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文檔簡介

1、16,35-1,第三節(jié) 煤粉燃燒器,本節(jié)重點 直流煤粉燃燒器 結(jié)構(gòu) 特點 適用范圍,16,35-2,煤粉爐的燃燒設(shè)備包括: 煤粉燃燒器(也稱為噴燃器) 點火裝置 爐膛 煤粉燃燒器的作用: 輸送煤粉和空氣 組織煤粉迅速穩(wěn)定地著火 組織煤粉迅速完全地燃燒,16,35-3,燃燒器的性能要求: 一、二次風(fēng)的風(fēng)速比要適當(dāng) 著火迅速穩(wěn)定,火焰充滿程度好 風(fēng)粉混合強烈,燃燒迅速 流動阻力小 較大的調(diào)節(jié)范圍,16,35-4,一、直流煤粉燃燒器的類型及特點 (一)直流煤粉燃燒器的射流特性 幾個專業(yè)術(shù)語 射流 直流自由射流 湍流(紊流)自由射流 直流燃燒器各個噴口出來的射流,一般都具有比較高的初速,其雷諾數(shù)Re都

2、較高,一般Re106,因而射流都是湍流。而且射流射入爐膛的空間尺寸總是遠遠大于噴口的尺寸,射流離開噴口后就不再受任何固體壁面的限制,所以直流燃燒器出來的射流都是湍流自由射流,如下圖所示。,16,35-5,16,35-6,煤粉空氣射流在噴口以初速、初溫 、煤粉初始濃度狀態(tài)射人爐膛后,爐內(nèi)高溫?zé)煔饩褪巧淞鞯闹車橘|(zhì),在湍流擴散的作用下,射流邊界上的流體微團就與周圍介質(zhì)發(fā)生質(zhì)量交換和動量交換,將一部分周圍介質(zhì)(高溫?zé)煔?卷吸到射流中來,并隨同射流一起向前運動。 卷吸使射流的橫截面擴大,流量增加,速度逐漸減慢,煤粉濃度也逐漸降低。,16,35-7,16,35-8,射流的結(jié)構(gòu)及術(shù)語 等速核心區(qū) 射流外邊

3、界 射流內(nèi)邊界 射流的轉(zhuǎn)折截面 射流初始段 射流主體段 射流擴散(展)角 因為射流的始段一般很短,僅為噴口直徑的24倍,這段距離在煤粉爐內(nèi)往往處于尚未著火階段,因此,我們主要研究主體段內(nèi)的射流特性。,16,35-9,16,35-10,16,35-11,16,35-12,對于矩形噴口,其高寬比ho/2bo對射流特性也有一定的影響。當(dāng)射流初速和噴口通流截面不變時, ho/2bo愈大,射流的外邊界面也增大,從而使射流卷吸周圍介質(zhì)的能力增加,但射流軸線速度衰減加快,射程將縮短。 為組織燃燒和混合過程,要求射流具有一定的射程。另外,射程對于確定燃燒器的功率和爐膛尺寸等也是一個重要的依據(jù)。直流煤粉燃燒器中

4、,空氣和燃料是通過幾只噴口噴入爐膛的。噴口的幾何形狀和尺寸以及氣流出口速度對爐膛內(nèi)氣流特性有很大影響。,16,35-13,至于直流射流的擴展角,一般不大,只有1522。射流的擴展角決定了射流的外邊界,也就決定了射流的形狀。在直流燃燒器中,射流擴展角的大小,決定了相鄰兩股氣流的開始混合點,直接影響煤粉的著火和燃燒情況。,16,35-14,(二)直流煤粉燃燒器,直流煤粉燃燒器的出口是由一組圓形、矩形或多邊形的噴口所組成。煤粉氣流、燃燒所需空氣以及由制粉系統(tǒng)來的乏氣(三次風(fēng))分別由不同噴口以直流射流形式噴進爐膛。 直流煤粉燃燒器大多布置在爐膛四角上,由四角的燃燒器噴出的四股氣流在爐膛中心形成一個或兩

5、個“假想切圓”。這種組織燃燒的方法常稱為“切圓燃燒”。我國采用直流煤粉燃燒器的鍋爐很多,大都采用此種“四角布置切圓燃燒”的方式。,16,35-15,16,35-16,根據(jù)煤種的不同,直流煤粉燃燒器的一次風(fēng)噴口和二次風(fēng)噴口有各種不同的布置方式,使燃料穩(wěn)定地著火、煤粉與空氣有效地混合、完全燃燒和避免結(jié)渣。 直流燃燒器可分為均等配風(fēng)燃燒器和分級配風(fēng)燃燒器兩種形式。,16,35-17,1.均等配風(fēng)直流煤粉燃燒器 均等配風(fēng)方式是指一、二次風(fēng)噴口相間布置,即在兩個一次風(fēng)噴口之間均等布置一個或兩個二次風(fēng)噴口,或者在每個一次風(fēng)噴口的背火側(cè)均等布置二次風(fēng)噴口。 在均等配風(fēng)方式中,由于一、二次風(fēng)噴口間距相對較近,

6、一、二次風(fēng)處自噴口流出后能很快得到混合,使煤粉氣流著火后不致由于空氣跟不上而影響燃燒,故一般適用于煙煤和褐煤,所以又叫做煙煤褐煤型直流煤粉燃燒器。 典型的均等配風(fēng)直流煤粉燃燒器噴口布置方式如圖53所示。,16,35-18,分清圖(b)中的“向火側(cè)”、“背火側(cè)”,16,35-19,向火側(cè),背火側(cè),16,35-20,2.分級配風(fēng)直流煤粉燃燒器 分級配風(fēng)方式是指把燃燒所需要的二次風(fēng)分級分階段地送入燃燒的煤粉氣流中,即將一次風(fēng)噴口較集中地布置在一起,而二次風(fēng)噴口分層而置,且一、二次風(fēng)噴口保持較大的距離,以便控制一、二次風(fēng)的混合時間,這對于無煙煤的著火與燃燒是有利的。故此種燃燒器適用于無煙煤、貧煤和劣質(zhì)

7、煤,所以又叫做無煙煤型直流煤粉燃燒器。 典型的分級配風(fēng)直流煤粉燃燒器噴口布置方式如圖54所示。,16,35-21,16,35-22,分級配風(fēng)直流燃燒器的特點是: (1)一次風(fēng)噴口狹長,即高寬比ho/2bo比較大,這樣可以增大煤粉氣流的迎火周界,從而增加對高溫?zé)煔獾木砦芰Γ欣诿悍蹥饬髦?。但狹長噴口會使氣流的剛性減弱,造成成氣流過分偏斜而貼墻,形成爐墻結(jié)渣。 (2)一次風(fēng)噴口集中布置,由于煤粉燃燒器放熱集中,火焰中心高溫會有所提高,這就有利于煤粉的著火與燃燒。 (3)一、二次風(fēng)噴口各自集中在一起,且一、二次風(fēng)噴口的間距較大,使一、二次風(fēng)混合較遲,對于煙煤和劣質(zhì)煤的著火有利。,16,35-2

8、3,(4)二次風(fēng)分層布置,即按著火和燃燒需要分級分階段將二次風(fēng)送入燃燒的煤粉氣流中,這既有利于煤粉氣流的前期著火,又有利于煤粉氣流后期的燃燒。 (5)一次風(fēng)噴口的周圍或中間還布置有一股二次風(fēng),分別稱為周界風(fēng)夾心風(fēng),如圖54所示。 (6)三次風(fēng)溫度低,約為100左右,實踐證明,如三次風(fēng)噴口布置不當(dāng),不僅影響主氣流著火與燃燒,而且還會惡化燃盡。此外還會使火焰中心上移,爐膛出口煙溫升高,從而引起爐膛出口附近結(jié)渣,過熱器超溫等事故。 為此,三次風(fēng)噴口一般布置在燃燒器的最上方,距相鄰二次風(fēng)噴口有較大間距,并應(yīng)有一定的傾角,此外,三次風(fēng)速不宜過低,一般為5060m/s。,16,35-24,二、直流燃燒器的

9、布置工作特性 直流燃燒器多為四角布置的切圓燃燒方式,通常有如下幾種布置方式: (1)單切圓布置,即四角燃燒器一、二次風(fēng)口的幾何軸線相切于爐膛中心一個同徑圓,如圖5-5(a); (2)兩角對沖,兩角切圓或一次風(fēng)對沖,二次風(fēng)切圓,如圖5-5(b); (3)雙切圓布置,即四角一、二次風(fēng)口各自切于不同直徑的圓或?qū)侨紵髯猿刹煌睆降膱A,如圖5-5(c)。,16,35-25,16,35-26,四角布置的直流燃燒器射出的四股氣流在爐膛中心形成一個穩(wěn)定的強烈旋轉(zhuǎn)火炬。氣流由四角噴入爐內(nèi)后,一方面由于氣流在爐膛中心發(fā)生旋轉(zhuǎn),另一方面由于引風(fēng)機吸力,迫使氣流上升,結(jié)果在爐膛中心形成一股螺旋上升的氣流。 從著火

10、角度來看,每股煤粉氣流除依靠本身卷吸高溫?zé)煔夂徒邮軤t膛輻射熱外,由于每只燃燒器都能將一部分高溫火焰吹向相鄰燃燒器的根部,形成相鄰煤粉氣流互相引燃。,16,35-27,16,35-28,氣流在爐膛中心強烈旋轉(zhuǎn)燃燒,使?fàn)t膛中心形成一個高溫火球,而且煤粉與空氣的混合也較好這就加速了煤粉的燃燒, 由于旋轉(zhuǎn)上升氣流既改善了爐內(nèi)氣流的充滿度,又延長了煤粉在爐內(nèi)停留的時間,這對于煤粉的燃盡是有利的。 由于切圓燃燒具有良好的爐內(nèi)空氣動力場,因而對煤種具有較廣泛的適應(yīng)性,但應(yīng)注意氣流偏斜沖擊爐墻帶來的結(jié)渣問題。,16,35-29,三、四角切圓燃燒的氣流偏斜及切圓直徑,16,35-30,1.氣流偏斜問題 射流偏斜

11、產(chǎn)生的原因及其危害: 四角布置的直流燃燒器,由于射流與假想的切圓相切,使射流軸線與兩邊爐墻的夾角不等,常常是一邊大,一邊小,如下圖所示。射流兩邊同時卷吸煙氣,在其周圍形成負壓區(qū),爐膛中的煙氣則不斷地向負壓區(qū)補充。如果兩側(cè)的補氣條件不同,一側(cè)的壓力將大于另一側(cè)的壓力,使射流向一側(cè)偏斜,這就是射流產(chǎn)生偏斜的原因。 射流偏斜的危害是:當(dāng)射流偏斜嚴重時,會形成射流貼墻,導(dǎo)致爐墻結(jié)渣和水冷壁磨損。,16,35-31,16,35-32,影響射流偏斜的因素及其防止措施: 在四角布置燃燒器的爐室中,由于一次風(fēng)煤粉氣流動量最小,剛性最差,因此一次風(fēng)射流的偏斜也最歷害。另外結(jié)渣往往是由于一次風(fēng)煤粉射流貼壁沖墻造成

12、的。所以從防止?fàn)t墻結(jié)渣的角度來看,應(yīng)盡量減小一次風(fēng)煤粉射流的偏斜。影響一次風(fēng)煤粉射流偏斜的主要因素有: (1)假想切圓直徑 (2)鄰角氣流的橫向推力 (3)燃燒器高寬比與一次風(fēng)口本身的高寬比 (4)燃燒器噴口的排列密度 (5)爐膛斷面形狀,16,35-33,(1)假想切圓直徑 國內(nèi)外的試驗和運行證實,爐內(nèi)實際切圓直徑遠比設(shè)計的假想切圓直徑大得多,如下圖所示。 較大的切圓可使鄰角火炬的高溫?zé)煔飧子谶_到下角射流的根部,有利于煤粉氣流的著火;擾動更強烈,使燃燒后期混合加強,有利燃盡。但切圓直徑過大,易使一次風(fēng)射流偏斜貼墻,引起水冷壁結(jié)渣,而且中間有較大的無風(fēng)區(qū),使火焰的充滿程度不好。 爐膛橫截面呈正方形或接近正方形(a/b1.2)時,切圓直徑和爐膛寬度之比為0.050.10。采用“切角形水冷壁”,能改善氣流出口兩側(cè)補氣條件,減小射流偏斜。,16,35-34,熱態(tài)時為6-9倍,冷態(tài)時為8-12倍,16,35-35,(2)鄰角氣流的橫向推力 橫向推力的大小與爐內(nèi)氣流的旋轉(zhuǎn)強度,即爐膛四角射流的旋轉(zhuǎn)動量矩有關(guān)

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