煤粉燃燒器.ppt

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(yuǎn)遠(yuǎn)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(jìn)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(fù)壓區(qū)，爐膛中的煙氣則不斷地向負(fù)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(yán)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(yuǎn)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_(dá)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)