1、第六章 燃料燃烧及燃烧设备,第一节 煤的着火、燃烧特性及其影响,一、煤的常规特性及其影响 二、煤的燃烧特性及其影响,一、 煤的常规特性及其影响,通常把煤的挥发分、水分、灰分、发热量、灰熔点以及焦炭特性等称为煤的常规特性。这些特性表征了煤的基本性质，可以作为分析煤的着火，燃烧特性的依据。,二、煤的燃烧特性及其影响,煤的着火温度：不是一个物理常数。决定于燃烧过程中的热力条件，即加热（发热）条件和散热条件。反应能力越强（即挥发分高、焦碳活化能小）的煤，着火温度越低，就越容易着火。无烟煤的着火温度较高。 煤的结渣性能指标：ST1350时，结渣可能性小ST 1350时，有可能结渣煤灰成分的结渣指标：碱酸
2、比等,第二节 煤粉气流的着火和燃烧,一、煤粉燃烧的特点 二、燃烧速度及其影响因素 三、影响煤粉气流着火与燃烧的主要因素 四、燃烧良好的条件,一、煤粉燃烧的特点,燃烧过程的四个阶段：预热干燥阶段挥发分析出阶段燃烧阶段燃尽阶段 四个阶段往往是交错进行的。也可归纳为两大阶段：着火准备阶段和燃烧阶段。 煤粉粒子在煤粉炉内的加热速度可达到104/s,对应于煤粉燃烧的三个阶段，可以在炉膛中划分出三个区，即着火区、燃烧区与燃尽区。由于燃烧的三个阶段不是截然分开的，对应的三个区也没有明确的分界线。大致可以认为：燃烧器出口附近是着火区，炉膛中部及喷燃器同一水平的区域以及稍高的区域是燃烧区，高于燃烧区直至炉膛出口
3、的区域都是燃尽区。其中着火区很短，燃烧区也不长，而燃尽区却较长。,二、燃烧速度及其影响因素,煤粉的燃烧属于固体与气体之间进行的多相燃烧，包括如下几个过程： （1）参加燃烧的氧气从周围环境扩散到燃料表面； （2）氧气被燃料表面吸附； （3）在燃料表面进行燃烧化学反应； （4）燃烧产物由燃料表面解吸附； （5）燃烧产物离开燃料表面，扩散到周围环境。 研究表面2、4是比较快的，燃烧速度主要决定于1、3两个过程中较慢的一个。,三、影响煤粉气流 着火与燃烧的主要因素,煤粉气流着火所需吸热量的70%90%来源于卷吸高温烟气时的对流换热，10%30%来源于炉膛四壁及高温火焰的辐射。煤粉获得了足够的热量并达到
4、着火温度后就开始着火燃烧。,着火热,将煤粉气流加热到着火温度所需要的热量称为着火热，用Qzh表示。它主要用于加热煤粉和空气以及使煤粉中水分蒸发和过热。因此，着火热随燃料性质（着火温度、燃料水分、灰分）和运行工况（煤粉气流的初温、一次风量）的变化而变化。,影响因素,（1）煤的挥发分与灰分； （2）煤粉细度、均匀性系数； （3）炉膛温度； （4）空气量； （5）一次风与二次风的配合； （6）燃烧时间。,五、燃烧良好的条件,燃烧良好：即在保证炉内不结渣的前提下，燃烧速度快，而且燃烧完全，得到最高的燃烧效率。其原则性条件是： 供应合适的空气量（1.201.25） 保证适当高的炉温 有足够的燃烧时间（合
5、适的炉膛容积） 空气和煤粉的良好扰动和混合,第三节 煤粉锅炉的燃烧设备,燃烧设备由炉膛（或燃烧室）、燃烧器和点火装置组成。炉膛：应有合理的形状和足够的空间尺寸，并与燃烧器共同组织好炉内的空气动力场，保证火焰烟气流在炉膛的充满度，火焰不贴墙、不冲墙。燃烧器：旋流燃烧器、直流燃烧器。点火装置：在锅炉启动时点燃主燃烧器的煤粉气流。,一、煤粉炉炉膛,作用：既是燃烧空间，又是锅炉的换热部件。 要求：(1)固态排渣炉需在炉膛四周布置足够的受热面，使炉膛出口处烟温低于灰熔点，以保证炉膛出口处受热面不结渣；2)炉膛应有一定的容积与良好的空气动力特性 参数：炉膛容积热负荷、炉膛断面热负荷,炉膛容积热负荷,每小时
6、每立方米炉膛容积所放出的热量称炉膛容积热负荷qv。其定义为:KJ/(m3.h)qv过大，炉膛容积过小，煤粉在炉内停留时间短，燃烧不完全，同时水冷壁面积小，炉温过高，容易形成结渣；qv过小，炉膛容积过大，炉膛温度过低，对燃烧不利，同时金属耗量增加。因此，炉膛容积热负荷要取合适。 高挥发分的煤，由于燃烧速度较快，qv值应大些。,炉膛断面热负荷,每小时每平方米炉膛断面放出的热量称为炉膛断面热负荷qF，其定义为KJ/(m2.h)qF过大，炉膛断面面积过小，燃烧器区域温度过高，可能导致燃烧器区域结渣； qF过小，燃烧器区域温度太低，又不利于燃料着火。对低挥发煤， qF应取大些；对灰熔点较低的煤，为避免结
7、渣， qF应取小些。,二、煤粉炉的结渣,在煤粉炉的炉膛中，熔融的灰粒粘结并积聚在受热面或炉墙上的现象，叫做结渣。 在水冷壁、防渣管和过热器管等处都可能发生结渣。,影响锅炉结渣的因素,(1)灰熔点低。 (2)锅炉设计，安装或检修不良。 (3)运行调节不当。,第四节 直流燃烧器,直流燃烧器布置在炉膛四角，每个燃烧器的出口气流是不旋转的直流射流，但四角布置的直流燃烧器的出口气流轴线同切于炉膛中心的借想切圆，造成气流在炉膛内的强烈旋转，使得炉内都是强烈螺旋运动上升的气流，而中心是速度很低的微风区。,一、湍流自由射流的动力特性,二、直流燃烧器的结构,三、四角布置切圆燃烧的主要特点,煤粉气流着火所需要的热
8、量，除依靠射流两侧卷吸高温烟气和接受炉膛火焰及炉墙的热辐射外，还依靠四角布置中来自正在剧烈燃烧的上游邻角横扫过来高温烟气的混合和加热作用（相互点燃作用），大大加强了湍流热交换。因此着火条件较为优越，着火稳定性好。四股射流一起强烈旋转，加速着火后燃料的燃尽。便于射流分段送风，组织分段燃烧，抑制NOx的产生。,四、直流燃烧器的着火方案,一次风卷吸高温烟气和接受炉膛火焰及炉墙的热辐射，温度不断升高至着火点，开始着火燃烧（离喷口200300mm）。着火是从外边界开始的。二次风补充一次风中煤粉燃烧所需的氧气（离喷口500800mm） ，并加强射流扰动和混合，使燃烧过程得以稳定和强化。过早混入二次风会造成
9、拖延着火和局部熄火。过迟混入不利于煤粉后期燃烧。,五、直流燃烧器的配风方式,1、均等配风方式 2、分级配风方式,六、燃用劣质煤的有效措施,劣质煤是指挥发分含量低，或者多灰、多水以及发热量低的煤。劣质煤的着火、燃烧和燃尽大都比较困难，而且燃用劣质煤会给锅炉带来许多不利的影响，如结渣和低温受热面的积灰、腐蚀和飞灰磨损等。,要使劣质煤完全燃烧，主要从强化燃料的着火、燃烧和燃尽方面着手：（1）要有性能良好的燃烧器（2）利用热风送粉和较高的预热空气温度（3）提高燃烧器区域的温度（4）采用较低的一次风率和一次风速（5）采用较细的煤粉细度（6）锅炉运行的负荷不能太低,第五节 旋流燃烧器,一、旋流燃烧器的射流
10、特性：旋流煤粉燃烧器喷出的气流在炉膛中旋转扩散，由于炉膛是充满高温烟气的有限空间，射流速度又较高，近似为紊流旋转射流。与直流射流相比，主要特点：（1）具有中心回流区；（2）轴向速度衰减快、射程短；（3）旋转强度。,二、旋流燃烧器的结构,旋流装置：蜗壳、切向叶片、轴向叶片 直流蜗壳式 双蜗壳式 轴向可动叶轮式,三、燃烧器的布置 及炉内空气动力特性,第六节 煤粉炉的点火装置,主要是在锅炉启动时，点燃主燃烧器的煤粉气流，及稳定燃烧或作为辅助燃烧设备。1、带煤粉预燃室的点火装置2、采用过渡燃料的点火装置 （气-油-煤三级系统和油-煤两级系统） 点火器（1）电火花点火器；（2）电弧点火装置；（3）电气引燃的高能点火装置油枪,
