煤粉锅炉燃烧技术

① 在使用300C以上的热风输送煤粉时，r1=0.2~0.25。
2015-4-13
3.一次风温的影响 提高一次风温可以降低着火热，使着火位 置提前。例如，如果其它条件不变，以煤 粉一次风气流的初温T0=20C时的着火热为 100% ， 则 当 煤 粉 空 气 混 合 物 的 初 温 为 T0=300C时，其着火热降低至40.5%。因此， 热风送粉对煤粉气流的着火十分有利，特 别在燃用贫煤和无烟煤时，采用很高的热 空气温度，是保证低挥发分燃料稳定着火 的重要措施之一。
• 实际上，煤粉气流的着火除与煤本身的放热条 件有关外，还与炉膛的散热情况有关。
Q2
放热：Q1 =k0 e

E RT
C
n O2
VQr
动力区
过渡区
散热：Q2 S (T Tb )
1
扩散区
Tb1 当炉膛壁面温度为Tb1时，放热曲线与散热曲线交于1点，稳定，缓慢氧化；
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一般性着火温度
五、燃烧良好的条件
要组织良好的燃烧过程，其标志 就是尽量接近完全燃烧，也就是 在保证炉内不结渣的前提下，燃 烧速度快，而且燃烧完全，得到 最高的燃烧效率。
1.供应合适的空气量 燃料完全燃烧的必要条件。空气量常用过量空 气系数来表示，直接影响燃烧过程的过量空气 系数是炉膛出口过量空气系数α l” 。如果α l” 过小，即空气量供应不足，会增大不完全燃烧 热损失 q3 和 q4 ，使燃烧效率降低； α l” 过大， 会降低炉温，也会增加不完全燃烧热损失。因 此， α l”有一个最佳值，使（q2＋q3＋q4）之 和为最小值，这个值要通过燃烧调整试验来取 得。 一般α l” ＝1.2~1.25
4.空气和煤粉的良好混和与扰动 煤粉燃烧是多相燃烧，燃烧反应主要在煤粉的表面进行。 燃烧反应速度主要取决于煤粉的化学反应速度和氧气扩散 到煤粉表面的扩散速度(过渡燃烧)。 要做到完全燃烧，除保证足够高的炉温和供应合适的空气 量之外，还必须使煤粉和空气充分扰动混合，及时将空气 输送到煤粉的燃烧表面去，煤粉和空气接触才能发生燃烧 反应。 要求燃烧器的结构特性优良，一、二次风配合良好，并有 良好的炉内空气动力场。 煤粉和空气不但要在着火、燃烧阶段充分混合，而且在燃 尽阶段也要加强扰动混合。因为在燃尽阶段中，可燃质和 氧的数量已经很少，而且煤粉表面可能被一层灰分包裹着， 妨碍空气与煤粉可燃质的接触，所以此时加强扰动混合， 可破坏煤粉表面的灰层，增加煤粉和空气的接触机会，有 利于燃烧完全。
焦炭燃烧：焦炭的燃烧过程通常 是在挥发分的析出完成后开始的 。 放 热 量 60 ～ 95 ％ 。 主 要 反 应 ： C+O2=CO2;C+O2=2CO 燃尽：残余焦炭被灰分和烟气包 围，反应减缓，需要足够长的时 间。 对煤粉气流的着火还伴随着流动 过程
焦炭燃烧阶段－气固反应
1．动力燃烧 在动力燃烧中，化学反应速率远低于扩散 速率。大颗粒焦炭 900℃左右；多孔大颗 粒 焦 炭 在 600℃ 以 下 ； 细 颗 粒 多 孔 焦 炭 800℃温度范围内燃烧基本属于动力燃烧。 在动力区内，影响燃烧速度的决定因素是 化学条件，即燃料性质、温度等，而和氧 的扩散速度关系不大 。
煤 粉 锅 炉 燃 烧 技 术
BY：童恩宠
煤粉ห้องสมุดไป่ตู้烧过程
在煤粉锅炉中，煤粉是在一次风的 携带下以风粉混合物的形式通过燃 烧器喷入炉膛的，煤粉在炉膛内呈 悬浮状态燃烧。 设计合理的燃烧设备，合理组织燃 烧过程，充分利用劣质煤，提高燃 烧效率，节约能源，降低成本
煤粉气流的着火和燃烧
一、煤的着火、燃烧 燃烧阶段： 煤粒被加热和干燥：析出水分，吸热。 挥发分的析出和燃烧：煤热解释放出挥发分， 达到相应的着火温度时即着火燃烧。燃烧放出 的热量占总放热量的40%左右。挥发分的析出与 燃烧改善了煤粒的着火性能：一方面大量挥发 分的析出并燃烧，反过来加热了煤粒，使煤粒 温度迅速升高；另一方面，挥发分的析出改变 了煤粒的孔隙结构，改善了挥发分析出后焦炭 的燃烧反应。
2．过渡燃烧 在过渡燃烧中，反应速率与内部扩散速率 相当。在过渡区内，燃烧速度既取决于化 学条件，又取决于物理条件。对难着火的 无烟煤总是将煤磨得更细，以便于着火及 燃尽 。 3．扩散燃烧 在扩散燃烧中，传质速率远低于化学反应 速率。由于化学反应速率很高，传质速率 相对较慢的有限氧分在刚到达焦炭外表面 就被化学反应所消耗。在扩散区内，影响 燃烧速度的决定因素是物理条件，即氧的 扩散速度，而与燃料性质及温度关系不大。
煤粉燃烧器中的一次风份额
挥发分 煤 种 无烟煤 贫 煤 烟 煤 烟 煤 褐 煤 油页岩 泥 煤
Vdaf,% 2~10 10~17 17~30 30~50 >37 80~90 ~70 ~0.3 — —
煤粉燃烧器中的一次风 份额,r1 直流式 旋流式
0.15~0.2① 0.15~0.2 0.25~0.3 0.3~0.4 0.35~0.4 0.5~0.6
2.保证适当高的炉温 根据阿累尼乌斯定律，燃烧反应速度与温度成指数关系。因 此炉温对燃烧过程有着极其显著的影响。炉温高，着火快， 燃烧速度快，燃烧过程便进行得猛烈，燃烧也易于趋向完全。 炉温过高不但会引起炉内结渣，也会引起膜态沸腾，同时因 为燃烧反应是一种可逆反应，过高的炉温当然会使正反应速 度加快，但同时也会使逆反应（还原反应）加快，逆反应 （还原反应）速度加快，意味着有较多燃烧产物又还原，这 样同样等于燃烧不完全。 通过试验证明，锅炉的炉温在中温区域（1000～2000℃）内 比较适宜。当然，在中温区域，在保证炉内不结渣的前提下， 可以尽量提高些。
煤种 褐煤 挥发分 Vdaf，％
50 40 30 20
煤粉气流着火温度
Ti/ C 550 650 750 840
烟煤 贫煤 无烟煤
14 4
900 1000
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三、煤粉的着火
煤粉气流的着火条件,不仅在于用来点燃煤粉气流的 热烟气（热源）的温度，而且需要足够的热量。一般 情况下煤粉气流在着火过程中所吸收的辐射传热量约 为其着火所需总热量的10%~30%，所以其着火所需热 量的主要来源是对流传热。将煤粉气流加热到着火温 度所需要的热量称为着火热 着火热主要有两个来源： 一是被煤粉射流卷吸到射流根部的高温回流烟气（包 括内回流和外回流），这部分热烟气和新喷入的煤粉 射流强烈混合，以对流方式把热量迅速传递给新燃料； 二是高温火焰及炉壁对煤粉射流的辐射加热； 另外还有少部分化学反应本身放热。
4.炉内散热条件 炉内散热条件好，则炉内温度低，从而不利于 燃料的着火和燃烧。因此实践中，为使低挥发 分煤的及时着火和稳定燃烧，常在燃烧器区域 用耐火保温材料将部分水冷壁遮盖起来，构成 所谓的卫燃带，以减少水冷壁吸热量、维持燃 烧器区域的温度水平，进而改善煤粉气流的着 火和燃烧条件。 实践表明，敷设卫燃带对于难燃煤种的及时着 火和稳定燃烧非常有效，但卫燃带面积过大又 往往是炉内结焦的根源所在，在引进的300MW 和600MW机组W型火焰燃烧的锅炉上就发生过 多次，造成很大损失，运行中必须加以注意。
5.燃烧器结构和布置 燃烧器结构和喷口布置主要影响一、二次风的混合。 如果一、二次风混合过早，即在一次风煤粉气流着火 前就混入二次风的话，就等于增大了一次风量，使着 火热增大，着火推迟；反之，二次风混入一次风过迟， 又会因供氧不足而限制固定碳的燃烧。因此，燃烧器 的结构和布置应使二次风适时混入一次风中，如燃用 低挥发分的难燃煤种时，应使二次风混入一次风的时 间适当地推迟。 燃烧器的尺寸也影响到着火。燃烧器出口截面积愈大， 煤粉气流的卷吸能力越小，着火点离喷口距离就愈远。 因此，采用尺寸较小的小功率燃烧器代替大功率燃烧 器是合理的，因为小尺寸燃烧器既增加了煤粉气流受 热的周界面，也缩短了着火区扩展到整个气流截面所 需要的时间。
1．燃料性质的影响 煤粉气流的稳定着火，在很大程度上是靠煤粉析出的挥 发分，在其点燃后与一次风发生反应所形成的高温燃烧 产物来维持的，煤的挥发分Vdaf越低，它的着火温度越高， 所以，对贫煤和无烟煤，必须采取一些特殊措施，使煤 粉气流能被加热到很高的温度，才能保证其着火。 煤中灰分的多少直接影响煤发热量的高低，而锅炉的燃 料消耗量是与燃料的发热量成反比的。着火热与燃料的 消耗量成正比，当煤的灰分增加时，就会显著增大煤粉 气流的着火热，从而会将其着火位置（又称着火点）推 迟，使着火不稳定。 煤的水分增加时，用于蒸发水和过热水蒸气的热量增加， 因而增加了着火热，着火点也会被推迟。 煤的细度增加，化学反应速度加快，放热量增加。
3.足够的燃烧时间 在一定的炉温下，一定细度的煤粉要有一定的时间 才能燃尽。煤粉在炉内的停留时间，是煤粉自燃烧 器出口一直到炉膛出口这段行程所经历的时间。 在这段行程中，煤粉要从着火一直到燃尽，才能燃 烧完全，如果在炉膛出口处煤粉还在燃烧，将增加 燃烧热损失 , 同时会导致炉膛出口烟气温度过高， 使过热器结渣和过热汽温升高，运行不安全。 煤粉在炉内的停留时间主要取决于炉膛容积、炉膛 截面积、炉膛高度及烟气在炉内的流动速度，这都 与炉膛容积热负荷和炉膛截面热负荷有关，即要在 锅炉设计中选择合适的数据，而在锅炉运行时切不 可超负荷运行。
2．一次风量的影响 一次风量增加时着火热增大，因而着火点会推 迟。但是，一次风量必须同时满足既能将煤粉 气力输送入炉膛，又要保证挥发分的着火和燃 烧的需要这两个要求。 从燃烧的角度来讲，如果一次风量等于煤中挥 发分燃烧的理论空气量，则这时挥发分燃烧产 物的温度最高。 由于燃料的发热量与其燃烧的理论空气量基本 上成正比，因此，挥发分燃烧的理论空气量和 煤燃烧的理论空气量之比，就等于它们燃烧时 所产生的热量之比，这个比值约等于煤的挥发 分含量。即：一次风份额= Vdaf
四、影响煤粉着火的因素
在煤粉炉中，燃烧所需的空气被分成一次风和二次风。 一次风的作用是将煤粉通过燃烧器输送到炉膛，并供 给煤粉在着火阶段所需的空气； 二次风则在着火以后混入保证煤粉的燃尽。煤粉的点 燃过程是将一次风气流和高温炽热的烟气混合，使煤 粉空气混合物的温度升高到煤粉能够着火。 影响煤粉气流着火的主要因素是： 着火需要热量：燃料性质（着火温度、水分、灰分、 细度）、一次风量和一次风温等。 着火热来源：燃烧器的性能，即其空气动力工况，卷 吸周围烟气能力。