煤粉炉燃烧原理及燃烧设备课件.ppt

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1、热 能 与 动 力 工 程 1第 五 章 煤 粉 炉 燃 烧 原 理 及 燃 烧 设 备 热 能 与 动 力 工 程 2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 可 以 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+hH wA= dCA/dt 影 响 因 素 ： （ 1

2、） 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 。 热 能 与 动 力 工 程 3（ 二 ） 质 量 作 用 定 律 热 能 与 动 力 工 程 4（ 三 ） 阿 累 尼 乌 斯 定 律 热 能 与 动 力 工 程 5（ 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 热 能 与 动 力 工 程 6二 、 燃 烧 速 度 与 燃 烧 区 域1、 碳 的 多

3、相 燃 烧 特 点 热 能 与 动 力 工 程 72、 多 相 燃 烧 反 应 的 燃 烧 区 域 热 能 与 动 力 工 程 8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 。 热 能 与 动

4、 力 工 程 9着 火 过 程 有 两 层 意 义 ： 一 是 着 火 是 否 可 能 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 度 的 变 化 率 大 于 散 量 热 随 系 统 温 度 的 变化 率 。 热 能 与 动 力 工 程 102、 着 火 和 熄 火 的 热 力 条 件 热 能 与 动 力 工 程 11 热 能 与 动 力 工 程 12关 于 着 火 温 度 的 说 明 着 火 温 度 不 是 物 性 参 数

5、 ， 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 。 热 能 与 动 力 工 程 13 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

6、 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 。 热 能 与 动 力 工 程 14 3、 着 火 热 热 能 与 动 力 工 程 15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 热 能 与 动 力 工 程 16二 、 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 热 能 与 动 力 工 程 17 2、 碳 粒 的 燃 烧 机 理 煤 粉 燃 烧 好 坏

7、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 热 能 与 动 力 工 程 18碳 的 反 应 可 分 为 一 次 反 应 和 二 次 反 应 热 能 与 动 力 工 程 19 热 能 与 动 力 工 程 20 热 能 与 动 力 工 程 21三 、 影 响 煤 粉 气 流 着 火 的 因 素 热 能 与 动 力 工 程 22四 、 燃 烧 完 全 的 条 件燃 烧 的 完 全 程 度 可 用 燃 烧 效 率 来 表 示 ： 热 能 与 动

8、力 工 程 23五 、 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 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 热 能 与 动 力 工 程 24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 热 能 与 动 力 工 程 25q稳 定 着 火q着 火 后 ， 良 好 的 混 合q充

9、 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 ： 热 能 与 动 力 工 程 26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 。 热 能 与 动 力 工 程 120 2 燃 烧 器 区 域 壁 面 热 负 荷 燃 烧 器 区 域 壁 面

10、 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 21)-(7 12 20)-(7 22 ms)n)(ba(A m/kWABQq rr l ydr 热 能 与 动 力 工 程 121 qr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 ， 容 易 造 成 燃 烧 器 区 域 水 冷 壁 结 渣 。 热

11、 能 与 动 力 工 程 122二 、 切 圆 燃 烧 方 式 四 角 布 置 的 切 圆 燃 烧 方 式 热 能 与 动 力 工 程 123 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 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 ： 热 能 与 动 力 工 程 124 热 能 与 动

12、 力 工 程 125 热 能 与 动 力 工 程 126空 气 动 力 特 性 热 能 与 动 力 工 程 127四 角 切 圆 燃 烧 的 气 流 偏 斜 及 切 圆 直 径f960 f820假 想 切 圆 直 径 实 际 切 圆 直 径 热 能 与 动 力 工 程 1281、 气 流 偏 斜 问 题引 起 燃 烧 器 出 口 气 流 偏 斜 的 主 要 原 因 是 ：（ 1） 邻 角 气 流 的 撞 击 是 气 流 偏 斜 的 主 要 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

13、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 。 热 能 与 动 力 工 程 129 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 。 热 能 与 动 力 工 程 1302 切 圆 直 径 过 大

14、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

15、 出 处 ， 残 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 导 致 过 热 器 结 渣 或 超 温 。 热 能 与 动 力 工 程 131燃 烧 器 射 流 贴 附 或 冲 击 炉 墙 ， 是 水 冷 壁 结 渣 的 主 要 原 因 热 能 与 动 力 工 程 132 热 能 与 动 力 工 程 133三 、 L型 火 焰 燃 烧 方 式 热 能 与 动 力 工 程 134v 前 后 墙 3排 布 置 ， 每 层 4只 6只 ， 总 共 24只 36只 。v 组 织 前 后

16、 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 。 热 能 与 动 力 工 程 135四 、 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

17、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 。 热 能 与 动 力 工 程 136W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

18、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 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 。 热 能 与 动 力 工 程 137 热 能 与 动 力 工 程 138W形 火 焰 燃 烧 方 式 的 主 要 特 点（ 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

19、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 留 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

20、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 温 度 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 。 热 能 与 动 力 工 程 139（ 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 热 能 与 动 力 工 程 140安 顺 电 厂 使 用 此 燃 烧 器 热 能 与 动 力 工 程 141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 热 能 与 动 力 工 程 142直 流 缝 隙 式 燃 烧 器 热 能 与 动 力 工 程 143