燃烧器培训

煤粉燃烧技术
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周界风喷口示意图
孙绍增
煤粉燃烧技术
哈工大燃烧工程研究所
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摆动式直流燃烧器
燃烧器喷口不是固定的， 而是可以上下摆动15°或 30°，以调整火焰中心位 置，调节再热蒸汽温度。 有时一次风喷口不摆，只 摆二次风喷口，调整一、 二次风的混合状态，以适 应煤种变化。 有的一次风喷口带扩流 锥。
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五 煤粉浓淡分离（股）
将一次风（煤粉空气混合物）在进入锅炉之前分 成风量大体相当的两股。一股是含粉量多的富粉 流，另一股是含粉量少的贫粉流，然后进行燃 烧。
煤粉浓缩后，空气过量系数小，着火热小，火焰 传播速度快，着火稳燃容易，着火温度下降。 例如：普通一次风，煤粉浓度0.3～0.5 kg/kg。若 煤粉浓度由0.37→1kg/kg，着火热下降58.5%。
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钝体燃烧器的原理（续1）
有钝体，射流扩张，半张角为24°，射流外侧 卷吸烟气多，同时，钝体后出现负压区，卷吸 高温烟气。 在回流区进行质量、热量交换。 回流区稳定状态下，进行热量平衡，经过分 析： 3 换热量Q =f 差(T2 - T1)]
du df [速度梯度 dy dy
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六 切向叶片型
一次风通常不旋转，用盘式稳焰器，略有 倾角，盘式稳焰器磨损后，便于更换。
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七 旋流煤粉燃烧器常用参数
无烟煤
一次风率r1 0.15 ~ 0.2 一次风速w1 14 ~ 25 二次风速w2 17 ~ 36 w2/ w1=1.2 ~ 1.5
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烟煤
0.25 ~ 0.4 16 ~ 25 20 ~ 40
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浓淡型燃烧器降低NOx的原理
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WR燃烧器
CE公司（Combustion Engingering Inc）研制 的宽调节范围（Wide Range Coal Nozzle）燃 烧器。日本石川岛磨株式会社也应用。 一次风煤粉、空气混合物在转弯时，由于离心 力作用，上部粉量多—浓侧，下部粉量少—淡 侧，水平隔板，防止浓淡相混，头部扩流锥 20 ～25°。相当于钝体，有利于加强喷口处浓 煤粉浓度。 煤粉浓缩后，空气过量系数小，着火热少，火 焰转播速度快，着火稳焰容易，低负荷到20% 也可不投油，称为宽调节比。
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稳燃腔
适当消除钝体上、下方的气流卷吸，增加回流 量与回流区尺寸。
在不降低煤粉浓度（不增加一次风率）的前提 下，提高钝体边缘出口速度u1，强化烟气回 流。 钝体罩在腔体内，不易被烧坏。 全国已用60余台。
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船式燃烧器
船式燃烧器 （火焰稳定 船式直流煤 粉燃烧 器）。
褐煤
0.35 ~ 0.4 16 ~ 25 20 ~ 40
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八 旋流燃烧器布置方式
布置： 前墙布置； 两侧墙或前后墙对冲布置。
为使火焰充分发展，不致互相干扰，保证燃烧 稳定，建议最小距离。
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燃烧器射流旋转方向对火焰位置的影响
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2.2.2 直流煤粉燃烧器
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一 特点
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W R 垂 直 浓 淡 燃 烧 器
孙绍增
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哈工大燃烧工程研究所
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WR燃烧器结构图
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WR燃烧器轴测图
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PM型燃烧器
日 本 三 菱 公 司 1981 年 研 制 了 污 染 最 小 的 PM （Pllution-Minimum）型燃烧器。 PM燃烧器由一个弯头分配器和两个喷头组成。 煤粉空气混合物经弯头作用，上喷头得到浓缩气 流（50%空气，90%煤粉），下喷口得到淡化气 流（50%空气，10%煤粉），实现浓淡分离。 PM型可用于四角切向燃烧，可燃用煤粉，也可燃 油。 对浓侧，燃料多，但空气少，使燃料型NOx少。 对淡侧，空气多，温度低，使温度型NOx少。
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煤粉燃烧技术
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钝体燃烧器的原理（续2）
经试验，在回流区边缘附近，速度梯度大，浓 度、温度高。因此回流区边界处具有极好的燃 烧条件。 一般情况下，T2= 800~900℃ ，T0=250℃。 运行经验表明：钝体应用较多，仅次于预燃 室。可以稳定燃烧，减少助燃油，维持低负 荷，80%运行良好。
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技术特点
腰部风具有调节煤粉着火功能。腰部风关闭时，高温 烟气可以回流入燃烧器，同时加热一次风，有利于着 火，腰部风全开，阻止高温烟气回流入燃烧器，在燃 烧器内，有一次风与腰部风自身的回流，其温度差不 多，腰部风全开时，燃烧是从喷口喷出之后开始，与 普通燃烧器一样，腰部风可以开一部分，从而调节着 火点。一般挡板开度为15%~30%，保持适当通风，不 使燃烧器侧壁结渣和过烧。 当燃用难燃煤种时，可开最下部两个φ6~8 mm高速蒸 汽射流管，流速可调（由零到音速），蒸汽压力为 0.6~0.8 MPa ，此类燃烧器，稳燃性能好，同时Cfh 与 NOx也降低。 煤粉燃烧技术
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切圆布置燃烧器布置 小结
炉膛截面长宽比<1.2 假想切圆直径 固态排渣煤粉炉djx = (0.05 ～ 0.12)Bav 液态排渣煤粉炉djx = (0.1 ～ 0.16)Bav 热态实际切圆膨胀5～10倍 常见布置图，表8-1（P267） 适当的燃烧器高宽比 h/b 和喷口间距s 燃烧器风口多层布置
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切圆过小，吸烟气少，不稳定 切圆过大，贴壁，结渣。 为补气方便，可考虑方形炉膛，使切圆不 易偏斜。 燃烧褐煤，用风扇磨直吹式，经常检修叶 片与护板，可用六角或八角布置。
喷口高宽比 一般取hr/br= 4~8 喷口形状合适。 当锅炉容量大，hr/br太大，可将其分为两段。对 于单只燃烧器，四角布置形成L火焰。
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四 单蜗壳 —— 扩锥型
特点：
一次风不旋转，其前端有 扩流锥，产生回流区。
二次风通过蜗壳，产生旋 流。
缺点：一次风阻力小， 但扩锥易被烧坏，也称 蘑菇头燃烧器。
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五 轴向叶片型
一次风不旋转，前端有扩流锥。 一次风旋转，有蜗壳。
二次风可调：
调拉杆，改变叶轮位置改变旋流、直流比例。 调节两部分的风量，改变旋流强度（直流、旋流）。
北京哈宜节能环保科技开发有限公司2011年员工培训
煤粉燃烧理论和技术
2011年12月10日
1
1 旋流燃烧器
2
一 特点及要求
定义：将煤粉与空气组成相对独立旋转气 流送入燃烧室的设备。 特点：
单独稳燃，互相影响很小。
衰减快，射程短。 布置方便。 烟气热偏差小。
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现代燃烧器应该如何组织燃烧？
孙绍增
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哈工大燃烧工程研究所
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二 燃烧器类型
叶片 轴向叶片
切向叶片
蜗壳
双蜗壳
单蜗壳
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三 双蜗壳
内蜗壳 —— 一次风 外蜗壳 —— 二次风 中心有油枪 一次风与二次风的旋 流强度都可用舌形挡 板调节，结构简单。 阻力大，调节性能差，出口气流均匀度 差，主要用于中、小型煤粉锅炉。
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3 现代煤粉燃烧组织的思路和 技术发展概况
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钝体燃烧器的原理
为了稳定煤粉燃烧，需要持续稳定的高温与着 火，热源。一般气流是依靠射流外边界对炉膛 高温烟气的卷吸，为卷吸足够多的热量，需要 路程长，而且混合效果越来越差，造成着火推 迟，影响燃尽。 在一次风口安装楔形钝体，可获得钝体回流 区，创造良好的着火条件。
1986年清华 大学研制
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船式燃烧器示意图
船在喷口内，船后形成回流区，回流区长约 0.5 m，其中一半在喷口内，另一半伸出喷口 外。回流区温度100 ~ 300 ℃，不会烧坏船 体。 由于回流区存在，气流喷出后形成束腰。由 此又卷吸高温烟气回流，加上邻角火焰作 用，造成束腰后的高温区。
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煤粉燃烧技术
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三 直流煤粉燃烧器常用参数
无烟煤、贫煤 烟煤 一次风率r1 0.15~0.2 0.25~0.4 22~30 35~55 40~60 褐煤 0.35~0.4 22~30 35~55 40~60
一次风速w1(m/s) 18~24 二次风速w2(m/s) 40~55 三次风速w3(m/s) 40~60 w2/w1=1.1~2.3 相差较大
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大速差同向射流
一次风为直流，结构 简单，阻力小；
回流区大小可以用改 变高速射流调节；
筒内温度过高，易结 渣烧坏。 1985年研制。
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双通道通用 煤粉主燃烧器
技术特点
上、下有两股贴壁一 次风，可以保护器壁 不结渣。 贴壁一次风中间产生 高温烟气回流区，吸 收高温烟气有利于稳 燃。 两侧壁二次风可以保 护侧壁不结渣与过 烧，此二次风又称腰 部风。
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船体附近的流函数分布
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三高区示意图
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船式燃烧器（续2）
具有良好的燃烧稳定性：启动时少用点火油， 低负荷时不投油助燃。煤种适应性较广。 也可作主燃烧器，燃烧用空气实际上是分级供 应，煤粉离喷口约0.5 m（350 ~ 650 mm）就能 析出大部分挥发分并烧掉。之后束腰的气流逐 渐扩展来补充氧（空气），然后又获得二次风 送来的空气。于是有可以减少NOx产生。 因此，此燃烧器又称多功能直流燃烧器。
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四 布置
四角切圆布置（切向燃烧）
射流与墙壁夹角合适
D (t/h) 假想切圆直径 220 410 670
A,H
易结渣的W , P 不易结渣的W , P
400~500
400~500 700~800
600~700
600~700 800~1000
700~800
700~800 1000~1200
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主要问题
磨损与过烧，钝体用耐磨材料制造。 增加阻力，为空口的1.7 ~ 1.8倍。
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改进型钝体的型式
开缝钝体：增加一次风中（回流区中）的煤粉浓 度；
稳燃腔：为加强回流区的质量交换和热量交换， 要提高一次风速。当风管一定时，要提高一次风 率，于是导致不利于着火，稳焰，同时也增加了 磨损。为此，设置稳燃腔，将钝体罩住，对于不 同煤种，设计不同间隙，控制其速度u1。
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PM型燃烧器示意图
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PM型燃烧器（续1）
与常规燃烧器相比，NOx 生成量减少60%，而且 在负荷65% ～100% 范围内，生成NOx 量大体不 变。 为增强降低NOx 效果，在上、下喷口之间增设烟 气再循环喷口，将部分烟气吸回，这样既降低了 火焰温度，又降低了氧浓度，因此可以大幅度降 低NOx生成。 PM型燃烧器对煤粉实现浓淡分股，对着火、稳燃 有好处，低负荷性能变好，燃烧效率不高（混合 不好，氧少或温度不高），高温腐蚀严重（水冷 壁区呈还原性）
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摆 动 式 多 功 能 船 形 燃 烧 器
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四 特别射流
大速差同向射流
实际是一种直流预燃室。 圆形燃烧室中心通的一次风，风速由20~30 m/s, 在周围喷入两股或几股高速射流（300 m/s）。 高速射流的引射形成了高温烟气回流区，而煤 粉通过此回流区被点燃。
一次风灰粒不易贴壁 二次风在贴壁处形成氧化性气氛，灰熔点提 高约100 ~ 200 ℃。
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孙绍增
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周界风，夹心风
在集中配风中的一次风常采用周界风与夹心风。
一次风狭长喷口，与周围接触多，便于着火。 周界风：保护喷口（冷却），增加“刚性”。
夹心风：增加刚性，避免贴壁。
一次风与二次风均为直流，衰减慢，射程 长，不便独立组织火焰。 燃烧器在四角或靠角射向炉膛中心假想切 圆，形成流动空气动力场。 点火：煤粉气流着火主要依靠邻角火焰相互 点燃——全炉膛自持火焰，着火条件好。 气流混合：一二次风开始喷入炉膛时混合较 差，有利于低挥发分燃料着火；直流射流衰 减慢，射程远，后期混合比较强烈，有利于 燃料燃尽，燃烧效率高。 喷口结构简单，制造方便。
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四 角 切 圆 燃 烧
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二 燃烧器结构型式
均等配风式，一二次风相间 排列。
适于烟、褐及贫煤（热风送 粉）易着火的煤。
分级配风
一次风相对集中于燃烧器中、 下部。
一次风与二次风相汇较晚，宜 于燃烧难着火煤(W、P、劣质A)
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侧二次风
一次风在炉膛内侧，二次风在炉膛外侧。 供风情况介于均等与分级之间，可烧贫 煤、劣烟煤。 防止结渣