NTFB燃烧器的基本原理及特征

操作维护手册
NTF燃烧器的基本原理及特征
1.1版
目录
1. 绪论：燃烧器的三个主要功能 (i)
i.i最小化过量空气系数下空气与燃料的混合。

(i)
1.2形成与炉膛相匹配的稳定火焰 (1)
1.3污染物排放的控制：氮氧化物、一氧化碳和颗粒 (1)
2. NTFB燃烧器的运行原理与特征 (2)
3. 燃烧空气动力学原理 (4)
4. 超低氮氧化物排放的超混合系统 (5)
5. NTFB燃烧器的显著特征:
i•绪论：燃烧器的三个主要功能
i.i最小化过量空气系数下空气与燃料的混合。

燃烧器是将燃料和空气按所要求的速度，湍流度和浓度送入炉膛，并使燃料能在炉膛内
保持着火和燃烧的一个或一组装置。

燃烧器的第一个功能是：确保燃料与空气均匀混合进而在一定的火焰区域内完全燃烧。

一般认为，当特定体积的完全燃烧所需的过量空气量降低时，燃烧器的燃烧效率更高。

为了
得到期望的混合比率，需要一定的动力，此动力来自于燃烧空气流压降与燃料流压降之和。

特定体积、特定流速的空气与燃料压降为燃烧器正常工作提供了有用的混合动力。

燃烧器火
焰区域内的产热有赖于空气与燃料的混合能力：混合愈佳，其火焰愈短。

1.2形成与炉膛相匹配的稳定火焰
燃烧器的第二个功能是：便捷地点火以产生稳定的火焰，并且能形成与炉膛的形状和尺
寸相匹配的火焰，这一点至关重要。

通常，火焰形状可以由火焰长度与直径之比加以描述，
稳定的火焰一方面取决于壁面效应或临界旋涡效应。

另一方面取决于空气的动力学特性与燃
料的输入方式。

旋涡指输入燃烧器的流体的切向动量与轴向动量之比，旋涡是决定火焰形状
的关键参数。

为了获得良好的实际效果，必须使火焰形状与炉膛形状相协调，这在水管锅炉
中尤为重要，水管锅炉（包括火管锅炉，尤其是快装锅炉）。

如果在水冷壁上发生火焰撞击，在撞击点上产生不完全燃烧将导致一氧化碳和其他副产品的生成，并发生猛烈的重燃，使炉
子产生振动，同时水冷壁管也会过烧。

1.3污染物排放的控制：氮氧化物、一氧化碳和颗粒
空气与燃料的混合比率及分布决定了炉膛内特定的温度和化学组分的浓度。

燃烧器的形状、尺寸和流体输入方式对氮氧化物、一氧化碳和颗粒的形成有极大影响。

污染物的排放也与燃烧室的结构和受热面的布置密切相关。

显然，要有效降低特定炉子的污染物生成，就必须使燃烧器的结构与炉内流量场与温度场有良好地匹配。

燃烧器三大功能的实现，在一定程度上取决于炉子的结构。

燃烧器在稳定工作状态下的性能取决于它与炉子的相互作用。

因此，燃烧器的设计不能不考虑安装这台燃烧器的炉子的具体情况。

必须运用数学模型和CFX莫拟仿真技术对项目中的每一个细节加以细致的计算和研究。

这就是NTFB保证用户从燃烧器获得最佳使用效果的措施。

2. NTFB燃烧器的运行原理与特征
NTFB燃烧器的配风是以高强度的轴流风及中低强度的旋流风喷射进炉膛。

其燃料的配给
为可调分级输送，以控制氮氧化物及其他污染物的生成。

运用旋流与中心钝体混合作用来稳
定火焰。

为了产生与特定的炉膛形状和尺寸相匹配的火焰形状，需要预先设定切向与轴向动
量之比。

NTF醱烧器的另一大显著特征为：即使燃烧器正在运行，每一个单独的气体燃料喷
嘴仍然可以旋转、检修和更换。

空气通过圆柱形网罩进入燃烧器，由此产生足够的压降，以保证燃烧器内空气的均匀分
布。

之后少量的空气进入中心低速空气区，其余大部分空气会进入到轴向的空气管道内，在抵达火焰稳定器区域后一部分由火焰稳定器以产生旋流风，其余的以轴流风的形式喷射进燃
烧区域。

稳焰盘采用倾斜角可变的弧形叶片设计，以形成双重区域。

在靠近燃烧中心的地方，
叶片倾斜角很小，因而形成高浓度的宽广的炽热燃烧气体回流，保证刚进入的新鲜燃料与空
气能够持续燃烧。

当燃烧空气流过燃烧器时，这股气流被分为三个部分：一部分被导入内层中心区，在那里与燃料混合以产生稳定燃烧所必须的中心低速空气区；另外一部分流过外层的旋流区，在
那里由一组倾斜角可变的弧形叶片施加给这股气流一个切向速度以产生旋流风；第三部分速
度增大并完全沿火焰稳定器的轴向流动。

内层中心稳定区配有一个可调节的空气进口。

在燃烧器工作时，可以从外部对空气进口进行调节以调节内层中心的空气量。

NTFB燃烧器的适应性使得整套装置在调试时能够很容易地实现性能的最优化。

在内层
中心区域可以很清晰地观察到火焰的根部状况，这个空气区域空气流速较低，因此这是放置
火焰检测器和燃烧器点火器的理想位置。

即使在负荷最低的时候，检测器也能到探测火焰，这使得NTFB可以保证其燃烧器达到很高的实际运行的调节比。

气体燃料用三组独立的喷嘴输入。

第一组喷嘴位于内层中心管内，确保火焰的稳定性不受燃烧器负荷与总的过量空气条件的影响。

第二组喷嘴被用作在回流区内喷射燃料，该回流
区成形于外部旋流式喷嘴所配置的倾斜角可调节的叶片处。

第三组喷嘴用来最后完成燃料的
分级输入，这样布置的目的在于降低氮氧化物的排放。

NTFB然烧器的显著特征是，其燃气喷嘴可以完全地、独立地即时调节。

燃气速度由喷嘴上的一个单独的球阀加以调节，同时喷嘴可以一边旋转一边沿轴向前后移动，这样可以即时
调节，迅速实现燃烧性能的最优化，而无须停机调试。

其结果是：无论在使用单台燃烧器还是多台燃烧器的项目中，均可实现燃料的高效分级燃烧，并将氮氧化物和一氧化碳的产生降
至最低。

在用燃油做燃料时，NTFB使用了特殊的尺寸可调的雾化装置，该装置布置在燃烧器内部，
也可以即时调节。

如此即可调节雾化蒸汽与燃油的比率，从而控制雾化燃料喷入燃烧空气气
流后的扩散。

有了这些独特的适应性设计，我们可以很方便地对燃烧空气动力场进行即时调节。

所有这些性能都可以在启动时甚至燃烧时调节，而根本不需要停炉。

综上所述，通过对燃烧过程进行精细的调节，即使在锅炉满负荷运行时NTFB然烧器的性
能也能够达到最优化，可以实现最低的排放和最高的效率。

NTFB燃烧器的喉口是直圆筒状的，没有任何扩散。

使用扩散喉口对轴流燃烧器是有害的。

例如，在应用多台燃烧器的项目中，扩散喉口内的旋流式喷嘴位置的微小变化将改变流动通
道内的流通。

众所周知，空气的流动平衡若被改变，将对整体燃烧性能产生不利影响。

扩散喉口会使空气向外扩散流动，导致火焰张散，进而在狭窄的炉膛内引起严重的火焰撞击问题。

扩散喉口的概念对于旧的全旋流燃烧器是必需的，比如Coen DAZ, Peabody-H，和Todd Register。

这些燃烧器都用于产生球状火焰，适用于以煤为燃料改为以燃油为燃料的方形锅
炉。

不幸的是，这些燃烧器制造商将扩散喉口的概念错误地引入了他们的轴流燃烧器设计之中。

NTFB勺直圆筒状喉口设计优于扩散喉口的原因如下：首先，直圆筒状喉口容易制造而且
造价较低。

其次，平行流动空气良好的冷却作用使直圆筒状喉口不会过热。

最后也是最重要
的是，旋转式喷嘴的布置可以防止燃烧器之间空气流动的不平衡。

当过量空气在一20%至+400%之间的范围时，NTFB 虫特的内层中心低速空气区域设计和 倾斜角可变的弧形叶片足以在任何负荷下确保火焰的绝对稳定。

燃料-空气混合的高效能：
燃烧器出口处强烈的沿轴向、 径向、切向的空气与高速喷射的燃料流混合， 提供了最佳
的、便于控制的混合模式，使得燃料与空气的充分混合，以保证混合物达到最大的均匀性。

适用范围:
运用燃烧空气动力学原理，可以控制火焰形状，使之变得短而宽或变得长而窄。

1.5至
5.5的火焰长度与直径之比适合于任何一种类型的锅炉。

每个喷嘴都单独配置有球阀， 用以
调节燃气的流量，且每个喷嘴都可以单独旋转以改变燃气的喷射方向， 使之与空气的流动完
美地匹配。

对于燃油喷射， NTFB
使用了专用的可即时调节火焰形状与尺寸的雾化
装置，以得到最佳的燃油火焰形状。

超低污染排放：
NTFB 燃烧器的每个喷嘴都可以单独调节，且喷嘴分三级布置，这种设计方式可以最大 限度地利用燃烧室的空间，从而可实现特定炉子所可能达到的最少的氮氧化物排放。

使用我
们独有的超混合技术还可以进一步降低氮氧化物排放， 相结合，可以使炉膛温度均匀分布。

3.燃烧空气动力学原理
火焰的绝对稳定：
这种技术与具有很大动量的蒸汽射流
4.超低氮氧化物排放的超混合系统
超低氮氧化物排放技术：低于10 ppm
众所周知，炉膛的局部温度超过2800华氏度（1538摄氏度），此时就会有大量的氮
氧化物产生。

由于大多数锅炉炉膛的平均出口温度是2000到2500华氏度（1093到1371
摄氏度），且炉膛温度不均匀，尤其是燃烧区域温度不均匀将导致氮氧化物的生成。

燃烧区域的充分混合可以使炉膛温度达到最大的均匀性，从而降低炉膛整体温度水平，将生成的氮
氧化物降至可以忽略的水平，如低于10 ppm。

超混合技术使锅炉能够在氮氧化物排放量仅为20到30PPM勺范围内工作，而无需进行烟
气再循环。

如结合烟气再循环，则NTFB超混合技术燃烧器可将氮氧化物排放量降至 5 ppm。

NTFB勺技术方案：使炉膛温度均匀
超混合技术源于先进的燃气涡轮燃烧室技术。

超混合技术是一个革命性的系统，它利用
高压蒸汽的动量来提高混合比和降低温度峰值。

超混合系统根据数值模拟理论设计，在任何
特定的炉膛结构上应用都能够达到最佳效果。

超混合技术可以使炉膛温度达到最大的均匀性。

它不仅能降低温度峰值，还能减少过冷
区域，因而能降低氮氧化物和一氧化碳的排放。

根据火焰区域的燃烧学将燃料保持在较少的
水平，以避免即时形成氮氧化物。

NTFB超混合技术燃烧器的高速混合还能使火焰明显变小。

如此一来，便可以消除过去困
扰着大多数低氮氧化物排放燃烧器的火焰撞击和炉膛轰鸣的问题。

超混合系统的蒸汽消耗量与燃油雾化器的蒸汽消耗量相当。

超混合系统使用锅炉总蒸发
量1 %左右的蒸汽，由于贯穿整个运行范围的过量空气曲线变得较为平坦，其所节约的燃料
轻易抵消了蒸汽消耗所增加的成本。

5. NTFB燃烧器的显著特征:
1）调节比可达：40: 1 ;
2)可旋转和可关闭的燃气喷嘴易于维护和检修；
3)即时调节能力强，在不停炉的情况下可以达到与炉膛匹配的最佳火焰形状；
NTFB然烧器的结构设计以便利的即时调节为原则，以实现火焰形状、氮氧化物和一氧化
碳排放、过量空气和调节比等参数的最优化。

燃烧器的每个燃气喷嘴均配有一个阀门，可以方便地调节，直至实现燃料流动和喷射方向的最优化。

这种安排还允许从外部对喷嘴加以维
护、检查和更换，而且不必停炉。