第五章 煤粉燃烧理论及燃烧设备
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一次风 携带煤粉送入燃烧器的空气。主要 作用是输送煤粉和满足燃烧初期对氧气的需 要，用于挥发分的燃烧 二次风 着火后单独送入的空气，补充后期 燃烧所需空气，用于焦炭燃烧，并起到气流 的扰动和混合的作用 三次风 对中间储仓式热风送粉系统，为充 分利用细粉分离器排出的含有10%～15%细粉 的乏气，由单独的喷口送入炉膛燃烧
燃烧器的分类
直流燃烧器 旋流燃烧器
直流射流
直流射流的特性
射程
射流轴向速度wm与射流初始速度w0的比值降低到 某一不为零的数值（如0.05）时的截面与喷口间的 距离
卷吸能力
刚性
射流抗偏转的能力
扩展角θ
直流煤粉燃烧器的型式
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。 分级配风 适合于燃用低挥发分煤种或劣质煤， 常称为无烟煤和贫煤配风方式。
动力燃烧区 扩散燃烧区 过渡燃烧区
加强燃烧的措施
动力区： k ks 提高 k 提高反应系统的温度 减小粒径 扩散区： ks k 提高 ks 加强扰动等 过渡区： k 同时提高 k和 ks ks
不同炉型所处的燃烧区域
中心区以外—过渡区＋动力区
着火和熄火的热力条件
煤粉气流燃烧时的放热量Q1为
Q1 k0e
E RT
C VQr
n o2
向周围介质的散热量Q2为
Q2 S T Tb
?
着火和熄火的热力条件
着火热
定义 将煤粉气流加热到着火温度所需要的热量 计算
一次风 煤粉 水分
g 100 M ar Qzh V1ck cr Mcq t zh t1 100 M ar M 4.19 100 t1 2510 cq t zh 100 100
第一节
燃烧的基本理论
燃烧的分类
单相燃烧（均相燃烧）
燃料与氧化剂同相
2CO＋O 2＝2CO 2
多相燃烧（异相燃烧）
燃料与氧化剂 不同相
C＋O 2＝CO 2
化学反应速度
定义： 单位时间内反应物浓度的减少或生成物 3 mol m 浓度的增加，单位 s 对Fra Baidu bibliotek反应 aA＋bB＝gG＋hH
炉膛的作用
燃烧空间 换热部件
对炉膛的要求
足够的空间和合理的结构，以组织燃 烧，减小不完全燃烧损失 有合理的温度场和良好的炉内空气动 力特性，保证稳定完全燃烧；避免火 焰冲墙，防止水冷壁结渣 布置足够的辐射受热面，保证炉膛出 口烟温，防止炉膛出口及其后的受热 面结渣
燃烧器中的“风”
瞬时化学反应速度可表示为 dc A ＝－ dc B ＝ dc G dCH A＝－ B G H dt dt dt dt
影响化学反应速度的因素
浓度 温度
压力
催化反应
氧的扩散速度
炭粒与氧的燃烧化学反应是在炭粒表面进行 的。由于化学反应消耗氧，炭粒反应表面氧 浓度CB小于周围介质中的氧浓度CO，周围环 境的氧不断向炭粒表面扩散。氧扩散过程的 快慢用氧的扩散速度表示。
燃烧效率
100 q 3＋q 4
第三节
煤粉燃烧器 及其炉内布置型式
燃烧器的作用
将携带煤粉的一次风和助燃的二次 风送入炉膛，并组织一定的气流结构， 使煤粉迅速稳定的着火；及时供应空气， 使燃料和空气充分混合，达到煤粉在炉 内迅速完全燃烧。
燃烧器的要求
组织良好的空气动力场，及时着火，保 证燃烧的稳定性和经济性。 有较好的燃料适应性和负荷调节范围。 能减少NOx生成，减少对环境的污染。 运行可靠，不易烧坏和磨损 易于自动控制
第五章
煤粉燃烧理论基础及 燃烧设备
本章内容
燃烧的基本理论
煤粉气流的着火和燃烧
煤粉燃烧器及其炉内布置型式 煤粉炉点火设备 燃烧调整试验方法
本章重点与难点
炭粒的燃烧过程与影响因素 燃烧的三个区域 着火和熄火的热力条件 煤粉气流着火的影响因素 燃烧完全的条件
直流射流的特性、直流燃烧器的种类、特点、布 置方式 旋流射流的特性、旋流燃烧器的种类与特点、布 置方式
炭粒的燃烧速度
定义： 炭粒单位表面上的实际反应速度。
当燃烧过程稳定时
B＝ks＝r
r＝
1 1 ks k 1
B＝kC ＝kC B
b B
ks＝ ks C 0－C B
C 0＝k z C 0
燃烧区域
0.5 T 随温度变化缓慢 ks r E RT k e 受温度影响大
煤粉炉
粗粉高温区—扩散区
温度↑、燃料性质 扰动↑、炭粒直径↓
层燃炉
扩散区
扰动↑ 炭粒直径↓
强制通风
第二节
煤粉气流的 着火和燃烧
煤粉的燃烧过程
着火前的准备阶段 燃烧阶段 燃尽阶段
用时25％ 用时最长75％
三个过程既串联又并联
着火和熄火
煤粉气流的着火 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、熄火的热力条件 煤粉气流燃烧时要 放出热量，同时又向周围介质散热。这两 个互相矛盾过程的发展，可能使燃烧过程 发生（着火）或者停止（熄火）
ks＝ ks C 0－C B
ks Co CB
扩散速度系数
D o2 ks Nu ks d
d Nu Re 相对速度
炭粒多相燃烧反应阶段
ks 慢 氧气扩散到炭粒反应表面 氧气被炭粒表面吸附 在炭粒表面进行燃烧化学反应 B 慢 燃烧产物由炭粒解吸附 燃烧产物离开炭粒表面扩散到周围环境中
直流燃烧器均等配风
一、二次风喷口相间布置，即在二个一 次风喷口之间均等布置一个或二个二次风喷 口，各二次风喷口的风量分配较均匀。 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，利于挥发份高的烟煤、褐煤 燃烧
炉后水分
影响煤粉气流着火的因素
燃料性质 一次风性质 炉内散热条件 燃烧器结构特性 锅炉负荷
燃烧完全的条件
供应充足而又合适的空气量（Air） 适当高的炉温(Temperature) 空气和煤粉的良好扰动和混合(Turbulence) 在炉内要有足够的停留时间(Time)
燃烧器的分类
直流燃烧器 旋流燃烧器
直流射流
直流射流的特性
射程
射流轴向速度wm与射流初始速度w0的比值降低到 某一不为零的数值（如0.05）时的截面与喷口间的 距离
卷吸能力
刚性
射流抗偏转的能力
扩展角θ
直流煤粉燃烧器的型式
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。 分级配风 适合于燃用低挥发分煤种或劣质煤， 常称为无烟煤和贫煤配风方式。
动力燃烧区 扩散燃烧区 过渡燃烧区
加强燃烧的措施
动力区： k ks 提高 k 提高反应系统的温度 减小粒径 扩散区： ks k 提高 ks 加强扰动等 过渡区： k 同时提高 k和 ks ks
不同炉型所处的燃烧区域
中心区以外—过渡区＋动力区
着火和熄火的热力条件
煤粉气流燃烧时的放热量Q1为
Q1 k0e
E RT
C VQr
n o2
向周围介质的散热量Q2为
Q2 S T Tb
?
着火和熄火的热力条件
着火热
定义 将煤粉气流加热到着火温度所需要的热量 计算
一次风 煤粉 水分
g 100 M ar Qzh V1ck cr Mcq t zh t1 100 M ar M 4.19 100 t1 2510 cq t zh 100 100
第一节
燃烧的基本理论
燃烧的分类
单相燃烧（均相燃烧）
燃料与氧化剂同相
2CO＋O 2＝2CO 2
多相燃烧（异相燃烧）
燃料与氧化剂 不同相
C＋O 2＝CO 2
化学反应速度
定义： 单位时间内反应物浓度的减少或生成物 3 mol m 浓度的增加，单位 s 对Fra Baidu bibliotek反应 aA＋bB＝gG＋hH
炉膛的作用
燃烧空间 换热部件
对炉膛的要求
足够的空间和合理的结构，以组织燃 烧，减小不完全燃烧损失 有合理的温度场和良好的炉内空气动 力特性，保证稳定完全燃烧；避免火 焰冲墙，防止水冷壁结渣 布置足够的辐射受热面，保证炉膛出 口烟温，防止炉膛出口及其后的受热 面结渣
燃烧器中的“风”
瞬时化学反应速度可表示为 dc A ＝－ dc B ＝ dc G dCH A＝－ B G H dt dt dt dt
影响化学反应速度的因素
浓度 温度
压力
催化反应
氧的扩散速度
炭粒与氧的燃烧化学反应是在炭粒表面进行 的。由于化学反应消耗氧，炭粒反应表面氧 浓度CB小于周围介质中的氧浓度CO，周围环 境的氧不断向炭粒表面扩散。氧扩散过程的 快慢用氧的扩散速度表示。
燃烧效率
100 q 3＋q 4
第三节
煤粉燃烧器 及其炉内布置型式
燃烧器的作用
将携带煤粉的一次风和助燃的二次 风送入炉膛，并组织一定的气流结构， 使煤粉迅速稳定的着火；及时供应空气， 使燃料和空气充分混合，达到煤粉在炉 内迅速完全燃烧。
燃烧器的要求
组织良好的空气动力场，及时着火，保 证燃烧的稳定性和经济性。 有较好的燃料适应性和负荷调节范围。 能减少NOx生成，减少对环境的污染。 运行可靠，不易烧坏和磨损 易于自动控制
第五章
煤粉燃烧理论基础及 燃烧设备
本章内容
燃烧的基本理论
煤粉气流的着火和燃烧
煤粉燃烧器及其炉内布置型式 煤粉炉点火设备 燃烧调整试验方法
本章重点与难点
炭粒的燃烧过程与影响因素 燃烧的三个区域 着火和熄火的热力条件 煤粉气流着火的影响因素 燃烧完全的条件
直流射流的特性、直流燃烧器的种类、特点、布 置方式 旋流射流的特性、旋流燃烧器的种类与特点、布 置方式
炭粒的燃烧速度
定义： 炭粒单位表面上的实际反应速度。
当燃烧过程稳定时
B＝ks＝r
r＝
1 1 ks k 1
B＝kC ＝kC B
b B
ks＝ ks C 0－C B
C 0＝k z C 0
燃烧区域
0.5 T 随温度变化缓慢 ks r E RT k e 受温度影响大
煤粉炉
粗粉高温区—扩散区
温度↑、燃料性质 扰动↑、炭粒直径↓
层燃炉
扩散区
扰动↑ 炭粒直径↓
强制通风
第二节
煤粉气流的 着火和燃烧
煤粉的燃烧过程
着火前的准备阶段 燃烧阶段 燃尽阶段
用时25％ 用时最长75％
三个过程既串联又并联
着火和熄火
煤粉气流的着火 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、熄火的热力条件 煤粉气流燃烧时要 放出热量，同时又向周围介质散热。这两 个互相矛盾过程的发展，可能使燃烧过程 发生（着火）或者停止（熄火）
ks＝ ks C 0－C B
ks Co CB
扩散速度系数
D o2 ks Nu ks d
d Nu Re 相对速度
炭粒多相燃烧反应阶段
ks 慢 氧气扩散到炭粒反应表面 氧气被炭粒表面吸附 在炭粒表面进行燃烧化学反应 B 慢 燃烧产物由炭粒解吸附 燃烧产物离开炭粒表面扩散到周围环境中
直流燃烧器均等配风
一、二次风喷口相间布置，即在二个一 次风喷口之间均等布置一个或二个二次风喷 口，各二次风喷口的风量分配较均匀。 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，利于挥发份高的烟煤、褐煤 燃烧
炉后水分
影响煤粉气流着火的因素
燃料性质 一次风性质 炉内散热条件 燃烧器结构特性 锅炉负荷
燃烧完全的条件
供应充足而又合适的空气量（Air） 适当高的炉温(Temperature) 空气和煤粉的良好扰动和混合(Turbulence) 在炉内要有足够的停留时间(Time)