第六章燃烧设备和洁净煤燃烧技术
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第六章燃烧设备和洁净煤燃烧技术
四、单只燃烧器的热功率
n 单只燃烧器功率过大，会带来以下几个问题： (1) 炉膛受热面局部热负荷过高，易于结渣。 (2) 炉膛受热面局部热负荷过高，易引起水冷壁的传热恶化和
直流锅炉的水动力多值性。 (3) 切换或启停燃烧器对炉内火焰燃烧的稳定性影响较大。 (4) 切换或启停燃烧器对炉膛出口烟温的影响较大，影响过热
使着火区保持比较高的煤粉浓度， 以减少着火热；燃烧放热比较集中， 使着火区保持高温燃烧状态，适用 于难燃煤；煤粉气流刚性增强，不 易偏斜贴墙。同时，卷吸高温烟气 的能力加强。
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(3) 一次风集中布置的问题
n着火区煤粉高度集中，可能造成着火区供氧不足， 延缓燃烧进程；
而对一次风射流外缘的烟气卷吸作用没有明显的影响； (2) 高速的夹心风提高了一次风射流的刚度，能防止气流偏
斜，而且增强了煤粉气流内部的扰动，这对加速外缘火 焰向中心的传播是有利的； (3) 夹心风速度较大时，一次风射流扩展角减小，煤粉气流 扩散减弱，这对于减轻和避免煤粉气流贴壁，防止结渣 有一定作用； (4) 可作为变煤种、变负荷时燃烧调整的手段之一。
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2、“自点燃”作用
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四、四角切圆燃烧的气流偏斜及切圆直径
1、气流偏斜问题
n 从燃烧角度看，二次风温愈高，愈能强化燃烧，并能在低 负荷运行时增强着火的稳定性。
n 二次风温的提高受到空气预热器传热面积的限制，传热面 积愈大，金属耗量就愈多，不但增加投资，而且将使预热
器结构庞大，不便布置。
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六、三次风、周界风、夹心风
1、三次风
n 概念： n 在中储式制粉系统中，细粉分离器将煤粉和输送煤粉的空
煤粉气流的速度要高，能增加一次风气流的刚度，防止气 流偏斜；并能托住煤粉，防止煤粉从主气流中分离出来而 引起不完全燃烧； (4) 高速周界风有利于卷吸高温烟气， 促进着火，并加速一、二次风的混合过程。
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3、夹心风
n 夹心风的作用： (1) 补充火焰中心的氧气，同时也降低了着火区的温度，
高，汽温调节幅度增大。同时增大过热器热偏差。 (3) 三次风高速射入，使火焰残余旋转增大，同时飞灰可燃物
增加； (4) 三次风量较大时，风速也增大，易扰乱炉正常的空气流 动，
引起火焰贴墙结渣。
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2、周界风
n 周界风的作用是： (1) 冷却一次风喷口，防止喷口烧坏或变形； (2) 少量热空气与煤粉火焰及时混合。 (3) 周界风的速度比
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八、大容量锅炉的典型燃烧器结构
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九、直流式燃烧器布置方式
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n 我国不少电厂对四角切圆燃烧方式进行了改进，其主要特 点为：
分离后，形成乏气。乏气中带有10%的细煤粉。这部分乏气 一般送入炉膛燃烧，形成三次风。三次风的特点是温度低， 水分大，煤粉细。
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n 三次风对燃烧及汽温调节的不利影响： (1) 使火焰温度降低，燃烧不稳定。 (2) 火焰拖长，炉膛出口烟温升高，使过热汽温与再热汽温偏
焰的粘度很大，到达炉膛出处，残余旋转较大，这将使炉 膛出口烟温分布不均匀程度加大，因而既容易引起较大的 热偏差，也可能导致过热器结渣或超温。
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五、一次风与二次风
1 一次风量
n 一次风量应该既能满足煤粉中挥发分着火燃烧所需的氧量， 又能满足输送煤粉的需要。如果同时满足这两个条件有矛 盾，则应首先考虑输送煤粉的需要。
引起燃烧器出口气流偏斜的主要原因是： （1）邻角气流的撞击是气流偏斜的主要原因。 （2）射流偏斜还受射流两侧“补气”条件的影响。 （3）燃烧器的高宽比(hr/b)对射流弯曲变形影响较大。 （4）当燃烧器多层布置时，上层气流不断的被卷吸到下层气
流中，加上气流受热膨胀的影响，使气流容积流量增大， 旋涡直径相应增大，一般可使实际切圆直径膨胀到假想 切圆直径的8~10倍。
器的安全性和汽温调节。 (5) 一、二次风的气流太厚，不利风粉混合。 (6) 燃烧调节不太灵活。
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五、旋转火焰的特性
n 根据气流的旋流强度的大小，旋流式燃烧器形成的火焰形 状可能有三种：封闭式火焰、开放式火焰、飞边火焰。
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2、切圆直径过大问题
n 优点： 上游邻角火焰向下游煤粉气流的根部靠近，煤粉的着火条 件较好。这时炉内气流旋转强烈，气流扰动大，使后期燃 烧阶段可燃物与空气流的混合加强，有利于煤粉的燃尽。
n 问题： (1) 火焰容易贴墙，引起结渣； (2) 着火过于靠近喷口，容易烧坏喷口； (3) 火焰旋转强烈时，产生的旋转动量矩大，同时因为高温火
壁附近区域造成氧化性气氛，可提高灰熔点温度，减轻水 冷壁的结渣。还可以降低ＮＯx的生成量。适用于燃用烟煤 及挥发分较高的贫煤。
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(2) 一次风正切圆、二次风反切圆布置。这种布置方法可减弱 炉膛出口的残余旋转，从而减小了过热器的热偏差，并能 防止结渣。
(1) 一、二次风不等切圆布置。这种方法是将一、二次喷口按 不同角度组织切圆，二次风靠炉墙一侧，一次风靠内侧布
置。这种布置方式既保持了邻角相互点燃的优势，又使炉
内气流流动稳定，火焰不贴炉墙，因而防止了结渣。但容
易引起煤粉气流与二次风的混合不良，可燃物的燃烧不充
分。一次风喷口以小切圆方式布置，二次风喷口射出的气 流与一次风气流偏转一个角度，即称为偏转二次风，如图612所示。这种方法的特点是在燃料着火后，及时供应二次 风，将火焰与炉墙“隔开”，形成一层“气幕”，在水冷
(3) 一次风对冲、二次风切圆布置。这种方法减小了炉内一次 风气流的实际切圆直径，使煤粉气流不易贴壁，因而能防 止结渣，而且能减弱气流的残余旋转。
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十、四角切圆燃烧锅炉的残余旋转
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第三节 旋流式燃烧器
一、旋流式燃烧器的工作原理
n (1) 受热面积灰、结渣； n (2) 受热面金属表面的高温腐蚀； n (3) 蒸发受热面中水动力的安全性； n (4) 氧化氮等污染物的生成； n (5) 火焰在炉膛容积中的充满程度。
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燃烧器的作用
n 作用：将煤粉与空气混合气流按有利的方式送入炉膛，造 成有利的空气动力场，保证煤粉气流及时着火、强烈燃烧、 洁净燃烧、良好燃尽。
第六章燃烧设备和洁净 煤燃烧技术
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2020/11/28
第六章燃烧设备和洁净煤燃烧技术
第一节 锅炉燃烧设备概述
一、不同的煤燃烧方式
火床炉，煤粉炉，循环流化床锅炉
二、煤粉锅炉燃烧设备的组成
炉膛+燃烧器+供风设备+制粉设备
三、煤粉燃烧器的作用与类型
燃烧器输送煤粉和一次空气，组织煤粉气流的着火、 稳定和低污染燃烧。
n一次风喷嘴附近为高温区，喷嘴易变形，使喷嘴出 口附近气流速度分布不均，容易出现空气、煤粉分层 现象。
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三、四角布置直流燃烧器的工作原理
1、工作原理主要表现为几个过程：
(1) 煤粉气流卷吸高温烟气而被加热的过程； (2) 射流的相互撞击、射流两侧的补气及压力平衡过程； (3) 煤粉气流的着火过程； (4) 煤粉与二次风空气的混合过程； (5) 四股气流形成的切圆旋转过程； (6) 焦碳的燃尽过程。
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4 二次风量和风速
n 二次风是在煤粉气流着火后混入的。由于高温火焰的粘度 很大，二次风必须以很高的速度才能穿透火焰，以增强空 气与焦碳粒子表面的接触和混合，故通常二次风速比一次 风速提高一倍以上。
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5 二次风温
n 分类： n 直第六章燃烧设备和洁净煤燃烧技术
第二节 直流式煤粉燃烧器
一、直流式煤粉燃烧器的特性
1．不旋转，射流扩展角小，卷吸能力小，单只燃烧器的 着火性能差，炉膛充满度差；
2．射流衰减慢，射程远，后期混合好，有利于煤粉燃尽； 3．采用四角布置，相互配合时，相互点燃，着火好，混
n 一次风量通常用一次风量占总风量的比值表示，称为一次 风率。
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2 一次风速
n 一次风速不但决定着火燃烧的稳定性，而且还影响着一次 风气流的刚度。
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