第5章 燃烧原理及设备解析
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介绍：
1．炉膛容积热强度和断面热强度
qv
BQdy Vl
kW/m3
(7 - 18)
式中 qv——炉膛容积热强度， kW／m3；
Vl——炉膛容积，m3。
23－55
对于一定参数、一定容量的锅炉来说， 燃料单位时间在炉内的放热量是一定的。
因此qv取得大，炉膛容积就小；取得小， 炉膛容积就大。
qv过大，炉膛容积就过小，煤粉在炉内 停留时间短，燃烧不完全，同时水冷壁面积 小，炉温过高，容易造成结渣。
23－28
23－29
23－30
23－31
三、四角切圆燃烧的气流偏斜 及切圆直径
32
23－33
23－34
影响一次风煤粉射流偏斜的主要因素
（1）假想切圆直径 （2）邻角气流的横向推力 （3）燃烧器高宽比与一次风口本身的高 宽比 （4）燃烧器喷口的排列密度 （5）炉膛断面形状
23－35
运行证实，炉内实际切圆直径远比设计的假 想切圆直径大得多，如下图所示。
➢ ｔ3＜100℃ ➢ ｒ3≈10％～18％
23－26
二、直流燃烧器的布置及工作特性
四角布置的切圆燃烧方式
23－27
四角布置的直流燃烧器射出的四股气 流在炉膛中心形成一个稳定的强烈旋转火炬。 在炉膛中心形成一股螺旋上升的气流。
着火 燃烧 燃尽 留的时间
互相引燃 气流在炉膛中心强烈旋转燃烧 旋转上升延长了煤粉在炉内停
▪ 一次风喷口狭长； ▪ 一次风喷口集中布置； ▪ 一、二次风喷口各自集中在一起，且一、二
次风喷口的间距较大；
23－24
▪ 二次风分层布置
▪ 一次风喷口的周围或中间还布置有一股二次
风，分别称为周界风和夹心风
23－25
▪ 三次风喷口布置在燃烧器的最上方，距相 邻二次风喷口有较大间距，并应有一定的 倾角，此外，三次风速不宜过低，一般为 5060m/s。
23－56
炉膛的大体形状常由炉膛断面热强度和 炉膛容积热强度一起来确定。炉膛断面热强 度是指单位时间、单位炉膛横断面积放出的 热量，即
qA
BQdy Al
kW / m2
(7 - 19)
显然，当qv一定时，qA取得大，炉膛横断面Al 就小，炉膛就瘦长些; qA取得小，炉膛横断面Al就 大，炉膛就矮胖些。
23－16
23－17
23－18
四角切圆燃烧
23－19
23－20
2.分级配风直流煤粉燃烧器
分级配风方式是指把燃烧所需要的二 次风分级分阶段地送入燃烧的煤粉气流中，
此种燃烧器适用于无烟煤、贫煤和劣 质煤，所以又叫做无烟煤型直流煤粉燃烧
器。
23－21
23－22
23－23
分级配风直流燃烧器的特点
23－57
2．燃烧器区域壁面热强度
燃烧器区域壁面热强度是指单位时间、 单位燃烧器区域壁面面积放出的热量，即
第三节 煤粉燃烧器
本节重点 直流煤粉燃烧器
结构 特点 适用范围
23－1
煤粉炉的燃烧设备包括： 煤粉燃烧器（也称为喷燃器） 点火装置 炉膛
煤粉燃烧器的作用： 输送煤粉和空气 组织煤粉迅速稳定地着火 组织煤粉迅速完全地燃烧
23－2
燃烧器的性能要求：
一、二次风的风速比要适当 着火迅速稳定，火焰充满程度好 风粉混合强烈，燃烧迅速 流动阻力小 较大的调节范围
23－36
四、旋流煤粉燃烧器
（一）旋流燃烧器的射流特性 旋流燃烧器是利用旋流器使气流产生
旋转运动的。旋流燃烧器中所采用的旋流器 主要有以下几种：蜗壳、切向叶片及轴向叶 片等。
23－37
23－38
23－39
23－40
23－41
23－42
23－43
2、旋转射流的特点
（1）二次风是旋转气流。一次风可以是 旋转气流，也可用扩锥扩展。因此整个 气流形成空心圆锥形旋转气流。
23－3
一、直流煤粉燃烧器的类型及特点
（一）直流煤粉燃烧器的射流特性
直流自由射流
湍流（紊流）自由射流 卷吸 衰减 射程 高宽比
23－4
直流燃烧器
23－5
直流燃烧器
23－6
23－7
点火
23－8
射流的结构及术语
➢等速核心区 ➢射流外边界 ➢射流内边界 ➢射流的转折截面 ➢射流初始段 ➢射流主体段 ➢射流扩散（展）角
（2）旋转射流有强烈的卷吸作用，能将中 心及外缘的气体带走，造成负压区，在中心 部分和外缘就会因高温烟气回流而形成回流 区。 ➢中心部分形成的回流区称为内回流区； ➢外缘部分形成的回流区称为外回流区。
23－44
23－45
23－46
（3）在同样的初始动量下，旋转射流的 射程要比直流射流短。
（4）旋转射流外边界所形成的夹角称为 扩散角，用符号表示。旋转射流的扩散角 一般比直流射流大，而且随着气流旋转气流 旋转强度的增加，扩散角也增大，同时回流 区也加大，因而高温烟气的回流量也增多。
直流燃烧器可分为均等配风燃烧器和分 级配风燃烧器两种形式。
23－15
1.均等配风直流煤粉燃烧器
均等配风方式是指一、二次风喷口相间 布置。
在均等配风方式中，由于一、二次风喷 口间距相对较近，一、二次风处自喷口流 出后能很快得到混合，使煤粉气流着火后 不致由于空气跟不上而影响燃烧，故一般 适用于烟煤和褐煤。
23－47
（5）当气流旋流强度增加到一定程度时 射流会突然贴在墙壁上，即扩散角等于
180℃，这种现象称为气流的飞边现象。
当飞边现象产生后，会导致喷口和炉 墙结渣，也容易烧坏燃烧器。
23－48
23－49
第四节 固态排渣煤粉炉
一、炉膛结构及其要求 四周布满水冷壁 冷灰斗 平炉顶结构 顶棚管过热器 屏式过热器 折焰角
23－9
23－10
（二）直流煤粉燃烧器的类型及特点
直流煤粉燃烧器的出口是由一 组圆形、矩形或多边形的喷口所 组成。
直流煤粉燃烧器大都采用四ห้องสมุดไป่ตู้角布置切圆燃烧的方式。
23－11
23－12
23－13
23－14
根据煤种的不同，直流煤粉燃烧器的 一次风喷口和二次风喷口有各种不同的布 置方式，使燃料稳定地着火、煤粉与空气 有效地混合、完全燃烧和避免结渣。
23－50
23－51
23－52
平炉顶 水冷壁 燃烧器
锅炉炉膛
屏式过热器
折焰角
炉膛、
冷灰斗
53
炉膛应满足以下要求
(1)要有良好的炉内空气动力特性 (2)应能布置足够的受热面，保证炉膛出口及
其后的受热面不结渣 (3)要有合适的热强度
23－54
二、炉膛热强度
炉膛热强度包括炉膛容积热强度、炉膛断面 热强度和燃烧器区域壁面热强度。下面分别加以
1．炉膛容积热强度和断面热强度
qv
BQdy Vl
kW/m3
(7 - 18)
式中 qv——炉膛容积热强度， kW／m3；
Vl——炉膛容积，m3。
23－55
对于一定参数、一定容量的锅炉来说， 燃料单位时间在炉内的放热量是一定的。
因此qv取得大，炉膛容积就小；取得小， 炉膛容积就大。
qv过大，炉膛容积就过小，煤粉在炉内 停留时间短，燃烧不完全，同时水冷壁面积 小，炉温过高，容易造成结渣。
23－28
23－29
23－30
23－31
三、四角切圆燃烧的气流偏斜 及切圆直径
32
23－33
23－34
影响一次风煤粉射流偏斜的主要因素
（1）假想切圆直径 （2）邻角气流的横向推力 （3）燃烧器高宽比与一次风口本身的高 宽比 （4）燃烧器喷口的排列密度 （5）炉膛断面形状
23－35
运行证实，炉内实际切圆直径远比设计的假 想切圆直径大得多，如下图所示。
➢ ｔ3＜100℃ ➢ ｒ3≈10％～18％
23－26
二、直流燃烧器的布置及工作特性
四角布置的切圆燃烧方式
23－27
四角布置的直流燃烧器射出的四股气 流在炉膛中心形成一个稳定的强烈旋转火炬。 在炉膛中心形成一股螺旋上升的气流。
着火 燃烧 燃尽 留的时间
互相引燃 气流在炉膛中心强烈旋转燃烧 旋转上升延长了煤粉在炉内停
▪ 一次风喷口狭长； ▪ 一次风喷口集中布置； ▪ 一、二次风喷口各自集中在一起，且一、二
次风喷口的间距较大；
23－24
▪ 二次风分层布置
▪ 一次风喷口的周围或中间还布置有一股二次
风，分别称为周界风和夹心风
23－25
▪ 三次风喷口布置在燃烧器的最上方，距相 邻二次风喷口有较大间距，并应有一定的 倾角，此外，三次风速不宜过低，一般为 5060m/s。
23－56
炉膛的大体形状常由炉膛断面热强度和 炉膛容积热强度一起来确定。炉膛断面热强 度是指单位时间、单位炉膛横断面积放出的 热量，即
qA
BQdy Al
kW / m2
(7 - 19)
显然，当qv一定时，qA取得大，炉膛横断面Al 就小，炉膛就瘦长些; qA取得小，炉膛横断面Al就 大，炉膛就矮胖些。
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23－17
23－18
四角切圆燃烧
23－19
23－20
2.分级配风直流煤粉燃烧器
分级配风方式是指把燃烧所需要的二 次风分级分阶段地送入燃烧的煤粉气流中，
此种燃烧器适用于无烟煤、贫煤和劣 质煤，所以又叫做无烟煤型直流煤粉燃烧
器。
23－21
23－22
23－23
分级配风直流燃烧器的特点
23－57
2．燃烧器区域壁面热强度
燃烧器区域壁面热强度是指单位时间、 单位燃烧器区域壁面面积放出的热量，即
第三节 煤粉燃烧器
本节重点 直流煤粉燃烧器
结构 特点 适用范围
23－1
煤粉炉的燃烧设备包括： 煤粉燃烧器（也称为喷燃器） 点火装置 炉膛
煤粉燃烧器的作用： 输送煤粉和空气 组织煤粉迅速稳定地着火 组织煤粉迅速完全地燃烧
23－2
燃烧器的性能要求：
一、二次风的风速比要适当 着火迅速稳定，火焰充满程度好 风粉混合强烈，燃烧迅速 流动阻力小 较大的调节范围
23－36
四、旋流煤粉燃烧器
（一）旋流燃烧器的射流特性 旋流燃烧器是利用旋流器使气流产生
旋转运动的。旋流燃烧器中所采用的旋流器 主要有以下几种：蜗壳、切向叶片及轴向叶 片等。
23－37
23－38
23－39
23－40
23－41
23－42
23－43
2、旋转射流的特点
（1）二次风是旋转气流。一次风可以是 旋转气流，也可用扩锥扩展。因此整个 气流形成空心圆锥形旋转气流。
23－3
一、直流煤粉燃烧器的类型及特点
（一）直流煤粉燃烧器的射流特性
直流自由射流
湍流（紊流）自由射流 卷吸 衰减 射程 高宽比
23－4
直流燃烧器
23－5
直流燃烧器
23－6
23－7
点火
23－8
射流的结构及术语
➢等速核心区 ➢射流外边界 ➢射流内边界 ➢射流的转折截面 ➢射流初始段 ➢射流主体段 ➢射流扩散（展）角
（2）旋转射流有强烈的卷吸作用，能将中 心及外缘的气体带走，造成负压区，在中心 部分和外缘就会因高温烟气回流而形成回流 区。 ➢中心部分形成的回流区称为内回流区； ➢外缘部分形成的回流区称为外回流区。
23－44
23－45
23－46
（3）在同样的初始动量下，旋转射流的 射程要比直流射流短。
（4）旋转射流外边界所形成的夹角称为 扩散角，用符号表示。旋转射流的扩散角 一般比直流射流大，而且随着气流旋转气流 旋转强度的增加，扩散角也增大，同时回流 区也加大，因而高温烟气的回流量也增多。
直流燃烧器可分为均等配风燃烧器和分 级配风燃烧器两种形式。
23－15
1.均等配风直流煤粉燃烧器
均等配风方式是指一、二次风喷口相间 布置。
在均等配风方式中，由于一、二次风喷 口间距相对较近，一、二次风处自喷口流 出后能很快得到混合，使煤粉气流着火后 不致由于空气跟不上而影响燃烧，故一般 适用于烟煤和褐煤。
23－47
（5）当气流旋流强度增加到一定程度时 射流会突然贴在墙壁上，即扩散角等于
180℃，这种现象称为气流的飞边现象。
当飞边现象产生后，会导致喷口和炉 墙结渣，也容易烧坏燃烧器。
23－48
23－49
第四节 固态排渣煤粉炉
一、炉膛结构及其要求 四周布满水冷壁 冷灰斗 平炉顶结构 顶棚管过热器 屏式过热器 折焰角
23－9
23－10
（二）直流煤粉燃烧器的类型及特点
直流煤粉燃烧器的出口是由一 组圆形、矩形或多边形的喷口所 组成。
直流煤粉燃烧器大都采用四ห้องสมุดไป่ตู้角布置切圆燃烧的方式。
23－11
23－12
23－13
23－14
根据煤种的不同，直流煤粉燃烧器的 一次风喷口和二次风喷口有各种不同的布 置方式，使燃料稳定地着火、煤粉与空气 有效地混合、完全燃烧和避免结渣。
23－50
23－51
23－52
平炉顶 水冷壁 燃烧器
锅炉炉膛
屏式过热器
折焰角
炉膛、
冷灰斗
53
炉膛应满足以下要求
(1)要有良好的炉内空气动力特性 (2)应能布置足够的受热面，保证炉膛出口及
其后的受热面不结渣 (3)要有合适的热强度
23－54
二、炉膛热强度
炉膛热强度包括炉膛容积热强度、炉膛断面 热强度和燃烧器区域壁面热强度。下面分别加以