锅炉原理-第五章-煤粉燃烧理论基础及燃烧设备资料

扩散速度
即
r ks(C0 CB ) r kCB
r
ks
C0
CB
r
k
CB
r
1
1
1
C0 kzC0
k ks
折算速度系数
r
1
1
1
C0 kzC0
k ks
1.温度很低，k很小—动力区燃烧； 2.温度很高，k很大—扩散区燃烧； 3. 过度区燃烧；
W kC0
相对速度和粒径的影响
第二节 煤粉气流的着火和燃烧
需具备条件、技术要求、试验方法
自学，一般了解。
（二）直流煤粉燃烧器的形式 1.均等配风直流煤粉燃烧器
2.分级配风直流煤粉燃烧器
（三）几种改进的直流煤粉燃烧器 1.宽调节比燃烧器
2.PM燃烧器
三、点火装置
电火花点火
电弧点火
高能点火
第四节 煤粉炉的炉膛及其特征
一、煤粉锅炉的炉膛
1) 足够的空间和合理的形状 2) 合理的炉内温度和空气动力特性 3) 能布置足够数量的辐射受热面
一、煤粉的燃烧过程
煤粉燃烧的三个阶段
1.着火前的准备阶段 2.燃烧阶段 3.燃尽阶段
图5-2
二、燃烧过程着火和熄火的热力条件
放热 吸热
Q1
E
k0e RT
COn2VQr
Q2 S(T Tb )
图5-4
三、煤粉气流的着火
煤粉气流着火温度,表5-1，5-1
着火热
wenku.baidu.com
一次风加热、水分加热、蒸发 公式5-23
第五章 煤粉燃烧理论基础 及燃烧设备
第一节 燃烧基本原理
燃烧是燃料与氧化剂进行的发光发热的高速化学反应。 一般分为均相燃烧和异相燃烧
一、化学反应速度
通用化学反应方程式
aA bB gG hH
a,b – 反应物 A,B 的化学反应计量系数 g,h – 生成物 G,H 的化学反应计量系数
化学反应速度
影响因素：燃料性质、运行工况
1.燃料性质---挥发分（图5-5）、水分、灰分、煤粉细度 2.一次风温 3.一次风量（一次风率 表5-3） 4.一次风速 –表5-4 5.炉内散热条件 6.燃烧器结构特性 7.锅炉负荷
四、燃烧完全条件
燃烧效率 r 100 q3 q4
1.合适而充足的空气量 2.适当高的炉温 （1000-2000 0C) 3.空气和煤粉良好扰动和混合 4.煤粉在炉内有足够的停留时间
三、W形火焰燃烧 方式
燃烧器
燃烧器配风
PAX型燃烧器
第五节 燃烧调整试验方法
燃烧调整试验的目的和内容
目的：确定最合理、最经济的安全运行方式和参数控制要求，为锅炉安 全运行、经济调度、自动控制几运行调整和事故处理提供依据。
内容：空气动力场试验、锅炉负荷特性试验、风量分配试验、最佳过量 空气系数试验、煤粉经济细度试验、燃烧器的负荷调整范围及合理 组合方式试验、一次风风量及阻力调整试验。
kCOb
2、温度的影响
阿累尼乌兹公式
E
k k0e RT
k 0 – 频率因子；
E – 活化能；
R – 摩尔通用气体常数；
T – 热力学温度
B
k0CBb
e
E RT
温度越高，反应速度越快。
反应级数
3、反应物压力的影响
kn
x
n A
(
p RT
)n
反应物的压力越大，反应速度越快。
4、催化反应
二、燃烧器布置及炉内空气动力特性 （一）旋流燃烧器布置及其炉内空气动力特性
（二）直流燃烧器布置及其炉内空气动力特性
1、切圆燃烧方式
切向燃烧方式空气动力场
2、四角切圆燃烧存在的主要问题
1）易结渣－－火焰偏斜 影响火焰偏斜的因素： 补气条件 邻角气流横向推力 燃烧器结构特性 假想切圆直径
2）炉膛出口烟温偏差大 3）二次风分配不均 4）采用摆动燃烧器需经常维护，每天都要转动一动以避免卡涩
旋转强度
n M KL
M－气流切向旋转动量矩
K－气流轴向旋转动量
L－燃烧器喷口特征尺寸
（一）旋流煤粉燃烧器的型式 三种旋流器
1.单蜗壳型旋流煤粉燃烧器
2.双蜗壳旋流煤粉燃烧器
3.轴向叶片型旋流煤粉燃烧器
4.切向叶片式旋流煤粉燃烧器
5.双调风低NOx旋流煤粉燃烧器
二、直流煤粉燃烧器
（一）直流射流的特性
2SO2 O2 2SO3
O2 2NO 2NO2 2NO2 2SO2 2SO3 2NO
5、连锁反应
自动连续加速－－生成新的活化链 三个过程
链的激发、传递、断裂
不分支连锁反应：
Cl2 H2 2HCl
分支连锁反应：
2H2 O2 2H2O
二、氧的扩散速度
ks ks(C0 CB )
x
dCx dt
C – 反应物或生成物浓度； t - 时间
影响因素：反应物的浓度、压力、温度、有否催化 反应和连锁反应。
1、反应物浓度的影响
A
dCA dt
k
AC
Ca b
AB
B
dCB dt
k
BC
Ca b
AB
质量作用定律
k – 化学反应常数
对于炭粒燃烧
B
dCB dt
kCBb
或
O
dCO dt
扩散速度系数
周围介质的氧 浓度
炭粒表面的氧 浓度
如何得到 k？s
( Nu)Oks2
ksd
D
炭粒直径
氧扩散的努谢 尔特数
试验得出
分子扩散系数
ks
D d
( Nu)Oks2
2
(
Nu
)O2 ks
2(1 0.08 Re 3 )
三、燃烧速度与燃烧区域
反应速度
燃烧速度
r B ks
B
k0CBb
e
E RT
ks ks(C0 CB )
炉膛高度、容积、截面积 容积热负荷、截面热负荷
第三节 煤粉燃烧器及点火设备
煤粉炉燃烧设备：燃烧器、点火装置、炉膛
燃烧器要求：
1) 组织良好的空气动力场 2) 有较好的燃料适应性 3) 环保 4) 运行可靠 5) 易于实现远程和自动控制
直流和旋流燃烧器
一、旋流煤粉燃烧器
（一）旋转射流的特性
射程短、早 期混合强烈