燃烧设备

一次风喷口相对集中布置，并靠近燃烧器 的下部，二次风喷口分层布置，且一、二 次风口间距较大。
分级配风是把二次风分级分阶段的送入。
分级配风一次风集中布置，气流刚性↑，煤 粉浓度↑，燃烧放热集中，火焰中心温度↑， 利于着火。一二次风口间距大，一、二次 风的混合晚，保证一次风粉良好的着火条 件，后期扰动好，有利于燃尽。适用于低 挥发分的无烟煤、贫煤。
燃烧器的分类：按燃烧器出口气流的特征，可分为 直流燃烧器和旋流燃烧器两大类。
直流燃烧器：出口气流为直流射流或直流射流组的 燃烧器。
旋流燃烧器：出口气流可以是几个同轴旋转射流的 组合，也可以是旋转射流和直流射流的组合，但主 流为旋转射流的燃烧器。
❖ 直流燃烧器及其布置
直流燃烧器是由一组圆形或矩形的喷口组成，一、 二次风从各自喷口以直流射流形式喷进炉膛。
电站锅炉的燃烧设备主要包括煤粉燃烧器和炉 膛等。燃烧器的作用是将燃料与燃烧所需空气按一 定的比例、速度和混合方式经喷口以射流形式送入 炉膛，保证燃料在炉膛内与空气充分混合、及时着 火、稳定燃烧和燃尽。燃烧器的性能对燃烧的稳定 性和经济性有很大影响。
对于煤粉锅炉燃烧器的基本要求是：
➢ 保证燃料与空气充分混合、及时着火、稳定燃烧 和燃尽，燃烧效率较高。
扩展角：射流外边界线的交点称为源点，其交角即扩展角。
转折截面：核心区消失， 只在射流轴线保持初速 Ｗ 的某点对应的截面。
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在转折截面前的射流段 称为初始段，在转折截 面后的射流段称为基本 段。
1. 卷吸：由射流外侧边界带动周围烟气随射流一起 流动，使射流质量逐渐增加，并发生热量交换， 最终射流横截面扩大，速度降低，煤粉浓度降低， 温度升高。即卷吸过程。
二、直流燃烧器配风方式： 燃煤特性决定了燃烧器的结构。对于低挥发分的 无烟煤、贫煤，燃烧器必须首先保证煤粉稳定着 火；对于挥发分较高的烟煤、褐煤，着火相对比 较容易，燃烧器要保证燃烧时的空气补给。
根据燃煤特性不同，直流燃烧器一、二次风喷口 的排列方式也不同，可分为均等配风和分级配风。
1. 均等配风：
煤粉气流卷吸高温烟气是着火热量的主要来源。
喷口尺寸↓，卷吸量↑，因此可将Baidu Nhomakorabea个大喷口分成 几个小喷口，可增加射流卷吸能力。
矩形喷口面积不变，h0/b0↑，喷口周界↑，卷吸能 力↑。
速度↑，卷吸能力↑。
直流射流卷吸能力 < 旋流射流卷吸能力。
2. 射程L：射流轴向速度Wm与射流初始速度W0的比 值降低到0.05时的截面与喷口间的距离。射程反映 轴向速度Wm沿射流运动方向衰减的程度，即射流 在烟气介质中的贯穿能力。
一、二次风相间布置的配风方式。即在两个 一次风口之间均等布置一个或两个二次风口， 各二次风喷口的风量分配较均匀。
均等配风燃烧器一、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，达到完 全燃烧。因此适用于燃用高挥发分煤种，如 烟煤、褐煤。
2. 分级配风：
由于分级配风方式多用于无烟煤、贫煤，因此 为了保证煤粉稳定着火，中储式制粉系统都采 用热风送粉。此时磨煤乏气通过单独的三次风 口送入炉膛。
三次风口布置不当，可能会影响煤粉气流着火 （使炉膛温度降低，着火推迟，燃烧不稳定 等），使燃尽条件恶化，导致q4↑，火焰中心 上移，炉膛出口烟温↑，炉膛出口附近结渣， 过热器超温等事故。
一、直流射流的空气动力学特性：
射流初速度W0， 初温T0， 煤粉初始浓度C0。 烟气速度Wamb=0， 环境内煤粉浓度Camb=0， 环境温度Tamb>T0。
直流射流过程：直流燃烧器的单个喷口喷出的气流是最简单 的圆形或平面紊流直流射流。煤粉气流以较高的初速 （Re≥105）和一定的浓度，射入尺寸很大的炉膛空间，炉膛 内充满高温静止烟气，炉内煤粉浓度为零。自由紊流射流除 沿着轴线方向作整体运动外，流体微团还具有紊流脉动，与 周围介质发生物质、动量、热量交换，将周围部分高温静止 烟气卷吸到射流中来，并随射流一起运动。
沿射流流动方向： 射流横断面不断扩展， 流量Q增加， 煤粉浓度C下降， 温度T升高， 轴向速度W减慢， 最后射流的能量完全消失 在空间介质中。
射流核心区：射流中心尚未被周围气体混入，保持初速 W0的区域。 紊流边界层：核心区维持初速W0的边界称为内边界；射 流与周围气体的分界称为外边界。内、外边界间区域为紊 流边界层，其内为射流本身流体以及卷吸进来的周围气体。
燃尽风OFA：在大型锅炉燃烧器最上部，三次风口之上，设 置有两个燃尽风口。通过燃尽风口送入剩余15%的空气，实 现富燃料燃烧，抑制燃烧区段温度，可实现空气分级燃烧， 降低NOX生成量。 周界风：装在一次风喷口的四周，风层薄、风量小、风速较 高。可防止喷口烧坏，加强卷吸，防止煤粉离析，增强一次 风刚性，减少偏斜，并适应煤质变化。
➢ 能形成良好的炉内空气动力场，火焰在炉内的充 满程度好，且不会冲墙贴壁，避免结渣。
➢ 有较好的燃料适应性和负荷调节范围。 ➢ 能减少NOX的生成，减少对环境的污染。 ➢ 结构简单，流动阻力较小。
送入燃烧器的空气是按对着火、燃烧有利而合理 组织、分批送入的。按送入的空气作用不同，可将送 入的空气分成三种：
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挥发分燃烧对氧气的需要，一 次风数量一般较少。
二次风：待煤粉气流着火后再送入的空气，主要作用 是补充煤粉继续燃烧所需要的空气，并起着组织炉内 气流扰动和混合的作用。
三次风：当制粉系统采用中储式热风送粉，将磨煤乏 气通过单独的喷口送入炉膛燃烧。
喷口面积一定，速度↑，射程L↑。
速度一定，喷口面积↑，射程L↑。（小喷口L↓）
射流卷吸周围气体越多，衰减↑，射程L↓ 。
直流射流射程L > 旋流射流射程L。
3. 射流刚性：在有限空间内，射流抵抗外界干扰不 发生偏离轴线的能力。刚度不够，射流偏移到炉 墙，可能引起结渣；偏向其他射流，会干扰其他 射流的正常工作。 射流初始动量↑，射流刚性↑。（与射程L相同）
一般三次风口布置在燃烧器最上方，与二次风 口保持一定间距，并有一定下倾角（压火）。
3. 直流燃烧器各层二次风作用：
上二次风：补充氧气，保证燃尽，强化燃尽阶段的混合。
中二次风：保证燃烧所需氧气，强化湍流扰动。
下二次风：托住大颗粒煤粉和火焰，延长煤粉炉内停留时间， 防止未燃煤粉直接落入冷灰斗，降低q4，降低炉膛下部温度， 防止结渣。