锅炉原理-第五章-煤粉燃烧理论基础及燃烧设备

第五章煤粉燃烧理论基础及燃烧设备,第一节燃烧基本原理,一、化学反应速度,燃烧是燃料与氧化剂进行的发光发热的高速化学反应。一般分为均相燃烧和异相燃烧,通用化学反应方程式,a,b反应物A,B的化学反应计量系数g,h生成物G,H的化学反应计量系数,化学反应速度,C反应物或生成物浓度；t-时间,影响因素：反应物的浓度、压力、温度、有否催化反应和连锁反应。,1、反应物浓度的影响,k化学反应常数,或,对于炭粒燃烧,质量作用定律,3、反应物压力的影响,k0频率因子；E活化能；R摩尔通用气体常数；T热力学温度,阿累尼乌兹公式,反应物的压力越大，反应速度越快。,2、温度的影响,温度越高，反应速度越快。,反应级数,5、连锁反应,三个过程,4、催化反应,自动连续加速生成新的活化链,链的激发、传递、断裂,不分支连锁反应：,分支连锁反应：,如何得到？,二、氧的扩散速度,扩散速度系数,炭粒表面的氧浓度,周围介质的氧浓度,氧扩散的努谢尔特数,分子扩散系数,炭粒直径,试验得出,即,三、燃烧速度与燃烧区域,燃烧速度,扩散速度,反应速度,折算速度系数,1.温度很低，k很小动力区燃烧；,2.温度很高，k很大扩散区燃烧；,3.过度区燃烧；,相对速度和粒径的影响,第二节煤粉气流的着火和燃烧,一、煤粉的燃烧过程,煤粉燃烧的三个阶段,1.着火前的准备阶段2.燃烧阶段3.燃尽阶段,图5-2,二、燃烧过程着火和熄火的热力条件,放热,图5-4,吸热,煤粉气流着火温度,表5-1，5-1,一次风加热、水分加热、蒸发公式5-23,着火热,三、煤粉气流的着火,影响因素：燃料性质、运行工况,1.燃料性质-挥发分（图5-5）、水分、灰分、煤粉细度2.一次风温3.一次风量（一次风率表5-3）4.一次风速表5-45.炉内散热条件6.燃烧器结构特性7.锅炉负荷,燃烧效率,四、燃烧完全条件,1.合适而充足的空气量2.适当高的炉温（1000-20000C)3.空气和煤粉良好扰动和混合4.煤粉在炉内有足够的停留时间炉膛高度、容积、截面积容积热负荷、截面热负荷,第三节煤粉燃烧器及点火设备,燃烧器要求：,煤粉炉燃烧设备：燃烧器、点火装置、炉膛,组织良好的空气动力场有较好的燃料适应性环保运行可靠易于实现远程和自动控制,直流和旋流燃烧器,一、旋流煤粉燃烧器,（一）旋转射流的特性,射程短、早期混合强烈,旋转强度M气流切向旋转动量矩K气流轴向旋转动量L燃烧器喷口特征尺寸,（一）旋流煤粉燃烧器的型式,三种旋流器,1.单蜗壳型旋流煤粉燃烧器,2.双蜗壳旋流煤粉燃烧器,3.轴向叶片型旋流煤粉燃烧器,4.切向叶片式旋流煤粉燃烧器,5.双调风低NOx旋流煤粉燃烧器,二、直流煤粉燃烧器,（一）直流射流的特性,1.均等配风直流煤粉燃烧器,（二）直流煤粉燃烧器的形式,2.分级配风直流煤粉燃烧器,1.宽调节比燃烧器,（三）几种改进的直流煤粉燃烧器,2.PM燃烧器,三、点火装置,电火花点火,电弧点火,高能点火,第四节煤粉炉的炉膛及其特征,一、煤粉锅炉的炉膛,足够的空间和合理的形状合理的炉内温度和空气动力特性能布置足够数量的辐射受热面,（一）旋流燃烧器布置及其炉内空气动力特性,二、燃烧器布置及炉内空气动力特性,（二）直流燃烧器布置及其炉内空气动力特性,1、切圆燃烧方式,切向燃烧方式空气动力场,2、四角切圆燃烧存在的主要问题,1）易结渣火焰偏斜影响火焰偏斜的因素：补气条件邻角气流横向推力燃烧器结构特性假想切圆直径2）炉膛出口烟温偏差大3）二次风分配不均4）采用摆动燃烧器需经常维护，每天都要转动一动以避免卡涩,三、W形火焰燃烧方式,燃烧器,燃烧器配风,PAX型燃烧器,第五节燃烧调整试验方法,燃烧调整试验的目的和内容,目的：确定最合理、最经济的安全运行方式和参数控制要求，为锅炉安全运行、经济调度、自动控制几运行调整和事故处理提供依据。,内容：空气动力场试验、锅炉负荷特性试验、风