【正文】 第五章 燃燒設(shè)備 ? 直流燃燒器及其布置 ? 旋流燃燒器及其布置 ? 煤粉火焰的穩(wěn)燃技術(shù) ? 燃燒污染物控制方法 ? 煤粉鍋爐 爐膛 電站鍋爐的燃燒設(shè)備主要包括煤粉燃燒器和爐膛等。 燃燒器的作用 是將燃料與燃燒所需空氣按一定的比例、速度和混合方式經(jīng)噴口以 射流 形式送入爐膛，保證燃料在爐膛內(nèi)與空氣充分混合、及時著火、穩(wěn)定燃燒和燃盡。燃燒器的性能對燃燒的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性有很大影響。 對于煤粉鍋爐 燃燒器的基本要求 是： ? 保證燃料與空氣充分混合、及時著火、穩(wěn)定燃燒和燃盡，燃燒效率較高。 ? 能形成良好的爐內(nèi)空氣動力場，火焰在爐內(nèi)的充滿程度好，且不會沖墻貼壁，避免結(jié)渣。 ? 有較好的燃料適應性和負荷調(diào)節(jié)范圍。 ? 能減少 NOX的生成，減少對環(huán)境的污染。 ? 結(jié)構(gòu)簡單，流動阻力較小。 送入燃燒器的空氣是按對著火、燃燒有利而合理組織、分批送入的。按送入的空氣作用不同，可將送入的空氣分成三種： 一次風： 攜帶煤粉送入燃燒器的空氣，主要作用是輸送煤粉和滿足燃燒初期揮發(fā)分燃燒對氧氣的需要，一次風數(shù)量一般較少。 二次風： 待煤粉氣流著火后再送入的空氣，主要作用是補充煤粉繼續(xù)燃燒所需要的空氣，并起著組織爐內(nèi)氣流擾動和混合的作用。 三次風： 當制粉系統(tǒng)采用中儲式熱風送粉，將磨煤乏氣通過單獨的噴口送入爐膛燃燒。 燃燒器的分類： 按燃燒器出口氣流的特征，可分為直流燃燒器和旋流燃燒器兩大類。 直流燃燒器： 出口氣流為直流射流或直流射流組的燃燒器。 旋流燃燒器： 出口氣流可以是幾個同軸旋轉(zhuǎn)射流的組合，也可以是旋轉(zhuǎn)射流和直流射流的組合，但主流為旋轉(zhuǎn)射流的燃燒器。 ? 直流燃燒器及其布置 直流燃燒器是由一組 圓形或矩形的噴口 組成，一、二次風從各自噴口以 直流射流 形式噴進爐膛。 一、直流射流的空氣動力學特性： 射流初速度 W0， 初溫 T0， 煤粉初始濃度 C0。 煙氣速度 Wamb=0， 環(huán)境內(nèi)煤粉濃度 Camb=0， 環(huán)境溫度 TambT0。 直流射流過程： 直流燃燒器的單個噴口噴出的氣流是最簡單的圓形或平面紊流直流射流 。 煤粉氣流以較高的初速（ Re≥105） 和一定的濃度 ， 射入尺寸很大的爐膛空間 ， 爐膛內(nèi)充滿高溫靜止煙氣 ， 爐內(nèi)煤粉濃度為零 。 自由紊流射流除沿著軸線方向作整體運動外 ， 流體微團還具有紊流脈動 ， 與周圍介質(zhì)發(fā)生 物質(zhì) 、 動量 、 熱量交換 ， 將周圍部分高溫靜止煙氣卷吸到射流中來 ， 并隨射流一起運動 。 沿射流流動方向： 射流橫斷面不斷擴展， 流量 Q增加， 煤粉濃度 C下降， 溫度 T升高， 軸向速度 W減慢， 最后射流的能量完全消失在空間介質(zhì)中。 射流核心區(qū)： 射流中心尚未被周圍氣體混入，保持初速W0的區(qū)域。 紊流邊界層： 核心區(qū)維持初速 W0的邊界稱為 內(nèi)邊界 ；射流與周圍氣體的分界稱為 外邊界 。內(nèi)、外邊界間區(qū)域為紊流邊界層，其內(nèi)為射流本身流體以及卷吸進來的周圍氣體。 擴展角： 射流外邊界線的交點稱為源點，其交角即擴展角。 轉(zhuǎn)折截面： 核心區(qū)消失，只在射流軸線保持初速Ｗ 0的某點對應的截面。在轉(zhuǎn)折截面前的射流段稱為 初始段 ，在轉(zhuǎn)折截面后的射流段稱為 基本段 。 ： 由射流 外側(cè) 邊界帶動周圍煙氣隨射流一起流動 ， 使射流質(zhì)量逐漸增加 ， 并發(fā)生熱量交換 ，最終射流橫截面擴大 ， 速度降低 ， 煤粉濃度降低 ，溫度升高 。 即卷吸過程 。 煤粉氣流卷吸高溫煙氣是著火熱量的主要來源 。 噴口尺寸 ↓， 卷吸量 ↑， 因此可將一個大噴口分成幾個小噴口 ， 可增加射流卷吸能力 。 矩形噴口面積不變 ， h0/b0↑， 噴口周界 ↑， 卷吸能力 ↑。 速度 ↑， 卷吸能力 ↑。 直流射流卷吸能力 旋流射流卷吸能力 。 L： 射流軸向速度 Wm與射流初始速度 W0的比值降低到 。 射程反映軸向速度 Wm沿射流運動方向衰減的程度 ， 即 射流在煙氣介質(zhì)中的貫穿能力 。 噴口面積一定 ， 速度 ↑， 射程 L↑。 速度一定 ， 噴口面積 ↑， 射程 L↑。 （ 小噴口 L↓） 射流卷吸周圍氣體越多 ， 衰減 ↑， 射程 L↓ 。 直流射流射程 L 旋流射流射程 L。 ： 在有限空間內(nèi) ， 射流抵抗外界干擾不發(fā)生偏離軸線的能力 。 剛度不夠 ， 射流偏移到爐墻 ， 可能引起結(jié)渣；偏向其他射流 ， 會干擾其他射流的正常工作 。 射流初始動量 ↑， 射流剛性 ↑。 （ 與射程 L相同 ） 二、直流燃燒器配風方式： 燃煤特性決定了燃燒器的結(jié)構(gòu)。對于低揮發(fā)分的無煙煤、貧煤，燃燒器必須首先保證煤粉穩(wěn)定著火；對于揮發(fā)分較高的煙煤、褐煤，著火相對比較容易，燃燒器要保證燃燒時的空氣補給。 根據(jù)燃煤特性不同 ， 直流燃燒器一 、 二次風噴口的排列方式也不同 ， 可分為 均等配風 和 分級配風 。 ： 一 、 二次風 相間布置 的配風方式 。 即在兩個一次風口之間均等布置一個或兩個二次風口 ，各二次風噴口的風量分配較均勻 。 均等配風燃燒器一 、 二次風口間距較小 ， 有利于一 、 二次風的 較早混合 ， 使一次風煤粉氣流著火后能迅速獲得足夠的空氣 ， 達到完全燃燒 。 因此適用于燃用高揮發(fā)分煤種 ， 如煙煤 、 褐煤 。 ： 一次風噴口 相對 集中 布置 ， 并靠近燃燒器的下部 ， 二次風噴口分層 布置 ， 且一 、 二次風口間距較大 。 分級配風是把二次風分級分階段的送入 。 分級配風 一次風集中布置 ， 氣流剛性 ↑， 煤粉濃度 ↑， 燃燒放熱集中 ， 火焰中心溫度 ↑，利于著火 。 一二次風口 間距大 ， 一 、 二次風的混合晚 ， 保證一次風粉 良好的著火條件 ， 后期擾動好 ， 有利于燃盡 。 適用于低揮發(fā)分的 無煙煤 、 貧煤 。 由于分級配風方式多用于無煙煤 、 貧煤 ， 因此為了保證煤粉穩(wěn)定著火 ， 中儲式制粉系統(tǒng)都采用熱風送粉 。 此時磨煤乏氣通過單獨的 三次風口送入爐膛 。 三次風口 布置不當 ， 可能會影響煤粉氣流著火（ 使爐膛溫度降低 ， 著火推遲 ， 燃燒不穩(wěn)定等 ） ， 使燃盡條件惡化 ， 導致 q4↑， 火焰中心上移 ， 爐膛出口煙溫 ↑， 爐膛出口附近結(jié)渣 ，過熱器超溫等事故 。 一般 三次風口布置 在燃燒器最上方 ， 與二次風口保持一定間距 ， 并有一定下傾角 （ 壓火 ） 。 3. 直流燃燒器各層二次風作用： 上二次風： 補充氧氣，保證燃盡，強化燃盡階段的混合。 中二次風： 保證燃燒所需氧氣，強化湍流擾動。 下二次風： 托住大顆粒煤粉和火焰，延長煤粉爐內(nèi)停留時間，防止未燃煤粉直接落入冷灰斗，降低 q4，降低