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• 上述几个过程虽然有先后顺序或某几个过程同时 进行,但各过程之间的相互影响是十分显著的。 主气流卷吸高温烟
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• 图6-4直流喷燃器烟气卷吸 •
上述几个过程虽然有先后顺序或某几个过 程同时进行,但各过程之间的相互影响是 十分显著的。主气流卷吸高温烟气的过程 •
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• 向火面的一侧受到邻角气流的撞击,补气充裕, 压力
• 较高;而背火面的一侧补气条件差,压力较低。 这样,射流两侧就形成了压力差,在压力差的作 用下,射流被迫向炉墙偏斜,甚至迫使气流贴墙, 引起结渣。
• 3.燃烧器的高宽比(hr/b)对射流弯曲变形影响较大
• 因一次风携带的煤粉比较容易着火,故希 望在一次风中煤粉着火后及时、迅速地和 相邻二次风喷口射出的热空气混合。这样, 在火焰根部不会因为缺乏空气而燃烧不完 全,或导致燃烧速度降低。因而沿高度相 间排列的二次风喷口的风量分配就接近均 匀。
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Hale Waihona Puke Baidu
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分级配风。
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• 对于不同的燃料,由于它们的着火特性的 差别较大,所需的一次风量也就不同。应 在保证煤粉管道不沉积煤粉的前提下,尽 可能减小一次风量。
• 对一次风量的要求: 满足煤粉中挥发分着火 燃烧所需的氧量,满足输送煤粉的需要。
• 如果同时满足这两个条件有矛盾,则应首 先考虑输送煤粉的需要。
• 表6-1 一次风率的推荐值
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• 在燃烧器结构和燃用煤种一定时,确定了 一次风量就等于确定了一次风速。一次风 速不但决定着火燃烧的稳定性,而且还影 响着一次风气流的刚度。
• 一次风速过高,会推迟着火,引起燃烧不 稳定,甚至灭火。
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• 炉内四股气流的相互作用,不仅影响到气流偏斜 程度,也影响到假想切圆直径。而切圆直径又影 响着气流贴墙、结渣情况和燃烧稳定性。此外, 还影响着汽温调节和炉膛容积中火焰的充满程度。 当锅炉 燃用的煤质变化较大时,切圆直径的调 整十分重要。
• 当切圆直径较大时,上游邻角火焰向下游煤粉气 流的根部靠近,煤粉的着火条件较好。这时炉内 气流旋转强烈,气流扰动大,使后期
• 燃烧器的高宽比值愈大,射流形状愈宽而薄,其 “刚性”就愈差,因而,射流愈容易弯曲变形。
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• 图6-6压力平衡
• 在大容量锅炉上,由于燃煤量显著增大,燃烧器 的喷口通流面积也相应增大,所以喷口数量必然 增多。为了避免气流变形和减小燃烧器区域水冷 壁的热负荷,将燃烧器沿高度方向拉长,并把喷 口沿高度分成2~3组,每组的高宽比不超过6, 相邻两组喷口间留有空档,空档相当于一个压力 平衡孔,用来平衡射流两侧的压力,防止射流向 压力低的一侧弯
• (4) 易发生空气、煤粉分层,甚至引起煤粉 沉积、堵管现象;
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• 燃烧阶段可燃物与空气流的混合加强,有利于煤 粉的燃尽。切圆直径过大,也会带来下述的问题:
• (1) 火焰容易贴墙,引起结渣;
• (2) 着火过于靠近喷口,容易烧坏喷口;
• (3) 火焰旋转强烈时,产生的旋转动量矩大,同时 因为高温火焰的粘度很大,到达炉膛出处,残余 旋转较大,这将使炉膛出口烟温分布不均匀程度 加大,因而既容易引起较大的热偏差,也可能导 致过热器结渣,还可能引起过热器超温。
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• 任何一种燃料着火后,当氧浓度和温度一 定时,具有一定的火焰传播速度。当一次 风速过高,大于火焰传播速度时,就会吹 灭火焰或者引起“脱火”。即便能着火, 也可能产生其它问题。因为较粗的煤粉惯 性大,容易穿过剧烈燃烧区而落下,形成 不完全燃烧。有时甚至使煤粉气流直冲对 面的炉墙,引起结渣。
• 从燃烧器喷口射出的气流仍然保持着高速 流动。
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• 由于气流的紊流扩散,带动周围的热烟气 一道向前流动,这种现象叫“卷吸”。由 于“卷吸”,射流不断扩大,不断向四周 扩张。同时,主气流的速度由于衰减而不 断减小。
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• 正是由于射流的这种“卷吸”作用,将高 温烟气的热量源源不断地运输给进入炉内 的新煤粉气流,煤粉气流才得到不断加热 而升温,当煤粉气流吸收足够的热量并达 到着火温度后,便首先从气流的外边缘开 始着火,然后火焰迅速向气流深层传播,
• 在煤粉燃烧时,为了减少着火所需的热量, 迅速加热煤粉,使煤粉尽快达到着火温度, 以实现尽快着火。
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• 故将煤粉燃烧所需的空气量分为一次风和 二次风。
• 一次风的作用是将煤粉送进炉膛,并供给 煤粉初始着火阶段中挥发分燃烧所需的氧 量。
• 二次风在煤粉气流着火后混入,供给煤中 焦炭和残留挥发分燃尽所需的氧量,以保 证煤粉完全燃烧。
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• 在大容量锅炉上为了减轻气流的残余旋转 和气流偏斜,假想切圆直径有减小的趋势, 对于300MW锅炉,切圆直径一般设计为 700mm~1000mm。同时,适当增加炉膛 高度或采用燃烧器顶部消旋二次风(一次风 和下部二次风正切圆布置,顶部二次风反 切圆布置),对减弱气流的残余旋转,减轻 炉膛出口的热偏差有一定的作用,但还不 可能完全消除。
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2020/11/21
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• 第六章 燃烧设备 • 第一节 直流煤粉燃烧器 • 一.煤粉燃烧器的作用
• 煤粉燃烧器是燃煤锅炉燃烧设备的主要部 件。其作用是:
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• (1) 向炉内输送燃料和空气;
• (2) 组织燃料和空气及时、充分的混合;
• (3) 保证燃料进入炉膛后尽快、稳定的着火, 迅速、完全的燃尽。
• 由于一次风中携带的煤粉着火比较困难, 一、二次风的混合过早,会使火焰温度降 低,引起着火不稳定。为了维持煤粉火焰 的稳定着火,希望推迟煤粉气流与二次风 的混合,所以进一步将二次风分为先后两 批送入着火后的煤粉气流中,这种配风方 式称为分级配风。
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• 曲变形。
• 当燃烧器多层布置时对旋涡直径的影响较 大
• 上层气流不断的被卷吸到下层气流中,加 上气流受热膨胀的影响,使气流容积流量 增大,旋涡直径相应增大,一般可使实际 切圆直径膨胀到假想切圆直径的7~8倍。
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• 五.切圆直径
• 4.煤粉气流接受辐射加热
• 煤粉气流着火的热源部分来自炉内高温火 焰的辐射加热,但着火的主要热源来自卷 吸加热,约占总着火热源的60~70%。
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• • •
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• 导致火焰贴墙,引起结渣以及燃烧不稳定 现象。
• 1.邻角气流的撞击是气流偏斜的主要原因
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• 一次风喷口附近处于高温,且一次风速较 低,喷口易烧坏。为了冷却一次风喷口, 可在一次风喷口上加装夹心风或周界风。 当然,夹心风或周界风也可增强一次风气 流卷吸高温烟气的能力。
• 三.四角布置直流燃烧器的工作原理
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• 直流喷燃器四角切圆燃烧
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• (2) 一次风集中布置的问题
• 着火区煤粉高度集中,可能造成着火区供 氧不足,延缓燃烧进程;一次风喷嘴附近 为高温区,喷嘴易变形,使喷嘴出口附近 气流速度分布不均,容易出现空气、煤粉 分层现象。为了消除这种现象,有时将一 次风分割成多股小射流,使气流扰动增强, 提高着火的稳定性。
• 分级配风的目的是:在燃烧过程不同时期的各个 阶段,按需要送入适量空气,保证煤粉既能稳定 着火、又能完全燃烧。
• (1)一次风集中布置的特点 • 使着火区保持比较高的煤粉浓度,以减少着火热;
• 燃烧放热比较集中,使着火区保持高温燃烧状态, 适用于难燃煤;
• 煤粉气流刚性增强,不易偏斜贴墙。同时,卷吸 高温烟气的能力加强。
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• 直流燃烧器通常由一列矩形喷口组成。煤 粉气流和热空气从喷口射出后,形成直流 射流。
• 二.直流煤粉燃烧器的类型
• 直流煤粉燃烧器的一、二次风喷口的布置 方式大致上有两种类型。一类适用于燃烧 容易着火的煤,如烟煤、挥发分较高的贫 煤以及褐煤。
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• 这类燃烧器的一、二次风喷口通常交替间 隔排列,相邻两个喷口的中心间距较小。
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• 当然,切圆直径也不能过小,否则容易出 现对角气流对撞,火焰推迟,四角火焰的 “自点燃”作用减弱,燃烧不稳定,燃烧 不完全,炉膛出口烟温升高一系列不良现 象,影响锅炉安全运行。或者给锅炉运行 调节带来许多困难。
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• 多,即着火热愈多。这时,着火速度就愈 慢,因而,距离燃烧器出口的着火位置延 长,使火焰在炉内的总行程缩短,即燃料 在炉内的有效燃烧时间减少,导致燃烧不 完全。显然,这时炉膛出口烟温也会升高, 不但可能使炉膛出口的受热面结渣,还会 引起过热器或再热器超温等一系列问题, 严重影响锅炉安全经济运行。
• 直流燃烧器一般布置在炉膛四角上。煤粉 气流在射出喷口时,虽然是直流射流,但 当四股气流到达炉膛中心部位时,以切圆 形式汇合,形成旋转燃烧火焰,同时在炉 膛内形成一个自下而上的旋涡状气流。
• 直流燃烧器的工作过程:
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• (1) 煤粉气流卷吸高温烟气而被加热的过程; • (2) 射流两侧的补气及压力平衡过程; • (3) 煤粉气流的着火过程; • (4) 煤粉与二次风空气的混合过程; • (5) 气流的切圆旋转过程; • (6) 焦碳的燃尽过程。 • 图6-4直流喷燃器烟气卷吸
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• 例如,对于贫煤和无烟煤,因挥发分含量很低, 如按挥发分含量来决定一次风量,则不能满足输 送煤粉的要求,为了保证输送煤粉,必须增大一 次风量。但因此却增加了着火的困难,这又要求 加强快速与稳定着火的措施,即提高一次风温度, 或采用其它稳燃措施。
• 一次风量通常用一次风量占总风量的比值表示, 称为一次风率。一次风率的推荐值列于表6-1。
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• 一次风速过低,对稳定燃烧和防止结渣也 是不利的。原因在于:
• (1) 煤粉气流刚性减弱,易弯曲变形,偏斜 贴墙,切圆组织不好,扰动不强烈,燃烧 缓慢;
• (2) 煤粉气流的卷吸能力减弱,加热速度缓 慢,着火延迟;
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• (3) 气流速度小于火焰传播速度时,可能发 生“回火”现象,或因着火位置距离喷口 太近,将喷口烧坏;
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• 达到稳定着火状态。
• 3.邻角气流的撞击点燃作用
• 在切圆燃烧炉中,四股气流具有“自点燃” 作用。即煤粉气流向火的一侧受到上游邻 角高温火焰的直接撞击而被点燃。这是煤 粉气流着火的主要条件。
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• 背火的一侧也卷吸炉墙附近的热烟气,但 这部分卷吸获得的热量较少,此外,一次 风与二次风之间也进行着少量的过早混合, 但这种混合对着火的影响不大。
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• 六.一次风与二次风
• 在锅炉燃烧设备和煤质一定的条件下,一次风与 二次风的调节就成为决定着火和燃尽过程的关键。 一次风与二次风的工作参数用风量、风速和风温 来表示。
• 1.一次风量
• 一次风量主要取决于煤质条件。当锅炉燃用的煤 质确定时,一次风量对煤粉气流着火速度和着火 稳定性的影响是主要的。一次风量愈大,煤粉气 流加热至着火所需的热量就越
• 射流自燃烧器喷口射出后,由于受到上游 邻角气流的直接撞击,撞击点愈接近喷口, 射流偏斜就愈大;撞击动量愈大,气流偏 斜就愈严重。
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• 射流两侧“补气”条件的影响四角切圆燃 烧的气流偏斜
• 射流自喷口射出后仍然保持着高速流动, 射流两侧的烟气被卷吸着一道前进,射流 两侧的压力就随着降低,这时,炉膛其它 地方的烟气就纷纷赶来补充,这种现象称 为“补气”。如果射流两侧的补气条件不 同,就会在射流两侧形成压差。
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