直流燃燒器調(diào)整學(xué)習(xí)資料

四角布置直流燃燒器的工作原理

直流燃燒器一般布置在爐膛四角上。煤粉氣流在射出噴口

時，雖然是直流射流，但當(dāng)四股氣流到達爐膛中心部位時，

以切圓形式匯合，形成旋轉(zhuǎn)燃燒火焰，同時在爐膛內(nèi)形成一

個自下而上的旋渦狀氣流。

1.1、直流燃燒器的工作過程：

(1)煤粉氣流卷吸高溫?zé)煔舛患訜岬倪^程；

(2)射流兩側(cè)的補氣及壓力平衡過程；

⑶煤粉氣流的著火過程；

(4)煤粉與二次風(fēng)空氣的混合過程；

⑸氣流的切圓旋轉(zhuǎn)過程；

(6)焦碳的燃盡過程。

上述幾個過程雖然有先后順序或某幾個過程同時進行，但各

過程之間的相互影響是十分顯著的主氣流卷吸高溫?zé)煔獾?/p>

過程。從燃燒器噴口射出的氣流仍然保持著高速流動。由于

氣流的紊流擴散帶動周圍的熱煙氣一道向前流動，這種現(xiàn)象

叫“卷吸〃。由于“卷吸〃，射流不斷擴大，不斷向四周擴張。

同時，主氣流的速度由于衰減而不斷減小。正是由于射流的

這種“卷吸〃作用，將高溫?zé)煔獾臒崃吭丛床粩嗟剡\輸給進入

爐內(nèi)的新煤粉氣流，煤粉氣流才得到不斷加熱而升溫，當(dāng)煤

粉氣流吸收足夠的熱量并達到著火溫度后，便首先從氣流的

外邊緣開始著火，然后火焰迅速向氣流深層傳播，達到穩(wěn)定

著火狀態(tài)。

1.2、鄰角氣流的撞擊點燃作用

在切圓燃燒爐中，四股氣流具有“自點燃”作用。即煤粉氣流

向火的一側(cè)受到上游鄰角高溫火焰的直接撞擊而被點燃。這

是煤粉氣流著火的主要條件。背火的一側(cè)也卷吸爐墻附近的

熱煙氣，但這部分卷吸獲得的熱量較少，此外，一次風(fēng)與二

次風(fēng)之間也進行著少量的過早混合，但這種混合對著火的影

響不大。

1.3、煤粉氣流接受輻射加熱

煤粉氣流著火的熱源部分來自爐內(nèi)高溫火焰的輻射加熱，但

著火的主要熱源來自卷吸加熱,約占總著火熱源的60?70%。

1.4、熱源不足時的著火

當(dāng)煤粉氣流沒有足夠的著火熱源時，雖然局部的煤粉通過加

熱也可達到著火溫度，并在瞬間著火但這種著火不能穩(wěn)定進

行，即著火后還容易滅火。這樣的著火極易引起爆燃，因而

是一種十分危險的著火工況。

1.5、煤粉氣流從著火到燃盡的各階段

煤粉氣流在正常燃燒時，一般在距離噴口0.5―1處開始著

火，在離開噴口1?2米的范圍內(nèi)，煤粉

中大部分揮發(fā)分析出并燒完，此后是焦炭和剩余揮發(fā)份的燃

燒，需要延續(xù)10?20米甚至更長的距離。當(dāng)燃料到達爐膛

出口處時，燃料中98%以上的可燃物可以完全燃盡。

1.6、四角切圓燃燒的氣流偏斜

采用四角燃燒方式的鍋爐，運行中容易發(fā)生氣流偏斜而導(dǎo)致

火焰貼墻，引起結(jié)渣以及燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象。、鄰角氣流的撞

擊是氣流偏斜的主要原因射流自燃燒器噴口射出后，由于受

到上游鄰角氣流的直接撞擊，撞擊點愈接近噴口，射流偏斜

就愈大撞擊動量愈大，氣流偏斜就愈嚴(yán)重。、射流兩側(cè)“補氣”

條件的影響射流自噴口射出后仍然保持著高速流動，射流兩

側(cè)的煙氣被卷吸著一道前進，射流兩側(cè)的壓力就隨著降低

這時，爐膛其它地方的煙氣就紛紛趕來補充，這種現(xiàn)象稱“補

氣”。如果射流兩側(cè)的補氣條件不同就會在射流兩側(cè)形成壓

差。向火面的一側(cè)受到鄰角氣流的撞擊，補氣充裕，壓力較

高；而背火面的一側(cè)補氣條件差，壓力較低。這樣，射流兩

側(cè)就形成了壓力差，在壓力差的作用下，射流被迫向爐墻偏

斜甚至迫使氣流貼墻，引起結(jié)渣。燃燒器的高寬比(hr/b)對

射流彎曲變形影響較大燃燒器的高寬比值愈大，射流形狀愈

寬而薄，其“剛性”就愈差，因而，射流愈容易彎曲變形。

在大容量鍋爐上，由于燃煤量顯著增大，燃燒器的噴口通流

面積也相應(yīng)增大，所以噴口數(shù)量必然增多為了避免氣流變形

和減小燃燒器區(qū)域水冷壁的熱負荷，將燃燒器沿高度方向拉

長，并把噴口沿高度分成2?3組，每組的高寬比不超過6,

相鄰兩組噴口間留有空檔，空檔相當(dāng)于一個壓力平衡孔，用

來平衡射流兩側(cè)的壓力，防止射流向壓力低的一側(cè)彎曲變

形。、當(dāng)燃燒器多層布置時對旋渦直徑的影響較大上層氣流

不斷的被卷吸到下層氣流中，加上氣流受熱膨脹的影響，使

氣流容積流量增大，旋渦直徑相應(yīng)增大，一般可使實際切圓

直徑膨脹到假想切圓直徑的7?8倍。

2、燃燒調(diào)整

2.1、設(shè)備結(jié)構(gòu)調(diào)整

切園直徑爐內(nèi)四股氣流的相互作用，不僅影響到氣流偏斜程

度，也影響到假想切圓直徑。而切圓直徑又影響著氣流貼墻、

結(jié)渣情況和燃燒穩(wěn)定性。此外，還影響著汽溫調(diào)節(jié)和爐膛容

積中火焰的充滿程度。當(dāng)鍋爐燃用的煤質(zhì)變化較大時，切圓

直徑的調(diào)整十分重要。當(dāng)切圓直徑較大時，上游鄰角火焰向

下游煤粉氣流的根部靠近，煤粉的著火條件較好。這時爐內(nèi)

氣流旋轉(zhuǎn)強烈，氣流擾動大，使后期燃燒階段可燃物與空氣

流的混合加強，有利于煤粉的燃盡。切圓直徑過大，也會

帶來下述的問題：

⑴火焰容易貼墻，引起結(jié)渣；

(2)著火過于靠近噴口，容易燒壞噴口；

(3)火焰旋轉(zhuǎn)強烈時，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)動量矩大，同時因為高溫

火焰的粘度很大，到達爐膛出處，殘余旋轉(zhuǎn)較大，這將使?fàn)t

膛出口煙溫分布不均勻程度加大，因而既容易引起較大的熱

偏差，也可能導(dǎo)致過熱器結(jié)渣，還可能引起過熱器超溫。

在大容量鍋爐上為了減輕氣流的殘余旋轉(zhuǎn)和氣流偏斜，假想

切圓直徑有減小的趨勢，對于300MW鍋爐切圓直徑一般設(shè)

計為?。同時，適當(dāng)增加爐膛高度或采用燃燒器頂部消旋二

次風(fēng)（一次風(fēng)和下部二次風(fēng)正切圓布置,頂部二次風(fēng)反切圓布

置），對減弱氣流的殘余旋轉(zhuǎn)，減輕爐膛出口的熱偏差有

一定的作用，但還不可能完全消除。當(dāng)然，切圓直徑也不能

過小，否則容易出現(xiàn)對角氣流對撞，火焰推遲，四角火焰的

“自點燃”作用減弱燃燒不穩(wěn)定，燃燒不完全，爐膛出口煙溫

升高一系列不良現(xiàn)象，影響鍋爐安全運行。適當(dāng)加大切園直

徑，可使上部鄰角的火焰更靠近射流根部，對著火有利，爐

膛充滿度較好。燃用揮發(fā)分較低劣質(zhì)煤是，希望較大的切園

直徑，但切園直徑過大，一次風(fēng)煤粉氣流可能偏轉(zhuǎn)貼壁，火

焰沖刷水冷壁引起結(jié)渣。燃用易著火易結(jié)渣和高揮發(fā)分煤種

是，適當(dāng)減小切園直徑。大的切園直徑爐內(nèi)殘余旋轉(zhuǎn)保持爐

膛出口甚至更遠，對燃盡有利，但增大煙溫偏差引起超溫。

、煤粉細度煤粉越細，單位質(zhì)量煤粉表面積越大，加熱升

溫、揮發(fā)分析出著火和燃燒速度越快，著火越迅速，燃盡所

需時間越短，飛灰可燃物含量越小，燃燒越徹底煤粉細度也

不是越細越好，還要考慮綜合經(jīng)濟性，選用經(jīng)濟細度。

2.2、運行調(diào)整、鍋爐負荷

鍋爐負荷降低，爐膛平均溫度及燃燒器區(qū)域溫度都要降低，

著火變難。高揮發(fā)分煤，飛灰可燃物隨負荷變化下，低揮發(fā)

分煤，飛灰可燃物受負荷影響很大。煤粉濃度一次風(fēng)中煤粉

和空氣質(zhì)量比對著火穩(wěn)定影響大。高的煤粉濃度不僅使得單

位體積燃燒釋放熱量強調(diào)增大而且容積內(nèi)輻射粒子數(shù)量增

加，導(dǎo)致風(fēng)粉氣流黑度增大，可迅速吸收爐膛輻射熱量，著

火提前。隨著煤粉濃度的增大，煤中揮發(fā)分析出后濃度增大,

促進了可燃混合物的著火。對于劣質(zhì)煤，需要較高的煤粉濃

度。一次風(fēng)與二次風(fēng)在鍋爐燃燒設(shè)備和煤質(zhì)一定的條件下，

一次風(fēng)與二次風(fēng)的調(diào)節(jié)就成為決定著火和燃盡過程的關(guān)鍵。

一次風(fēng)與二次風(fēng)的工作參數(shù)用風(fēng)量、風(fēng)速和風(fēng)溫來表示。

a.一次風(fēng)量

一次風(fēng)量主要取決于煤質(zhì)條件。當(dāng)鍋爐燃用的煤質(zhì)確

定時，一次風(fēng)量對煤粉氣流著火速度和著火穩(wěn)定性的影響是

主要的。一次風(fēng)量愈大，煤粉氣流加熱至著火所需的熱量就

越多，即著火熱愈多。這時，著火速度就愈慢，因而，距離

燃燒器出口的著火位置延長，使火焰在爐內(nèi)的總行程縮短，

即燃料在爐內(nèi)的有效燃燒時間減少，導(dǎo)致燃燒不完全。顯然,

這時爐膛出口煙溫也會升高，不但可能使?fàn)t膛出口的受熱面

結(jié)渣，還會引起過熱器或再熱器超溫等一系列問題，嚴(yán)重影

響鍋爐安全經(jīng)濟運行。對于不同的燃料，由于它們的著火特

性的差別較大，所需的一次風(fēng)量也就不同。應(yīng)在保證煤粉管

道不沉積煤粉的前提下，盡可能減小一次風(fēng)量。對一次風(fēng)量

的要求：滿足煤粉中揮發(fā)分著火燃燒所需的氧量滿足輸送煤

粉的需要如果同時滿足這兩個條件有矛盾，則應(yīng)首先考慮輸

送煤粉的需要。例如，對于貧煤和無煙煤，因揮發(fā)分含量很

低，如按揮發(fā)分含量來決定一次風(fēng)量，則不能滿足輸送煤粉

的要求，為了保證輸送煤粉，必須增大一次風(fēng)量。但因此卻

增加了著火的困難，這又要求加強快速與穩(wěn)定著火的措施，

即提高一次風(fēng)溫度，或采用其它穩(wěn)燃措施。一次風(fēng)量通常用

一次風(fēng)量占總風(fēng)量的比值表示，稱為一次風(fēng)率。一次風(fēng)率的

推薦值列于表6-lo

一次風(fēng)率的推薦值

煤種無煙煤貧煤煙煤

煙煤褐煤

Vdaf20%?30%>

30%

乏氣送粉20?2525?30

25?3520?45

熱風(fēng)送粉15?2020?2520?25

25?4040?45

b.一次風(fēng)速、風(fēng)率

在燃燒器結(jié)構(gòu)和燃用煤種一定時，確定了一次風(fēng)量就等于確

定了一次風(fēng)速。一次風(fēng)速不但決定著火燃燒的穩(wěn)定性，而且

還影響著一次風(fēng)氣流的剛度。在一定的總風(fēng)量下，燃燒器保

持適當(dāng)?shù)囊淮物L(fēng)出口風(fēng)率、風(fēng)速，是建立良好爐內(nèi)工況和穩(wěn)

燃所必須的。一次風(fēng)速過高，會推遲著火，引起燃燒不穩(wěn)定,

甚至滅火。一次風(fēng)率越大，為達到煤粉氣流著火所需熱量越

大，達到著火所需時間越長。同時，煤粉濃度也隨著一次風(fēng)

率的增大而降低，這對低揮發(fā)分或者難燃煤種是非常不利

的。任何一種燃料著火后，當(dāng)氧濃度和溫度一定時，具有一

定的火焰?zhèn)鞑ニ俣取．?dāng)一次風(fēng)速過高大于火焰?zhèn)鞑ニ俣葧r，

就會吹滅火焰或者引起“脫火〃。一次風(fēng)率過小，煤燃燒初期

可能氧量不足，揮發(fā)分析出時不能完全燃燒，也會影響著火

速度。一次風(fēng)率原則上只要能滿足揮發(fā)分的燃盡即可以。一

次風(fēng)速過低，對穩(wěn)定燃燒和防止結(jié)渣也是不利的。原因在于:

(1)煤粉氣流剛性減弱，易彎曲變形，偏斜貼墻，切圓組織

不好，擾動不強烈，燃燒緩慢；

(2)煤粉氣流的卷吸能力減弱，加熱速度緩慢，著火延遲；

⑶氣流速度小于火焰?zhèn)鞑ニ俣葧r，可能發(fā)生“回火〃現(xiàn)象，

或因著火位置距離噴口太近，將噴口燒壞；

⑷易發(fā)生空氣、煤粉分層，甚至引起煤粉沉積、堵管現(xiàn)象;

⑸引起一次風(fēng)管內(nèi)煤粉濃度分布不均，從而導(dǎo)致一次風(fēng)射

出噴口時，在噴口附近出現(xiàn)煤粉濃度分布不均的

現(xiàn)象，這對燃燒也是十分不利的。一次風(fēng)速對燃燒器的出口

煙氣溫度和氣流偏轉(zhuǎn)也有影響。一次風(fēng)速過大，著火距離拖

長，燃燒器出口附近煙溫低，著火相對困難。一次風(fēng)中較大

煤粉顆粒可能因其動能大而穿越燃燒區(qū)不能燃盡，增大未完

全燃燒損失。一次風(fēng)速如果過低，一次風(fēng)射流剛性小，很容

易偏轉(zhuǎn)和貼壁，且卷吸高溫?zé)煔獾哪芰Σ顚τ谥鹦阅芎玫?/p>

煤種，著火太靠近燃燒器可能燒損燃燒器噴口。四角布