《发电厂热力设备及系统》第五章电厂锅炉设备详解

3、一次风温
提高一次风温，可降低着火热，使着火位置 提前。提高热风温度是提高煤粉着火速度和着火
稳定性的必要措施之一。根据煤质挥发分含量的 大小，一次风温既应满足使煤粉尽快着火，稳定 燃烧的要求，又应保证煤粉输送系统工作的安全 性。
4 二次风量和风速
二次风是在煤粉气流着火后混入的。由于高温火焰 的粘度很大，二次风必须以很高的速度才能穿透火焰， 以增强空气与焦碳粒子表面的接触和混合，故通常二次 风速比一次风速提高一倍以上。
四、燃烧器的布置
１、直流煤粉燃烧器的布置
直流燃烧器因为一次风与二次风喷口分开布置，直流射流 本身的混合作用较差，燃烧器射流本身难以保证空气与燃料的 充分混合，需要从燃烧器的布置上加以考虑，保证空气与燃料 的充分混合，所以直流燃烧器一般采用切圆燃烧方式。 如图，燃烧器布置于四角或炉膛四 面墙上，喷口轴线与炉膛中心的假 想切圆相切。射流相互作用，在炉 膛中心产生旋转运动，使空气与燃 烧强烈混合。
B:燃料的消耗量，kg∕h； Qar，net:燃料的低位发热量，kJ∕kg； V:炉膛的容积， m³
（１）炉膛容积热负荷

qv=BQar，net∕Vc (kW∕ m³ )
炉膛容积热负荷愈大，炉膛容积愈小，锅炉愈紧 凑，投资愈小。
①如果qv过大,会使炉内平均烟气流速增大，燃料 在炉内的停留时间缩短。同时会导致布置足够的 水冷壁受热面积比较困难，不但满足不了锅炉蒸 发量的要求，还会使燃烧区及炉膛出口温度升高， 导致其对流受热面结渣。 ②如果qv过小，会使炉膛容积过大，既增加了锅炉
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煤炭分析试验常用的基及其含义
①空气干燥基(ad)
煤自然风干，失去外部水分后的状态 ②干燥基（d） 假想的无水状态 ③收到基（ar） 以实际收到时的煤为准的状态 ④干燥无灰基（daf） 假想的无水无灰状态 ⑤干燥无矿物质基（dmmf） 假想的无水无矿物质的煤所处的状态
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（3）燃烧器区域壁面热负荷
与炉膛截面热负荷一样，反映燃烧器区域的温 度水平。但还能反映火焰的分散与集中程度。
qr=BQar，net∕uHr (kW∕㎡）
u：燃烧器区域炉膛周长，m； Hr：燃烧器区域的高度，m。
qr↗，则火焰越集中，温度水平越高，对燃烧
着火越有利，但也越容易引起燃烧器区域的炉壁面 结渣。
4）.标准煤
以收到基低位发热量为29270KJ/kg的燃料，称 为标准煤。
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三、煤粉的燃烧
煤粉在炉内的燃烧过程可简述为煤 粉受热，水分析出——继续受热，绝大 部分挥发分析出，析出部分首先着火— —引燃焦炭，与挥发分一同燃烧——形 成灰渣
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三个阶段的完成必须在短短的两秒左右
热负荷
热负荷：燃料在燃烧器中燃烧时单位时间内 所释放的热量。 计算式为：热负荷=燃料消耗量*燃料低热值 （单位质量的燃料所释放的能量不够达到 标准的热值数量）
（１）炉膛容积热负荷

定义：每小时送入炉膛单位容积中的平均热负荷 （以燃料的收到基低位发热量计算）
qv=BQar，net∕Vc
(kW∕ m³ )
炉膛应具有合理的热负荷
炉膛温度水平的高低是由炉膛热负荷决定的。 ①炉膛设计热负荷↗炉内温度水平↗对着火与燃烧 越有利，燃烧效率高。（但是过高会引起炉内的 结渣） ②热负荷↗则燃料在炉内的停留时间↘ ③热负荷的大小还与锅炉炉膛钢材消耗量的大小及 成本的变化有关。 ④炉膛热负荷通常由炉膛容积热负荷、炉膛截面热 负荷、燃烧器区域壁面热负荷、炉膛壁面热负荷 荷来描述。
与此同时，在旋转气流的外围也形成回流区，这个回
流区叫外回流区。外回流区也卷吸高温烟气来加热空 气和煤粉气流。由于二次风也形成气流，二次风与一 次风的混合比较强烈，使燃烧过程连续进行，不断发 展，直至燃尽。
三、点火装置
大容量锅炉的煤粉燃烧器点火均使用液体或气 体燃料，采用多级点火方式。 为了节约燃油，有时候采用少油点火或无油点 火设备。少油点火设备可以用很少量的燃油点燃主 煤粉燃烧器；无油点火直接用电将主煤粉气流点燃， 达到节约燃油的目的。

结渣
定义：在煤粉炉的炉膛中，燃烧过程形成的熔融灰
渣黏结在受热面上，并积聚和发展成一层硬结的 灰渣层，这种现象称为结渣。（发生结渣的部位 通常在燃烧器区域水冷壁、炉膛折焰角处、屏式 过热器及其后的对流管束等处，炉膛下部冷灰斗 处）
危害：（1）使运行经济性使炉膛温度水平降低，使入炉煤 粉气流着火困难，燃烧稳定性变差，燃烧效率下 降
（２）炉膛截面热负荷

定义：按燃烧器区域炉膛单位截面折算，每小时 送入炉膛的平均热量。


qa=BQar，net∕A (kW∕ ㎡）
A为燃烧器区域炉膛截面面积， ㎡

qa不但可以反映了燃烧器区域的温度水平面，而且当qa
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3. 挥发分的测定 将煤放在与空气隔绝的容器内，在高温下 经一定时间加热后，煤中的有机质和部分矿 物质分解为气体释出，由减小的质量再减去 水的质量即为煤的挥发分。
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3. 煤的分析基准
煤炭分析试验的结果与煤样在分析试验时所处的 状态直接相关，即同一煤样在相同的试验条件下，试 验结果会因煤样的状态不同而不同。这种“状态”除 粒度以外，主要指的是煤样的水分。所以，在提到某 一项试验结果时，必须同时说明这个结果是以何种状 态的煤样为基础得到的，这样的结果才算完整科学。 煤炭分析试验中的“基”，指的就是这种“状 态”。 它含有“基准”、“基础”的意思。
（油燃烧器）、点火装置
一、炉膛
炉膛的作用： 保证燃料的完全燃烧，合理组织炉内热交换， 合理布置受热面满足锅炉容量要求，并使烟气到达 炉膛出口时被冷却到其后的对流受热面不结渣和安 全工作所允许的温度
炉膛设计要求：
（１）合理布置燃烧器，使燃料能迅速着火，并有良好的炉 内空气动力场，使各壁面热负荷均匀，要使火焰在炉膛的 充满程度好，减少气流的死滞区和旋涡区，且要避免火焰 冲墙，避免结渣。 （２）炉膛要有足够的容积和高度，保证燃料在炉内的停留 时间，完全燃烧。布置合理的蒸发受热面，满足锅炉容量 需求；保证炉膛出口温度合适，炉膛出口及以后的受热面 不结渣和安全工作。 （３）炉膛结构紧凑，金属材料用量少；便于制造、安装、 检修和运行。
对应于煤粉燃烧的三个阶段，可以在炉膛 中划出三个区。 着火区：喷燃气出口附近 燃烧区：炉膛中部与燃烧器同一水平以及 稍高区域 燃尽区高于燃烧区直至炉膛出口的区域
第五章 电厂锅炉设备
第一节 煤粉锅炉燃烧设备
煤粉锅炉燃烧设备：燃烧室（炉膛）、燃烧器。
煤粉锅炉燃烧器：主燃烧器（煤粉燃烧器）、辅助燃烧器
一次风与二次风
1、一次风量
一次风量应该既能满足煤粉中挥发分着火燃烧所需 的氧量，又能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。 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。
2 、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。
通过旋流器时发生旋转，从喷口射出后形成旋转射流。
利用旋转射流，能形成有利于着火的高温烟气回流区，
并使气流强烈混合。
２、旋流煤粉燃烧器
工作原理 射出喷口在气流中心形成回流区，这个回流区
叫做内回流区。内回流区卷吸炉内的高温烟气来加热 煤粉气流，当煤粉气流拥有一定热量并达到着火温度 后就开始着火，火焰从内回流区的内边缘向外传播。
(3)
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。
３）、四角布置直流燃烧器的工作原理
工作原理主要表现为几个过程：
(1) (2) (3) (4) (5) (6) 煤粉气流卷吸高温烟气而被加热的过程； 射流的相互撞击、射流两侧的补气及压力平衡过程； 煤粉气流的着火过程； 煤粉与二次风空气的混合过程； 四股气流形成的切圆旋转过程； 焦碳的燃尽过程。
炉膛爆炸预防措施
①点火前必须查明燃烧器有无漏油漏气现象，引风510分钟后方可点火； ②点火时，先开风机后引火，再供给燃料；如果点火 不着，应重新通风，再按点火步骤点火； ③正常停炉时，先停止供给燃料，后停止鼓引风机； ④运行中突然熄火或事故停炉时，必须先停止供给燃 料； ⑤装设点火程序，自动控制风机，燃料供给联锁装置 以及自动灭火保护装置。
5
二次风温
从燃烧角度看，二次风温越高，越能强化燃烧，并 能在低负荷运行时增强着火的稳定性。 二次风温的提高受到空气预热器传热面积的限制， 传热面积越大，但同样金属耗量就越多，不但增加投资，
而且将使预热器结构庞大，不便布置。
２、旋流煤粉燃烧器
工作原理
旋流燃烧器由喷口组成，燃烧器中装有各种型式 的旋流发生器(简称旋流器)。煤粉气流空气或热空气
确定后，也决定了炉膛的形状与火焰的行程。
（２）炉膛截面热负荷
qa=BQar，net∕A (kW∕ ㎡）
①qa越大，炉膛趋向于瘦高型，火焰具有较长的 行程，有利于燃料的燃尽。（通常用于无烟煤、 贫煤锅炉的设计）
② qa越小，炉膛趋向于矮胖型，炉膛截面利用
不很充分，容易产生流动死区，且燃烧器区域内 的温度水平较低，火焰长度得不到保证，不利于 燃料的完全燃烧。（通常用于烟煤型炉膛）
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１、煤的元素组成
含义：煤的元素分析就是煤的化学组成成分 煤的化学组成成分包括碳﹙C﹚、氢﹙H﹚、氧 ﹙O﹚、氮﹙N﹚、硫﹙S﹚五种元素以及水分和灰 分，其中碳C、氢H、硫S是可燃的其余是不可燃烧 物。这些成分在煤中以复杂的化合物形式存在。
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水分：煤的水分由外部水分和内部水分组成， 外部水分是煤由于自然干燥所失去的水分。 失去表面水分后的煤中水分称为内部水分， 不同煤的水分含量差别很大从1％—2％到60 ％不等，原煤的水分过大常会造成煤斗或落 煤管道粘结甚至堵塞