二、炉膛设计的几个要求
合理布置燃烧器 迅速着火迅速着火、、热负荷均匀热负荷均匀,,预防结渣预防结渣;; 充满度 停滞区停滞区、、旋涡区旋涡区,,折焰角
第一节第一节 煤粉炉炉膛及燃烧器
一、炉膛
燃料燃烧的场所燃料燃烧的场所。。作用作用::保证燃烧充分保证燃烧充分,,蒸发量满足负荷需
要,烟气充分冷却烟气充分冷却,,炉膛不结渣
第二节第二节 直流燃烧器
直流燃烧器直流燃烧器::出口气流为直流射流的燃烧器出口气流为直流射流的燃烧器。。四角切圆燃烧技术 ABB -CE 公司2.12.1、、射流的动力学特性
射流边界卷吸周围烟气射流边界卷吸周围烟气,,发生热量发生热量、、质量交换质量交换,,最速度降低
1、射流过程分析
运动方向的能力
整个炉内形
成一个强烈四角切圆锅炉的残余旋转
从上往下看从上往下看从上往下看,,气流逆时针旋转时气流逆时针旋转时,,炉膛出口处存在烟温和烟速的左右偏差左右偏差;; 烟温高烟温高++烟速高 一般偏差可达一般偏差可达一般偏差可达100100100度度
直流燃烧器的配风方式风方式((均等、分级分级))布置布置,,混合较
较高的煤种
一次风之间隔1一次风的向火侧风背火侧布置
为何为何 燃烧器分燃烧器分 在高度方向的配风方案高度方向的配风方案:提高燃烧效率降低污染物降低污染物NOx NOx
,
燃
后期
卷吸热烟气后先着火再混
火三角形原
理
口附近四角切圆燃烧中特殊的二次风
A)周界风
周界风 B)夹心风C)十字风
统情况
4、一次风温
与煤种
与煤种有关
有关
有关,
,风温高:
优 易着火
易着火,
,燃烧稳定
燃烧稳定:
:
缺
制粉系统的安全性
5、二次风量及二次风速
二次风穿透火焰的能力 着火后的稳定性
着火后的稳定性
燃尽
喷口面积不变
喷口面积不变,
,风速由风量决定
6、二次风温
风温高 利于燃烧
利于燃烧,
,但受空预器传热面积的限制
故:煤质差时
煤质差时,
,设计较高的热风温度
7、三次风
大容量锅炉的典型燃烧器结构
、单切圆单切圆::正四角布置四角布置,,正八角布置角布置,,大切角正四角布置、双切圆切圆::a )大小切圆大小切圆((或反切反切)):两角切大圆角切大圆,,两角切小
圆,或者一次风切小圆一次风切小圆((向火侧),),二次风二次风切大圆切大圆((背火侧):该形式可以防止结渣和高温腐蚀
b )两角对冲,两角相切:较小切圆直径,减弱
气流旋转,但是后期扰动差;
、双炉膛双切圆切圆::切圆旋转方向相反
2.6、一次风煤粉气流的偏斜
一次风射流贴壁或冲击炉墙,是水冷壁结渣的主要原因
φ960
φ820
一次风射流偏斜的主要因素:邻角气流的横向推力
由炉内的整体由炉内的整体 旋转强度决定的强度决定的,,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的动量二次风的动量((矩)太大 旋转强度太大 横向推力太大
旋转太强 炉膛出口残余旋转↑ 出口烟温左右偏差适当的增加一次风动量加一次风动量、、减小二次风动量减小二次风动量,,即增加一二次风的动量比,可以减轻偏斜偏斜。。但一次风的流速受着火条件制约
改进:一次风集中布置一次风集中布置,,双切圆
第三节第三节 旋流燃烧器及其布置
切向切向转心产生低压区,造成在燃烧器出口反的回流运动流运动。。:高温烟气卷吸回来,加热根部煤燃有利
直流燃烧器一样,外边界也有卷吸作用扩散角大,旋转越强,扩散越大:
,
射程短
π:当 n 很小时小时,,如(a )所示,弱旋转,不能产生回流区
流区,,呈封闭状态,不具有旋转的重要特性要特性,,类似于直流于直流。。n 增大到一定值时,如(b )所示,出现回流区流区,,适当回流区的长度及回流量是我们所追求的求的,,此时为开放式气流式气流。。
太大时太大时,,如(c )所示,形成扩散状,俗称“飞边”,会使火焰贴墙 烧喷口、结渣结渣。。、回流区的长度及回流量
在开放式气流这一区间, n 过大或过小均不利过小均不利。。 n 过小过小::长度及回流量均小流量均小,,只能卷吸少量低温烟气能卷吸少量低温烟气。。 n 过大过大::回流量↑,但长度↓,回流大流大量低温烟气量低温烟气量低温烟气。。最终目的:回流大量高温烟气到火炬根部,加速着火和燃烧、扩散角扩散角::n ↑→扩散角扩散角 ↑,外边界面边界面 ↑→卷吸卷吸 ↑,有利着火、射程射程::n →射程→火炬长度充满度↑ ;对面的墙结渣结渣。。
前后墙对冲
火炬长度过长 → 结渣
过过短 →充满度差种类
蜗壳蜗壳式式轴向叶片式切向叶片式
几种旋流燃烧器
旋流的产生方法产生方法产生方法::
双调风调风旋流燃烧器旋流燃烧器
一次风管中的混合器一次风管中的混合器::均匀均匀气流中气流中气流中煤粉浓度煤粉浓度轴向叶片切向叶片
动调节风门,改变间隙改变叶片角度来调节旋流强度
内二次风小 与一次风混合晚,适内二次风大 与一次风混合早,适内外二次风量可调二次风量可调,,
内二次风量小 延迟燃烧过程,降低火焰强度和温
度,减小NOx 的生成。
外二次风保证燃尽燃尽,,在炉壁附近形成防止结渣和高温腐蚀腐蚀。。
布置充满度好充满度好,,热负荷均匀热负荷均匀 不刷墙
、前墙布置布置::用于小容量锅炉 最大最大缺点:主气流上下均有停滞旋涡区均有停滞旋涡区。。前后墙对冲 (或侧墙) 仅在冷仅在冷灰斗附近形成小停滞区成小停滞区,,一般多层布置
多层布置。。3、两面墙交错布置布置::充满度更好
、运行参数
一、二次风速二次风速,,风率,风温
与 煤 种 相 关
旋流式燃烧器的布置与供风方式
旋流式燃烧器通常布置在炉膛的前、后墙上,有的采
用大风箱供风,有的采用分隔风箱供风。
总之:旋流燃烧器布置
不不像直流燃烧器的布置讲究总体的效果及相互配合,采用旋流燃烧器的炉的燃烧主要决定于燃烧器本身的结构参数
第四节第四节 影响煤粉气流着火的影响煤粉气流着火的主要因素为何要分为一次风与二次风??
提高煤粉浓度可以强化着火着火 浓淡燃烧器
着火热:将煤粉气流加热到着火温度所需热量
着火热用于加热煤着火热用于加热煤着火热用于加热煤、、空气空气、、水分水分((蒸发蒸发、
、过热过热))
燃料性质运行工况锅炉结构
2.1 2.1 煤粉性质
煤粉性质
1.挥发分V daf
V daf ↑→↑→着火温度着火温度T zh zh ↓→所需着火热Q zh zh ↓ →→着火时间τ↓,着火更为容易R X :
2. 水分水分M M 着火热Qzh ↑↑→炉内烟气炉内烟气T l ↓→着火延迟,着火时间炉温↓↓,阻碍燃烧燃烧→→着火时间τ↑→表面积A ↑,颗粒热阻↓→↓→着火时间着火时间
最佳一次风量Q zj ,满足送粉和燃烧的需要
对于着火性能好的煤种的煤种,
,
一次风量可以适当选大点
2.3 2.3 炉内特性炉内特性
炉内散热条件炉内散热条件:: 无烟煤 卫燃带(结渣结渣))
燃烧器结构特性燃烧器结构特性::一二次风的混合时机,燃烧器的尺寸 锅炉负荷锅炉负荷::负荷对应炉温负荷对应炉温,,D ↓→T ↓→危害着火着火,,
甚至导致熄火
第五节 W形火焰燃烧方式
3m/s
调节乏气中煤
调节煤粉气流的二次风从、F 进风量最大风量最大;;
第六节 煤粉火炬的稳燃技术
挥发分发分、、多灰、多水多水、、低发热量喷口出口附近形成所谓“三高区”
局部高温
高煤粉浓度 浓淡分离适当高的氧浓度
三高区
浓淡燃烧
改进措施
优势降低了着火温度高了燃烧的化学反应速度和着火距离和着火距离 利于燃尽度 强化了辐射吸热
火焰黑度与三原子气体火焰黑度与三原子气体、、焦炭及灰的粒子有关
还原性气氛)
1、P M 燃烧器
日本三菱重工(M IE )首先研制出来的
火上风
燃烧器一次风管的一个弯头及两个喷
煤粉气流流过分离器时进行简单的惯
具有V形扩流锥的WR燃烧器
燃烧器 (CE公司
公司)
煤粉浓度与着火温度需要
1、
加
2、
证煤
3、
钝体燃烧器存在的
问题是易磨损、烧
坏或燃烧器喷口及
钝体上结渣
火焰稳燃船式直流燃烧器
式直流燃烧器 (
煤粉预燃室
点火方式简述
二级点火 三级点火 小油枪点火
等离子点火(无油点火)
第七节 油燃烧器及点火装置
不同点火方式经济性分析
0. 5~1
4~6
8~10
点火时间/ h
1~2 4~6 10~15 能耗与燃烧器功率比值/ % 450 1940 4800 低负荷稳燃费用(RMB/h )800 3840 10000 点火费用(RMB/h )110 30 30 投资成本/ 万元等离子体发生器
小油枪
常规油枪项目
重油旋转气流的燃烧过程
炉膛受热面沾污结渣
沾污:温度低于灰熔点的灰在受热面的沉积,(,(积积灰)结渣结渣::高温烟气夹带的熔化或者部分熔化的粘性颗粒碰撞在炉墙或受热面热面,,粘结形成灰渣。吹灰
金属高温升华后凝结,低熔点化合物密的积灰层,硫酸盐,第八节 水水冷壁沾污、结渣结渣、、高温腐蚀及安全运行
压快速增大
熄火前的数值
风机动叶开度,减少引风
情况慢慢恢复动叶开度(自动控功能功能))
第九节第九节 低NOx NOx燃烧技术燃烧技术
技术要求
燃烧器的设计燃烧器的设计、、布置应考虑降低燃烧产物
空气分级燃烧
一阶段:过量空气系数<1 抑制(还原性气氛)第二阶段:火上风 燃尽
燃料分级燃烧
系数系数>>1 NO x 大量生成过量空气系数<1 还原剂:二次燃料: 燃尽燃尽
总体上为燃料分级。一次燃料:8080--85%二次燃料1515--20%(20%(烟气烟气输送);系统过于复杂
低NOx 燃烧器
1、P M 型燃烧器型燃烧器::NOx 生成量降低生成量降低40-5040-50%;
2、水平浓淡燃烧燃烧::
向火向火侧高煤粉浓度高煤粉浓度,, 背火侧淡,NOx 生成量生成量生成量,, 降低降低降低20-3020-30%3、双调风旋流燃烧器
内内外二次风量可调二次风量可调,,低氧燃烧
,抑制挥发分N向NOx转化
烟气脱硝
选择性催化还原
炉
膛
喷
射
脱
硝选择性非催化
还原法