燃燒理論與優(yōu)化運行

1、鍋爐燃燒理論與運行優(yōu)化、安全鍋爐燃燒理論與運行優(yōu)化、安全各個階段的作用各個階段的作用燃燒理論 認識燃燒過程本質 掌握燃燒過程規(guī)律 控制燃燒過程各個階段鍋爐設計 遵循燃燒傳熱規(guī)律 根據(jù)燃料特性 保證安全經濟運行優(yōu)化 理論結合實踐 守住安全底線 做好節(jié)能減排 煤的元素分析：炭、氫、氧、氮、硫、灰分及水分。 煤的工業(yè)分析：灰分、水分、揮發(fā)分及固定碳。 水分水分增大時，著火熱也隨之增大。同時由于一部分燃燒熱消耗在加熱水分并使之汽化和過熱上，也降低爐內煙氣溫度，從而使煤粉氣流卷吸的煙氣溫度以及火焰對煤粉氣流的輻射熱都相應降低，這對著火是不利的。 灰分灰分在燃燒過程中不但不能放出熱量，而且還要吸收熱量。燃

2、料性質燃料性質煤種Vdaf100著火及燃燒情況無煙煤9難著火及燃燒完全貧煤919較難著火及燃燒完全中揮發(fā)分煙煤1930易著火及燃燒完全高揮發(fā)分煙煤3040易著火及燃燒完全褐煤4050易著火及燃燒完全動力用煤分類動力用煤分類燃燒反應兩大定律燃燒反應兩大定律 化學反應速度與燃料性質及溫度的關系：阿累尼烏斯定律阿累尼烏斯定律：kk0(E/RT)k0 單位濃度中，反應物質分子間的碰撞頻率及有效碰撞次數(shù)的 系數(shù)E反應活化能R通用氣體常數(shù)T反應溫度k反應速度常數(shù)（濃度不變）煤種daf活化能%KJ/mol無煙煤5.1585.212貧煤15.1855.098煙煤33.4045.452煙煤41.0238.911

3、質量作用定律：質量作用定律：一定溫度下，化學反應速度與參加反應的各反應物的濃度乘積成正比（煤粉、氧濃度） 根據(jù)研究和實測結果，煤粉氣流著火熱的7090，來源于卷吸高溫煙氣時的對流換熱，1030來源于爐膛四壁及高溫火焰的輻射。煤粉獲得了足夠的熱量并達到著火溫度后就開始著火燃燒。在實際燃燒設備中，希望煤粉離開燃燒器噴口后適當位置能穩(wěn)定地著火。如果著火過早，可能使燃燒器噴口過熱而被燒壞，也易使噴口附近結渣；如果著火過遲，就會推遲整個燃燒過程，致使煤粉燃盡度差，增大機械未完全燃燒熱損失。而且著火推遲，還會使火焰中心上移。煤粉著火理論煤粉著火理論良好良好燃燒的要素燃燒的要素燃燒三要素風煤比的解析風煤比的

4、解析制粉系統(tǒng)的風煤比定義：進入磨煤機的冷風和熱風與煤的比值。作用：a、滿足輸送煤粉的需要 b、滿足煤粉中揮發(fā)分著火燃燒所需的氧量 c、對煤粉進行適當?shù)念A熱鍋爐系統(tǒng)的風煤比定義：進入鍋爐的總風量與總煤量的比值。（過量空氣系數(shù)）作用：a、保證煤粉的充分燃燒 b、實現(xiàn)不完全燃燒最小 損失下的最小風量制粉系統(tǒng)的風煤比制粉系統(tǒng)的風煤比煤質特性一次風量一次風速一次風溫著火速度著火位置著火穩(wěn)定性煤粉沉積回火、超溫爆炸、結渣脫火、電耗不完全燃燒盤上參數(shù)影響性能可能后果 一次風量主要主要取決于煤的揮發(fā)分含量和揮發(fā)分的發(fā)熱量。當煤質一定時，一次風量是影響煤粉氣流著火速度和著火穩(wěn)定性的主要因素。一次風量愈大，煤粉氣

5、流加熱至著火所需的熱量就越多，即著火熱愈多，使著火推遲，燃料在爐內的有效燃燒時間減少，導致燃燒不完全。制粉系統(tǒng)的最佳風煤比制粉系統(tǒng)的最佳風煤比l對不同煤種有不同的配比，不同負荷下有不同風煤比。灰份高，風量要求就大，只有這樣才能保證攜粉量，但是，灰份高時常常煤質又差要求風量又小，這樣才有利安全穩(wěn)定燃燒；不同的負荷下，爐膛溫度不一樣，燃燒工況不一樣，為了更好的讓煤進行完全燃燒，就要有不同的煤粉細度，對磨組的風煤比要求也不一樣。 05100102030405060708090 100磨機負荷 t/H壓力與給煤量曲線作用力壓力 MPa煤種無煙煤貧煤煙煤褐煤一次風速m/s2025203025352540

6、二次風速m/s4055455540604060三次風速m/s5060556035453545規(guī)程規(guī)范中對風速與風溫的要求規(guī)程規(guī)范中對風速與風溫的要求對風速的要求對風溫的要求三要素：煤粉濃度：0.3-0.6kg/m3; 氧量12%(啟動停止時吹掃) 溫度：沉積自燃、陰燃、回火 褐煤：160、細度30-60m 煙煤：300、細度30m制粉系統(tǒng)的防爆制粉系統(tǒng)的防爆防爆設計：避免沉積、控制流速、限制溫度 吹掃 惰化 防爆門爆炸易發(fā)期：啟動、停止階段（氧含量高）典型案例典型案例 磨出口粉管內壓力由2.74 18.76Kpa 磨煤機入口一次風壓由6.44 12.75Kpa 空氣預熱器出入口最高煙氣壓力0.

7、15Kpa煤量過大未著火沒有吹掃減少煤量繼續(xù)點火瞬間引爆某660MW機組制粉系統(tǒng)及爐膛爆炸三處違章：等離子點火煤量超過設計值；未著火連續(xù)給煤3分多；沒有停磨進行爐膛吹掃制粉系統(tǒng)運行中需注意事項制粉系統(tǒng)運行中需注意事項1、盡可能減少磨煤機的啟停次數(shù)，每次停運后、啟動前必須進行吹掃。2、直吹式制粉系統(tǒng)，同一臺磨煤機對應的燃燒器，應盡可能都投入，不宜長時間停運單只。帶有吹掃風門的應每次啟停時進行一次風粉管道的吹掃。3、倉儲式制粉系統(tǒng)的吸潮門應定時檢查防止堵塞，每次大小修粉倉必須排空。4、停止制粉系統(tǒng)時，嚴禁不減煤直接停止給煤機，必須將給煤機及磨煤機內煤粉排空。5、運行中嚴格控制制粉系統(tǒng)出口風粉混合物

8、溫度及流速。鍋爐系統(tǒng)的風煤比鍋爐系統(tǒng)的風煤比 風量大：排煙熱損失增大、風機等電耗增大、爐膛溫度降低、燃燒弱化，鍋爐效率降低，尾部受熱面低溫腐蝕可能加劇； 風量小：機械與化學不完全燃燒熱損失增大，爐內還原性氣氛增加，如貼壁燃燒的話，高溫腐蝕會加劇。 空預器入口氧量設定一般應符合過量空氣系數(shù)的設計： 1.2-1.3對應氧量3.5-4.85%，應在這個范圍內，且根據(jù)負荷、CO含量及飛灰等參數(shù)選取合適值。 正確混合方式的解析正確混合方式的解析 煤粉受熱水分析出揮發(fā)分析出揮發(fā)分首先著火引燃焦碳揮發(fā)分與焦碳一道燃盡形成灰渣。 揮發(fā)分著火，燃盡時間僅占整個燃燒過程的10，約為0.20.5秒；而焦碳燃盡程度達

9、到98的過程所占的時間很長，約為90，燃盡時間為12.8秒。從燃燒放熱量來看，焦碳占煤粉總放熱量的 6095。揮發(fā)分析出120-450著火450-550動力區(qū)-過渡區(qū)-擴散區(qū)燃燒器斷面區(qū)域的混合:正確混合方式的解析正確混合方式的解析合適的一二次風速比燃燒器斷面區(qū)域的混合:動力區(qū) 化學反應速度小于氧氣擴散速度 氧氣充足，溫度起主導（900-1000）過渡區(qū) 提高溫度及氧氣擴散速度均可 提高燃燒速度擴散區(qū) 化學反應速度大于氧氣擴散速度 溫度已足夠高，氧氣擴散速度起主導合適的一二次風速比一次風速：22-35m/s 容易測量控制二次風速：30-60m/s 不易精確測量差壓（Pa）30040050060

10、070080090010001300風速(m/s)313640444750535664風箱差壓與風速的關系燃燒器斷面區(qū)域的混合燃燒器斷面區(qū)域的混合設計對不同風門開度的要求設計對不同風門開度的要求二次風門對運行的影響二次風門對運行的影響對切圓大小的影響風速58m/s風速30m/s結焦高溫腐蝕汽溫變化NOX排放不完全燃燒15.014.514.013.513.012.512.0400600800100012001400160018002000溫度(K)爐膛高度(m) 開度0% 開度25% 開度50% 開度75% 開度100%W火焰鍋爐乏氣風開度二次風量的恰當分級分配二次風量的恰當分級分配項目符號單位

11、設計煤種一次風率R1%17.2二次風率R2%22.1三次風率R3%20.7燃盡風風率R0%27周界風率Rzj%8一次風速度W1m/s24二次風速度W2m/s45三次風速度W3m/s35/26燃盡風速度Wom/s42.85周界風速度Wzjm/s31.11一次風噴口面積F1m23.44二次風噴口面積F2m22.8三次風噴口面積F3m22燃盡風噴口面積Fom23.59周界風噴口面積Fzjm21.46風率分配的準確性？如何實現(xiàn)風率分配優(yōu)化？如何實現(xiàn)風門開度的優(yōu)化配置？合適的一二次風速控制；風量分配的精確計算及試驗校核；爐膛溫度梯度分配的準確掌握。風碳比概念的提出相同負荷，不同煤種充分燃燒所需理論空氣量基本一致；鍋爐入爐碳量是一個僅隨負荷變化的量，不隨煤種變化而變化；風碳比基本接近于常數(shù)，根據(jù)負荷控制總風量； 鍋爐系統(tǒng)風煤比概念的衍伸鍋爐系統(tǒng)風煤比概念的衍伸爐膛系統(tǒng)的防爆爐膛系統(tǒng)的防爆運行中常見爐膛爆炸原因：1、爐內已有油氣、煤粉漏入爐碳，達到可爆燃濃度的空氣混合物，未吹掃即點火；、2、油槍霧化不良，未燃盡油積累在受熱面上；3、鍋爐滅火后吹掃不夠或未吹掃，直接再點火過程中；4、低負荷、低過量空氣系數(shù)、不完全燃燒較高時；5、垮焦及掉灰過程中，部分燃燒器失去火焰，燃燒器保護未投，繼續(xù)投入燃料及空氣