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四角切圆燃烧的气流偏斜及切圆直径
1 气流偏斜问题
引起燃烧器出口气流偏斜的主要原因是： （1）邻角气流的撞击是气流偏斜的主要原因； （2）射流偏斜还受射流两侧“补气”条件的影响； （3）燃烧器的高宽比(hr/b)对射流弯曲变形影响较大； （4）当燃烧器多层布置时，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8～10倍。
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
5 二次风温
从燃烧角度看，二次风温愈高，愈能强化燃烧，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 面积愈大，金属耗量就愈多，不但增加投资，而且将使预热 器结构庞大，不便布置。
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
三次风、周界风、夹心风
✓ 分类：直流燃烧器；旋流燃烧器。
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
直流式煤粉燃烧器
✓特性 ⑴ 不旋转，射流扩展角小，卷吸能力小，单只燃烧器的 着火性能差，炉膛充满度差； ⑵ 射流衰减慢，射程远，后期混合好，有利于煤粉燃尽； ⑶ 采用四角布置，相互配合时，相互点燃，着火好，混 合强烈；
⑷ 多层布置（不少于三层）。
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。
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
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。
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
图7 四角布风不均匀时对燃烧工况的影响
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
2 气流偏斜问题
✓ 优点： 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，使期燃烧阶段 可燃物与空气流的混合加强，有利于煤粉的燃尽。 ✓ 问题：
锅炉
第六章 燃烧设备
1 煤粉燃烧器及其流体动力学特性 2 煤粉气流的着火 3 煤粉炉的点火装置 4 煤粉炉 5 层燃炉 6 沸腾炉
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
燃烧器的作用
✓ 作用：将煤粉与空气混合气流按有利的方式 送入炉膛，造成有利的空气动力场，保证煤粉 气流及时着火、强烈燃烧、洁净燃烧、良好燃 尽。
1 三次风
概念： 在中储式制粉系统中，细粉分离器将煤粉和输送煤粉
的空气分离后，形成乏气。乏气中带有10%的细煤粉。这 部分乏气一般送入炉膛燃烧，形成三次风。三次风的特点 是温度低，水分大，煤粉细。
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
三次风对燃烧及汽温调节的不利影响：
(1) 使火焰温度降低，燃烧不稳定； (2) 火焰拖长，炉膛出口烟温升高，使过热汽温与再热汽温 偏高，汽温调节幅度增大同时增大过热器热偏差； (3) 三次风高速射入，使火焰残余旋转增大，同时飞灰可燃 物增加； (4) 三次风量较大时，风速也增大，易扰乱炉正常的空气流 动，引起火焰贴墙结渣。
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。
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
四角布置直流燃烧器的工作原理
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
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
图3 直流燃烧器四角切圆布置
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
图4 四角切圆燃烧方式
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
图图65-5旋转旋火转焰火的焰形的状形状
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
图6 直流煤粉燃烧器受热着火示意图
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
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。
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
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。
⑵ 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。
图2 分级配风直流燃烧器
Βιβλιοθήκη Baidu
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
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；
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
直流燃烧器的类型
1 均等配风 一、二次风喷口间隔布 置，混合较快，适用于 挥发分较高的煤种。
图1 均等配风直流燃烧器
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
2 分级配风
⑴ 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。
(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或超温。
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
2 周界风
周界风的作用是：
(1) 冷却一次风喷口，防止喷口烧坏或变形 (2) 少量热空气与煤粉火焰及时混合 (3) 周界风的速度比煤粉气流的速度要高，能增加一 次风气流的刚度，防止气流偏斜；并能托住煤粉，防 止煤粉从主气流中分离出来而引起不完全燃烧 ； (4) 高速周界风有利于卷吸高温烟气，促进着火，并 加速一、二次风的混合过程。
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
1 气流偏斜问题
引起燃烧器出口气流偏斜的主要原因是： （1）邻角气流的撞击是气流偏斜的主要原因； （2）射流偏斜还受射流两侧“补气”条件的影响； （3）燃烧器的高宽比(hr/b)对射流弯曲变形影响较大； （4）当燃烧器多层布置时，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8～10倍。
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
5 二次风温
从燃烧角度看，二次风温愈高，愈能强化燃烧，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 面积愈大，金属耗量就愈多，不但增加投资，而且将使预热 器结构庞大，不便布置。
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
三次风、周界风、夹心风
✓ 分类：直流燃烧器；旋流燃烧器。
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
直流式煤粉燃烧器
✓特性 ⑴ 不旋转，射流扩展角小，卷吸能力小，单只燃烧器的 着火性能差，炉膛充满度差； ⑵ 射流衰减慢，射程远，后期混合好，有利于煤粉燃尽； ⑶ 采用四角布置，相互配合时，相互点燃，着火好，混 合强烈；
⑷ 多层布置（不少于三层）。
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。
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
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。
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
图7 四角布风不均匀时对燃烧工况的影响
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
2 气流偏斜问题
✓ 优点： 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，使期燃烧阶段 可燃物与空气流的混合加强，有利于煤粉的燃尽。 ✓ 问题：
锅炉
第六章 燃烧设备
1 煤粉燃烧器及其流体动力学特性 2 煤粉气流的着火 3 煤粉炉的点火装置 4 煤粉炉 5 层燃炉 6 沸腾炉
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
燃烧器的作用
✓ 作用：将煤粉与空气混合气流按有利的方式 送入炉膛，造成有利的空气动力场，保证煤粉 气流及时着火、强烈燃烧、洁净燃烧、良好燃 尽。
1 三次风
概念： 在中储式制粉系统中，细粉分离器将煤粉和输送煤粉
的空气分离后，形成乏气。乏气中带有10%的细煤粉。这 部分乏气一般送入炉膛燃烧，形成三次风。三次风的特点 是温度低，水分大，煤粉细。
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
三次风对燃烧及汽温调节的不利影响：
(1) 使火焰温度降低，燃烧不稳定； (2) 火焰拖长，炉膛出口烟温升高，使过热汽温与再热汽温 偏高，汽温调节幅度增大同时增大过热器热偏差； (3) 三次风高速射入，使火焰残余旋转增大，同时飞灰可燃 物增加； (4) 三次风量较大时，风速也增大，易扰乱炉正常的空气流 动，引起火焰贴墙结渣。
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。
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
四角布置直流燃烧器的工作原理
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
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
图3 直流燃烧器四角切圆布置
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
图4 四角切圆燃烧方式
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
图图65-5旋转旋火转焰火的焰形的状形状
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
图6 直流煤粉燃烧器受热着火示意图
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
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。
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
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。
⑵ 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。
图2 分级配风直流燃烧器
Βιβλιοθήκη Baidu
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
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；
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
直流燃烧器的类型
1 均等配风 一、二次风喷口间隔布 置，混合较快，适用于 挥发分较高的煤种。
图1 均等配风直流燃烧器
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
2 分级配风
⑴ 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。
(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或超温。
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性
2 周界风
周界风的作用是：
(1) 冷却一次风喷口，防止喷口烧坏或变形 (2) 少量热空气与煤粉火焰及时混合 (3) 周界风的速度比煤粉气流的速度要高，能增加一 次风气流的刚度，防止气流偏斜；并能托住煤粉，防 止煤粉从主气流中分离出来而引起不完全燃烧 ； (4) 高速周界风有利于卷吸高温烟气，促进着火，并 加速一、二次风的混合过程。
第一节 煤粉燃烧器及其流体动力学特性