第五节新型煤粉炉燃烧器的种类及原理

• 6.防止结渣 6.防止结渣 • 煤粉颗粒在高温还原性气氛下，煤灰的灰熔点将 煤粉颗粒在高温还原性气氛下， 大大降低， 大大降低，这样当烟中的灰粒接触到受热面或炉 墙时，仍可能保持软化状态或熔化状态， 墙时，仍可能保持软化状态或熔化状态，会粘结 在壁面上，形成结渣。 在壁面上，形成结渣。 • 对于浓淡型煤粉燃烧器，将一次风煤粉气流沿水 对于浓淡型煤粉燃烧器， 平方向进行浓淡分离，淡煤粉气流位于背火侧， 平方向进行浓淡分离，淡煤粉气流位于背火侧， 即水冷壁一侧，使水冷壁附近煤粉浓度降低， 即水冷壁一侧，使水冷壁附近煤粉浓度降低，氧 浓度提高，还原性气氛水平下降， 浓度提高，还原性气氛水平下降，提高了灰粒的 熔化温度，可减少炉膛结渣的可能性。同时， 熔化温度，可减少炉膛结渣的可能性。同时，浓 煤粉气流位于向火侧，有利于获取着火热， 煤粉气流位于向火侧，有利于获取着火热，稳定 燃烧。 燃烧。
• 六、钝体燃烧器
• 华中工学院首先提出在四角直流燃烧器咖 装钝体来适应劣质煤的着火和燃烧。 装钝体来适应劣质煤的着火和燃烧。 • 通常钝体安装在一次风出口处截面形状为 等腰三角形，加装钝体后， 等腰三角形，加装钝体后，对炉内着火及 空气动力特性具有如下影响： 空气动力特性具有如下影响：
第五节 新型煤粉炉燃烧器的种 类及原理
• • • • • • 燃烧稳定性的技术措施可归纳如下： 燃烧稳定性的技术措施可归纳如下： 一、制粉系统方面 1.加强燃煤的统筹调度和管理 加强燃煤的统筹调度和管理， 1.加强燃煤的统筹调度和管理，尽量避 免煤质的大幅度变化。 免煤质的大幅度变化。 2.根据煤质特性 磨煤机型式、 根据煤质特性、 2.根据煤质特性、磨煤机型式、燃烧方 炉膛结构和热负荷等因素， 式、炉膛结构和热负荷等因素，选择经 济的煤粉细度。 济的煤粉细度。 3.提高一次风粉混合物温度 提高一次风粉混合物温度。 3.提高一次风粉混合物温度。 4.提高风粉混合物中煤粉浓度 提高风粉混合物中煤粉浓度。 4.提高风粉混合物中煤粉浓度。
• 4.稳燃原理 4.稳燃原理 • 富粉流中煤粉浓度的提高，即该股气流一次风分 富粉流中煤粉浓度的提高， 额降低，将使着火热减少，火焰转播速度提高， 额降低，将使着火热减少，火焰转播速度提高， 燃料着火提前。 燃料着火提前。 • 但是，煤粉浓度并非越高越好。如果煤粉浓度过 但是，煤粉浓度并非越高越好。 则会因氧量不足影响挥发分燃烧， 高，则会因氧量不足影响挥发分燃烧，颗粒升温 速度降低，反而使火焰转播速度下降， 速度降低，反而使火焰转播速度下降，着火距离 拉长，并会产生煤烟。 拉长，并会产生煤烟。最佳煤粉浓度值与煤种有 关低挥发分煤和劣质烟煤的最佳值高于烟煤。 关低挥发分煤和劣质烟煤的最佳值高于烟煤。 • 富粉流着火后，为贫粉流提供了着火热源，后者 富粉流着火后，为贫粉流提供了着火热源， 随之着火，整个火炬的燃烧稳定性增强， 随之着火，整个火炬的燃烧稳定性增强，从而扩 大了锅炉不投油助燃的负荷调节范围及煤种适应 性。
• 五、浓淡燃烧器原理 • 1.所谓浓淡燃烧器，就是采用将煤粉——空气混 所谓浓淡燃烧器， 1.所谓浓淡燃烧器 就是采用将煤粉 空气混 合物气流，即一次风气流分离成富粉流和贫粉流 合物气流， 两股气流， 两股气流，这样可在一次风总量不变的前提下提 高富粉流中的煤粉浓度。 高富粉流中的煤粉浓度。 • 2.富粉流粉流中燃料在过量空气系数远小于1 燃烧， 燃烧，贫粉流中燃料则在过量空气系数大于或接 的条件下燃烧， 近1的条件下燃烧，两股气流合起来使燃烧器出口 的总过量空气系数仍保持在合理的范围内。 的总过量空气系数仍保持在合理的范围内。
• 5.减少污染 5.减少污染 • 煤粉燃烧时有NO和极少量的NO2生成，它们 NO和极少量的NO2生成 煤粉燃烧时有NO和极少量的NO2生成， 统称为氮氧化合物， NOX表示 表示， 统称为氮氧化合物，用NOX表示，是一种有 害的气体排放物。要降低NOX的生成量， NOX的生成量 害的气体排放物。要降低NOX的生成量，要 求火焰温度低，燃烧区段内氧浓度小， 求火焰温度低，燃烧区段内氧浓度小，燃 料在高温区内的停留时间短。 料在高温区内的停留时间短。 • 浓淡燃烧器因能降低燃烧产物中NOX的排放 浓淡燃烧器因能降低燃烧产物中NOX NOX的排放 所以也是一种低NOX燃烧器。 NOX燃烧器 量，所以也是一种低NOX燃烧器。
• 2、钝体燃烧器 • 该型燃烧器是华中理工大学于80年代初研制的， 该型燃烧器是华中理工大学于80年代初研制的， 80年代初研制的 其应用范围仅次于预燃室燃烧器。 其应用范围仅次于预燃室燃烧器。多用在燃用劣 质烟煤、贫煤和无烟煤的锅炉上， 质烟煤、贫煤和无烟煤的锅炉上，用作稳定火焰 和改善燃烧。 和改善燃烧。 • 它是在角置式煤粉燃烧器每个角一次风喷口出口 设置一个非流线形物体——钝体，使煤粉气 钝体， 处，设置一个非流线形物体 钝体 流在钝体的尾迹区产生回流，卷吸高温烟气， 流在钝体的尾迹区产生回流，卷吸高温烟气，以 利于燃料的着火和火焰的稳定。 利于燃料的着火和火焰的稳定。着火后的煤粉火 炬在炉膛内组成四角切圆燃烧。 炬在炉膛内组成四角切圆燃烧。
• 1.在钝体后形成内回流区。 1.在钝体后形成内回流区 在钝体后形成内回流区。 • 2.加装钝体后切圆变化。 2.加装钝体后切圆变化 加装钝体后切圆变化。 • 3.由于强化了着火，需要及时补氧，因 3.由于强化了着火 需要及时补氧， 由于强化了着火， 此应加强中二此风的数量， 此应加强中二此风的数量，同时也可适 当提高一次风量的比例。 当提高一次风量的比例。 • 4.热态运行表明，钝体壁温通常在4004.热态运行表明 钝体壁温通常在400 热态运行表明， 400600℃，不易烧坏，但要注意防磨。 600℃，不易烧坏，但要注意防磨。
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二、炉膛设计方面 合理选择炉型。 炉膛的结构对炉内空气动力特性和 传热条件有直接影响。 它关系到炉内烟气温度水平、一次 风粉气流与高温烟气的热量和质量 交换等，即直接影响煤粉气流的着 火和稳燃。
• 三、燃烧方面 • （1）在燃烧器出口建立起有利的 着火区。 着火区。 • 合理的喷口布置和配风。 （2）合理的喷口布置和配风。 • 增加预燃室点火稳燃装置， （3）增加预燃室点火稳燃装置， 提供稳定的着火和稳燃热源。 提供稳定的着火和稳燃热源。
• 在上述各项技术措施中，最关键的是燃烧 在上述各项技术措施中， 器的作用。 器的作用。
四、新型煤粉燃烧器的主要类型介 绍如下
• 1、煤粉预燃室燃烧器 • 这是我国研究最早、目前应用最广泛 这是我国研究最早、 的新型煤粉燃烧器装置。 的新型煤粉燃烧器装置。 • 预燃室燃烧器是由耐火材料或耐热钢 板制造的前置燃烧室。 板制造的前置燃烧室。
• 3.浓淡分离原理， 3.浓淡分离原理 浓淡分离原理， • (1)离心式煤粉浓缩器用在W型火焰锅炉上； (1)离心式煤粉浓缩器用在 型火焰锅炉上； 离心式煤粉浓缩器用在W • (2)利用管道转弯所产生的离心力使煤粉浓 (2)利用管道转弯所产生的离心力使煤粉浓 在四角切圆燃烧的炉膛上得到应用； 缩，在四角切圆燃烧的炉膛上得到应用； • 百叶窗锥形轴向分离器； 百叶窗锥形轴向分离器； • (3)带有旋流叶片的煤粉浓缩器，用于燃用 (3)带有旋流叶片的煤粉浓缩器 带有旋流叶片的煤粉浓缩器， 高水分褐煤的风扇磨煤机直吹式燃烧系统 中。
• 3、火焰稳定船燃烧器 • 又称船型煤粉燃烧器是由清华大学于80年代中期 又称船型煤粉燃烧器是由清华大学于80年代中期 80 研制成功的。 研制成功的。 • 其结构为在常规直流煤粉燃烧器一次风口内加装 一个船型火焰稳定器， 一个船型火焰稳定器，并在其中心设有点火小油 枪。 • 采用这种结构后，上煤粉气流绕过它以后射入炉 采用这种结构后， 在离一次风喷口不远处形成一个束腰射流。 膛，在离一次风喷口不远处形成一个束腰射流。 在束腰部的两侧外缘形成高温、 在束腰部的两侧外缘形成高温、高煤粉浓度和有 适当氧气浓度的区域， 适当氧气浓度的区域，成为点燃煤粉气流的良好 着火热源，从而稳定炉内燃烧。 着火热源，从而稳定炉内燃烧。
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4、浓淡燃烧器 浓淡燃烧器利用离心力或惯性力将一次风煤粉 气流分成富粉流和贫粉流两股气流， 气流分成富粉流和贫粉流两股气流，分别通过 不同喷口进入炉膛内燃烧。 不同喷口进入炉膛内燃烧。 这样，可在一次风总量不变的条件下， 这样，可在一次风总量不变的条件下，分离出 一股高煤粉浓度的富粉流。 一股高煤粉浓度的富粉流。由于高浓度煤粉气 流具有良好的着火和稳燃性， 流具有良好的着火和稳燃性，因此它不需要特 别强的热回流。 别强的热回流。 这样，不仅实现强化着火在技术上简单易行， 这样，不仅实现强化着火在技术上简单易行， 还可避免热回流强带来的弊端。 还可避免热回流强带来的弊端。这样燃烧器有 较宽的煤种适应性， 较宽的煤种适应性，不仅用于燃用高灰分劣质 烟煤和高水分褐煤，也用于燃用无烟煤和贫煤。 烟煤和高水分褐煤，也用于燃用无烟煤和贫煤。