煤粉燃烧器的研究、开发、利用热能0802班.doc

煤粉燃烧的研究、开发、利用-热能0802班第一章 综述1.1课题的背景随着我国国民经济的迅速发展，人民生活水平日渐提高，对用电量的需求也越来越大。近二十年来，我国的电力工业有了很大的发展，技术水平也迅速提高。到2002年底，我国发电总装机容量达到3.53亿KW;总发电量16400亿瓦,发电总装机容量和总发电量均为世界第2位。但我国人均装机容量为0.27 千瓦,人均发电量为1255KWB，不到世界平均水平的一半，仅为发达国家的一半。因此，今后若干年内我国火电事业的发展任重而道远。然而，我国火电的发展面临着以下几个问题:（1）我国人口众多，资源相对贫乏。尽管我国自然资源总量位居世界第7位，能源资源总量约为4万亿吨标准煤，居世界第3位;我国人均能源资源占有量不及世界水平的一半。同时我国还是世界唯一以煤炭为主的能源消耗大国，煤炭约占全国能源生产和消费的70%左右，煤耗占世界煤炭消费总量的27%。而火电厂又是我国的用煤大户，每年要耗煤3亿多吨，相当于国家原煤产量的三分之一。因此，为了保证其他行业用煤的质量及数量，我国火电的用煤多以劣质煤为主。这些劣质煤给锅炉煤粉燃烧带来了一系列问题，如:着火困难，燃烧不稳定，安全性差，燃烧效率低，经济指标差，受热面结渣，高温腐蚀现象严重，污染物排放高等。（2）随着经济的发展，由于对资源的不合理利用和能源消耗量的增加，我国生态环境不断恶化。我国烟尘和NO的排放量分别达到了2100万吨和353万吨，其中煤燃烧造成的排放量分别占70%和90%。而电厂又是煤燃烧的大户，因此要想阻止环境的继续恶化，电厂的环保是个不可忽视的问题。表1.1预计了2010年电厂污染物的年排放量：表1.1 预计2010年电厂各种污染物总排放量(单位:万吨) 二氧化碳碳氢化合物氮氧化物二氧化硫灰渣烟尘37.49.7969.71875.027490.3277.7 最后，近年来随着人民水平的不断提高和经济的飞速发展;生产用电和民用电都迅速增长，电网峰谷差急剧加大。各大电网的最大峰谷差己超过系统最大负荷的35%，有的甚至超过50%。这种情况下必然要求越来越多的大容量机组参加调峰。而我们国家将会更加大的依赖燃煤，所以新的煤粉燃烧器的研究成了当务之急。1.2课题的主要内容我们从煤粉燃烧的研究、开发、利用出发，了解传统与新型煤粉燃烧器的基本概况，并着重研究新型煤粉燃烧器的工作原理与日常应用，为了能更合理的利用燃料，提高燃烧效率，增强机组的调峰能力，降低污染物的排放，开发研究能满足稳燃高效、低污染排放等要求的燃烧器是十分必要的。而本论文所研究的不同旋流角对旋流燃烧器性能的优化能较好的满足这些要求，因此本课题具有很强的现实意义，对燃烧器的发展具有一定的价值。第二章 传统与新型煤粉燃烧器的简介2.1.传统旋流燃烧器与发展2.1.1传统煤粉燃烧器我国早期设计的锅炉中，燃烧设备主要采用旋流燃烧器。旋流煤粉燃烧器。目前，旋流燃烧器己在国外各种大小容量锅炉机组上得到广泛应用，世界上己投运得大容量锅炉很多都采用对冲布置的旋流燃烧器。与直流燃烧器相比，旋流燃烧器具有以下特点:a) 前期混合强烈，强化了燃烧，且火焰可以调节;b) 有利于着火和稳燃，炉膛热负荷的均匀分布;c) 每个燃烧器可看作一个单元，在研究和使用方面十分方便;d) 能够满足锅炉大型化的要求;e) 对于受热面结构的要求与布置较为自由;f) 炉膛出口烟温与烟速分布比较均匀，过热蒸汽热偏差小;g) 能降低过热器与再热器的最高温度，减少局部结渣。我国早期设计的锅炉中，燃烧设备主要采用旋流燃烧器（见右图），后来发展为直流燃烧器的四角切圆燃烧方式，并成为煤粉炉的主要燃烧方式。但旋流燃烧器仍在我国电站锅炉中占了一定比例，且也得到了进一步的发展。这两年新建、在建和准备建设的600MW以上级火力发电厂的锅炉很多采用对冲布置的旋流燃烧器。随着电力事业及工业的发展，电力工业对煤粉燃烧提出了越来越高的要求，概括起来为:高燃烧效率、稳燃、防结渣及低污染。但现在国内使用的燃烧器还不能很好的满足上面的要求;因而，回顾现有技术，分析成功原因对我国旋流燃烧器的发展很有益处。2.1.2旋流煤粉燃烧器的发展采用旋流燃烧器的大型煤粉锅炉可以避免采用四角切圆燃烧产生的过热器区的热偏差;其次是对炉膛形状没有严格的要求，不必一定接近正方形;燃烧器单独组织燃烧，不互相影响;气流的强烈旋转形成回流区，提高了火焰稳定性。在我国早期锅炉设计中，燃烧设备主要采用旋流燃烧器，后来发展直流燃烧器的四角切圆燃烧方式，并成为我国煤粉炉的主要燃烧方式。但旋流燃烧器在我国煤粉炉中仍占有一定比例，并且也可能得到发展，为此哈工大开发了径向浓淡旋流煤粉燃烷器，新型燃烧器在一次风道中加装了一个煤粉浓缩器，从而将一次风粉混合物分成两股，靠近中心的一股为含粉量较多的浓煤粉气流.它经过浓一次风通道喷入炉膛，另外一股为含粉量较少的淡煤粉气流，在浓煤粉气流外侧环形通道喷入炉内。同时，二次风通道分成了两部分，一部分二次风经过旋流器以旋流的形式进入炉内，另一部分二次风以直流的形式进入炉内。这样，在旋流次风和扩流锥形成的中心高温回流区四周喷入的是浓煤粉气流，形成一个高温、高浓度区域。提高煤粉浓度可以降低煤粉气流的着火热，降低着火温度，缩短着火时间及着火距离，保证煤粉气流及时着火，提高火焰稳定性，淡煤粉气流及二次风在浓煤粉气流着火后及时混入，保证了煤粉燃烧所需的氧，并形成多层分级燃烧，拟制了NO二的形成。同时，煤粉向燃烧器中心集中，保证了燃烧器区水冷壁附近形成相对较强的氧化性气氛，提高了灰的熔结温度，减少了结渣倾向，防止了燃烧器区高温腐蚀。调节直流、旋流二次风量的比例，改变射流的扩展角及回流区大小，可以保证燃烧器稳定燃烧。旋流煤粉燃烧器根据不同的分类标准，得出不同的分类型式。按旋流器的型式，可分为蜗壳式、轴向叶片式和切向叶片式三类。根据二次风的供入方式及一次风粉中煤粉浓度的不同可分为:普通型、分级燃烧型和浓缩型三类。2.1.3旋流煤粉燃烧器的工作原理旋流式燃烧器由圆形喷口组成，燃烧器中装有各种型式的旋流发生器（简称旋流器）。煤粉气流或热空气通过旋流器时，发生旋转，从喷口射出后即形成旋转射流。利用旋转射流，能形成有利于着火的高温烟气回流区，并使气流强烈混合。射出喷口后在气流中心形成回流区，这个回流区叫内回流区。内回流区卷吸炉内的高温烟气来加热煤粉气流，当煤粉气流拥有了一定热量并达到着火温度后就开始着火，火焰从内回流区的内边缘向外传播。与此同时，在旋转气流的外围也形成回流区，这个回流区叫外回流区。外回流区也卷吸高温烟气来加热空气和煤粉气流。由于二次风也形成旋转气流，二次风与一次风的混合比较强烈，使燃烧过程连续进行，不断发展，直至燃尽。2.1.4.旋流煤粉燃烧器的优点旋流式燃烧器的优点可以用以下的几点来概括：a)一次风量少（约为入窑总风量的8%）充分利用高温二次风，降低热耗。 b)外风采用高速喷射，穿透力强，易形成热回流。 c)火焰形成合理，温度高，不发散，不涮窑皮，处长窑衬和耐火砖的使用寿命，可提高水泥熟料的产量和质量。 d)适应各种煤质，对低挥发份、无烟、烟煤、半烟煤等均可使用。 e)稳定热工制度，可根据窑内状况，对火焰实行无级调节，获得较为理想的火焰形状。 f)煤粉燃烧效率高，大量减少NO的形成，减少有害废气排放，利于环保。 g)头部采用优质耐热钢制造，耐磨损，耐高温，更换方便。 h)改造周期短，基本不占用生产时间。2.1.5. 提高旋流强度的优点提高旋流强度，既能强化内回流区的作用，又能强化空气与可燃物的混合，以及高温烟气与煤粉、空气的混合。随着旋流增强，内回流区变得更宽更强，但同时也会带来一些问题。即一次风与二次风以及内回流与外回流的过早强烈混合，会降低一次风中煤粉的浓度和火焰温度，这对着火的稳定性又是不利的。因此，提高旋流强度给稳定着火造成两个相互对立和相互矛盾的条件。增强内回流对着火造成的有利条件从某一点开始，又被太强的过早混合破坏了。为了解决这一矛盾，可通过运行调节或试验确定出适应燃烧不同煤质的最佳旋流强度和相应的混合强度以及混合点位。2.1.6 几种典型旋流燃烧器2.1.6.1普通型旋流燃烧器普通型旋流燃烧器是指二次风通过燃烧器送入炉膛，一次风粉混合物没有浓缩的旋流燃烧器，有以下几种形式：一、二次风均旋转的双蜗壳式旋流燃烧器；一次风为直流，二次风为旋流的单蜗壳扩锥型燃烧器；一次风可以旋转或不旋转，二次风通过可动的切相叶片送入炉膛的切相可动叶片燃烧器；轴向可动叶轮燃烧器，利用拉杆移动二次风通道中的叶轮，从而改变二次风中直流气流和旋流气流的比例；轴向叶轮蜗壳型燃烧器，一次风通过蜗壳进入炉膛，二次风的旋流器为直叶片；旋流预燃室燃烧器，根部二次风经过不旋转的直叶片进入预燃室，另外的二次风在预燃室出口附近通过直叶片或有倾角的叶片送入炉膛；管式旋流燃烧器。2.1.6.2分级燃烧型旋流燃烧器分级燃烧型旋流燃烧器是指二次风分两级或两级以上送入炉膛，一次风粉没有浓缩的旋流燃烧器，有以下几种形式：双通道外混式旋流燃烧器，一次风为直流风，大部分二次风过轴向固定叶片送入炉膛，另外的二次风为直流风；SM型燃烧器，一次风不旋转，二次风通过旋转叶片形成旋转气流，一、二次风占燃烧总空气量的80-90%，剩下的二次风从燃烧器喷口周边外一定距离处均匀布置的四个喷口以直流的形式送入炉膛；蜗壳叶片式燃烧器，一次风通过蜗壳进入炉膛，二次风通过内、外二次风通道的轴向叶片一旋转的方式进入炉膛；RSFC型燃烧器，一次风为直流风，二次风由三个分风道以旋流的形式进入炉膛，其中一个或三个分风道均可以掺入在循环烟气。2.1.6.3浓缩型旋流煤粉燃烧器浓缩型旋流燃烧器是指一次风粉混合物经过浓缩后通过提高煤粉浓度来改善煤粉的着火及燃烧条件的旋流煤粉燃烧器。2.1.6.3.1高浓度型旋流燃烧器前苏联高浓度型旋流燃烧器前苏联在一台300MWe的T-210A型锅炉上对旋流燃烧器试验了煤粉浓缩燃烧。浓度高达40-50kg/kg的(C/A)煤粉空气混合物从新设置的一根细管中，由空气泵通过压缩空气来输送，一次风管变成只输送空气的通道，煤粉在送到燃烧器出口之前，在燃烧器内选好合适的位置“注射”道一次风中，形成煤粉浓度为0.9kg/kg左右的一次风煤粉气流再进入炉膛燃烧。2.1.6.3.2 PAX燃烧器PAX燃烧器在燃用低挥发份贫煤和半无烟煤时，美国B&W公司采用PAX型燃烧器配中速磨直吹式系统。携带煤粉的一次风送入燃烧器时，靠燃烧器入口的弯头利用惯性力把一次风粉分为两股：弯头内侧的一股含50%一次风和原来煤粉的10%，由在燃烧器周围另开的三次风口喷入炉膛，弯头外侧的另一股含50%一次风和原来煤粉的90%，进入燃烧器和热风混合后作为一次风喷入炉膛。此时一次风不旋转，二次风通过轴向叶片形成旋转气流。由于提高了一次风温和煤粉浓度，燃烧稳定性提高。(PAX燃烧器燃烧器见下图)2.1.6.3.3 WR型旋流燃烧器日本IHI公司开发了一种带有卧式分离器的WR型旋流燃烧器。在燃烧器入口处采用一台卧式旋风分离器，在低负荷运行时调节隔离挡板，把一次风煤粉混合物引入卧式分离器，浓煤粉气流被送入燃烧器中央的低负荷喷口，淡煤粉气流由燃烧器的基本负荷喷口喷出。一部分二次风通过挡板引入低负荷喷口外侧，通过固定式切相叶片以旋流的形式在低负荷喷口的外侧喷出。其余的二次风则通过内、外两层切相叶片分成旋转气流。当磨煤机的出力大于40%以后，一次风粉混合物即部分通过卧式分离器，又部分直接进入基本负荷导管，由基本负荷喷口喷出。试验表明：该燃烧器可在燃烧器的负荷为10%的最低出力下运行。2.1.6.3.4 NSW型旋流燃烧器 NSW型旋流燃烧器的一次风通道内装有轴向叶片式分离器，利用惯性分离作用将一次风风粉混合物分成浓、两股气流，淡煤粉气流通过一次风内通道，浓煤粉气流通过一次风外通道。两股气流在喷口处，通过导向装置将浓煤粉气流引向燃烧器中心附近，淡煤粉气流引浓煤粉气流外侧喷入炉膛，二次风通过内、外二次风通道以旋流的形式进入炉膛。运行表明火焰稳定性提高。2.1.6.3.5双调风燃烧器 双调风燃烧器是美国B&W公司开发出的第一代低NOx旋流煤粉燃烧器，并在1971年投入商业运行。一次风一般为直流，一次风管道内装有颗粒导向器和圆锥形扩散体，用惯性分离作用将一次风风粉混合物分成浓、两股气流，一次风管壁四周为浓煤粉气流，一次风管中心附近为淡煤粉气流。二次风分为两部分，内二次风道中有轴向可动叶片，外二次风道中采用轴向或切向可动叶片使内、外二次风旋转。通过调节内、外二次风的比例和叶片角度，可以改变气流的旋转强度，从而调节一、二次风的混合。在我国应用表明：当燃烧器布置在前、墙时，在燃烧器区域的两侧墙水冷壁出现了严重的高温腐蚀。2.1.6.3.6径向浓淡旋流燃烧器径向浓淡旋流燃烧器径向浓淡旋流煤粉燃烧器是综合高浓度煤粉燃烧技术和旋流式燃烧器稳定火焰的原理而设计的。一次风经过煤粉浓缩器进行浓淡分离，含粉浓度较高的气流走内侧环形通道，含粉浓度较低的淡气流走外侧环形通道，形成径向浓淡燃烧。二次风采用双通道式调风器，内层通道利用轴向弯曲叶片产生旋转气流作为内二次风，外层通道为不旋转的直流风作为外二次风，利用旋转的内二次风和外二次风的不同比例混合来改变出口气流的旋流强度。旋转气流产生的回流区卷吸高温烟气先点燃容易着火的浓煤粉气流，进而引燃外侧的淡煤粉气流。径向浓淡旋流煤粉燃烧器已在燃用贫煤、烟煤、烟煤与贫煤的混煤的220t/h、410t/h和670t/h锅炉上先后应用，实现了高效、稳燃、低污染、防结渣和防高温腐蚀燃烧。美国B&W公司双调风燃烧器简介双调风燃烧器是美国B&W公司开发出的第一代低NOx旋流煤粉燃烧器，并在1971年投入商业运行。一次风一般为直流，一次风管道内装有颗粒导向器和圆锥形扩散体，用惯性分离作用将一次风风粉混合物分成浓、两股气流，一次风管壁四周为浓煤粉气流，一次风管中心附近为淡煤粉气流。二次风分为两部分，内二次风道中有轴向可动叶片，外二次风道中采用轴向或切向可动叶片使内、外二次风旋转。通过调节内、外二次风的比例和叶片角度，可以改变气流的旋转强度，从而调节一、二次风的混合。在我国应用表明：当燃烧器布置在前、后墙时，在燃烧器区域的两侧墙水冷壁出现了严重的高温腐蚀。DRB-XCL燃烧器是美国B&W公司在19世纪80年代中期开发的第二代低NOx旋流煤粉燃烧器。一次风一般为直流，一次风管道内装有颗粒导向器和要圆锥形扩散体（降低NOx）和叶轮（缩短火焰长度，减少固体未完全燃烧损失），二次风分为两部分，内、外二次风道中均装有轴向可动叶片，使内、外二次风旋转。在内、外二次风管入口处装有流量测量装，过改变二次风挡板的位置，可以控制进入燃烧器的二次风量。在相同的运行条件下，DRB-XCL燃烧器产生的NOx要低于双调风燃烧器。DRB-4Z燃烧器是美国B&W公司在2000年开发出的第三代低NOx旋流煤粉燃烧器。其主要特点是将二次风由三个通道进入炉膛，有内向外依次为过渡二次风、内二次风和外二次风。内、外二次风通道均装有轴向可动叶片，使内、外二次风旋转。过渡二次风为直流风，进入炉膛后在富燃料火焰燃烧区和内二次风射流之间形成一个过渡区，起到缓冲的作用。过渡二次风射流可以将火焰区外侧的可燃气体引向火焰中心，降低了火焰外侧富氧区域NOx的形成。与第二代低NOx旋流煤粉燃烧器相比，该燃烧器可以大幅度降低NOx。通过提高煤粉浓度来改善煤粉着火性能的方法可归纳为三类：燃烧器出口浓缩，是指在燃烧器出口处，利用局部分离装置的惯性分离作用，造成煤粉浓度的提高，如钝体燃烧器、大速差燃烧器、多功能船型燃烧器等；原始浓缩是指采用高煤粉浓度输送技术，在离开煤粉仓或磨煤机时已是高浓度煤粉，例如前苏联高浓度型旋流燃烧器；燃烧器（前）浓缩是指利用气固分离装置，把正常的一次风风粉气流分离成浓淡两股，然后根据燃烧要求分布喷入炉膛。2.1.7旋流燃烧器的环保成效如日本三菱公司的PM燃烧器、美国B&W公司一次风管道内装有颗粒导向器和圆锥形扩散体的双调风燃烧器、我国的水平浓淡风燃烧器和径向浓淡燃烧器。提高燃烧器出口煤粉浓度对煤粉火炬的稳燃有许多积极的作用：随着煤粉浓度的增加，煤粉气流的着火热将显著减少，煤粉气流的着火温度降低；煤粉浓度提高后，由于煤粉气流着火热和着火温度均降低，煤粉气流加热到着火温度所需时间将减少；煤粉气流中的煤粉浓度过小或过大，火焰传播速度均减小；对于任何煤种，都有一个最佳的火焰传播速度范围，将目前电厂锅炉所具有的煤粉浓度适当提高会使火焰传播速度加快；煤粉浓度提高，煤粉气流的辐射吸热量增加，有利于着火；煤粉浓缩强化了分级燃烧，促进了远离燃烧化学当量比的两级燃烧方式的形成，可大大减少NOx的排放；改变煤粉气流燃烧过程中煤粉颗粒浓度的分布可以防止炉膛结渣和水冷壁高温腐蚀。根据我国发电用煤质量标准,干燥无灰基挥发分Vdaf小于20 %为低挥发分煤,小于6. 5 %为特低挥发分煤。煤的着火与挥发分的质量和数量有关。随着煤化程度的提高,挥发分含量减小,煤发热量中挥发分的发热量的比率降低,使煤的着火变得困难;煤的岩相结构也变化,煤化作用的加深使结构紧密而稳定,孔隙率小,这就使煤的磨碎性能减弱,反应性降低,燃尽变差。因此,低挥发分煤的特点是着火与燃尽都比较困难,需要较高的着火与燃尽温度,以及较长的燃尽时间。有研究表明 ,无烟煤的着火发生在颗粒上,挥发分是在进一步的燃烧过程中析出的,挥发分对着火的影响不大。为获得满意的燃尽效果,无烟煤必须磨得更细,使其表面积增大,以加速着火与燃尽。一般说来, Vdaf可大致判别其着火、燃尽的难易程度。但在我国燃烧低挥发分煤的长期研究中发现,即使是Vdaf完全相同的两种煤,其燃烧特性也会相差甚远。因此,必须有更为可靠的判别数据。研究表明,以煤粉气流的着火温度IT 来判断着火的难易程度较为确切, IT 700 为较易着火煤; IT = 700800 为中等着火煤; IT 800为较难着火煤。在我国诸多的低挥发分煤中,最难烧的要算是福建的加福无烟煤和河北的万年无烟煤,它们都属于极低挥发分煤, Vdaf均为4 %左右,着火温度IT 分别为970 和1 100 ,极难着火;燃尽指数RJ 分别为2. 94 和2. 32 ,极难燃尽。加福无烟煤同时又为低灰熔点的中等易结渣煤。而以上介绍的旋流燃烧器可以大大降低向大气排放的污染气体的总量。2.2新型直流煤粉燃烧2.2.1煤粉预燃室燃烧器这是我国研究最早、目前应用最广泛的新型煤粉燃烧器装置。预燃室燃烧器是由耐火材料或耐热钢板制造的前置燃烧室。(如下图)这种煤粉预燃室燃烧器尚存在如下问题：（1）煤种适应范围受限。当煤质变差、挥发份降低时，易发生着火不良和燃烧不稳现象。（2）预燃室筒内经常出现积粉结渣，严重时会影响正常运行。（3）一次风旋流叶片易磨损。（4）预燃室燃烧器运行寿命一般只有36个月，尤其是预燃室出口边缘部分，由于承受筒内高温烟气和辐射热的作用很易烧损变形。总之，进一步完善预燃室燃烧器结构，消除积粉结渣，扩大煤种适用范围；采用耐热材料和防磨措施，提高预燃室适用寿命，是推广预燃室燃烧器必须解决的问题。2.2.2钝体燃烧器该型燃烧器是华中理工大学于80年代初研制的，其应用范围仅次于预燃室燃烧器。多用在燃用劣质烟煤、贫煤和无烟煤的锅炉上，用作稳定火焰和改善燃烧。它是在角置式煤粉燃烧器每个角一次风喷口出口处，设置一个非流线形物体钝体，使煤粉气流在钝体的尾迹区产生回流，卷吸高温烟气，以利于燃料的着火和火焰的稳定。着火后的煤粉火炬在炉膛内组成四角切圆燃烧。（见下图） 通常钝体安装在一次风出口处截面形状为等腰三角形，加装钝体后，对炉内着火及空气动力特性具有如下影响：（1）在钝体后形成内回流区。 （2）加装钝体后切圆变化。（3）由于强化了着火，需要及时补氧，因此应加强中二此风的数量，同时也可适当提高一次风量的比例。（4）热态运行表明，钝体壁温通常在400-600，不易烧坏，但要注意防磨。（右图为常见的钝体）2.2.3火焰稳定船燃烧器火焰稳定船燃烧器又称船型煤粉燃烧器是由清华大学于80年代中期研制成功的。其结构为在常规直流煤粉燃烧器一次风口内加装一个船型火焰稳定器，并在其中心设有点火小油枪。采用这种结构后，上煤粉气流绕过它以后射入炉膛，在离一次风喷口不远处形成一个束腰射流。在束腰部的两侧外缘形成高温、高煤粉浓度和有适当氧气浓度的区域，成为点燃煤粉气流的良好着火热源，从而稳定炉内燃烧。（示意图见下图）2.2.4 浓淡煤粉燃烧器在四角切圆燃烧煤粉炉中，通过安装于燃烧器前一次风送粉管道上的高浓缩比的煤粉浓缩器，把一次风在水平方向上分成浓淡两股气流，其中一股为高浓度煤粉气流，含一次风中的大部分煤粉;另一股的煤粉浓度很低，以空气为主。浓煤粉气流在向火侧切向喷入炉膛内，形成内侧假想切圆;淡煤粉气流在背火侧切向喷入炉膛内，形成外侧假想切圆，浓淡煤粉气流之间的夹角为a(如图2.2.4)。由于高浓度煤粉气流具有良好的着火稳定性。 图（2.2.4）水平浓缩煤粉燃烧器基本原理图1.一次风道 2.煤粉浓缩器 3.浓煤粉喷口 4. 淡煤粉气流喷口5.内假想切圆 6.外假想切圆 7.水冷壁 8.氧化性气氛去相邻火焰提供合适的着火条件，可形成稳定的火源，保证了整个火焰的燃烧稳定;淡煤粉气流位于浓煤粉气流和水冷壁之间，一受到浓煤粉气流的引燃作用，在浓煤粉气流着火以后及时混入补充其燃烧所需要的氧。由于水冷壁附近煤粉颗粒浓度降低，水冷壁附近处于氧化性气氛，因为氧化性气氛下灰粒熔化温度提高，减小了炉膛结渣的可能性;水冷壁管壁附近还原性气氛的降低，也抑制了烟气对管壁的高温腐蚀。浓淡两股气流均在偏离化学当量比的条件下燃烧，可以有效抑制有害物NO、的生成量。第三章 影响煤燃烧的主要因素和技术应用3.1影响煤燃烧速度的主要因素质量作用定律和阿累尼乌斯定律指出了影响燃烧反应速度的主要因素是反应物的浓度活化能和反应温度。3.1.1反应物浓度的影响虽然认为实际燃烧过程中，参加反应物质的浓度是不变的，但实际上，在炉内各处在燃烧反应的各个阶段中，参加反应的物质的浓度变化很大。在燃料着火区，可燃物浓度比较高，而氧浓度比较低。这主要是为了维持着火区的高温状态，使燃料进入炉内后尽快着火。但着火区如果过分缺氧则着火就会终止，甚至引起爆炸。因此在着火区控制燃料与空气的比例达到一个恰到好处的状态，是实现燃料尽快着火和连续着火的重要条件。反应物浓度对燃烧速度的影响关系比较复杂，将在后面的内容中加以分析。3.1.2活化能对燃烧速度的影响燃料的活化能表示燃料的反应能力。活化能的概念是根据分子运动理论提出的，由于燃料的多数反应都是双分子反应，双分子反应的首要条件是两种分子必须相互接触，相互碰撞。分子间彼此碰撞机会和碰撞次数很多，但并不是每一个分子的每一次碰撞都能起到作用。如果每一个分子的每一次碰撞都能起到作用，那么即使在低温条件下，燃烧反应也将在瞬时完成。然而燃烧反应并非如此，而是以有限的速度进行。所以提出只有活化分子的碰撞才有作用。这种活化分子是一些能量较大的分子。这些能量较大的分子碰撞所具有的能量足以破坏原有化学键，并建立新的化学键。但这些具有高水平能量的分子是极少数的。要使具有平均能量的分子的碰撞也起作用，必须使他们转变为活化分子，这一转变所需的最低能量称为活化能，用表示。所以活化分子的能量比平均能量要大，而活化能的作用是使活化分子的数目增加。在一定温度下，某一种燃料的活化能越小，这种燃料的反应能力就越强，而且反应速度随温度变化的可能性就减小，即使在较低的温度下也容易着火和燃尽。活化能愈大的燃料，其反应能力愈差，反应速度随温度的变化也愈大，即在较高的温度下才能达到较大的反应速度，这种燃料不仅着火困难，而且需要在较高的温度下经过较长的时间才能燃尽。3.1.3温度对燃烧速度的影响温度对化学反应的影响十分显著。随着反应温度的升高，分子运动的平均动能增加，活化分子的数目大大增加，有效碰撞频率和次数增多，因而反应速度加快。3.2 煤粉气流的着火燃烧3.2.1影响煤粉气流着火的因素影响煤粉气流着火的主要因素概括起来，主要是三个方面的因素。即一是燃料因素，二是设备结构因素，三是运行因素。3.2.3燃料性质的影响煤中挥发分含量对煤粉气流的着火过程影响很大。可燃基挥发份越高的煤，着火温度越低，火焰传播速度也快。因此挥发分高的煤不仅容易着火，而且着火稳定性也好。挥发份的燃烧，对焦炭起加热作用，从而为焦炭的着火燃烧创造了有利条件，一般而言，挥发分高的煤也易于燃尽。然而近年来国内的许多研究表明，可燃基挥发分相同的煤，其燃尽时间有时差别很大，其原因是一部分煤具有烧结性，使氧气与炭表面的反应变差，因而影响燃尽。3.2.3 锅炉低负荷运行时煤粉气流的着火锅炉低负荷运行时煤粉的着火稳定性将变差。尤其是那些挥发分低或灰分高的煤，或颗粒度粗的煤粉，容易在低温烟气中逐渐扩散以至熄灭。这样不但着火变得困难，同时还容易形成大量不完全燃烧损失。锅炉负荷低至一定程度时，煤粉气流自点燃特性和燃烧稳定性变差，需要投入易燃的燃料（如投油），协助煤粉着火和稳定燃烧，否则容易灭火。目前，国内外都采用了新的燃烧技术，实现低负荷下不投油或少投油稳定燃烧。第四章 课题总结4.1 研究煤粉燃烧器的意义煤粉燃烧器适用于各种退火炉、金属加热炉、淬火炉、精密铸造烧壳炉、熔炼炉、锻造炉和其他加热炉窑。煤粉燃烧器具有特殊设计的多级多嘴送风导向结构，能在短时间内使煤粉产生高温涡流，具有燃烧完全，热利用率高，消烟除尘、高效节能。改善工作条件，减轻劳动强度等优点，是节能环保的理想产品，深受广大客户欢迎。煤粉高效燃烧技术与低NOx燃烧技术是互为矛盾的两种技术。降低NOx生成与排放根本在于控制燃烧区域的温度不能太高，但低温燃烧又影响煤粉的燃烧率，协调好这两项技术的应用使之达到综合最佳效果是目的，实际上就要求对煤粉烧的全过程加以控制。既能够保证煤粉着火的稳定性，又有较低的燃烧温度，同时有足够长的并在一定温度下的燃烧时间保证燃烬。煤粉燃烧器是高效的节能产品，也将在以后的工业中应用广泛。4.2 煤粉燃烧器的技术特点1.煤粉燃烧器排放的烟气黑度为林格曼01级； 2.煤粉燃烧器内灰渣固定碳含量在0.1左右，基本无碳粉； 3.新型煤粉燃烧器的节能率为1530； 4.燃烧器内烟气含量在烟道无任何除尘设备情况下改用下烟道，只要风煤燃烧充分，即可达到国家标准。5.煤粉在煤粉燃烧器高温区内的停留时间长，因而燃烧效率高，烟道直接排放无黑烟，呈蒸汽状白烟； 6.该型煤粉燃烧器加热时温度上升时间缩短，热效率高，且煤质要求低，煤种适用面广，经济效益高； 7.煤粉燃烧器点火容易，升温快，工作效率大为提高； 8.该燃烧器的送风量、燃煤输入量可按需改变，并能在较宽范围内调节炉温和火焰长短，满足实际需要； 9.煤粉燃烧器内部温度场均匀，炉膛内被加热体的受热覆盖面大，炉渣不粘在工件表面，产品质量好。4.3 煤粉燃烧器的前景随着科学技术的发展，煤粉燃烧器的过程研究也会不断进步，各式的煤粉燃烧器也将会出现在各行各业，新型的煤粉燃烧器既能够保证煤粉着火的稳定性，又有较低的燃烧温度，尽量少的产