一二次风对燃烧的影响

一、二次风对燃烧的影响

一、二次风率、风速及风温在锅炉燃烧设备和煤质一定的条件下，一次风与二次风的调节就成为决定着火和燃尽过程的关键。一次风与二次风的工作参数用风量、风速和风温来表示。（1）一次风量（率）一次风量主要取决于煤质条件。当锅炉燃用的煤质确定时，一次风量对煤粉气流着火速度和着火稳定性的影响是主要的。一次风量愈大，煤粉气流加热至着火所需的热量就越多，即着火热愈多。这时，着火速度就愈慢，因而，距离燃烧器出口的着火位置延长，使火焰在炉内的总行程缩短，即燃料在炉内的有效燃烧时间减少，导致燃烧不完全。显然，这时炉膛出口烟温也会升高，不但可能使炉膛出口的受热面结渣，还会引起过热器或再热器超温等一系列问题，严重影响锅炉安全经济运行。对于不同的燃料，由于它们的着火特性的差别较大，所需的一次风量也就不同。应在保证煤粉管道不沉积煤粉的前提下，尽可能减小一次风量。对一次风量的要求是，满足煤粉中挥发分着火燃烧所需的氧量，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。例如，对于贫煤和无烟煤，因挥发分含量很低，如按挥发分含量来决定一次风量，则不能满足输送煤粉的要求，为了保证输送煤粉，必须增大一次风量。但因此却增加了着火的困难，这又要求加强快速与稳定着火的措施，即提高一次风温度，或采用其它稳燃措施。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。一次风率的推荐值列于下表：煤种无烟煤贫煤烟煤烟煤褐煤Ｖdaf 20%～30% ＞30% 乏气送粉20～25% 25～

30% 25～35% 20～45% 热风送粉15～20% 20～25% 20～25% 25～40% 40～45% （2）一次风速在燃烧器结构和燃用煤种一定时，确定了一次风量就等于确定了一次风速。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。一次风速过高，会推迟着火，引起燃烧不稳定，甚至灭火。任何一种燃料着火后，当氧浓度和温度一定时，具有一定的火焰传播速度。当一次风速过高，大于火焰传播速度时，就会吹灭火焰或者引起“脱火”。即便能着火，也可能产生其它问题。因为较粗的煤粉惯性大，容易穿过剧烈燃烧区而落下，形成不完全燃烧。有时甚至使煤粉气流直冲对面的炉墙，引起结渣。一次风速过低，对稳定燃烧和防止结渣也是不利的。原因在于：1）煤粉气流刚性减弱，易弯曲变形，偏斜贴墙，切圆组织不好，扰动不强烈，燃烧缓慢；2）煤粉气流的卷吸能力减弱，加热速度缓慢，着火延迟；3）气流速度小于火焰传播速度时，可能发生“回火”现象，或因着火位置距离喷口太近，将喷口烧坏；4）易发生空气、煤粉分层，甚至引起煤粉沉积、堵管现象；5）引起一次风管内煤粉浓度分布不均，从而导致一次风射出喷口时，在喷口附近出现煤粉浓度分布不均的现象，这对燃烧也是十分不利的。四角布置燃烧器配风风速的推荐值列于下表：煤种无烟煤贫煤烟煤褐煤一次风速m/s 20～25 20～30 25～35 25～40 二次风速m/s 40～55 45～55 40～60 40～60 三次风速m/s 50～60 55～60 35～45 35～45 （3）一次风温一次风温对煤粉气流的着火、燃烧速度影响较大。提高一次风温，可降低着火热，使着火位置提前。运行实践表明，提

高一次风温还能在低负荷时稳定燃烧。有的试验发现，当煤粉气流的初温从20℃提高到300℃时，着火热可降低60%左右。提高一次风气流的温度对煤粉着火十分有利。因此，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。一次风温超过煤粉输送的安全规定时，就可能发生爆炸或自燃。当然，一次风温太低对锅炉运行也不利，除了推迟着火，燃烧不稳定和燃烧效率降低之外，还会导致炉膛出口烟温升高，引起过热器超温或汽温升高。（4）二次风量（率)及二次风速煤粉气流着火后，二次风的投入方式对着火稳定性和燃尽过程起着重要作用。对于大容量锅炉尤其要注意二次风穿透火焰的能力。当燃用的煤质一定时，一次风量就被确定了，这时二次风量随之确定。对于已经运行的锅炉，由于燃烧器喷口结构未变，故二次风速只随二次风量变化。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。配风方式不仅影响燃烧稳定性和燃烧效率，还关系到结渣、火焰中心高度的变化、炉膛出口烟温的控制，从而，进一步影响过热汽温与再热汽温。（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。但是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。热风温度的推荐值列于下表：燃

料无烟煤贫煤褐煤烟煤热风温度（℃）380～430 330～380 350～380 280～350 3、三次风、周界风、夹心风（1）三次风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。运行经验证明，三次风对燃烧有明显的不利影响。在大容量锅炉上，三次风的投入对过热汽温、再热汽温的影响很大。三次风对燃烧及汽温调节的不利影响是：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。为了减轻三次风对燃烧的不利影响，在大容量锅炉上可将三次风分为两段，即上三次风和下三次风。三次风的分级送入和合理布置，不仅能减轻上述的不利影响，还能把制粉系统乏气中的煤粉烧掉，并加强燃烧后期可燃物与空气的混合，促进燃烧。为了保证三次风穿透火焰，三次风速通常达50～60米/秒。三次风温一般低于100℃。煤中水分较大时，只有60℃。三次风量约占总风量的10～18%，有时可达30%。三次风量的大小取决于一次风量。根据煤质的挥发分含量，着火的难易程度，水分含量等，一次风量首先以满足干燥原煤、输送煤粉的要求为原则。进入磨煤机前的一次风流量和温度可以调整，目的是控制磨煤机内的温度，提高磨煤效率，控制磨煤出力。（2）周界风在一次风喷口外缘，有时布置有