1、四角切圆燃烧,主要内容,一、燃烧的基本概念 二、直流式燃烧器射流 三、高浓度煤粉燃烧器 四、四角切圆概念 五、四角切圆特点 六、配风形式 七、摆动喷燃器 八、煤粉气流的偏斜原因 九、LNTFS燃烧系统设计特点 十、四角切圆燃烧调节中的几个问题,一、燃烧的基本概念,1、燃烧设备的要求： （1）炉膛应有合理的形状和足够的的空间尺寸、并与燃烧器共同组织成炉内的空气动力场，保证火焰在炉膛的充满程度，火焰不贴墙、不冲壁、并有比较均匀的壁面的热强度分布； （2）燃烧效率高； （3）着火和燃烧稳定、可靠； （4）运行方便； （5）制造、安装和检修要简单、方便。,2、燃烧设备的组成 炉膛（燃烧室）、燃烧器、点
2、火装置,3、燃烧器的主要分类（1）旋流式燃烧器一般前后或两侧墙布置（2）直流式燃烧器一般四角布置也有布置在顶部。,4、旋流燃烧器工作原理,内回流区卷吸炉内的高温烟气来加热煤粉气流，当煤粉气流拥有了一定热量并达到着火温度后就开始着火，火焰从内回流区的内边缘向外传播。 外回流区也卷吸高温烟气来加热空气和煤粉气流。由于二次风也形成旋转气流，二次风与一次风的混合比较强烈，使燃烧过程连续进行，不断发展，直至燃尽。,5、直流式燃烧器工作原理,从燃烧器喷口射出的气流仍然保持着高速流动。由于气流的紊流扩散，带动周围的热烟气一道向前流动，这种现象叫“卷吸”。 卷吸加热，约占总着火热源的6070%。,二、直流射流
3、的空气动力学特性,射流本身流体+ 卷吸的周围介质,射流的几个基本概念(1)等速核心区：射流的中心部位有一核心区,区内的速度均与初始速度W0相同.(2)射流内边界:维持流速等于初速W0的边界.(3)射流外边界:射流与周围静止介质的边界面.(4)射流转折截面:核心区消失处截面.(5)射流的主体段:中心速度开始衰减.(6)射流的初始段:主体段左面.(7)扩展角:射流外界线的交角.,三、高浓度煤粉喷燃器,煤粉浓度与着火距离的关系,山西贫煤,大同烟煤,附说明：着火点距离应合适，太远着火不良；太近喷燃器容易烧坏、结焦。,说明：,强化着火的措施有： （1）采取烟气回流 （2）提高一次风煤粉浓度 但是：燃烧器
4、出口浓度并不是越高越好，如果煤粉浓度过高，不但会因氧化不足影响挥发份的燃尽，产生煤烟，而且还会影响煤粒温度的提高，使着火推迟，因此，存在一个最有利的煤粉深度。煤粉浓度与煤种有关。,浓淡型煤粉燃烧器,浓煤粉气流,淡煤粉气流,在一次风入口部位连接一个弯头，作为煤粉浓缩器。一次风管内设置一块隔板，把一次风管分为上、下两部分。一次风喷口分为上、下两个可调角度的喷口。当煤粉气流通过弯头时，一次风管隔板上部的通道中形成浓煤粉气流，而在隔板下部的通道中形成淡煤粉气流，这两股煤粉气流经上，下两个喷口射入炉膛。,宽调节比燃烧器（WR燃烧器）喷口结构特点是在喷口出口处装有扩流器。扩流锥可以增加一次风气流和回流烟气
5、的接触面；三角形扩锥出口的翻边对增加高温烟气的回流作用很大。有的试验表明，这种燃烧器可在20%负荷下不投油稳定燃烧。,四、四角切圆燃烧,每一层的四个角喷口中心线相切于一个或两个假想切圆，四股气流到达炉膛中心部位时，以切圆形式汇合，形成旋转燃烧火焰，同时在炉膛内形成一个自下而上的旋涡状气流。,偏置辅助风,布置,(1)单切圆布置.,(2)两角对冲,两角相切.,(4)八向或六向切圆.,(3)多切圆布置.,(5)双炉膛切圆布置.,四、四角切圆主要特点,上游邻角气流的加热作用(自点燃)，加之本身卷吸，着火条件优越，着火稳定性好 在整个炉内形成强烈的旋转，扰动混合好，利于燃烧及燃尽 强烈的湍流扩散和良好的
6、炉内空气动力结构，烟气在炉内充满程度好，炉内热负荷分布均匀 负荷的调节灵活，对煤种的适应性强，控制和调节的手段也较多 炉膛结构简单，便于大容量锅炉的布置 采用摆动式燃烧器时，可通过上下摆动调节汽温 便于实现分段送风，组织分级燃烧，从而抑制NOx生成 炉膛出口处的残余旋转 烟温左右偏差,整个炉内形成 强烈的旋转,五、配风形式：,均等配风风口间隔布置、侧二次风式,分级配风二次风口间隔布置、侧二次风式,风口间隔布置,侧二次风式,均等配风,分级配风,定义： 把燃烧所需的二次风分级分阶段送入燃烧的煤粉气流中. 特点：一次风口相对集中布置,局部煤粉浓度升高.采用狭长的一次风喷口,增大煤粉气流的着火周界.一
7、、二次风喷口间距较大,两者混合较晚.,优点：,适用于燃烧着火比较困难的煤，如贫煤、无烟煤或劣质煤。这种燃烧器的特点是：几个一次风喷口集中布置在一起，一、二次风喷口中心间距较大。 由于一次风中携带的煤粉着火比较困难，一、二次风的混合过早，会使火焰温度降低，引起着火不稳定。为了维持煤粉火焰的稳定着火，希望推迟煤粉气流与二次风的混合，所以进一步将二次风分为先后两批送入着火后的煤粉气流中，这种配风方式称为分级配风。,一次风：一次风是通过管道输送煤粉迚炉膛的那部分空气。一般由一次风机提供一部分经空气预热器加热称热一次风一部分不经加热称冷一次风又称调温风。它的作用除了维持一定的气粉混合物浓度以便于输送外还
8、要为燃料在燃烧初期提供足够的氧气。,二次风,二次风是通过燃烧器的单独通道送入炉膛的热空气进入炉膛后才逐渐和一次风相混合。二次风为碳的燃烧提供氧气并能加强气流的扰动促迚高温烟气的回流促迚可燃物与氧气的混合为完全燃烧提供条件。二次风一般由送风机提供经空气预热器加热。 根据作用的不同分为：上、下辅助风、偏置风、燃料风（周界风）、燃尽风。,燃料风： 在一次风喷口周围补充煤粉着火氧气，风包粉，防止煤粉离析，冷却喷口。两个燃料风喷口来自同一台磨，用同一块挡板和同一执行结构。控制方式：相应给煤机转速比例控制。,辅助风作用：,（1）提供焦炭燃烧需要的氧气。 （2）加强炉内扰动，减少燃烧损失。 （3）采用偏置辅
9、助风CFS，与一次风煤粉正偏22，使一次风煤粉与水冷壁之间有氧化层，防高温腐蚀及结渣。,燃烬风： CC0FA（紧凑燃尽风）+ SOFA （分离燃尽风）,作用： （1）分段送风，降低Nox （2）把炉膛分成三个区域：燃烧区，还原区，燃尽区。在还原区。使NOx下降 （3）提供未燃尽C或CO所需空气，以利燃尽 （4）SOFA可以水平摆动25，反切气流，使炉膛气流残余扭转能量下降，减少受热面左右热偏差。,紧凑燃尽风CCOFA,F层偏置风,F层中间辅助风及燃油,F层煤粉,F层煤粉,F层底部辅助风,燃料风,SOFA可以手动水平摆动25,SOFA手动调节机构,左右调节,上下调节,二次风挡板控制,七、摆动喷燃
10、器,作用：燃烧器摆动角度为30，用于改变火焰中心温度，调节再热汽温幅度可达40-50，在锅炉启动过程中还可控制炉膛出口温度，防止受热面结焦。 问题：燃烧器有变形、烧坏、摆动不同步等，变形后会卡死。 处理：停止摆动，设定一致的摆角位置，防止燃烧器不同步，导致火焰贴壁。,摆动喷燃器 外观,调节连杆,注意：,为保证摆动机构能维持正常工作，摆动系统不允许长时间停在同一位置，尤其不允许长时间停在向下的同一角度，每班至少应人为地缓慢摆动一至二次，否则时间一长，喷嘴容易卡死，不能进行正常的摆动调温工作。同时，摆动幅度应大于20，否则摆动效果不理想。,八、煤粉气流的偏斜原因,邻角气流的横向推力 四角布风不均
11、假想切圆直径 燃烧器结构特性 炉膛截面尺寸,(1)邻角气流的横向推力,由炉内的整体旋转强度决定的， 旋转强推力大 炉内气流的旋转强度主要由二次风的动量矩决定 二次风增加旋转强度增加横向推力增加一次风射流偏斜加剧出口烟温左右偏差 增加一次风动量或减小二次风动量（即增加一二次风的动量比），可以减轻偏斜，但一次风的增加对燃料的着火和燃料不利。,（2）四角布风不均,某个角速度太小，则刚性不足，易被吹斜 太大，吹下游邻角 发生四角不均时，实际切圆会偏心,（3）假想切圆直径,直接影响实际切圆直径（数倍于假想直径）的大小 过大：横向推力增大，水冷壁结渣；烧喷口；残余旋转；过热器结渣 过小：高温烟气不易到达邻
12、角根部，着火推迟，充满度不好，燃烧不稳定；动力场不稳定； 综合考虑：充满度、着火条件、结渣、残余旋转，在保证不结焦的情况下尽量取得大些。,上游邻角气流横扫,（4）燃烧器结构特性,向火侧压力炉墙侧压力,射流偏斜,燃烧器高/宽比越大偏斜越严重。,燃烧器的排列密度（喷口实际总高/燃烧器外形总高），排列密度越大，喷口间距较小，气流偏斜越严重。,（5）炉膛截面尺寸,截面应设计成正方形或接近正方形的矩形，这样的炉膛宽度与深度，应在1.01.2，若大于此值，射流两侧的补气条件就会显著不同。,九、LNTFS燃烧系统设计特点,本炉采用ALSTOM公司的低NOx切向燃烧系统LNTFS（low NOx tangen
13、t fire system),主要特点： 着火稳定性强 燃烧效率高 防止结焦性能好 水冷壁可靠性高 具有独特的燃烧器摆动调温功能,主要技术措施,（1）预置水平偏角的辅助风喷嘴（CFS）。炉膛中央形成富燃料区，水冷壁附近形成富空气区，降低燃烧初始阶段的燃烧化学当量，降低NOx 。 （2）分离燃尽风（SOFA）和紧凑燃尽风（CCOFA）形成三个相对独立的部分：初始燃烧区、 Nox还原区，燃料燃烧尽区。,十、四角切圆燃烧调节中的几个问题,（1）上下层二次风对燃烧的影响上层二次风压住火焰,稳定火焰中心,不使出口烟温升高，对汽温的调节有一定的作用；下二次风托住火焰，托住煤粉颗粒，防止冷灰斗结焦。,（2）
14、一次风速对燃烧的影响,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。 一次风速过低，对稳定燃烧和防止结渣也是不利的。原因在于：(1)煤粉气流刚性减弱，易弯曲变形，偏斜贴墙，切圆组织不好，扰动不强烈，燃烧缓慢；(2)煤粉气流的卷吸能力减弱，加热速度缓慢，着火延迟；(3)气流速度小于火焰传播速度时，可能发生“回火”现象，或因着火位置距离喷口太近，将喷口烧坏；(4)易发生空气、煤粉分层，甚至引起煤粉沉积、堵管现象。,（2）一次风速对燃烧的影响,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。 一次风速过低，对稳定燃烧和防止结渣也是不利的。原因在于：(1)煤粉气流刚性减弱，易弯曲变形，偏斜贴墙，切圆组织不好，扰动不强烈，燃烧缓慢；(2)煤粉气流的卷吸能力减弱，加热速度缓慢，着火延迟；(3)气流速度小于火焰传播速度时，可能发生“回火”现象，或因着火位置距离喷口太近，将喷口烧坏；(4)易发生空气、煤粉分层，甚至引起煤粉沉积、堵管现象。,煤种与风速关系表,（3）烟温偏差带来的影响,管壁温度热偏差 使受热面中各根管子的蒸汽焓增各不相同，出现热偏差，严重时产生超温，甚至爆管。 结焦问题 会使锅炉结焦严重，尤其是高的一侧，严重时甚至炉膛负压无法维持，引起熄火、二次燃烧等事故。,谢谢！,THE END,
