锅炉燃烧系统
一、基本知识点
1、发电能源的种类
火力发电→发电的主要形式；
水利发电、核能发电；
新能源发电：地面太阳能发电、卫星太阳能发电、地面风能发电、高空风能发电、地壳热能发电、岩浆热能发电、潮汐发电、波浪发电、海水温差发电、核聚变能发电等。
2、火力发电厂的生产过程中能量转换形式及设备
燃料的化学能→蒸汽的热能（锅炉）；
蒸汽的热能→机械能（汽轮机）；
机械能→电能（发电机）。
3、锅炉的作用
使燃料在炉内燃烧放热，并将锅内工质由水加热成具有足够数量和一定质量（温度、压力）的过热蒸汽，供汽轮机使用。
4、锅炉四大系统
①制粉系统→将初步破碎的原煤磨制成符合锅炉燃烧要求的细小煤粉颗粒【燃煤炉】；
②燃烧系统→使燃料燃烧放出热量，产生高温火焰和烟气；
③烟风系统→供应助燃氧气、排除燃烧产生的烟气；
④汽水系统→通过换热设备将高温火焰和烟气的热量传递给锅炉内的工质。
5、锅炉容量
锅炉额定蒸汽参数，额定给水温度并使用设计燃料时，每小时的最大连续蒸发量。
De =130t/h
De=36.1kg/s
6、蒸汽参数
锅炉出口处的蒸汽温度和蒸汽压力。
t=500℃，t=813K
p=13.5MPa
7、锅炉的燃料
煤（主要燃料）、油、气体以及其他可燃物（如生活垃圾）。
简单蒸汽动力装置流程图
二、锅炉燃烧系统
1、锅炉燃烧设备的组成
炉膛+燃烧器+点火装置
2、锅炉燃烧设备的发展方向
高效、低污染的燃烧技术和设备
3、与炉内燃烧过程相关的问题
(1) 受热面积灰、结渣；
(2) 受热面金属表面的高温腐蚀；
(3) 蒸发受热面中水动力的安全性；
(4) 氧化氮等污染物的生成；
(5) 火焰在炉膛容积中的充满程度。
4、高炉煤气与转炉煤气特性
高炉煤气：炼铁过程中产生的副产品，主要成分为:CO, C02, N 2、H 2、CH 4等，其中可燃成
分CO 含量约占25%左右，H 2含量约占1.5～1.8%、CH 4的含量很少，CO 2, N 2的含量分别占15%,55%
左右，热值不高，仅为3500KJ/m 3左右，燃点530～650℃。
主要性质：无色无味有剧毒易燃易爆。
转炉煤气：炼钢过程中，铁水中的碳在高温下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合气体。
回收的炉气含一氧化碳60～80％，二氧化碳15～20％。
热值较高，为8000KJ/m 3左右，燃点650～700℃。
主要性质：无色无味有剧毒易燃易爆。
5、气体燃烧器
(1) 按燃烧方法【主要分类方式】：
▼ 扩散式燃烧器：煤气中不预混空气，一次空气系数01=α，燃气经燃烧器喷入炉内，借助扩散作用与空气边混合边燃烧；
▼ 大气式（半预混式）燃烧器：燃气中预先混入一部分空气，一次空气系数75.045.01-=α；
▼ 无焰式（预混式）燃烧器：燃气与空气完全预混，一次空气系数11≥α。
(2) 按空气供给方式：
▼ 自然引风式：靠炉膛负压将空气吸入炉膛；
▼ 鼓风式：用鼓风设备将空气供入炉内；
▼ 引射式：空气被高速燃气射流吸入，或燃气靠高速空气射流吸入。
(3) 按燃气压力：
▼ 低压燃烧器：燃气压力在5000Pa 以下；
▼ 高（中）压燃烧器：燃气压力在5000 Pa 到30000Pa 之间。
● 自然引风式扩散燃烧器
管式：直管式、排管式、圆环式、涡卷式
扇形火焰式、冲焰式、炉床式（缝隙式）、多缝式
★优点：燃烧稳定、不回火、运行可靠；结构简单、制造方便；操作简单、容易点火；可利用低压燃气（200-400Pa 或更低）；不需要鼓风，不耗电。
☆缺点：燃烧热强度低、火焰长，需要较大炉膛；要达到完全燃烧需要供入较多的过量空气，6.12.11-=α；由于过量空气多，燃烧温度低。
〒应用：小型锅炉，圆环式用于圆形炉膛；炉床式对燃煤锅炉改燃气锅炉最适用。
多缝式燃烧器
燃气进入燃烧器外壳与内管之间的环形空间，并通过内管上的16个或32个缝口进入炉膛，燃烧所需空气一半通过内管进入炉内，一半通过燃烧器壳上的外套进入炉内。
这两部分
空气通过彼此不相联的空气调节板调节。
直管式扩散燃烧器
在一根铜管或钢管上钻有一排火孔，燃气在一定压力下进入管内，经火孔溢出后从周围空气中获得氧气，形成扩散火焰。
圆环式扩散燃烧器
火管卷成圆形或椭圆形，压力分布均匀，火焰高度比较整齐。
●鼓风式扩散燃烧器
套管式（直流式）：单套式、管群式；
旋流式：
蜗壳式：
周边供气、中心供气、螺旋板式、环缝式
切向叶片式
轴向叶片式：
多头叶片、周边供气、中心供气
平流式：多枪平流式、文丘里管式
★优点：与热负荷相同的引射式燃烧器相比，结构紧凑、体形轻巧、占地面积小；热负荷调节范围大；可以预热空气或预热燃气，预热温度接近燃气着火温度；要求燃气压力低；易于实现煤粉-燃气、油-燃气联合燃烧。
☆缺点：需要鼓风，耗费电能；火焰较长、需要大炉膛；本身不具备引射式燃烧器自动调节性能，最好配置自动比例调节装置。
〒应用：各种燃气锅炉。
单套式鼓风燃烧器
管群式鼓风燃烧器
由大管子套着小管子（单根或数根），燃气从中间小管流出（燃气分配器为单管式或多管式），空气从管夹套中流出（配风器为圆筒式），两者在炉膛内边混合边燃烧。
中心供气蜗壳式燃烧器
燃气从轴心套管上2-3排径向喷射入旋流空气中，二者强烈混合进入锥形火道燃烧。
●大气式扩散燃烧器
多火孔：直管燃烧器、立式锅炉燃烧器、铸铁锅炉燃烧器
单火孔：大负荷燃烧器、多喷孔大负荷燃烧器、二次引射式燃烧器
★优点：比自然引风扩散式燃烧器火焰短、火力旺、燃烧温度高；可以燃烧不同性质的燃气；燃烧效率比较高、烟气中有害物质（CO）少；不需送风设备。
☆缺点：结构比较复杂、笨重、有噪声。
〒应用：多火孔用于小型锅炉；单火孔用于中、小型锅炉。
直管多火孔大气式燃烧器
燃气自喷嘴喷出，吸入部分空气预混，流向直管头部，由多火孔喷出燃烧。
●无焰燃烧器
单火孔无焰燃烧器、带稳燃器无焰燃烧器、矩形火孔无焰燃烧器、多引射器无焰燃烧器、板式无焰燃烧器、撞击式无焰燃烧器
★优点：燃烧完全、燃烧效率高、燃烧温度高；燃烧热强度大、可缩小炉膛容积；设有火道，可燃烧低热值燃气；不需送风设备。
☆缺点：要求燃气热值和密度要稳定；发生回火的可能性大；调节范围较小；为防止回火，头部结构复杂、笨重；噪声大。
〒应用：均匀加热且不希望火焰与锅炉受热面接触的加热装置上。
6、燃烧器的数量与布置
(1) 气体燃烧器数目的选择
选择燃烧器的数目要考虑燃烧器的容量和调节范围、炉膛内温度均匀性要求、炉膛形状和布置条件等。
当单个燃烧器的调节范围较小时，为了增大锅炉运行时的调节范围，可选用多个燃烧器。
对于大型锅炉，如没有大容量的燃挠器，可采用多只较小燃烧器。
要求炉内温度均匀，要采用多只小燃烧器。
燃烧器数目过多时，制造、安装、自动调节和自动保护系统的费用增加，手动操作很难使几个燃烧器都在最佳工况下运行。
当某个燃烧器事故熄火时，容易引起爆炸。
当锅炉低负荷运行时，停运燃烧器的冷却、漏风等问题也难合理解决。
因此，中小型燃气锅炉尽量装设一个燃烧器，一般不应超过两个。
(2) 燃烧器的布置
燃烧器的布置要考虑炉内、外两方面情况。
一方面要使炉内火焰充满度比较好，不形成气流死角；避免相邻燃烧器的火焰相互干扰；低负荷时保持火焰在炉膛中心位置；末燃尽的燃气与空气混合物不能接触受热面，以免形成不完全燃烧；高温火焰要避免高速冲刷受热面，以免其过热等。
另一方面，要考虑燃气管道和风道布置合理，操作、检查和维护方便。
卧式锅炉在前墙布置一个燃烧器，布置两个燃烧擦时，总是上下排列，而不用水平排列方式，以免一个燃烧器停运时，火焰偏离炉膛中心线。
立式长方体锅炉，当烟气出口在上部时，燃烧器布置方案较多，可有前墙、炉顶、炉底、对冲和四角布置等。
中、小型锅炉中最常用的是前墙布置和炉底初置。
前墙炉顶炉底对冲
四角。