級(jí)示意圖空氣空氣煤粉氣流煤粉氣流爐膛爐膛熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程80與主燃燒器一體的與主燃燒器一體的OFA第二次生成的第二次生成的NOXNOXNOX被還原被還原NOXNOX燃燒器分級(jí)配風(fēng)的噴口布置示意和燃燒器分級(jí)配風(fēng)的噴口布置示意和NOX的還原過程的還原過程上部二次風(fēng)上部二次風(fēng)SOFA主燃燒器主燃燒器熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程81 燃料分級(jí)燃燒技術(shù) (fuel staging): 根據(jù)根據(jù)NOxNOx的分的分解機(jī)理，已生成的解機(jī)理，已生成的NOxNOx在遇到烴根在遇到

24、烴根CHCHi i和未完全燃和未完全燃燒產(chǎn)物燒產(chǎn)物CO、H2、C和和CnHm時(shí)，會(huì)發(fā)生時(shí)，會(huì)發(fā)生NONO的還原的還原反應(yīng)從而降低反應(yīng)從而降低NOx排放水平。排放水平。第一級(jí)燃燒區(qū)：將第一級(jí)燃燒區(qū)：將85%85%左右的燃料送入進(jìn)行富氧左右的燃料送入進(jìn)行富氧燃燒，生成大量的燃燒，生成大量的NOx；第二級(jí)燃燒區(qū)：送入第二級(jí)燃燒區(qū)：送入15%15%的燃料，進(jìn)行缺氧燃燒，的燃料，進(jìn)行缺氧燃燒，將第一區(qū)生成的將第一區(qū)生成的NOx進(jìn)行還原，從而降低進(jìn)行還原，從而降低NOx的的排放。排放。燃料分級(jí)燃燒時(shí)所使用的再燃燃料可以與主燃料燃料分級(jí)燃燒時(shí)所使用的再燃燃料可以與主燃料相同，但由于煤粉氣流在再燃區(qū)內(nèi)的停留時(shí)

25、間相相同，但由于煤粉氣流在再燃區(qū)內(nèi)的停留時(shí)間相對(duì)較短，再燃料宜于選用容易著火和燃燒的烴類對(duì)較短，再燃料宜于選用容易著火和燃燒的烴類氣體或液體燃料，如天然氣。氣體或液體燃料，如天然氣。沿爐膛高度燃料分級(jí)燃燒熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程8220%入爐燃料入爐燃料80%入爐燃料入爐燃料一次燃料一次燃料二次燃料二次燃料燃盡風(fēng)燃盡風(fēng)一次風(fēng)一次風(fēng)主燃燒區(qū)主燃燒區(qū)燃盡區(qū)燃盡區(qū)40%NOX再燃還原區(qū)再燃還原區(qū)100%NOX爐膛內(nèi)燃料分級(jí)燃燒過程爐膛內(nèi)燃料分級(jí)燃燒過程熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程83主燃燒區(qū)主燃燒區(qū)燃盡區(qū)燃盡區(qū)還原區(qū)還原區(qū)主燃燒器主燃燒器再燃燃料再燃燃料燃盡風(fēng)燃盡風(fēng)NO，CO2，H2O，O2，S

26、O2，灰，灰N2，NONON2NOX濃度濃度再燃與還原再燃與還原NOX技術(shù)的示意技術(shù)的示意熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程84低低NOX燃燒器燃燒器調(diào)節(jié)風(fēng)口調(diào)節(jié)風(fēng)口上部燃盡風(fēng)上部燃盡風(fēng)再燃噴口再燃噴口前墻前墻后墻后墻采用爐內(nèi)再燃技術(shù)的噴口布置示意圖采用爐內(nèi)再燃技術(shù)的噴口布置示意圖熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程85一次風(fēng)煤粉氣流一次風(fēng)煤粉氣流上下濃淡隔板上下濃淡隔板V型擴(kuò)流錐噴口型擴(kuò)流錐噴口鋸齒形鋸齒形V型括流錐噴口型括流錐噴口圖圖37垂直濃淡煤粉燃燒器（垂直濃淡煤粉燃燒器（WR燃燒器）燃燒器）濃淡分離技術(shù)濃淡分離技術(shù)熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程86稀相一次風(fēng)稀相一次風(fēng)濃相一次風(fēng)濃相一次風(fēng)圖圖36 一

27、次風(fēng)水平濃淡燃燒示意圖一次風(fēng)水平濃淡燃燒示意圖熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程87（三）新型煤粉燃燒器（三）新型煤粉燃燒器 鈍體燃燒器（華中理工）熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程88熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程89火焰穩(wěn)定船式直流燃燒器（清華）火焰穩(wěn)定船式直流燃燒器（清華）熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程90濃淡燃燒器濃淡燃燒器1、WR型燃燒器型燃燒器2、PM型燃燒器型燃燒器PMPM型燃燒器是在燃燒器型燃燒器是在燃燒器內(nèi)將煤粉氣流分為濃度內(nèi)將煤粉氣流分為濃度氣流和煤粉氣流。濃煤氣流和煤粉氣流。濃煤粉氣流在上，淡煤粉氣粉氣流在上，淡煤粉氣流在下。流在下。熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程91熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)

28、力工程923、寬調(diào)節(jié)比燃燒器、寬調(diào)節(jié)比燃燒器 寬調(diào)節(jié)比燃燒器實(shí)際上也是一種濃、淡型煤粉燃燒器。這種燃燒器的寬調(diào)節(jié)比燃燒器實(shí)際上也是一種濃、淡型煤粉燃燒器。這種燃燒器的主要性能是在低負(fù)荷下，不投油仍然能穩(wěn)定燃燒。故其對(duì)鍋爐負(fù)荷變主要性能是在低負(fù)荷下，不投油仍然能穩(wěn)定燃燒。故其對(duì)鍋爐負(fù)荷變化時(shí)的燃燒調(diào)節(jié)范圍比較寬。化時(shí)的燃燒調(diào)節(jié)范圍比較寬。 熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程934、雙調(diào)風(fēng)低、雙調(diào)風(fēng)低NOx燃燒器燃燒器 BW低低NOx燃燒器燃燒器熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程94熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程95熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程96FW低低NOx燃燒器燃燒器熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程97 分類

29、：1、采用過渡燃料的點(diǎn)火裝置2、帶煤粉預(yù)燃室的點(diǎn)火裝置3、等離子點(diǎn)火裝置 作用：1、鍋爐啟動(dòng)點(diǎn)火2、鍋爐負(fù)荷過低或煤質(zhì)變差時(shí)穩(wěn)定燃燒四、煤粉爐的點(diǎn)火裝置熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程98高能點(diǎn)火器高能點(diǎn)火器熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程99蒸汽霧化噴嘴蒸汽霧化噴嘴熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程100帶煤粉預(yù)燃室的點(diǎn)火裝置帶煤粉預(yù)燃室的點(diǎn)火裝置熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程101熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程102熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程103直流燃燒器直流燃燒器熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程104等離子體煤粉點(diǎn)火技術(shù)等離子體煤粉點(diǎn)火技術(shù) 等離子體定義等離子體定義等離子體是指被電離的氣體。由原子、電子、

30、離子或分子等粒子組成。正、負(fù)電核數(shù)相等，對(duì)內(nèi)為良導(dǎo)體，對(duì)外為中性。熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程105等離子發(fā)生器原理熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程106等離子點(diǎn)火裝置熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程107等離子點(diǎn)火裝置熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程108系統(tǒng)組成二次風(fēng)二次風(fēng)火焰監(jiān)視電視火焰監(jiān)視電視觸觸摸摸屏屏一次風(fēng)一次風(fēng)火焰探頭火焰探頭進(jìn)進(jìn)水水回回水水壓壓縮縮空空氣氣電源控制柜電源控制柜熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程109主燃燒器更換為等離子燃燒器的過程主燃燒器更換為等離子燃燒器的過程熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程110墻式燃燒鍋爐墻式燃燒鍋爐等離子燃燒器兼主燃燒器等離子燃燒器兼主燃燒器熱能與動(dòng)力工程熱能

31、與動(dòng)力工程111 點(diǎn)火點(diǎn)火熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程112第四節(jié) 固態(tài)排渣煤粉爐一、煤粉爐爐膛及燃燒器布置1、爐膛結(jié)構(gòu)及其要求 四周布滿水冷壁 冷灰斗 平爐頂結(jié)構(gòu) 頂棚管過熱器 屏式過熱器 折焰角熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程113熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程114熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程115鍋爐爐膛爐膛、冷灰斗水冷壁平爐頂屏式過熱器折焰角燃燒器熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程116爐膛應(yīng)滿足以下要求(1)要有良好的爐內(nèi)空氣動(dòng)力特性(2)應(yīng)能布置足夠的受熱面，保證爐膛出口及其后的受熱面不結(jié)渣 (3)要有合適的熱強(qiáng)度熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程1172、爐膛熱負(fù)荷 爐膛熱負(fù)荷包括爐膛容積熱負(fù)荷

32、、爐膛斷面熱負(fù)荷和燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷。下面分別加以介紹： 1爐膛容積熱負(fù)荷和斷面熱負(fù)荷 式中 qv爐膛容積熱負(fù)荷， kWm3； Vl爐膛容積，m3。 18)-(7 3kW/mVBQqlydv 熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程118 對(duì)于一定參數(shù)、一定容量的鍋爐來說，燃料單位時(shí)間在爐內(nèi)的放熱量是一定的。 因此qv取得大，爐膛容積就??；取得小，爐膛容積就大。 qv過大，爐膛容積就過小，煤粉在爐內(nèi)停留時(shí)間短，燃燒不完全，同時(shí)水冷壁面積小，爐溫過高，容易造成結(jié)渣。熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程119 爐膛的大體形狀常由爐膛斷面熱負(fù)荷和爐膛容積熱負(fù)荷一起來確定。爐膛斷面熱負(fù)荷是指單位時(shí)間、單位爐膛橫斷面積放

33、出的熱量，即19)-(7 2m/kWABQqlydA 顯然，當(dāng)qv一定時(shí)，qA取得大，爐膛橫斷面Al就小，爐膛就瘦長些; qA取得小，爐膛橫斷面Al就大，爐膛就矮胖些。 熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程120 2燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷 燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷是指單位時(shí)間、單位燃燒器區(qū)域壁面面積放出的熱量，即 21)-(7 1220)-(7 22ms )n)(ba(Am/kWABQqrrlydr 熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程121 qr越大，說明火焰越集中，燃燒器區(qū)域的溫度水平就越高。這對(duì)燃料的著火和維持燃燒的穩(wěn)定是有利的。 但過高qr ，意味著火焰過分集中，使燃燒器區(qū)域局部溫度過高，容易造成燃燒器區(qū)域

34、水冷壁結(jié)渣。 熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程122二、切圓燃燒方式 四角布置的切圓燃燒方式熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程123 著火 互相引燃 燃燒 氣流在爐膛中心強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)燃燒 燃盡 旋轉(zhuǎn)上升延長了煤粉在爐內(nèi)停留的時(shí)間 四角布置的直流燃燒器射出的四股氣流在爐膛中心形成一個(gè)穩(wěn)定的強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)火炬。在爐膛中心形成一股螺旋上升的氣流。 切圓燃燒方式的特點(diǎn)： 熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程124熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程125熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程126空氣動(dòng)力特性空氣動(dòng)力特性熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程127四角切圓燃燒的氣流偏斜及切圓直徑f960f820假想切圓直徑實(shí)際切圓直徑假想切圓直徑實(shí)際切圓直

35、徑熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程1281、氣流偏斜問題引起燃燒器出口氣流偏斜的主要原因是：（1）鄰角氣流的撞擊是氣流偏斜的主要原因。（2）射流偏斜還受射流兩側(cè)“補(bǔ)氣”條件的影響。（3）燃燒器的高寬比(hr/b)對(duì)射流彎曲變形影響較大。（4）當(dāng)燃燒器多層布置時(shí)，上層氣流不斷的被卷吸到下層氣流中，加上氣流受熱膨脹的影響，使氣流容積流量增大，旋渦直徑相應(yīng)增大，一般可使實(shí)際切圓直徑膨脹到假想切圓直徑的810倍。熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程129運(yùn)行證實(shí)，爐內(nèi)實(shí)際切圓直徑遠(yuǎn)比設(shè)計(jì)的假想切圓直徑大得多，如下圖所示。熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程1302切圓直徑過大問題 優(yōu)點(diǎn)：上游鄰角火焰向下游煤粉氣流的根部靠

36、近，煤粉的著火條件較好。這時(shí)爐內(nèi)氣流旋轉(zhuǎn)強(qiáng)烈，氣流擾動(dòng)大，使后期燃燒階段可燃物與空氣流的混合加強(qiáng)，有利于煤粉的燃盡。問題：(1) 火焰容易貼墻，引起結(jié)渣；(2) 著火過于靠近噴口，容易燒壞噴口；(3) 火焰旋轉(zhuǎn)強(qiáng)烈時(shí)，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)動(dòng)量矩大，同時(shí)因?yàn)楦邷鼗鹧娴恼扯群艽螅竭_(dá)爐膛出處，殘余旋轉(zhuǎn)較大，這將使?fàn)t膛出口煙溫分布不均勻程度加大，因而既容易引起較大的熱偏差，也可能導(dǎo)致過熱器結(jié)渣或超溫。熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程131燃燒器射流貼附或沖擊爐墻，是水冷壁結(jié)渣的主要原因燃燒器射流貼附或沖擊爐墻，是水冷壁結(jié)渣的主要原因熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程132熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程133三、三、L型火

37、焰燃燒方式型火焰燃燒方式熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程134v前后墻前后墻3 3排布置，每層排布置，每層4 4只只6 6只，總共只，總共2424只只3636只。只。v組織前后墻對(duì)沖燃燒。組織前后墻對(duì)沖燃燒。v主燃燒器之上設(shè)燃盡風(fēng)主燃燒器之上設(shè)燃盡風(fēng)口，燃盡風(fēng)風(fēng)口含兩股口，燃盡風(fēng)風(fēng)口含兩股獨(dú)立的氣流，中央部分獨(dú)立的氣流，中央部分為非旋轉(zhuǎn)氣流，外圈為為非旋轉(zhuǎn)氣流，外圈為旋轉(zhuǎn)氣流旋轉(zhuǎn)氣流。熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程135四、四、W型火焰燃燒方式型火焰燃燒方式（一）（一）W形火焰燃燒方式的特點(diǎn)形火焰燃燒方式的特點(diǎn)W形火焰燃燒方式的固態(tài)排渣煤粉爐是美國的FW公司首創(chuàng)，為法國和日本吸收并發(fā)展起來，它脫胎于早期的U形火焰燃燒方式，故又稱雙U形火焰燃燒方式，由于W形火焰燃燒方式有許多特點(diǎn)，適合于低揮發(fā)份煤的燃燒，許多國家都采用這種燃燒方式來燃用劣質(zhì)煙煤、貧煤和無煙煤。熱能與動(dòng)力工程熱能與動(dòng)力工程136W形火焰的爐內(nèi)燃燒過程形火焰的爐內(nèi)燃燒過