锅炉教案第五章燃烧理论
锅炉燃烧理论
锅炉燃烧理论1.叙述浓淡型煤粉燃烧器的稳燃机理？浓淡型煤粉燃烧器是将煤粉气流分离成两股煤粉含量不同的“富粉流”和“贫粉流”。
富粉流由于煤粉浓度大，进入炉膛后着火较快。
其主原因为：①提高煤粉浓度，相当于减少了一次风量，可显著的减少煤粉气流的着火热；②提高煤粉浓度，将会提高挥发分的容积浓度，增加火焰黑度和辐射吸热量，使煤粉温度升高较快；③提高煤粉浓度可降低着火温度。
“富粉流”着火后再点燃“贫粉流”，这样整个煤粉气流的着火速度都加快了。
2.简述旋流燃烧器的工作原理？各种型式的旋流燃烧器均由圆形喷口组成，并装有不同型式的旋转射流发生器。
当有风粉混合物（一次风）或热空气通过时，在旋流器的作用下发生旋转，产生旋转射流，在喷口附近形成有利于风粉早期混合的烟气回流区。
3.简述四角布置直流燃烧器的工作原理？在布置有直流燃烧器的锅炉中，一般都将喷燃器在炉膛四角布置。
这样当四股一次风气流到达炉膛中心位置时，形成一个旋转切圆，且随着引、送风气流的取向，产生自下而上、旋涡状燃烧气流。
同时四股一次风气流冲向下游一次风火嘴，有利于煤粉的着火。
4.浓淡分离煤粉燃烧器有哪几种分离方式？有管道弯头分离浓缩；煤粉旋风分离浓缩；旋流叶片分离浓缩；百叶窗锥形轴向分离器浓缩等几种形式。
5.叙述富集型燃烧器基本原理？富集型燃烧器是利用富集器的作用，先实现一次增浓，再利用燃烧器内的特殊结构，在燃烧器出口组织煤粉气流分离和二次增浓，在其后形成一高温涡流区。
分离后的煤粉依靠惯性射入涡流区，煤粉在此受到阻滞、减速、增浓，也受到加热和升温，由于增浓煤粉气流着火温度低，容易达到着火条件，这股增浓煤粉气流在燃烧器出口附件组织着火，形成稳定的小火焰，依靠首先着火的小火焰来点燃整个煤粉气流，形成大火焰。
6.锅炉主要的热损失有哪几种？哪种热损失最大？主要有：排烟热损失、化学未完全燃烧热损失、机械未完全热损失、散热损失、灰渣物理热损失，其中排烟热损失最大。
7.何谓正平衡效率？何谓反平衡效率？如何计算？1) 通过输入热量Qr和有效利用热量Q1求得锅炉的效率，叫做正平衡效率。
燃烧理论
aA bB gG hH
(燃料)(氧化剂) (燃烧产物) 化学反应速度可用正向反应速度表示，也可用逆 向反应速度来表示。即
dC A WA = — dt
dCG WG = dt
dC B WB = — dt
dC H WH = dt
CA 、CB 、CG、、CH为摩尔组分浓度，kg/m3 或mol/m3。
过程所占的时间很长，约为90％，燃尽时间为1～2.8
秒。从燃烧放热量来看，焦碳占煤粉总放热量的 60～ 95％。 三、煤粉燃烧的主要特征 煤粉着火燃烧过程的细节十分复杂，只能说明几个 阶段的主要特征。
煤粉颗粒必须首先吸热升温，热源来自炉内1300～ 1600℃的高温烟气，燃煤得到干燥，随着水分的蒸发， 燃煤温度不断升高。挥发分析出后，剩余的固态物形成 焦碳。 可燃挥发分气体的着火温度比较低，450～550℃以 上就可着火、燃烧，同时释放热量，加热焦碳。焦碳温 度升高到着火温度时，即着火燃烧，并放出大量热量。 当焦碳大半烧掉之后，内部灰分将对燃尽过程产生 影响。其原因是：外层的灰分裹在内层焦碳上，形
3．正常燃烧向爆炸性燃烧的转变 当火焰正常燃烧时，有时会发生响声。此时，如 果绝热压缩很弱，不会引起爆炸性燃烧。但当未燃混 合物数量增多时，绝热压缩将逐渐增强，缓慢的火焰 传播过程就可能自动加速，转变为爆炸性燃烧。 四、煤粉气流火焰传播速度的影响因素 一般情况下，挥发分大的煤，火焰传播速度快；灰 分大的煤火焰传播速度小；水分增大时，火焰传播速度 降低。
k ko e
E RT
k0：频率因子； E：活化能； R：通用气体常数； T：热力学温度； 活化能E、频率因子k0都与温度无关；
什么是燃料的“活性”呢？
燃料的“活性”表示燃料着火与燃尽的难易程度。 例如，气体燃料比固体燃料容易着火，也容易燃尽。 而不同的固体燃料，“活性”也不同，燃料的“活 性”也表现为燃料燃烧时的反应能力。各种燃料所 具有的“活性”程度可用“活化能”的概念来描述。
锅炉原理燃烧计算和热平衡计算课件
安全系数
考虑到设备运行中的波动 和不确定性，通常会引入 一定的安全系数来调整燃 料需求量。
燃烧效率计算
理论燃烧效率
影响燃烧效率的因素
基于燃料完全燃烧的理论值，可以计 算出理论燃烧效率。
如空气系数、燃料粒度、燃烧器性能 等都会影响燃烧效率，需要综合考虑 这些因素来进行效率计算。
实际燃烧效率
通过测量锅炉的烟气成分、温度等参 数，结合理论值，可以计算出实际燃 烧效率。
锅炉原理燃烧计算和热平衡 计算课件
contents
目录
• 锅炉原理简介 • 燃烧计算 • 热平衡计算 • 锅炉性能优化 • 案例分析
01
锅炉原理简介
锅炉的组成
01
02
03
锅
用于盛装水或其它介质， 通过受热产生蒸汽或热水 。
炉
提供热源，使燃料燃烧产 生热量，传递给锅中的水 或其它介质。
辅助设备
包括燃烧器、鼓风机、引 风机、除渣机等，用于保 证锅炉正常运行。
锅炉的工作原理
燃料在炉膛内燃烧产生热量，通过辐射和对流的方式传递给锅中的水或其它介质。 水或其它介质吸热后升温并蒸发，产生蒸汽或热水。
蒸汽或热水通过汽水分离器、凝结水回收装置等辅助设备，最终输出供用户使用。
锅炉的分类
01
02
03
04
按用途分类
工业锅炉、电站锅炉、热水锅 炉等。
按压力分类
低压锅炉、中压锅炉、高压锅 炉、超高压锅炉等。
经验总结
总结该案例的成功经验，为其 他锅炉的性能优化提供借鉴和
参考。
THANKS
感谢观看
污染物排放计算
烟气成分分析
对锅炉排放的烟气进行成分分析 ，了解各污染物的浓度。
燃烧理论基础第五章
即
d T W g ( ) dr Q
∴
d c pgT g g ( WW ) dr Q W
• 以下是传质速度的求解过程：
定义无因次温度
bT c pg (T T ) Q
∵ T 为常数 （3）
∴
( dbT ) W W g g dr
同理，对组分 F 的通量按 Stefen 流考虑
d 2 db 2 db g Lg (r ) W R 0 dr dr dr
程变得同义。热边界层厚度与传质边界层厚度相 等。 （7）
1，则两方
b bT bD
• 作一次积分
g Lg r 2
db R 2 b C W 1 dr
（*）
Y W Y ( D F dYF ) W FR Fw g dr
即
D F d ( YF ) W g dr YFw YFR
定义无因次浓度
YF YF bD YFw YFR
∴
D dbD W F g dr W
f Y T , T W F
法、表面积平均法等，用的最多的是SMD（索特平均直径） 方法。
• SMD方法的定义：按SMD计的全部油滴的体积与表面积
之比与实际喷雾的V/A相等
• 单个油滴：V1/A1＝d/6
V A
V1N/A1N＝V/A
S .M .D
6 d n
2 d i ni i 1 i 1 k 3 i
• 两种极端情况： （1）T∞＞＞TB时, TW不可能比沸点TB高， 只可能略低于沸点，可求得B；
B BT c pg (T TB ) L c pl (TB TR )
锅炉原理课件完整版
锅炉原理课件完整版一、教学内容本课件依据《热能动力设备》教材第5章“锅炉原理”展开，详细内容包括：5.1节锅炉概述，介绍锅炉的定义、分类及其在热能工程中的作用；5.2节锅炉本体结构，详细解析锅炉的各主要部件及其功能；5.3节锅炉工作原理，阐述燃料的燃烧、传热过程以及蒸汽的产生；5.4节锅炉运行与维护，探讨锅炉的安全运行措施及日常维护保养。
二、教学目标1. 理解锅炉的基本概念、分类及其在热能动力系统中的重要性。
2. 掌握锅炉本体结构及各部件功能，了解锅炉的工作原理。
3. 学会锅炉运行与维护的基本知识，提高实际操作能力。
三、教学难点与重点教学难点：锅炉的工作原理及本体结构。
教学重点：锅炉的分类、工作原理、本体结构及其运行维护。
四、教具与学具准备1. 教具：锅炉原理课件、锅炉模型、实物图片、视频资料。
2. 学具：笔记本、教材、笔。
五、教学过程1. 引入：通过展示锅炉图片，引导学生思考锅炉在热能动力系统中的作用。
2. 知识讲解：1) 锅炉概述：讲解锅炉的定义、分类、应用领域。
2) 锅炉本体结构：分析锅炉的各主要部件及其功能。
3) 锅炉工作原理：阐述燃料的燃烧、传热过程以及蒸汽的产生。
3. 实践操作：利用锅炉模型，指导学生观察锅炉的结构，加深对锅炉本体结构的理解。
4. 例题讲解：结合教材例题，讲解锅炉工作原理的计算方法。
5. 随堂练习：布置有关锅炉原理的习题，检查学生对知识点的掌握。
六、板书设计1. 一级锅炉原理二级1) 锅炉概述2) 锅炉本体结构3) 锅炉工作原理4) 锅炉运行与维护2. 结构图：锅炉本体结构图、工作原理示意图。
七、作业设计1. 作业题目：1) 解释锅炉的定义，列举三种常见的锅炉分类。
2) 绘制锅炉本体结构图，标注各主要部件名称及功能。
3) 简述锅炉的工作原理，并计算一个简单锅炉的热效率。
2. 答案：1) 锅炉是利用燃料燃烧产生的热量，使水变为蒸汽的热能设备。
常见的锅炉分类有：火管锅炉、水管锅炉、余热锅炉等。
第五章 煤粉燃烧理
dC
a b k AC A C B
k k0e
E RT
b wB k 0 C B e
E RT
3、活化能的影响：在一定温度下，活化能越大，活化分子 数越少，则化学速度越慢；反之，若活化能越小，化学反应 速度就越快。在相同条件下，不同燃料的焦碳的燃烧反应， 其活化能是不同的，高挥发分煤的活化能较小，低挥发分煤 的活化能较大。各类煤的焦炭按方程反应的活化能的值 (MJ/kmol) 分别为： 褐煤：92~105；烟煤：117~134；无烟煤：140~147 4、压力对化学反应速度的影响 在反应容积不变的情况下，反应系统压力的增高，就意 味着反应物浓度增加，从而使反应速度加快。化学反应速度 与反应系统压力的次方成正比：
r kC0
当温度很高时（＞1400℃），化学反应速度常数随温度的升 高而急剧增大，炭粒表面的化学反应速度很快，以致耗氧速 度远远超过氧的供应速度，炭粒表面的氧浓度实际为零。这
时»，则 ks≈ ， k
r kC0
3、过渡燃烧区 介于上述两种燃烧区的中间温度区，化学反应 速度常数与氧的扩散速度系数处于同一数量级，因 而氧的扩散速度与炭粒表面的化学反应速度相差不 多，这时化学反应速度和氧的扩散速度都对燃烧速 度有影响。这个燃烧反映温度区称为过渡燃烧区。 在过渡燃烧区内，提高反应系统温度，改善氧的扩 散混合条件，强化扩散，才能使燃烧速度加快。 在煤粉锅炉中，只有那些粗煤粉在炉膛的高温 区才有可能接近扩散燃烧。在炉膛燃烧中心以外， 大部分煤粉是处于过渡区甚至动力区的。煤粉锅炉 着火区是动力区。 因此煤粉锅炉提高炉膛温度和氧的扩散速度都可 பைடு நூலகம்强化煤粉的燃烧过程。
B ks r
《锅炉原理》课程教案.
院系：动力系教研室：热能教研室教师：
《锅炉原理》课程教案
注：表中（）选项请打“∨”
第一章概述
第二章燃料及其燃烧特性
第二章第一讲
第二章第二讲
第三章燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡
第三章第一讲
第三章第二讲
第四章煤粉制备及系统
第四章第一讲（1学时）
第四章第二讲
第四章第三讲（1学时）
第五章
燃烧理论基础
第五章第一讲（1学时）
第五章第二讲
第五章第三讲
第六章燃烧设备和煤粉燃烧新技术
第六章第一讲
第六章第二讲
第六章第三讲
第六章第四讲（1学时讨论课）
第七章过热器和再热器
第七章第一讲（1学时）
第七章第二讲
第七章第三讲（含1学时习题课）
第八章省煤器和空气预热器
第八章第一讲
第八章第二讲
第九章锅炉炉膛换热计算
第九章第一讲
第九章第二讲
第九章第三讲（1学时讨论课）
第十章对流受热面的换热计算
第十章第一讲（1学时）
第十章第二讲
第十章第三讲
第十章第四讲（含1学时习题课）
第十一章炉膛整体设计和受热面布置
第十一章第一讲
第十一章第二讲（1学时）
第十二章自然循环蒸发系统及安全运行
第十二章第一讲（1学时）
第十二章第二讲
第十二章第三讲
第十二章第四讲（1学时）。
锅炉的燃烧理论
锅炉的燃烧理论燃烧理论学习的目的是了解认识燃烧过程的本质，掌握燃烧过程的主要规律，以便控制燃烧过程的各个阶段，使其按照人们的要求进行。
燃烧理论解决的问题是：1)判断各种燃料的着火可能性，分析影响着火的内因条件与外因条件以及着火过程基本原理，保证燃料进入炉内后尽快稳定地着火，保证燃烧过程顺利进行。
2)研究如何提高燃料的燃烧速度，使一定量的燃料在有限的空间和时间内尽快燃烧，分析影响燃烧速度的内因条件与外因条件，以及燃尽过程的基本原理，提出加速燃烧反应，提高燃烧效率的途径。
3)燃烧理论来源于生产实践和科学试验。
反过来又指示出燃烧技术进步与发展的方向。
第二节燃料分析一. 燃油分析1.燃油的特点油是一种液体燃料，液体燃料的沸点低于它的着火点，它总是先蒸发而后着火。
所以，液体燃料的燃烧，总是在蒸气状态下进行的，也就是说，实质上直接参加燃烧的不是液体状态的“油”，而是气体状态的“油气”。
这是所有液体燃料燃烧时的共同特点。
工业标准中以如下指标描述燃油的物理特性：1）粘性：是液体受外力作用流动时，在液体分子间或流团间呈现的内摩擦力，粘性的大小常用动力粘度、运动粘度、恩氏粘度三种方法来表示；在工程上油的粘度一般用恩氏粘度来表示，恩氏粘度是指在一定的油温下200毫升油的流出时间与20℃的同体积蒸馏水从恩氏粘度计流出的时间之比；2）凝固点：是表示油品流动性的重要指标。
柴油在温度降低到一定数值时会失去流动性，将盛油的试管倾斜45度，油面在一分钟内仍保持不变时的温度即为此油的凝固点，凝固点的高低与油中石蜡含量有关，石蜡含量少，凝固点低；石蜡含量高，凝固点高；3）闪点：对油加热到一定温度时，表面有油气产生，当油气与空气混合到一定比例时，这种混合气体在试验条件下，遇到明火产生蓝色的短促闪火，此时的最低温度称为闪点。
闪点仅仅是短暂的瞬间，这是因为油蒸发速度较慢，油气不能及时补充，闪点往往是事故的先兆；4）燃点：当燃油加热到一定温度时表面油气分子趋于饱和，与空气混合，且有明火接近时即可着火，并保持连续燃烧，此时的温度称为燃点或着火点。
《锅炉原理》教案
《锅炉原理》教案教案名称：锅炉原理教学目标：1.了解锅炉的定义和分类；2.掌握锅炉的工作原理和燃烧过程；3.理解锅炉的主要组成部分和各部分的功能；4.能够分析和解决锅炉运行中的常见问题。
教学内容：一、锅炉的定义和分类（20分钟）1.锅炉的定义和基本原理；2.锅炉的分类和应用领域；3.锅炉的主要特点和优势。
二、锅炉的工作原理和燃烧过程（40分钟）1.锅炉的工作原理：热力学循环；2.锅炉的燃烧过程：可燃物质的氧化反应；3.锅炉燃烧的要素和条件；4.锅炉燃烧的主要反应和产物。
三、锅炉的主要组成部分和功能（30分钟）1.锅炉的主要组成部分：炉膛、燃烧器、烟道、水冷壁等；2.锅炉各部分的功能和作用；3.锅炉的辅助设备和控制系统。
四、锅炉运行中的常见问题分析和解决（30分钟）1.锅炉的常见故障和问题；2.分析和解决锅炉运行中的故障；3.预防和维护锅炉的常见问题。
教学方法：1.讲授法：通过教师讲解的方式介绍锅炉原理的相关知识；2.实例分析法：通过实例分析锅炉运行中的常见问题，培养学生解决问题的能力；3.讨论互动法：通过小组讨论和学生提问，促进学生思考和交流。
教学资源准备：1. PowerPoint课件：用于展示相关概念和实例分析；2.锅炉模型或图片：用于展示锅炉的主要组成部分和工作原理。
教学评估：1.课堂练习：在课堂上进行与锅炉原理相关的练习，检查学生对知识的理解和掌握程度；2.小组讨论：组织学生进行小组讨论，探讨锅炉运行中的常见问题，并提出解决方案。
教学延伸：1.实践活动：组织学生参观锅炉房或实验室，了解锅炉的实际运行情况；2.课外拓展：推荐相关学习资料，鼓励学生深入学习锅炉原理的相关知识。
教学反思：本节课以锅炉原理为主题，通过讲解锅炉的定义和分类、工作原理和燃烧过程、主要组成部分和功能以及常见问题分析和解决，使学生对锅炉的原理有了初步的了解。
通过实例分析和小组讨论，培养了学生解决问题的能力和团队合作精神。
锅炉燃烧理论
锅炉燃烧理论锅炉燃烧理论燃烧煤粉对炉膛得要求炉膛作为燃烧室，就是保证炉膛正常运行得先决条件之一.燃烧煤粉时，对炉膛得要求就是:ﻫ１）创造良好得着火、稳燃条件,并使燃料在炉内完全燃尽；ﻫ2)炉膛受热面不结渣;ﻫ３）布置足够得蒸发受热面，并不发生传热恶化;4）尽可能减少污染物得生成量;5）对煤质与负荷复合有较宽得适应性能,以及连续运行得可靠性.煤粉在炉膛内得燃烧过程燃料从入炉内开始到燃烧完毕，大体上可分为如下三个阶段：1)着火前准备阶段从燃料入炉至达到着火温度这一阶段称准备阶段。
在这一阶段内,要完成水份蒸发，挥发份析出、燃料与空气混合物达到着火温度。
显然，这一阶段就是吸热过程，热量来源就是火焰辐射及高温烟气回流。
影响准备阶段时间长短得因素除燃烧器本身外，主要就是炉内热烟气为煤粉气流提供热量得强弱，煤粉气流得数量、温度、浓度、挥发份含量及煤粉细度等。
ﻫ2）燃烧阶段当达到着火温度后，挥发份首先着火燃烧,放出热量，使温度升高,焦炭被加热到较高温度而开始燃烧。
燃烧阶段就是强烈得放热过程,温度升高较快，化学反应强烈,这时碳粒表面往往会出现缺氧状态。
强化燃烧阶段得关键就是加强混合，使气流强烈扰动，以便向碳粒表面提供氧气，而将碳粒表面得二氧化碳扩散出去.3）燃尽阶段ﻫ主要就是将燃烧阶段未燃尽得碳烧完.燃尽阶段剩余得碳虽然不多,但要完全燃尽却很困难,主要就是存在着诸多不利于完全燃烧得因素，如少量得固定碳被灰包围着;氧气浓度已较低；气流得扰动渐趋衰减;炉内温度在逐步降低。
如果燃料得挥发份低、灰份高、煤粉粗、炉膛容积小，完全燃尽将更困难。
据试验,对细度R９0=5％得煤粉,其中9７％得可燃物可在25％得时间内燃尽,而其余3％得可燃物却要75%得时间才能燃尽。
这也就是实际锅炉中不可能使可燃物彻底燃尽得基本原因.影响燃烧得因素燃烧速度反映单位时间烧去可燃物得数量。
ﻫ由于燃烧就是复杂得物理化学过程,燃烧速度得快慢,取决于可燃物与氧得化学反应速度以及氧与可燃物得接触混合速度。
《锅炉设备及运行》课件——项目五 燃烧系统认知
（3）燃尽阶段
燃尽阶段是燃烧阶段的继续。 特点：少量残余炭粒燃烧，表面形成灰壳，
氧气供应不足，风粉混合较差， 空间温度较低，需要较长时间； 放热阶段。
2、燃烧区域
对应于煤粉燃烧的三个阶段，可以在炉膛中 划分出三个区，即着火区、燃烧区与燃尽区。
（1）着火区：燃烧器出口附近(0.2-0.5m) 的区域；
发生反应
不发生反应
3）温度对化学反应速度的影响 在相同条件下，不同燃料的焦炭的燃烧反
应其活化能是不同的。
褐煤 烟煤 贫煤、无烟煤
92-105MJ/kmol 117-134MJ/kmol 140-147MJ/kmol
4、氧的扩散速度
（1）定义
氧扩散过程的快慢用氧的扩散速度wks来反 映。扩散速度表示单位时间向炭粒单位表
第一步：O2必须通过
扩散到达碳的表面，
O2并被碳表面吸附源自碳球第二步：在碳表 面上进行碳—氧 反应，并生成反 应产物
第三步：反应产 物从碳的表面上 脱离（解吸）， 并从碳表面向外 扩散开去
2、燃烧速度：
► 化学反应速度 h ► 氧的扩散速度 ks h
燃烧速度
r
ks
3、化学反应速度 h
aA bB gG hH
550
650
750
烟煤 Vdaf=20%
840
贫煤 Vdaf=14%
900
(°C)
无烟煤 Vdaf = 4%
1000
2、着火热 煤粉气流从初始温度加热至着火温度的过程 中吸收的热量称为着火热。
包括：①加热煤粉和一次风所需的热量 ②使煤粉水分蒸发和过热所需的热量
3、着火热来源 ①煤粉气流卷吸高温烟气的对流换热 ②炉内高温火焰的辐射热
燃烧原理专题知识讲座
行。
•
15
• 由上式可知，当反应物浓度不随时 间变化时，反应速度主要取决于反应温 度T和活化能E旳大小。
• 温度一定，活化能愈大，反应速度 就愈慢，或者说，反应要在更高温度下 才干进行；反之，若活化能愈小，反应 速度就会愈快，或者说，反应可在较低 温度下进行。
16
• 活化能E与燃料性质有关，各类煤旳 活化能旳数值(MJ／kmo1)为：
10
11
因为气流旳冲刷，因而氧气供给充分， 燃烧产物CO2与CO轻易从碳表面被气流吹走， 所以只要温度比较高，其燃烧速度比碳粒在 静止空气流中旳燃烧速度快得多，而且其燃 烧速度随相对速度旳提升而增大。
在煤粉炉中，炉内煤粉处于悬浮状态， 煤粉与空气流之间旳相对速度很小，可以为
焦炭粒子是在静止空气流中进行燃烧旳；而
楚地阐明了温度对反应速度影响十 分明显。对于燃烧反应来说，提升 炉温是加速燃烧反应、缩短燃烧时 间旳主要措施。但炉温亦不宜过高，
过高旳炉温会造成炉膛结渣。
18
四、氧旳扩散速度及其影响原因
• 扩散混合在燃烧中占有十分主要旳地位， 现以炭粒为例加以阐明。为使碳与氧发生反应， 就必须使氧能不断地从周围环境扩散到碳旳表 面，才干和碳发生反应。因而多相燃烧速度既 取决于炭粒表面上进行旳燃烧化学反应情况， 即化学反应速度；又取决于氧向炭粒表面旳扩 散混合情况，即扩散速度。
度相对较快，此时，燃烧速度主要决定于化学反应
条件、即炉内温度。我们把这种燃烧情况叫做动力
燃烧，或者说燃烧处于动力区。气体燃料旳燃烧以
及温度较低(＜1000℃)时旳煤粉燃烧，基本属于动
力燃烧，故燃烧速度与扩散混合、空气供给等条件
关系不大。要强化燃烧。必须设法提升温度，以加 强化学反应。采用其他方法效果不会太大。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第五章 煤粉燃烧的理论基础和燃烧设备（一）教学要求1.掌握炭粒的三个燃烧区域，理解影响燃烧反应的化学因素和物理因素2.掌握煤粉气流着火的影响因素和完全燃烧的条件3.了解直流射流的特性，理解直流燃烧器的结构型式及其布置情况4.了解旋流射流的特性，理解旋流燃烧器的结构型式及其布置情况5.了解W 型火焰燃烧技术（二）重点和难点重点：1.炭粒燃烧的动力燃烧区、扩散燃烧区、过渡燃烧器三个区域2.煤粉气流着火的影响因素3.煤粉完全燃烧的条件难点：1.直流燃烧器的结构型式及其布置情况2. 旋流燃烧器的结构型式及其布置情况（三）教学方式课堂讲授、多媒体教学结合课堂讨论及现场模型讲授(四)教学内容第一节 燃烧的基本理论复习几种热损失。
为了减小热损失，锅炉燃烧需要作到：稳定着火、快速燃尽。
为实现该目的，需寻找强化燃烧的方法，这就要认识燃烧过程的本质。
从而，需要学习基础燃烧理论。
燃烧是气体、液体或固体燃料与氧化剂之间发生的一种强烈的化学反应；同时伴随各种物理过程燃烧反应根据参加反应的物质不同分为：一、化学反应速度某一反应物浓度的减少速度或生成物浓度的增加速度表示。
1.浓度浓度越大，反应速度越快。
质量作用定律：对于均相反应，在一定温度下化学反应速度与参加反应的各反应物的浓度乘积成正比，而各反应物浓度项的方次等于化学反应式中相应的反应系数。
对于异相反应：化学反应在炭粒表面进行，认为碳粒浓度不变，化学反应速度指单位时间内碳粒表面上氧浓度的变化。
质量作用定律说明：在温度不变的情况下，反应物的浓度越高，分子的碰撞hH gG bB aA +→+b B a A C kC w =b B B kC w =机会越多，化学反应速度就越快。
2.温度阿累尼乌斯定律：温度增加，反应速度近似成指数关系增加，体现在反应速度常数。
反应物浓度不变时，反应速度常数k 随温度变化的关系3.压力在反应容积不变的情况下，反应系统压力增高，就意味着反应物浓度增加，化学反应速度增加。
4.催化反应加入催化剂，化学反应速度增加催化剂在化学反应中的作用主要是降低反应物分子发生反应所需的活化能并形成活化中心，从而使反应速度加快。
5.连锁反应二、氧的扩散速度氧的扩散速度与氧的浓度、碳粒直径、碳粒与气流相对速度有关。
)(B O ks ks C C w -=α三、燃烧速度和燃烧区域炭燃烧的反应环节：大致分为几个串联环节：⏹炭反应速度决定于（1）和（3），总体速度决定于二者较慢的一个。
扩散到表面的氧量)(B O ks ks C C w -=α消耗的氧量 r ks B w w w ==O z O ks r C k C k w =+=α111式中z k —折算速度系数 1.动力区（化学动力控制区）温度较低(<1000℃)：碳表面化学反应速度远小于氧气向表面的扩散速度，氧气供应充分，足够反应所需。
燃烧速度取决于化学反应速度，反应处于动力区。
⏹ K 很小（温度很低），1/k 很大，所以提高温度是强化动力燃烧工况的有效措施。
2.扩散区（扩散控制区）温度增加(>1400 ℃)，k 急剧增大，耗氧量急剧增加，燃烧速度取决于扩散，反应处于扩散区。
k 很大（温度很高），1/k 很小，所以，RT E e k k -=0BB kC w =ksk α11>>0kC w =ksk α11<<0C w ks α=改善扩散混合条件，加大气流与炭粒的相对速度，或减小炭粒直径都可提高燃烧速度。
3．过渡燃烧区在过渡燃烧区内，既要改善化学反应条件，提高反应系统温度；又要改善氧的扩散混合条件，强化扩散，才能使燃烧速度加快。
图5-1. 一般的锅炉炉膛内的煤粉燃烧，是处于动力区，温度高的进入过渡燃烧区，只有高负荷时火焰中心的燃烧处于扩散燃烧区的初期。
第二节 煤粉气流的着火和燃烧一．煤粉燃烧过程（一）三个阶段1 着火前的准备阶段水分蒸发（大量吸热）～挥发分析出～挥发分着火（少量放热）氧浓度和飞灰含碳量变化不大2 燃烧阶段碳粒着火燃烧，烟温迅速升高到最大（大量放热）氧浓度和飞灰含碳量急剧下降3 燃尽阶段残余的焦炭最后燃尽，成为灰渣（少量放热）——时间最长着火过程主要取决于煤中挥发分的大小，而燃尽过程主要取决于焦碳的燃烧速度。
对应于煤粉燃烧的三个阶段，从燃烧器出口至炉膛出口可分为三个区域．即着火区、燃烧区与燃尽区。
图5-2着火不可过早或过迟，根据煤种调节二次风延长停留时间 降低煤粉细度二、燃烧过程着火和熄火的热力条件由缓慢的氧化状态转化到快速的燃烧状态的瞬间过程称为着火，转变时的瞬间温度称为着火温度着火过程有两层意义：一是着火是否可能发生？二是能否稳定着火？实现稳定着火的两个条件：A 、放热量和散热量达到平衡，放热量等于散热量。
B 、放热量随系统温度的变化率大于散量热随系统温度的变化率。
如果不具备这两个条件，即使在高温状态下也不能稳定着火，燃烧过程将因火焰熄灭而中断，并不断向缓慢氧化的过程发展。
燃烧室内煤粉空气混合物燃烧时的放热量Q1 r n O RT E Q VC e k Q 2/01-= 燃烧过程中向周围介质的散热量Q2为：)(2b T T S Q -=α放热曲线Q1是一条指数曲线，散热曲线Q2接近于直线T b =T b1（很低），散热线2Q ' 21Q Q =dTdQ dT dQ 21≥2Q'与 Q1交点1为稳定平衡点，煤粉处于低温缓慢氧化状态T b =Tb2，散热线2Q''稳定在高温燃烧状态，点2对应的温度为着火温度Tzh；如散热增大，散热线2Q'''稳定在5点缓慢氧化，点4对应温度即为熄火温度Txh . Txh> Tzh对于不同燃料，着火和熄火温度不一样要加快着火，可以从加强放热和减少散热两方面着手在散热不变的情况下，可以增加反应物混合物浓度和压力在放热条件不变的情况下，增加混合物初温，减少气流速度，燃烧室保温三、煤粉气流的着火煤粉气流着火温度比煤的着火温度高些。
表5-1 5-2将煤粉气流加热到着火温度所需的热量叫着火热。
包括加热煤粉和空气，使煤粉水分加热蒸发过热所需热量式5-23 由式可知着火热随燃料性质和运行工况的变化而变化（与燃烧器结构和负荷也有关系）影响煤粉气流着火的主要因素:1燃料的性质挥发分含量V daf小；水分、灰分含量高；煤粉细度大，则煤粉气流着火温度提高，着火热增大，着火点离开燃烧器喷口的距离增大。
2.煤粉气流的初温提高初温T可减少着火热。
燃用低挥发分煤时应采用热风送粉制粉系统，提高预热空气温度。
3一次风量V1过大，着火热增加，着火延迟V1过低，燃烧初期由于缺氧，化学反应速度减慢，阻碍着火继续扩展。
4一次风速w1过高，通过单位截面积的流量增大，降低煤粉气流的加热速度，着火距离加长。
w1过低，燃烧器喷口易烧坏，煤粉管道堵塞。
5炉内散热条件减少炉内散热，有利于着火。
敷设卫燃带是稳定低挥发分煤着火的有效措施。
6.燃烧器结构特性一二次风的混合情况：混合过早会使着火推迟采用小功率的燃烧器可增加煤粉气流着火的表面积，同时也缩短了着火扩展到整个气流截面所需的时间7锅炉负荷DD降低，炉膛平均烟温及燃烧器区域烟温降低，对煤粉气流着火不利，当锅炉负荷降到一定程度时，会危及着火的稳定性，甚至可能引起熄火。
四、煤粉气流完全燃烧的条件目标：在不结渣的条件下达到高速完全燃烧，达到高的燃烧效率)%(10043q q r +-=η条件：1.供应充足而合适的空气量最佳过量空气系数2.适当高的炉温燃烧反应速度和温度呈指数关系。
炉温高，燃烧快；但要防止结渣、膜态沸腾和还原反应3.空气和煤粉的良好扰动和混合将空气及时输送到燃烧表面去。
燃烧器性能要好（一二次风），加强燃尽阶段的扰动混合4.保证足够的停留时间τ否则会引起损失及过热器结渣超温第三节 煤粉燃烧器及点火设备燃烧设备的组成:炉膛+燃烧器+点火装臵燃烧器的作用是将燃料与燃烧所需空气按一定的比例、速度和混合方式经喷口送入炉膛,保证煤粉气流及时着火、强烈燃烧、洁净燃烧、良好燃尽。
要求：（1）能形成良好的炉内空气动力场，保证燃烧的稳定性和经济性（2）有较好的燃料适应性和负荷调节范围（3）能减少NO X 的生成，减少对环境的污染（4）运行可靠，易于自动控制分类：根据燃烧器出口气流特征，煤粉燃烧器可分为直流燃烧器和旋流燃烧器两大类。
一、直流煤粉燃烧器（一）直流射流空气动力特性射流自喷口喷出后，沿着轴线方向运动，其边界上的流体微团不断与周围介质发生热质交换和动量交换，将部分周围高温、静止介质卷吸到射流中来，并随射流一起运动。
（图5-15）1.基本概念(1)等速核心区：射流的中心部位有一核心区,区内的速度均与初始速度W 0相同.(2)射流内边界:维持流速等于初速W0的边界.(3)射流外边界:射流与周围静止介质的边界面.(4)射流转折截面:核心区消失处截面.(5)射流的主体段:中心速度开始衰减.(6)射流的初始段:主体段左面.(7)扩展角θ:射流外界线的交角.2.基本特征 （1）卷吸量 Q外边界卷吸的高温烟气量；直流Q＜漩流Q射流卷吸周围烟气后流量增加，流速自然会衰减下来。
卷吸能力越强速度衰减越快，射程就越短。
单只燃烧器的着火性能差，炉膛充满度差；采用四角布臵，相互配合时，相互点燃，着火好，混合强烈；一个大喷口分成多个小喷口，由于射流周界面增大，卷吸增加。
（2）射程 L反应射流对周围气体的穿透能力，射程长表示射流衰减慢，在烟气介质中贯穿能力强，对后期混合有利。
直流射程L>漩流射程L （式5-26）喷口尺寸越大、初速越高，即初始动量越大，射程越长。
即：集中大喷口比分散的多个小喷口的射流的射程长。
（3）扩展角θθ决定射流的形状及两相邻射流开始混合点，其位臵对煤粉气流着火和氧化剂的及时补充有很大影响，直流湍流自由射流不旋转，θ相对较小。
（4）射流的刚度射流抵抗外界干扰不发生偏离轴线的能力。
射流的初始动量越大，刚度越大。
矩形喷口，喷口的高宽比愈小，刚性愈好。
在炉内几股射流平行或交叉时，一般是刚性大的射流吸引刚性小的射流，并使其偏转。
（二）直流煤粉燃烧器的型式由一组喷口组成，煤粉和空气分别由不同喷口喷进炉膛,1,2次风都是直流喷射.优点:(1)着火条件好.(2)气流的后期混合强烈.(3)可控制二次风混入的迟早.(4)煤种适应性较广.一、二次风喷口的排列方式：均等配风和分级配风。
1.均等配风均等配风燃烧器一、二次风喷口相间布臵均等配风燃烧器一、二次风口间距较小，有利于一、二次风的较早混合，使一次风煤粉气流着火后能迅速获得足够的空气，达到完全燃烧。
均等配风适用于燃用高挥发分煤种，常称为烟煤、褐煤型配风方式。
解释图5—16。
2.分级配风分级配风燃烧器一次风喷口集中布臵，二次风喷口分层布臵，一、二次风喷口间保持较大的距离，适用于无烟煤、贫煤和劣质烟煤a．目的：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。