1、第五章 煤粉炉燃烧原理及燃烧设备1第一节 燃烧化学反应动力学基础 一、燃烧化学反应速度 （一）化学反应速度燃烧反应是一种发光发热的高速化学反应； 1、均相反应和多相反应： 2、反应速度能用某一反应物浓度减少的速度表示，也可 以用生成物浓度增加的速度表示。aA+bB一gG+hHwA=dCA/dt影响因素：（1）反应物性质；（2）反应物的浓度；（3）温度；（4）压力；（5）是否有催化剂或连锁反应。2（二）质量作用定律3（三）阿累尼乌斯定律4（四）催化作用催化剂本身不变改变化学反应速度，不改变反应限度（五）链锁反应多米诺效应活化分子5二、燃烧速度与燃烧区域1、碳的多相燃烧特点62、多相燃烧反应的燃烧区域7第二节 煤和煤粉的着火和燃烧一、热力着火1、定义着火：由缓慢的氧化反应状态转变到高速燃烧状态的瞬间过程可分为：连锁着火：这种由连锁反应引起的着火叫连锁着火。热力着火：由于温度不断升高而引起的着火叫热力着火。在锅炉中发生的着火就是热力着火。8着火过程有两层意义：一是着火是否有几率发生？二是能否稳定着火？ 实现稳定着火满足两个条件 A、放热量和散热量达到平衡，放热量等于散热量。B、放热量随系统温
2、度的变化率大于散量热随系统温度的变化率。92、着火和熄火的热力条件1011关于着火温度的说明 着火温度不是物性参数，随所处热力条件的变化 而不同， 各种实验方法所测得的着火温度值的出入很大， 过分强调着火温度意义不大， 如，褐煤堆，如果通风不良，接近于绝热状态， 孕育时间长，着火温度可低于大气温度。12 着火温度的概念可以使着火过程的物理模型大大 简化。 严格上，只说着火的临界条件或着火条件：使系 统在某个瞬时或空间某部分达到高温的反应状态 。 实现这一过渡过程的初始条件或边界条件为着火 条件。13 3、着火热14着火热的来源 卷吸炉膛高温烟气而产生的对流换热 炉内高温火焰的辐射换热15二、煤粉的燃烧过程1、燃烧阶段 着火前的准备阶段 燃烧阶段 燃尽阶段16 2、碳粒的燃烧机理 煤粉燃烧好坏的关键：碳的燃烧原因： 焦炭中的碳是可燃质的主要部份； 焦炭着火最晚，燃烧最迟； 焦炭中的碳的放热量比例较大17碳的反应可分为一次反应和二次反应181920三、影响煤粉气流着火的因素21四、燃烧完全的条件燃烧的完全程度可用燃烧效率来表示：22五、强化煤粉气流燃烧的措施 提高热风和一次风温度 限制一次
3、风量 合理送入二次风 着火区保持高温 选择适当的煤粉细度 强化燃烧阶段和燃尽阶段 合理组织炉内空气动力工况23第三节 燃烧器和点火装置煤粉炉的燃烧设备包括： 煤粉燃烧器（也称为喷燃器） 点火装置 炉膛24q稳定着火q着火后，良好的混合q充满度 与 刷墙(配风、角度)q燃料适应性q负荷调节(稳燃技术)q低NOx燃烧器q流动阻力小1、作用：组织燃烧2、要求：3、分类：旋流燃烧器前后墙布置：直流燃烧器四角布置切圆燃烧方式 ：25炉膛形状前后墙布置：旋流燃烧器 (B qA取得小，炉膛横断面Al就大，炉膛就矮胖 些。1192燃烧器区域壁面热负荷燃烧器区域壁面热负荷是指单位时间、单位燃 烧器区域壁面面积放出的热量，即120qr越大，说明火焰越集中，燃烧器区域的温度 水平就越高。这对燃料的着火和维持燃烧的稳定 是有利的。但过高qr ，意味着火焰过分集中，使燃烧器区 域局部温度过高，易引起燃烧器区域水冷壁结 渣。 121二、切圆燃烧方式四角布置的切圆燃烧方式122着火 互相引燃燃烧 气流在炉膛中心强烈旋转燃烧燃尽 旋转上升延长了煤粉在炉内停留的时 间四角布置的直流燃烧器射出的四股气流在炉 膛中心形成
4、一个稳定的强烈旋转火炬。在炉膛中 心形成一股螺旋上升的气流。切圆燃烧方式的特点：123124125空气动力特性126四角切圆燃烧的气流偏斜 及切圆直径f960f820假想切圆直径 实际切圆直径1271、气流偏斜问题引起燃烧器出口气流偏斜的根本原因是：（1）邻角气流的撞击是气流偏斜的根本原因。（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810倍。128运行证实，炉内实际切圆直径远比设计的假想切圆 直径大得多，如下图所示。1292切圆直径过大问题 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。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，同时因为高温火焰的粘度很大，到达炉膛出处，残
5、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，也可能会引起过热器结渣或超温。 130燃烧器射流贴附或冲击炉墙，是水冷壁结渣的根本原因131132三、L型火焰燃烧方式133v前后墙3排布置，每层4 只6只，总共24只36 只。v组织前后墙对冲燃烧。v主燃烧器之上设燃尽风 口，燃尽风风口含两股 独立的气流，中央部分 为非旋转气流，外圈为 旋转气流。都匀电厂燃烧器布置都匀电厂燃烧器布置134四、W型火焰燃烧方式（一）W形火焰燃烧方式的特点W形火焰燃烧方式的固态排渣煤粉炉是美国的FW公司首创，为法国和日本吸收并发展起来，它脱胎于早期的U形火焰燃烧方式，故又称双U形火焰燃烧方式，由于W形火焰燃烧方式有许多特点，适合于低挥发份煤的燃烧，许多国家都采用这种燃烧方式来燃用劣质烟煤、贫煤和无烟煤。135W形火焰的炉内燃烧过程第一阶段为着火的起始阶段，煤粉在低扰动状态下着火和初步燃烧，空气以低速、少量送入，以免影响着火；第二阶段为燃烧阶段，已着火的煤粉气流先后与以二次风、三次风形式送入的空气强烈混合，形成猛烈的燃烧；第三阶段为辐射换热和燃尽阶段，燃烧生成的烟气向上流动进入
6、上部辐射炉膛后，除继续以低扰动状态使燃烧趋于完善外，烟气一边流动，一边对受热面进行辐射热交换。136137W形火焰燃烧方式的主要特征（1）燃烧中心在喷口附近，前后拱的辐射和燃烧带，都有利于低挥发分煤的着火和燃烧；（2）空气逐步加入，实现分级配风、分级燃烧，不但利于着火、燃烧，而且可控制低的过量空气系数和低NOx生成量；（3）火焰行程长，增加煤粉停滞时间，利于燃尽；（4）火焰在炉膛底部转弯180向上流动时，使部分飞灰分离出来，减少烟气中飞灰含量；（5）可采用直流燃烧器或轴向可动叶轮旋流燃烧器，也可用高浓度煤粉燃烧器，有利于组织良好的着火、燃烧；（6）负荷变化时，下部着火炉膛中火焰中心气温变化不大，有良好的负荷调节性能，低负荷可不投油或少投油。138（二）W型火焰锅炉常用燃烧器 带旋风子分离器的高浓度煤粉燃烧器： 支流缝隙式燃烧器： 改良一次风煤粉浓淡分离的高浓度煤粉燃烧139安顺电厂使用此燃烧器140配风方式1）A挡板乏气风挡板2）B挡板主喷口周围环形风挡板3）C挡板主喷口内消旋叶片位置4）D挡板垂直墙上二次风挡板5）E挡板垂直墙中二次风挡板6）F挡板垂直墙下二次风挡板7）G挡板周界风挡板，4个141直流缝隙式燃烧器142143
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