第七章 燃 烧 设 备.ppt

16 29 1 二 直流燃烧器的布置及工作特性直流燃烧器多为四角布置的切圆燃烧方式 通常有如下几种布置方式 1 单切圆布置 即四角燃烧器一 二次风口的几何轴线相切于炉膛中心一个同径圆 如图5 5 a 2 两角对冲 两角切圆或一次风对冲 二次风切圆 如图5 5 b 3 双切圆布置 即四角一 二次风口各自切于不同直径的圆或对角燃烧器自成不同直径的圆 如图5 5 c 16 29 2 16 29 3 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 气流由四角喷入炉内后 一方面由于气流在炉膛中心发生旋转 另一方面由于引风机吸力 迫使气流上升 结果在炉膛中心形成一股螺旋上升的气流 从着火角度来看 每股煤粉气流除依靠本身卷吸高温烟气和接受炉膛辐射热外 由于每只燃烧器都能将一部分高温火焰吹向相邻燃烧器的根部 形成相邻煤粉气流互相引燃 16 29 4 16 29 5 气流在炉膛中心强烈旋转燃烧 使炉膛中心形成一个高温火球 而且煤粉与空气的混合也较好 这就加速了煤粉的燃烧 由于旋转上升气流既改善了炉内气流的充满度 又延长了煤粉在炉内停留的时间 这对于煤粉的燃尽是有利的 由于切圆燃烧具有良好的炉内空气动力场 因而对煤种具有较广泛的适应性 但应注意气流偏斜冲击炉墙带来的结渣问题 16 29 6 三 四角切圆燃烧的气流偏斜及切圆直径 16 29 7 1 气流偏斜问题射流偏斜产生的原因及其危害 四角布置的直流燃烧器 由于射流与假想的切圆相切 使射流轴线与两边炉墙的夹角不等 常常是一边大 一边小 如下图所示 射流两边同时卷吸烟气 在其周围形成负压区 炉膛中的烟气则不断地向负压区补充 如果两侧的补气条件不同 一侧的压力将大于另一侧的压力 使射流向一侧偏斜 这就是射流产生偏斜的原因 射流偏斜的危害是 当射流偏斜严重时 会形成射流贴墙 导致炉墙结渣和水冷壁磨损 16 29 8 16 29 9 影响射流偏斜的因素及其防止措施 在四角布置燃烧器的炉室中 由于一次风煤粉气流动量最小 刚性最差 因此一次风射流的偏斜也最历害 另外结渣往往是由于一次风煤粉射流贴壁冲墙造成的 所以从防止炉墙结渣的角度来看 应尽量减小一次风煤粉射流的偏斜 影响一次风煤粉射流偏斜的主要因素有 1 假想切圆直径 2 邻角气流的横向推力 3 燃烧器高宽比与一次风口本身的高宽比 4 燃烧器喷口的排列密度 5 炉膛断面形状 16 29 10 1 假想切圆直径国内外的试验和运行证实 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 较大的切圆可使邻角火炬的高温烟气更易于达到下角射流的根部 有利于煤粉气流的着火 扰动更强烈 使燃烧后期混合加强 有利燃尽 但切圆直径过大 易使一次风射流偏斜贴墙 引起水冷壁结渣 而且中间有较大的无风区 使火焰的充满程度不好 炉膛横截面呈正方形或接近正方形 a b 1 2 时 切圆直径和炉膛宽度之比为0 05 0 10 采用 切角形水冷壁 能改善气流出口两侧补气条件 减小射流偏斜 16 29 11 热态时为6 9倍 冷态时为8 12倍 16 29 12 2 邻角气流的横向推力横向推力的大小与炉内气流的旋转强度 即炉膛四角射流的旋转动量矩有关 其中二次风射流的动量矩是起主要作用的 二次风动量及其旋转半径愈大 中心旋转强度愈大 横向推力亦愈大 致使一次风射流的偏转加剧 一次风射流抵抗斜的能力与本身的动量有关 一次风射流动量愈大 刚性愈强 射流的偏斜也就愈小 试验和运行实践证明 增加一次风动量或减少二次风动量 或者就降低二次风与一次风的动量比 会减轻地次风射流的偏斜 但应注意二次风动量降低导致气流扰动减弱对燃烧带来的不利影响 16 29 13 四 旋流煤粉燃烧器 一 旋流燃烧器的射流特性旋流燃烧器是利用旋流器使气流产生旋转运动的 旋流燃烧器中所采用的旋流器主要有以下几种 蜗壳 切向叶片及轴向叶片等 16 29 14 16 29 15 旋转气流由燃烧器出口喷入较大炉膛空间后 由于离心力的作用 便扩散开来形成旋转空心圆锥形自由射流 如下图所示 16 29 16 16 29 17 1 旋转射流的速度分布旋转射流中任一点的空间速度均可分解成轴向速度wa 切向速度wt和径向速度wr 如上图所示 由于径向速度比轴向速度和切向速度小得多 因此 气流的流动工况就可用相互垂直的轴向速度和切向速度来描述 旋转自由射流轴向速度的分布情况与直流自由射流的分布情况是不同的 其轴心附近的速度反而小 而且常是负值 下图表示了轴向速度的分布情况 速度为负值的区域是回流区 试验证明 只有在气流旋转运行较大的情况下 才会产生回流区 16 29 18 16 29 19 旋转自由射流切向速度的分布情况如下图所示 由图可知 轴心附近的切向速度很小 沿着半径方向 切向速度渐增 达到最大值后又逐渐减小 至边界时为零 16 29 20 2 旋转射流的特点旋转射流的特性与直流有很多不同之处 其主要特点如下 1 二次风是旋转气流 一出喷口就扩展开来 一次风可以是旋转气流 也可用扩锥扩展 因此整个气流形成空心圆锥形旋转气流 2 旋转射流有强烈的卷吸作用 能将中心及外缘的气体带走 造成负压区 在中心部分和外缘就会因高温烟气回流而形成回流区 中心部分形成的回流区称为内回流区 外缘部分形成的回流区称为外回流区 由此看来 旋转射流从两个方面即内回流区和外回流区卷吸高温烟气 这对煤粉气流的着火是十分有利的 16 29 21 3 由于旋转射流是从内 外卷吸高温烟气 而气流的动量是一定的 因而轴向速度和切向速度衰减很快 在同样的初始动量下 旋转射流的射程要比直流射流短 4 旋转射流外边界所形成的夹角称为扩散角 用符号 表示 旋转射流的扩散角一般比直流射流大 而且随着气流旋转气流旋转强度的增加 扩散角也增大 同时回流区也加大 因而高温烟气的回流量也增多 相反 随着气流旋流强度的减弱 回流区减小 不同旋流强度的气流形状和扩散角如下图所示 强旋转增加了热烟气的回流作用 这对煤粉着火是有利的 16 29 22 16 29 23 5 当气流旋流强度增加到一定程度时射流会突然贴在墙壁上 即扩散角等于180 这种现象称为气流的飞边现象 产生飞边现象的原因是 由于气流旋流强度逐渐增大 扩散角也随着逐渐增大 射流边缘与炉墙之间的空间也就逐渐缩小 使边界补气越来越固难 负压将逐渐增大 但中心区的补气条件此时仍然很好 因而气流内外压差增加 当扩散角增加到一定程度后 内外压差就会达到相当大的数值 把气流压向炉墙 形成飞边现象 当飞边现象产生后 会导致喷口和炉墙结渣 也容易烧坏燃烧器 据上述对旋流射流特点的分析 可以看出旋流燃烧器具有良好的着火性能 且初期混合强烈 故适宜于燃烧烟煤和褐煤 16 29 24 二 旋流强度旋转射流的流动工况与其旋转的强烈程度有关 通常用旋流强度n来表示其旋转的强烈程度 所谓旋流强度是指气流切向旋转动量矩与其轴向动量和特征尺寸之比 旋流强度n只与旋流器的结构尺寸有关 而与气流速度无关 只要改变旋流器的结构尺寸 就可以改变旋流强度 16 29 25 轴向可动叶轮型旋流燃烧器结构如下图所示 这种燃烧器有一根中心管 管中可插点火油枪 中心管外是一次风环形通道 一次风道外是二次风环形通道 一 二次风道没有旋转的蜗壳 二次风是通过轴向叶轮即轴向叶片而产生旋转 一次风为直流或靠舌形挡板产生弱旋转射流 16 29 26 16 29 27 这种燃烧器的二次风叶轮可通过拉杆改变轴向位置 当拉杆向外拉时 叶轮向外移动 这时叶轮的外缘就出现了间隙 通过间隙的二次风是一股直流二次风 这股直流二次风和叶轮中流出的旋转二次风混合在一起 使二次风的旋流减弱 叶轮向外移动的距离越大旋流强度越小 叶轮向内移动的距离越大 旋流强度越大 在运行中可通过调节叶轮位置来改变二次风的旋流强度 从而达到调整燃烧工况的目的 16 29 28 在一次风通道的出口处还装有一个扩流锥 煤粉一次风混合物流经扩流锥后 在炉内就可以较好的扩散开来 此外该燃烧器二次风出口处一般用耐火材料砌成渐扩形 称为扩口 它使旋流射流的扩散角增大 增强射流卷吸高温烟气的作用 这种燃烧器的优点是 二次风的旋流强度易于调节 因而对燃料适应性较强 一次风阻力小 一次风中的煤粉分布比较均匀 此外 结构紧凑 这对于大型锅炉很重要 16 29