煤粉炉燃烧原理及燃烧设备煤粉炉燃烧原理及燃烧设备 煤粉炉燃烧原理及燃烧设备煤粉炉燃烧原理及燃烧设备 第一节第一节 燃烧化学反应动力学基础燃烧化学反应动力学基础 燃烧一般是指燃料与氧化剂进行的剧烈化学反应。燃烧一般是指燃料与氧化剂进行的剧烈化学反应。 燃料与氧化剂可以是同一形态的，如气体燃料在空气燃料与氧化剂可以是同一形态的，如气体燃料在空气 中的燃烧中的燃烧，，称为单相称为单相 （（均相均相））燃烧燃烧；； 中的燃烧中的燃烧，，称为单相称为单相 （（均相均相））燃烧燃烧；； 燃料与氧气剂也可以是不同形态的，如固体燃料在空燃料与氧气剂也可以是不同形态的，如固体燃料在空 气中的燃烧，称为多相燃烧。气中的燃烧，称为多相燃烧。 电厂锅炉的主要燃料是煤电厂锅炉的主要燃料是煤电厂锅炉的主要燃料是煤电厂锅炉的主要燃料是煤，，使用空气作燃料的氧化剂使用空气作燃料的氧化剂使用空气作燃料的氧化剂使用空气作燃料的氧化剂。。 一、碳粒的燃烧过程和燃烧速度一、碳粒的燃烧过程和燃烧速度 炭粒表面的多相燃烧大致包括如下几个过程炭粒表面的多相燃烧大致包括如下几个过程炭粒表面的多相燃烧大致包括如下几个过程炭粒表面的多相燃烧大致包括如下几个过程：： （（11）参加燃烧的氧从周围环境扩散到炭粒的反应表面；）参加燃烧的氧从周围环境扩散到炭粒的反应表面； （（22 ）氧被炭粒表面吸附；）氧被炭粒表面吸附； （（33 ）在炭粒表明上进行燃烧化学反应；）在炭粒表明上进行燃烧化学反应； （（44 ））燃烧产物由炭粒表面解吸附燃烧产物由炭粒表面解吸附；； （（44 ））燃烧产物由炭粒表面解吸附燃烧产物由炭粒表面解吸附；； （（55 ）燃烧产物离开炭粒表面，扩散到周围环境中。）燃烧产物离开炭粒表面，扩散到周围环境中。 炭粒燃烧速度是指炭粒单位表面上的实际炭粒燃烧速度是指炭粒单位表面上的实际 反应速度反应速度反应速度反应速度，，，，它取决于上述过程中进行得最它取决于上述过程中进行得最它取决于上述过程中进行得最它取决于上述过程中进行得最 慢的过程。慢的过程。 碳的燃烧速度主要决定于氧向炭粒表面的碳的燃烧速度主要决定于氧向炭粒表面的碳的燃烧速度主要决定于氧向炭粒表面的碳的燃烧速度主要决定于氧向炭粒表面的 扩散速度和在反应表面上进行的化学反应扩散速度和在反应表面上进行的化学反应 速度速度 最终决定于两者中的较慢者最终决定于两者中的较慢者 ((吸附吸附 速度速度，，最终决定于两者中的较慢者最终决定于两者中的较慢者。。 ((吸附吸附 和解吸附过程速度快和解吸附过程速度快)) 二、燃烧速度 （一）化学反应速度 11、含义含义：化学反应速度通常是指单位时间内化学反应速度通常是指单位时间内 反应物浓度的减少或生成物浓度的增加。 多相燃烧用氧化剂浓度变化表示化学反应多相燃烧用氧化剂浓度变化表示化学反应 B 速度，如果以wh 表示按氧化剂B计算的化学 反应速度，则： dC B B ww hh dt 11、影响化学反应速度的因素、影响化学反应速度的因素 （（11）浓度对化学反应速度的影响）浓度对化学反应速度的影响 化学反应是在一定条件下化学反应是在一定条件下化学反应是在一定条件下化学反应是在一定条件下，，反应物分子之反应物分子之反应物分子之反应物分子之 间彼此碰撞而产生的，分子在单位时间内间彼此碰撞而产生的，分子在单位时间内 的碰撞次数越多的碰撞次数越多的碰撞次数越多的碰撞次数越多，，则化学反应速度越快则化学反应速度越快则化学反应速度越快则化学反应速度越快。。 分子碰撞次数决定于单位容积中反应物的分子碰撞次数决定于单位容积中反应物的分子碰撞次数决定于单位容积中反应物的分子碰撞次数决定于单位容积中反应物的 分子数，即物质浓度。分子数，即物质浓度。 在在 定温度下定温度下 反应容积不变反应容积不变 增加反应增加反应 在在一一定温度下定温度下，，反应容积不变反应容积不变，，增加反应增加反应 物的浓度即可增加反应物的分子数，分子物的浓度即可增加反应物的分子数，分子 之间的碰撞次数就会增多，反应速度就会之间的碰撞次数就会增多，反应速度就会 加快加快加快加快。。 （（（（2222 ））））压力对化学反应速度的影响压力对化学反应速度的影响压力对化学反应速度的影响压力对化学反应速度的影响 分子运动论认为，气体压力是气体分子撞分子运动论认为，气体压力是气体分子撞 击容器壁面的结果击容器壁面的结果击容器壁面的结果击容器壁面的结果。。。。 在温度和容积不变的条件下，反应物压力在温度和容积不变的条件下，反应物压力 高高，，意味着反应物浓度大意味着反应物浓度大，，因此化学反应因此化学反应 高高，，意味着反应物浓度大意味着反应物浓度大，，因此化学反应因此化学反应 速度就快。速度就快。 （（33 ）温度对化学反应速度的影响）温度对化学反应速度的影响 阿累尼乌斯定律反映的是温度对化学反应速度影响的规律阿累尼乌斯定律反映的是温度对化学反应速度影响的规律阿累尼乌斯定律反映的是温度对化学反应速度影响的规律阿累尼乌斯定律反映的是温度对化学反应速度影响的规律。。 化学反化学反应应应应是是在在在在一定一定条件条件条件条件下，反下，反应应应应分子间分子间发生发生发生发生碰碰撞撞撞撞而而发生的发生的发生的发生的，， 但并不是所有碰撞的分子都可以发生反应，只有那些碰撞但并不是所有碰撞的分子都可以发生反应，只有那些碰撞 能量足以破坏现存化学键并建立新的化学键的碰撞才是有能量足以破坏现存化学键并建立新的化学键的碰撞才是有能量足以破坏现存化学键并建立新的化学键的碰撞才是有能量足以破坏现存化学键并建立新的化学键的碰撞才是有 效的。效的。 为使某一化学反应可以有效的进行，分子所需的最低能量称为活为使某一化学反应可以有效的进行，分子所需的最低能量称为活 化能化能 用用 表示表示 能量达到或超过活化能的分子称为活化能量达到或超过活化能的分子称为活化 化能化能，，用用EE表示表示。。能量达到或超过活化能的分子称为活化能量达到或超过活化能的分子称为活化 分子。分子。 活化分子之间的碰撞才是有效碰撞，反应只能在活化分子活化分子之间的碰撞才是有效碰撞，反应只能在活化分子 之间进行。之间进行。 温度一定，活化能越大，活化分子数就越少，化学反温度一定，活化能越大，活化分子数就越少，化学反 应速度越慢应速度越慢应速度越慢应速度越慢；；；；活化能越小活化能越小活化能越小活化能越小，，，，化学反应速度就越快化学反应速度就越快化学反应速度就越快化学反应速度就越快。。。。 不同燃料的活化能是不同不同燃料的活化能是不同不同燃料的活化能是不同不同燃料的活化能是不同，，高挥发分煤的活化能较小高挥发分煤的活化能较小高挥发分煤的活化能较小高挥发分煤的活化能较小，， 低挥发分无烟煤的活化能较大。低挥发分无烟煤的活化能较大。 例如例如例如例如：：褐煤褐煤褐煤褐～～～5 MJ/kmolMJ/kmolMJ/kmolMJ/kmol；； 烟煤烟煤117117～～134 MJ/kmol134 MJ/kmol；； 贫煤贫煤贫煤贫煤、、无烟煤无烟煤无烟煤无烟煤0～～7 MJ/kMJ/kMJ/kMJ/kmomollll。。 实际的炉内燃烧过程，反应物的浓度、炉膛压力可认实际的炉内燃烧过程，反应物的浓度、炉膛压力可认 为基本不变，因此化学反应速度主要与温度有关。温为基本不变，因此化学反应速度主要与温度有关。温 度升高时度升高时，，活化分子数目急剧增多活化分子数目急剧增多，，反应速度也随之反应速度也随之 度升高时度升高时 活化分子数目急剧增多活化分子数目急剧增多 反应速度也随之反应速度也随之 加快。故在实际运行中，提高炉膛温度是加快燃烧反加快。故在实际运行中，提高炉膛温度是加快燃烧反 应应 缩短燃烧时间的重要方法缩短燃烧时间的重要方法 应应、、缩短燃烧时间的重要方法缩短燃烧时间的重要方法。。 （（44 ）连锁反应）连锁反应 在很多燃烧化学反应中，实际反应速度远高于按照在很多燃烧化学反应中，实际反应速度远高于按照 质质质质量量作用定律和阿累尼乌斯定律计算出的作用定律和阿累尼乌斯定律计算出的作用定律和阿累尼乌斯定律计算出的作用定律和阿累尼乌斯定律计算出的速速度度度度，经，经 过分析，人们发现了连锁反应和催化作用的影响。过分析，人们发现了连锁反应和催化作用的影响。 连锁反应连锁反应:: 燃料的燃烧化学反应速度并不是按化学反应方程式燃料的燃烧化学反应速度并不是按化学反应方程式燃料的燃烧化学反应速度并不是按化学反应方程式燃料的燃烧化学反应速度并不是按化学反应方程式 那样一步完成的，在气体燃料燃烧反应过程中，可那样一步完成的，在气体燃料燃烧反应过程中，可 以自动产生以自动产生以自动产生以自动产生一一系列活化中心系列活化中心系列活化中心系列活化中心，，这些活化中心不断繁这些活化中心不断繁这些活化中心不断繁这些活化中心不断繁 殖，使反应由一系列中间过程组成，整个燃烧反映殖，使反应由一系列中间过程组成，整个燃烧反映 就像链就像链就像链就像链一一样样样样一一节节节节一一节传递下去节传递下去节传递下去节传递下去，，这种反应就被称为这种反应就被称为这种反应就被称为这种反应就被称为 连锁反应连锁反应。。 （（55 ）催化作用）催化作用 在化学反应中，如果将某些物质加到反应系统中，在化学反应中，如果将某些物质加到反应系统中， 可以使化学反应速度发生明显的变化，这种作用称为催可以使化学反应速度发生明显的变化，这种作用称为催 化作用化作用化作用化作用，，产生催化作用的物质称为催化剂产生催化作用的物质称为催化剂产生催化作用的物质称为催化剂产生催化作用的物质称为催化剂。。 催化剂可以影响化学反应速度，但化学反应却不催化剂可以影响化学反应速度，但化学反应却不 能改变催化剂本身。能改变催化剂本身。 在在在在反反应过应过应过应过程程中中中中，，催化剂催化剂催化剂催化剂虽然虽然也参加化学也参加化学也参加化学也参加化学反反应应应应，但，但 在另一个反应中又被还原，所以到反应终了时，在另一个反应中又被还原，所以到反应终了时， 它本身的化学性质并未发生明显的变化它本身的化学性质并未发生明显的变化它本身的化学性质并未发生明显的变化它本身的化学性质并未发生明显的变化。。 催化作用特点：即催化剂在一定条件下，仅能改催化作用特点：即催化剂在一定条件下，仅能改 变化学反应的速度，而不能改变反应在该条件下变化学反应的速度，而不能改变反应在该条件下 可能进行的限度可能进行的限度可能进行的限度可能进行的限度。。 （（二二））氧的扩散速度氧的扩散速度 1、含义：炭粒与氧的燃烧化学反应是在炭粒表面进 行的，化学反应消耗部分氧后，炭粒反应表面氧 浓度小于周围介质中的氧浓度，因为这种浓度差， 周围环境的氧就不断向炭粒表面扩散。表示此过 程的快慢程度就称为氧的扩散速度。 2、扩散速度计算公式： ww CC CC ks ks 0 B • 氧的扩散速度不仅与氧的浓度差成正比氧的扩散速度不仅与氧的浓度差成正比；还与炭还与炭 粒直径及气流与炭粒的相对运动速度有关。 3333、、、、影响扩散速度的因素影响扩散速度的因素影响扩散速度的因素影响扩散速度的因素：：：： 气流与炭粒的相对速度越大，扰动就越剧气流与炭粒的相对速度越大，扰动就越剧 烈烈烈烈，，氧向炭粒表面的扩散速度就越大氧向炭粒表面的扩散速度就越大氧向炭粒表面的扩散速度就越大氧向炭粒表面的扩散速度就越大，，同同同同 时燃烧产物离开炭粒表面扩散出去的速度时燃烧产物离开炭粒表面扩散出去的速度 也增大也增大也增大也增大，，使氧的扩散速度进一步加快使氧的扩散速度进一步加快使氧的扩散速度进一步加快使氧的扩散速度进一步加快。。 炭粒直径越小，单位质量炭粒的表面积越炭粒直径越小，单位质量炭粒的表面积越 大大，，与氧的反应面积越愈大与氧的反应面积越愈大，，化学反应消化学反应消 大大 与氧的反应面积越愈大与氧的反应面积越愈大 化学反应消化学反应消 耗的氧越多，炭粒表面的氧浓度就会降低，耗的氧越多，炭粒表面的氧浓度就会降低， 炭粒表面与周围环境的氧浓度差就越大炭粒表面与周围环境的氧浓度差就越大炭粒表面与周围环境的氧浓度差就越大炭粒表面与周围环境的氧浓度差就越大，，，， 使氧的扩散速度加快。使氧的扩散速度加快。 三三三三、、、、燃烧区域燃烧区域燃烧区域燃烧区域 按照化学反应条件与气体扩散条件对燃烧速度按照化学反应条件与气体扩散条件对燃烧速度 影响的不同影响的不同影响的不同影响的不同，，燃烧过程分为动力燃烧燃烧过程分为动力燃烧燃烧过程分为动力燃烧燃烧过程分为动力燃烧、、过渡燃过渡燃过渡燃过渡燃 烧、扩散燃烧三种不一样的区域烧、扩散燃烧三种不一样的区域 11、动力燃烧区、动力燃烧区 当温度较低时当温度较低时当温度较低时当温度较低时 （（（（小于小于小于小于0℃℃℃℃）））），，氧的扩散速氧的扩散速氧的扩散速氧的扩散速 度远大于化学反应速度，即，折算速度系数；度远大于化学反应速度，即，折算速度系数； 燃烧速度主要决定于化学反应速度，这种燃烧燃烧速度主要决定于化学反应速度，这种燃烧 反应反应反应反应温温度区称为动力燃烧区度区称为动力燃烧区度区称为动力燃烧区度区称为动力燃烧区。。 在该燃烧区内，提高温度是强化动力燃烧工况在该燃烧区内，提高温度是强化动力燃烧工况 的有效措施的有效措施的有效措施的有效措施。。 22 ．扩散燃烧区．扩散燃烧区 当温度很高时（大于当温度很高时（大℃），化学反应速度常数随温度），化学反应速度常数随温度 的升高而急剧增大，化学反应速度远大于氧的扩散速度，的升高而急剧增大，化学反应速度远大于氧的扩散速度， 这种燃烧反应温度区叫做扩散燃烧区这种燃烧反应温度区叫做扩散燃烧区。。 这种燃烧反应温度区叫做扩散燃烧区这种燃烧反应温度区叫做扩散燃烧区。。 在扩散燃烧区内，改善扩散混合条件，加大气流与炭粒的在扩散燃烧区内，改善扩散混合条件，加大气流与炭粒的 相对速度、减少炭粒直径都可提高燃烧速度。相对速度、减少炭粒直径都可提高燃烧速度。 33．过渡燃烧区．过渡燃烧区 介于上述两种燃烧区之间的温度区，化学反应速度常数的介于上述两种燃烧区之间的温度区，化学反应速度常数的 与氧的扩散速度系数处于同一数量级，这时化学反应速度与氧的扩散速度系数处于同一数量级，这时化学反应速度 和氧的扩散速度都对燃烧速度的影响相当和氧的扩散速度都对燃烧速度的影响相当 这个燃烧反应这个燃烧反应 和氧的扩散速度都对燃烧速度的影响相当和氧的扩散速度都对燃烧速度的影响相当。。这个燃烧反应这个燃烧反应 温度区称为过渡燃烧区。温度区称为过渡燃烧区。 在在在在过过渡燃烧渡燃烧渡燃烧渡燃烧区区内内内内，，既要改善化学反应条件既要改善化学反应条件既要改善化学反应条件既要改善化学反应条件，，提高反应系统提高反应系统提高反应系统提高反应系统 温度，又要改善氧的扩散混合条件，强化扩散，才能使燃温度，又要改善氧的扩散混合条件，强化扩散，才能使燃 烧速度加快。烧速度加快。 第二节第二节 煤和煤粉的着火和燃烧煤和煤粉的着火和燃烧 一、热力着火一、热力着火 （（（（一一））））着火与着火温度着火与着火温度着火与着火温度着火与着火温度 燃烧过程通常分两个阶段进行，即着火阶段和燃燃烧过程通常分两个阶段进行，即着火阶段和燃 烧过程本身烧过程本身烧过程本身烧过程本身。。 着火是燃烧的准备阶段，当燃料温度达到一定程着火是燃烧的准备阶段，当燃料温度达到一定程 度时，由缓慢的氧化反应转变到剧烈的氧化反应，度时，由缓慢的氧化反应转变到剧烈的氧化反应， 这这这这一一瞬间瞬间瞬间瞬间现现象称之为燃料着火象称之为燃料着火象称之为燃料着火象称之为燃料着火。。 燃料开始发生剧烈氧化反应（即着火）时所需的燃料开始发生剧烈氧化反应（即着火）时所需的 最低温度称为燃料的着火温度或着火点最低温度称为燃料的着火温度或着火点最低温度称为燃料的着火温度或着火点最低温度称为燃料的着火温度或着火点。。。。 ★★ 熄火温度比着火温度高熄火温度比着火温度高 •挥发分越高的煤，着火温度越低，即越容易着火； •挥发分越低的煤，着火温度越高，越不容易着火。 测试设备 燃料 着火温度℃ 褐煤V =50% 550 daf 烟煤Vdaf=40% 650 烟煤烟煤VVddaff 30%30% 750750 煤粉气流着火温度测试 设备 烟煤Vdaf=20% 840 贫煤V =14% 900 daf 无烟煤V =4% 1000 daf （（（（二二二二））））着火热着火热着火热着火热 一次风：现代大中容量锅炉广泛燃用煤粉，一次风：现代大中容量锅炉广泛燃用煤粉， 为了使煤粉气流被更快加热到煤粉颗粒的为了使煤粉气流被更快加热到煤粉颗粒的 着火温度着火温度着火温度着火温度，，，，总是不把煤粉燃烧所需的全部总是不把煤粉燃烧所需的全部总是不把煤粉燃烧所需的全部总是不把煤粉燃烧所需的全部 空气都与煤粉混合来输送煤粉，而只是用空气都与煤粉混合来输送煤粉，而只是用 其中其中其中其中一一部分来输送煤粉部分来输送煤粉部分来输送煤粉部分来输送煤粉，，这部分空气称为这部分空气称为这部分空气称为这部分空气称为 一次风。一次风。 其余的空气称为二次风（助燃风）和三次其余的空气称为二次风（助燃风）和三次 风。风。 11、着火热：煤粉混合物进入炉膛后，将煤粉、着火热：煤粉混合物进入炉膛后，将煤粉 气流加热到气流加热到着火着火着火着火温温度度度度所需的热量所需的热量称称称称为为着火着火着火着火 热。热。 它包括加热煤粉及空气（一次风）、使煤它包括加热煤粉及空气（一次风）、使煤 粉气流中水分蒸发和过热所需要的热量粉气流中水分蒸发和过热所需要的热量粉气流中水分蒸发和过热所需要的热量粉气流中水分蒸发和过热所需要的热量。。。。 2222 ．．着火热的来源着火热的来源着火热的来源着火热的来源 煤粉气流着火热来源有两个方面：一方面煤粉气流着火热来源有两个方面：一方面 是卷吸炉膛高温烟气而产生的对流换热，是卷吸炉膛高温烟气而产生的对流换热， 另一方面是炉内高温火焰的辐射换热。另一方面是炉内高温火焰的辐射换热。 两者之中对流换热是主要的。两者之中对流换热是主要的。 33、着火距离和着火时间：、着火距离和着火时间： 着着 着着 （（11）着火距离：煤粉气流最好在离开燃烧器约）着火距离：煤粉气流最好在离开燃烧器约200200--300mm300mm处着火，最多处着火，最多 不要超过不要超过500mm500mm 。。 着火太迟着火太迟，，会使火焰中心上移会使火焰中心上移，，从而造成炉膛上部结渣从而造成炉膛上部结渣，，过热蒸汽温过热蒸汽温 着火太迟着火太迟，，会使火焰中心上移会使火焰中心上移，，从而造成炉膛上部结渣从而造成炉膛上部结渣，，过热蒸汽温过热蒸汽温 度偏高，不完全燃烧损失增加，严重时，还会造成灭火“打炮”，产生度偏高，不完全燃烧损失增加，严重时，还会造成灭火“打炮”，产生 严重事故。严重事故。 着火太早也不好着火太早也不好 可能烧坏燃烧器可能烧坏燃烧器 或造成燃烧器附近结渣或造成燃烧器附近结渣 着火太早也不好着火太早也不好，，可能烧坏燃烧器可能烧坏燃烧器，，或造成燃烧器附近结渣或造成燃烧器附近结渣。。 （（22 ））着火时间着火时间：：煤粉在炉内停留时间煤粉在炉内停留时间 （（从燃烧器出口至炉膛出口从燃烧器出口至炉膛出口））大约大约 （（22 ））着火时间着火时间：：煤粉在炉内停留时间煤粉在炉内停留时间 （（从燃烧器出口至炉膛出口从燃烧器出口至炉膛出口））大约大约 只有只有22～～33秒。秒。 故组织燃烧时要使煤粉气流能尽快着火。一方面要尽量降低煤粉的着火故组织燃烧时要使煤粉气流能尽快着火。一方面要尽量降低煤粉的着火 热热 另另 方面就要尽快提供着火热方面就要尽快提供着火热 热热，，另另一一方面就要尽快提供着火热方面就要尽快提供着火热。。 劣质煤着火燃烧较为困难，为使煤粉尽快着火，可提高进入炉膛的煤粉劣质煤着火燃烧较为困难，为使煤粉尽快着火，可提高进入炉膛的煤粉 气流初温来降低着火热，同时通过合理组织炉内燃烧工况，尽快供给着气流初温来降低着火热，同时通过合理组织炉内燃烧工况，尽快供给着 火热。火热。 （劣质煤：两方面含义。）（劣质煤：两方面含义。） 二二、、、、煤粉的燃烧过程煤粉的燃烧过程煤粉的燃烧过程煤粉的燃烧过程 （一）燃烧阶段（一）燃烧阶段 煤粉气流经燃烧器喷入炉膛煤粉气流经燃烧器喷入炉膛煤粉气流经燃烧器喷入炉膛煤粉气流经燃烧器喷入炉膛，，在悬浮形态下燃烧形成煤粉火在悬浮形态下燃烧形成煤粉火在悬浮形态下燃烧形成煤粉火在悬浮形态下燃烧形成煤粉火 炬，煤粉的燃烧过程可分为以下三个阶段：炬，煤粉的燃烧过程可分为以下三个阶段： 11．着火前的准备阶段：吸热阶段．着火前的准备阶段：吸热阶段 22 ．燃烧阶段：剧烈燃烧阶段，时间短，大量可燃质在此阶段．燃烧阶段：剧烈燃烧阶段，时间短，大量可燃质在此阶段 烧尽。烧尽。 33．．燃尽阶段燃尽阶段：：时间较长时间较长，，燃烧温度低燃烧温度低，，减少不完全燃烧程度减少不完全燃烧程度。。 33．．燃尽阶段燃尽阶段：：时间较长时间较长，，燃烧温度低燃烧温度低，，减少不完全燃烧程度减少不完全燃烧程度。。 基本过程：水分蒸发、过热；挥发分析出；挥发分着火燃烧，基本过程：水分蒸发、过热；挥发分析出；挥发分着火燃烧， 焦碳着火燃烧焦碳着火燃烧焦碳着火燃烧焦碳着火燃烧，，在短时间内大部分可燃质燃烧在短时间内大部分可燃质燃烧在短时间内大部分可燃质燃烧在短时间内大部分可燃质燃烧；；；；很少的很少的很少的很少的、、剩剩剩剩 余的可燃质燃烧余的可燃质燃烧。。 三三三三、、、、影响煤粉气流着火的因素影响煤粉气流着火的因素影响煤粉气流着火的因素影响煤粉气流着火的因素 煤粉空气混合物经燃烧器喷入炉膛后煤粉空气混合物经燃烧器喷入炉膛后煤粉空气混合物经燃烧器喷入炉膛后煤粉空气混合物经燃烧器喷入炉膛后，，通过湍流通过湍流通过湍流通过湍流 扩散和回流，卷吸周围的高温烟气，同时又受到扩散和回流，卷吸周围的高温烟气，同时又受到 炉膛四壁及高温火焰的辐射炉膛四壁及高温火焰的辐射炉膛四壁及高温火焰的辐射炉膛四壁及高温火焰的辐射，，被迅速加热被迅速加热被迅速加热被迅速加热，，热量热量热量热量 达到一定温度后就开始着火。达到一定温度后就开始着火。 11．燃料的性质．燃料的性质 挥发分：含量低，煤粉气流的着火温度高，着火热增大，着挥发分：含量低，煤粉气流的着火温度高，着火热增大，着 火所需时间长，着火点离燃烧器喷口的距离也增大。火所需时间长，着火点离燃烧器喷口的距离也增大。 水分水分水分水分：：水分大水分大水分大水分大，，着火热也随之增大着火热也随之增大着火热也随之增大着火热也随之增大，，炉内温度水平降低炉内温度水平降低炉内温度水平降低炉内温度水平降低，，从从从从 而使煤粉气流卷吸的烟气温度以及火焰对煤粉汽流的辐射热而使煤粉气流卷吸的烟气温度以及火焰对煤粉汽流的辐射热 也相应降低也相应降低也相应降低也相应降低，，对着火不利对着火不利对着火不利对着火不利。。 灰分：灰分在燃烧过程中不能放热还要吸热，灰分在着火和灰分：灰分在燃烧过程中不能放热还要吸热，灰分在着火和 燃烧过程中使得炉内烟气温度降低燃烧过程中使得炉内烟气温度降低燃烧过程中使得炉内烟气温度降低燃烧过程中使得炉内烟气温度降低，，，，同样使煤粉气流的着火同样使煤粉气流的着火同样使煤粉气流的着火同样使煤粉气流的着火 推迟，并进一步影响了着火的稳定性。推迟，并进一步影响了着火的稳定性。 煤粉细度煤粉细度煤粉细度煤粉细度：： 煤粉愈细，着火愈容易。（这是因为在同样的煤粉浓度下，煤粉愈细，着火愈容易。（这是因为在同样的煤粉浓度下， 煤粉愈细，进行燃烧反应的表面积就会越大，而煤粉本身的煤粉愈细，进行燃烧反应的表面积就会越大，而煤粉本身的 热阻却减小，在加热时，细煤粉的温升速度就比粗煤粉要快，热阻却减小，在加热时，细煤粉的温升速度就比粗煤粉要快， 这样就可以加快化学反应速度，更快地着火。）这样就可以加快化学反应速度，更快地着火。） 2222 ．．．．炉内散热条件炉内散热条件炉内散热条件炉内散热条件 减少炉内散热，有利于着火。减少炉内散热，有利于着火。 卫燃带卫燃带卫燃带卫燃带：：：：为了加快和稳定低挥发分煤的着火为了加快和稳定低挥发分煤的着火为了加快和稳定低挥发分煤的着火为了加快和稳定低挥发分煤的着火，，在在在在 燃烧器区域用铬矿砂等耐火材料将部分水冷壁遮燃烧器区域用铬矿砂等耐火材料将部分水冷壁遮 盖起来，构成卫燃带。盖起来，构成卫燃带。 目的是减少水冷壁吸热量目的是减少水冷壁吸热量，，即减少燃烧过程的散即减少燃烧过程的散 目的是减少水冷壁吸热量目的是减少水冷壁吸热量，，即减少燃烧过程的散即减少燃烧过程的散 热，提高燃烧器区域的温度水平，从而改善煤粉热，提高燃烧器区域的温度水平，从而改善煤粉 气流的着火条件气流的着火条件气流的着火条件气流的着火条件。。 3333．．煤粉气流的初温煤粉气流的初温煤粉气流的初温煤粉气流的初温 提高初温，可减少着火热，使煤粉尽快着提高初温，可减少着火热，使煤粉尽快着 火火火火。。 燃用低挥发分煤时，常采用高温的热空气燃用低挥发分煤时，常采用高温的热空气 作为作为作为作为一一次风来输送煤粉次风来输送煤粉次风来输送煤粉次风来输送煤粉，，即采用热风送粉即采用热风送粉即采用热风送粉即采用热风送粉 系统。系统。 44 ．一次风量、一次风速和一次风与二次风的配合．一次风量、一次风速和一次风与二次风的配合 （（（（1111））））风量风量风量风量：： 一次风量一般以够挥发分燃烧为标准。一次风量一般以够挥发分燃烧为标准。 增加煤粉气流中的一次风量，相应增加了着火热，增加煤粉气流中的一次风量，相应增加了着火热， 会使着火推迟会使着火推迟会使着火推迟会使着火推迟；；；；减小减小减小减小一一次风量次风量次风量次风量，，，，会使着火热显著降低会使着火热显著降低会使着火热显著降低会使着火热显著降低，，，， 有利于着火。但一次风量不能过低，否则会使煤粉着有利于着火。但一次风量不能过低，否则会使煤粉着 火燃烧初期得不到足够的氧火燃烧初期得不到足够的氧火燃烧初期得不到足够的氧火燃烧初期得不到足够的氧，，，，而使燃烧反应速度减慢而使燃烧反应速度减慢而使燃烧反应速度减慢而使燃烧反应速度减慢，，，， 阻碍着火燃烧的继续扩展。另外，一次风量还要满足阻碍着火燃烧的继续扩展。另外，一次风量还要满足 输粉的要求输粉的要求，，过小的过小的一一次风量会造成煤粉堵塞次风量会造成煤粉堵塞。。故故一一 输粉的要求输粉的要求，，过小的过小的 次风量会造成煤粉堵塞次风量会造成煤粉堵塞 故故 次风量一般以够挥发分燃烧为标准。次风量一般以够挥发分燃烧为标准。 次风率次风率：： 次风率是指次风率是指 次风量占炉膛出口总风量次风量占炉膛出口总风量 一一次风率次风率：：一一次风率是指次风率是指一一次风量占炉膛出口总风量次风量占炉膛出口总风量 的百分数。的百分数。 对应于对应于一一种煤种煤 有有一一个个一一次风率的最佳值次风率的最佳值 对应于对应于 种煤种煤，，有有 个个 次风率的最佳值次风率的最佳值。。 （（（（2222 ））））风速风速风速风速：：：： 一次风速过高，通过单位截面积的流量增大，一次风速过高，通过单位截面积的流量增大， 势必降低煤粉气流的加热速度，使着火距离加势必降低煤粉气流的加热速度，使着火距离加 长长长长。。。。一一次风速过低时次风速过低时次风速过低时次风速过低时，，，，着火提前着火提前着火提前着火提前，，，，可能烧坏燃可能烧坏燃可能烧坏燃可能烧坏燃 烧器喷口，还可能出现煤粉管道堵塞等故障。烧器喷口，还可能出现煤粉管道堵塞等故障。 故有故有故有故有一一个最适宜的个最适宜的个最适宜的个最适宜的一一次风速次风速次风速次风速，，它与煤种及燃烧它与煤种及燃烧它与煤种及燃烧它与煤种及燃烧 器型式有关。器型式有关。 二次风速二次风速：： 二次风速二次风速：： 二次风速高于一次风速，以加强气流的扰动。二次风速高于一次风速，以加强气流的扰动。 （（（（3333 ））））一一、、二次风配合二次风配合二次风配合二次风配合 风量的配合：一次风以够挥发分燃烧为度。风量的配合：一次风以够挥发分燃烧为度。 速度的配合速度的配合速度的配合速度的配合：：二次风速度高于二次风速度高于二次风速度高于二次风速度高于一一次风速度次风速度次风速度次风速度，，大约大约大约大约 是是22倍。倍。 混合时间混合时间 通过燃烧器结构控制混合时间通过燃烧器结构控制混合时间 挥发挥发 混合时间混合时间：：通过燃烧器结构控制混合时间通过燃烧器结构控制混合时间，，挥发挥发 分高时混合的早些，挥发分低时混合的迟些分高时混合的早些，挥发分低时混合的迟些。。 5555．．燃烧器结构特性燃烧器结构特性燃烧器结构特性燃烧器结构特性 影响着火快慢的燃烧器结构特性，主要是指一、影响着火快慢的燃烧器结构特性，主要是指一、 二次风混合的情况二次风混合的情况二次风混合的情况二次风混合的情况。。如果如果如果如果一、一、二次风混合过早二次风混合过早二次风混合过早二次风混合过早，， 在煤粉气流着火前就混合的话，等于增大了一次在煤粉气流着火前就混合的话，等于增大了一次 风量风量风量风量，，相应使着火热增大相应使着火热增大相应使着火热增大相应使着火热增大，，推迟着火过程推迟着火过程推迟着火过程推迟着火过程。。因此因此因此因此，， 燃用低挥发分煤种时，应使一、二次风的混合点燃用低挥发分煤种时，应使一、二次风的混合点 适当推迟适当推迟适当推迟适当推迟。。而燃用高挥发分煤时而燃用高挥发分煤时而燃用高挥发分煤时而燃用高挥发分煤时，，因为煤粉着火因为煤粉着火因为煤粉着火因为煤粉着火 快，一、二次风的混合点要早些。快，一、二次风的混合点要早些。 燃烧器的尺寸也影响着火的稳定性燃烧器的尺寸也影响着火的稳定性 燃烧器出燃烧器出 燃烧器的尺寸也影响着火的稳定性燃烧器的尺寸也影响着火的稳定性。。燃烧器出燃烧器出口口 截面积愈大，煤粉气流着火时离开喷口的距离就截面积愈大，煤粉气流着火时离开喷口的距离就 愈远愈远，，着火拉长了着火拉长了。。从这从这一一点来看点来看，，采用尺寸较采用尺寸较 愈远愈远 着火拉长了着火拉长了 从这从这 点来看点来看 采用尺寸较采用尺寸较 小的小功率燃烧器代替大功率燃烧器是合理的。小的小功率燃烧器代替大功率燃烧器是合理的。 6666 ．．．．锅炉负荷锅炉负荷锅炉负荷锅炉负荷 锅炉负荷降低时，送进炉内的燃料消耗量锅炉负荷降低时，送进炉内的燃料消耗量 相应减少相应减少相应减少相应减少，，而水冷壁总的吸热量虽然也减而水冷壁总的吸热量虽然也减而水冷壁总的吸热量虽然也减而水冷壁总的吸热量虽然也减 少，但减少的幅度较小，相对于单位质量少，但减少的幅度较小，相对于单位质量 燃料来说燃料来说燃料来说燃料来说，，水冷壁的吸热量反而增加了水冷壁的吸热量反而增加了水冷壁的吸热量反而增加了水冷壁的吸热量反而增加了。。 致使炉膛平均烟温下降，燃烧器区域的烟致使炉膛平均烟温下降，燃烧器区域的烟 温也降低温也降低温也降低温也降低，，因而对煤粉气流的着火是不利因而对煤粉气流的着火是不利因而对煤粉气流的着火是不利因而对煤粉气流的着火是不利 的。当锅炉负荷降到某些特定的程度时，就会危的。当锅炉负荷降到一定程度时，就会危 及着火的稳定性及着火的稳定性 甚至可能熄火甚至可能熄火 因此因此 及着火的稳定性及着火的稳定性，，甚至可能熄火甚至可能熄火。。因此因此，， 着火稳定性条件常常限制了煤粉锅炉负荷着火稳定性条件常常限制了煤粉锅炉负荷 的调节范围的调节范围的调节范围的调节范围，，低负荷稳燃常常成为衡量低负荷稳燃常常成为衡量低负荷稳燃常常成为衡量低负荷稳燃常常成为衡量一一 个锅炉燃烧器性能的重要指标。个锅炉燃烧器性能的重要指标。 四、燃烧完全的条件四、燃烧完全的条件 （（11）合适的空气量；）合适的空气量； （（（（2222 ））））适当高的炉温适当高的炉温适当高的炉温适当高的炉温；； （（33 ）空）空气与燃料气与燃料气与燃料气与燃料的良的良好扰动好扰动好扰动好扰动和混合和混合；；；； （（44 ）足够的炉内停滞时间。）足够的炉内停滞时间。 五五五五、、强化煤粉气流燃烧的措施强化煤粉气流燃烧的措施强化煤粉气流燃烧的措施强化煤粉气流燃烧的措施 （一）提高热风和一次风温度（一）提高热风和一次风温度 提高热风温度有助于提高炉膛温度水平，对加速提高热风温度有助于提高炉膛温度水平，对加速 煤粉的着火与燃烧十分有利。煤粉的着火与燃烧十分有利。 提高提高提高提高一一次风温可降低着火热次风温可降低着火热次风温可降低着火热次风温可降低着火热，，，，加快煤粉着火时间加快煤粉着火时间加快煤粉着火时间加快煤粉着火时间。。 例如，烧无烟煤时，热风温度可达例如，烧无烟煤时，热风温度可达400400 ℃℃左右，左右， 这是由于无烟煤着火温度高这是由于无烟煤着火温度高这是由于无烟煤着火温度高这是由于无烟煤着火温度高，，，，提高提高提高提高一一次风温次风温次风温次风温，，，，可可可可 使煤粉着火热降低，同时高的热风温度可保证燃使煤粉着火热降低，同时高的热风温度可保证燃 烧温度水平烧温度水平烧温度水平烧温度水平，，加强着火燃烧加强着火燃烧加强着火燃烧加强着火燃烧。。 （二）限制一次风量 • 限制一次风量有助于减少煤粉气流所需的着火热，加速煤 粉的着火。一次风量主要以能满足挥发分的燃烧为原则。 一次风量过小次风量过小，会使析出的挥发分由于得到不足够的空气会使析出的挥发分由于得到不足够的空气， 反应速度减慢，也不利于焦炭的着火燃烧；一次风量过大， 则煤粉气流所需要的着火热增加，着火推迟。所以一次风 率应根据煤种适当控制，具体数值见表5-2所示。 烟煤 劣质烟煤 无烟 煤种 贫煤 褐煤 煤 20%≤Vdaf Vdaf＞ Vdaf≤3 Vdaf＞ ≤30%≤30% 30%30% 0%0% 30%30% 乏气送 20～ 25～ 20～ —— 2525～3030 —— 2525 粉粉 2525 3535 4545 热风送热风送 15～ 20～ 25～ 25～ 40～ 2525～4040 2020～2525 粉 20 25 45 30 45 （三）合理送入二次风（三）合理送入二次风 二次风混入一次风的时间要合适。要根据煤种特二次风混入一次风的时间要合适。要根据煤种特 点选择合适的混合时间，二次风最好能按燃烧的点选择合适的混合时间，二次风最好能按燃烧的 需要分批送入需要分批送入需要分批送入需要分批送入。。 （四）着火区保持高温（四）着火区保持高温 挥发分的多少对煤的着火和燃烧影响很大。挥发挥发分的多少对煤的着火和燃烧影响很大。挥发 分低的煤着火温度高，因而着火所需的热量比较分低的煤着火温度高，因而着火所需的热量比较 多多多多，，着火时间也长着火时间也长着火时间也长着火时间也长。。燃用无烟煤燃用无烟煤燃用无烟煤燃用无烟煤、、贫煤时贫煤时贫煤时贫煤时，，为了为了为了为了 能迅速着火，可加强高温烟气的卷吸，使更多高能迅速着火，可加强高温烟气的卷吸，使更多高 温烟气与煤粉气流强烈混合温烟气与煤粉气流强烈混合温烟气与煤粉气流强烈混合温烟气与煤粉气流强烈混合，，来提高着火区温度来提高着火区温度来提高着火区温度来提高着火区温度；； 此外，在燃烧器附近的水冷壁上敷设卫燃带，减此外，在燃烧器附近的水冷壁上敷设卫燃带，减 少水冷壁吸热少水冷壁吸热少水冷壁吸热少水冷壁吸热，，，，以保持较高的炉温以保持较高的炉温以保持较高的炉温以保持较高的炉温。。。。挥发分高的挥发分高的挥发分高的挥发分高的 煤，一般着火比较容易，这时应注意着火不要太煤，一般着火比较容易，这时应注意着火不要太 早，以免造成结渣和烧坏燃烧器。早，以免造成结渣和烧坏燃烧器。 （（（（五五五五））））选择适当的煤分细度选择适当的煤分细度选择适当的煤分细度选择适当的煤分细度 煤粉越细煤粉越细煤粉越细煤粉越细，，同样煤粉浓度下的煤粉总面积就越大同样煤粉浓度下的煤粉总面积就越大同样煤粉浓度下的煤粉总面积就越大同样煤粉浓度下的煤粉总面积就越大，， 这不仅对着火有利，而且燃烧越完全；但煤粉越这不仅对着火有利，而且燃烧越完全；但煤粉越 细细细细，，磨煤所消耗的电能也越大磨煤所消耗的电能也越大磨煤所消耗的电能也越大磨煤所消耗的电能也越大。。所以应根据煤的所以应根据煤的所以应根据煤的所以应根据煤的 挥发分含量，选择适当的煤粉细度，使燃烧比较挥发分含量，选择适当的煤粉细度，使燃烧比较 完全而制粉能耗又不致过大完全而制粉能耗又不致过大完全而制粉能耗又不致过大完全而制粉能耗又不致过大，，煤粉保持在经济细煤粉保持在经济细煤粉保持在经济细煤粉保持在经济细 度下工作。一般燃烧无烟煤和贫煤时应采用较细度下工作。一般燃烧无烟煤和贫煤时应采用较细 的煤粉的煤粉 烟煤和褐煤因着火并不困难烟煤和褐煤因着火并不困难 煤粉可粗煤粉可粗 的煤粉的煤粉，，烟煤和褐煤因着火并不困难烟煤和褐煤因着火并不困难，，煤粉可粗煤粉可粗 些。些。 （（（（六六六六））））强化燃烧阶段和燃尽阶段强化燃烧阶段和燃尽阶段强化燃烧阶段和燃尽阶段强化燃烧阶段和燃尽阶段 煤粉燃烧过程基础是焦炭的燃烧，焦炭燃烧速度煤粉燃烧过程基础是焦炭的燃烧，焦炭燃烧速度 决定于两个基本因素决定于两个基本因素决定于两个基本因素决定于两个基本因素：：温度因素和氧气向碳粒表温度因素和氧气向碳粒表温度因素和氧气向碳粒表温度因素和氧气向碳粒表 面的扩散因素。面的扩散因素。 在炉膛内，大部分的细煤粉在燃烧中心区燃尽，在炉膛内，大部分的细煤粉在燃烧中心区燃尽， 剩下的少量粗煤粉在燃尽区继续燃烧。在燃烧中剩下的少量粗煤粉在燃尽区继续燃烧。在燃烧中 心高温区，可能在扩散燃烧区进行，而在烧尽区，心高温区，可能在扩散燃烧区进行，而在烧尽区， 由于温度低，燃烧可能在动力燃烧区进行。由于温度低，燃烧可能在动力燃烧区进行。 因此对燃烧中心区，应设法加强扰动混合；对燃因此对燃烧中心区，应设法加强扰动混合；对燃 尽区火炬尾部地带尽区火炬尾部地带，，则应维持足够高的温度则应维持足够高的温度。。 尽区火炬尾部地带尽区火炬尾部地带，，则应维持足够高的温度则应维持足够高的温度。。 （七）合理组织炉内空气动力工况（七）合理组织炉内空气动力工况 在实际运行的锅炉中，火焰并未充满整个炉膛，在实际运行的锅炉中，火焰并未充满整个炉膛， 火焰所占容积与炉膛几何容积之比称为炉膛火焰火焰所占容积与炉膛几何容积之比称为炉膛火焰火焰所占容积与炉膛几何容积之比称为炉膛火焰火焰所占容积与炉膛几何容积之比称为炉膛火焰 充满度。充满度。 改善火焰在炉内的充满度，可以改善煤粉着火燃改善火焰在炉内的充满度，可以改善煤粉着火燃 烧条件，增加煤粉在炉内的停滞时间，减少不完烧条件，增加煤粉在炉内的停滞时间，减少不完 全燃烧热损失。全燃烧热损失。 第三节第三节 燃烧器和点火装置燃烧器和点火装置 煤粉炉燃烧设备包括煤粉燃烧器、点火装置和炉膛。煤粉炉燃烧设备包括煤粉燃烧器、点火装置和炉膛。 煤粉燃烧器作用是煤粉燃烧器作用是：：将携带煤粉的将携带煤粉的 次风和助燃次风和助燃 煤粉燃烧器作用是煤粉燃烧器作用是：：将携带煤粉的将携带煤粉的一一次风和助燃次风和助燃 的二次风送入炉膛，并组织一定的气流结构，使的二次风送入炉膛，并组织一定的气流结构，使 煤粉迅速稳定地着火煤粉迅速稳定地着火；；同时使煤粉和空气合理混同时使煤粉和空气合理混 煤粉迅速稳定地着火煤粉迅速稳定地着火；；同时使煤粉和空气合理混同时使煤粉和空气合理混 合，达到煤粉在炉内迅速完全燃烧的目的。合，达到煤粉在炉内迅速完全燃烧的目的。 锅炉点火装置大多数都用在锅炉启动时点燃主燃烧器锅炉点火装置大多数都用在锅炉启动时点燃主燃烧器 的煤粉气流的煤粉气流 此外此外 当当 炉低负荷炉低负荷 行或燃行或燃 劣劣 的煤粉气流的煤粉气流；；此外此外，当锅，当锅炉低负荷炉低负荷运行或运行或燃燃用用劣劣 质煤时，可以用点火装置来稳定燃烧或作为辅助质煤时，可以用点火装置来稳定燃烧或作为辅助 燃烧设备燃烧设备燃烧设备燃烧设备。。 炉膛也称为燃烧室，它是供煤粉燃烧的空间。炉膛也称为燃烧室，它是供煤粉燃烧的空间。 一、一、燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器 燃烧器性能对燃烧的稳定性和经济性有很大影响。燃烧器性能对燃烧的稳定性和经济性有很大影响。 一 一个性能个性能个性能个性能良良好好好好的的燃烧燃烧燃烧燃烧器器应能满应能满应能满应能满足下足下列要求列要求列要求列要求：： （（（（1111））））能够组织良好的空气动力场能够组织良好的空气动力场能够组织良好的空气动力场能够组织良好的空气动力场，，着火及时着火及时着火及时着火及时，，空气能空气能空气能空气能 适时混合，能确保燃烧的稳定性和经济性；适时混合，能确保燃烧的稳定性和经济性； （（（（22 ））））拥有非常良好的调节性能和较大的调节范围拥有非常良好的调节性能和较大的调节范围拥有非常良好的调节性能和较大的调节范围拥有非常良好的调节性能和较大的调节范围，，流动阻流动阻流动阻流动阻 力小，能适应煤种和负荷变化的需要；力小，能适应煤种和负荷变化的需要； （（33 ）能够控制）能够控制NONO 的生成量在允许范围内。的生成量在允许范围内。 XX （（（（4444 ））））运行可靠运行可靠运行可靠运行可靠，，，，不易烧坏和磨损不易烧坏和磨损不易烧坏和磨损不易烧坏和磨损，，，，便于维修和更换部便于维修和更换部便于维修和更换部便于维修和更换部 件；件； （（（（5555 ））））容易实现远程或自动控制容易实现远程或自动控制容易实现远程或自动控制容易实现远程或自动控制。。 • 煤粉燃烧器可分为直流燃烧器和旋流燃烧器两大 类类。出口气流为直流射流或直流射流组的燃烧器出口气流为直流射流或直流射流组的燃烧器 称直流燃烧器；出口气流为旋转射流的燃烧器称 旋流燃烧器旋流燃烧器。。射流状态如图所示射流状态如图所示。。 二二二二、、、、直流燃烧器直流燃烧器直流燃烧器直流燃烧器 （一）直流燃烧器的工作原理（一）直流燃烧器的工作原理 从燃烧器喷口出来的气流称为射流。从燃烧器喷口出来的气流称为射流。 由直流燃烧器喷出的高速不旋转直流射流由直流燃烧器喷出的高速不旋转直流射流 射入炉膛空间，炉膛可以近似看作是一个射入炉膛空间，炉膛可以近似看作是一个 充满静充满静止止气体的无限气体的无限空空间间，，该射流可看作该射流可看作 充满静充满静 气体的无限气体的无限 间间 该射流可看作该射流可看作 是直流紊流自由射流。是直流紊流自由射流。 卷吸：射流卷吸：射流横横向运动，带动周围静止的气体一起向运动，带动周围静止的气体一起 横横 前进，此现状称为卷吸。前进，此现状称为卷吸。 射程：假定射流某一截面上的最大轴线速度降低射程：假定射流某一截面上的最大轴线速度降低 到某到某一一数值时数值时 （（仍保持仍保持一一定的余速定的余速））为射流终了为射流终了 到某到某 数值时数值时 （（仍保持仍保持 定的余速定的余速））为射流终了为射流终了，， 该射流终了截面距喷口的距离即称为射程该射流终了截面距喷口的距离即称为射程 影响射程的因素：影响射程的因素： （（（（1111））））射流初速度射流初速度射流初速度射流初速度 喷嘴出口气流速度（射流初速）越大，射程越远；喷嘴出口气流速度（射流初速）越大，射程越远； 在喷嘴出口气流速度相同的情况下在喷嘴出口气流速度相同的情况下在喷嘴出口气流速度相同的情况下在喷嘴出口气流速度相同的情况下，，，，喷口尺寸越喷口尺寸越喷口尺寸越喷口尺寸越 大，射程越远。大，射程越远。 （（22 ） ）喷喷喷喷口形状口形状 矩形喷流与圆形喷流相比较，当截面大矩形喷流与圆形喷流相比较，当截面大 小相当、射流初速相同时，矩形喷流的射程小相当、射流初速相同时，矩形喷流的射程 较远较远较远较远。。采用高初速采用高初速采用高初速采用高初速、、大尺寸的矩形喷口可以强化大尺寸的矩形喷口可以强化大尺寸的矩形喷口可以强化大尺寸的矩形喷口可以强化 气流。故矩形喷口常被用作二次风或三次风喷口，气流。故矩形喷口常被用作二次风或三次风喷口， 以便射流能射到火焰深处以便射流能射到火焰深处，，增加火焰内部扰动增加火焰内部扰动。。 以便射流能射到火焰深处以便射流能射到火焰深处，，增加火焰内部扰动增加火焰内部扰动。。 而圆形喷程短，容易被其他气流所卷吸，故而圆形喷程短，容易被其他气流所卷吸，故 有的燃烧器把它用作一次风喷口，但是现代锅炉有的燃烧器把它用作一次风喷口，但是现代锅炉 一一次风喷口多数仍采用矩形喷口次风喷口多数仍采用矩形喷口。。 次风喷口多数仍采用矩形喷口次风喷口多数仍采用矩形喷口 。。 （（（（3333 ））））喷口尺寸喷口尺寸喷口尺寸喷口尺寸 在喷口通流截面不变的情况下，如果将一个大喷在喷口通流截面不变的情况下，如果将一个大喷 口分为几个小喷口时口分为几个小喷口时口分为几个小喷口时口分为几个小喷口时，，可增加射流的卷吸能力可增加射流的卷吸能力可增加射流的卷吸能力可增加射流的卷吸能力，， 但射程将缩短；反之，将几个小喷口合并起来集但射程将缩短；反之，将几个小喷口合并起来集 中布置的大喷口中布置的大喷口中布置的大喷口中布置的大喷口，，射流的卷吸能力减小射流的卷吸能力减小射流的卷吸能力减小射流的卷吸能力减小，，射程增射程增射程增射程增 加，射流能射到离喷口更远的地方。加，射流能射到离喷口更远的地方。 矩形喷矩形喷矩形喷矩形喷口口的高宽比对射流特性也有的高宽比对射流特性也有的高宽比对射流特性也有的高宽比对射流特性也有一一定的影响定的影响定的影响定的影响。。 当射流初速和喷口通流截面积不变时，高宽比越当射流初速和喷口通流截面积不变时，高宽比越 大大 喷喷 周界越大周界越大 射流外边界越大射流外边界越大 射流卷吸射流卷吸 大大，，喷喷口口周界越大周界越大，，射流外边界越大射流外边界越大，，射流卷吸射流卷吸 周围介质的能力增强，但射流轴线速度衰减加快，周围介质的能力增强，但射流轴线速度衰减加快， 射程将缩短射程将缩短 射程将缩短射程将缩短 （二）直流煤粉燃烧器结构和型式（二）直流煤粉燃烧器结构和型式 直流煤粉燃烧器的出口由直流煤粉燃烧器的出口由 组圆形组圆形、、矩形或多边矩形或多边 直流煤粉燃烧器的出口由直流煤粉燃烧器的出口由一一组圆形组圆形 矩形或多边矩形或多边 形的喷口组成。煤粉气流（一次风）、燃烧所需形的喷口组成。煤粉气流（一次风）、燃烧所需 空气空气 （（二次风二次风））以及由制粉系统来的乏气以及由制粉系统来的乏气 （（三次三次 空气空气 （（二次风二次风））以及由制粉系统来的乏气以及由制粉系统来的乏气 （（三次三次 风）分别由互相隔绝的不同喷口以直流射流形式风）分别由互相隔绝的不同喷口以直流射流形式 喷进炉膛喷进炉膛。。 喷进炉膛喷进炉膛 根据燃烧器中一、二次风根据燃烧器中一、二次风喷喷口的布置情况，直流煤口的布置情况，直流煤 燃燃 喷喷 煤煤 粉燃烧器可分为均等配风和分级配风两种。粉燃烧器可分为均等配风和分级配风两种。 11．．均等配风直流煤粉燃烧器均等配风直流煤粉燃烧器 11．．均等配风直流煤粉燃烧器均等配风直流煤粉燃烧器 均等配风方式的一、二次风喷口相间布置，即在均等配风方式的一、二次风喷口相间布置，即在 两个两个一一次风喷口之间均等布置次风喷口之间均等布置一一个或两个二次风个或两个二次风 两个两个 次风喷口之间均等布置次风喷口之间均等布置 个或两个二次风个或两个二次风 喷口，或者在每个一次风喷口的背火侧均等布置喷口，或者在每个一次风喷口的背火侧均等布置 二次风喷口二次风喷口。。 二次风喷口二次风喷口 均等配风方式的一、二次风喷口间距相对较近，均等配风方式的一、二次风喷口间距相对较近， 二次风从喷口流出后能很快混合二次风从喷口流出后能很快混合 煤粉气流煤粉气流 一、一、二次风从喷口流出后能很快混合二次风从喷口流出后能很快混合，，煤粉气流煤粉气流 着火后不致于因空气跟不上而影响燃烧，故适用着火后不致于因空气跟不上而影响燃烧，故适用 于挥发分较高的烟煤和褐煤于挥发分较高的烟煤和褐煤于挥发分较高的烟煤和褐煤于挥发分较高的烟煤和褐煤，，所以又叫做烟煤所以又叫做烟煤所以又叫做烟煤所以又叫做烟煤--褐褐褐褐 煤型直流煤粉燃烧器。煤型直流煤粉燃烧器。 图5-6 均等配风直流煤粉燃烧器 （（a））锅炉容量锅炉容量400t//h，，适用烟煤适用烟煤；（；（b））锅炉容量锅炉容量220t//h，，适用贫煤和烟适用贫煤和烟 煤；（c）锅炉容量220t/h，适用褐煤；（d）锅炉容量927t/h，适用褐煤。 2222 ．．分级配风直流煤粉燃烧器分级配风直流煤粉燃烧器分级配风直流煤粉燃烧器分级配风直流煤粉燃烧器 分级配风方式将分级配风方式将 次风喷口集中布置在次风喷口集中布置在 分级配风方式将分级配风方式将一一次风喷口集中布置在次风喷口集中布置在一一 起，二次风喷口分层布置，二次风分级分起，二次风喷口分层布置，二次风分级分 阶段送入燃烧的煤粉气流中阶段送入燃烧的煤粉气流中 且且一一 二次二次 阶段送入燃烧的煤粉气流中阶段送入燃烧的煤粉气流中，，且且 、、二次二次 风喷口保持较大的距离，以便控制一、二风喷口保持较大的距离，以便控制一、二 次风的混合时间次风的混合时间次风的混合时间次风的混合时间，，这对于无烟煤的着火与这对于无烟煤的着火与这对于无烟煤的着火与这对于无烟煤的着火与 燃烧是有利的。故此种燃烧器适用于无烟燃烧是有利的。故此种燃烧器适用于无烟 煤、贫煤和劣质烟煤
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