第二讲锅炉燃烧理论基础

1、库车二期锅炉设备及运行库车二期锅炉设备及运行 主讲人：黄丹主讲人：黄丹主要内容主要内容课题一：电站锅炉基本知识课题一：电站锅炉基本知识课题二：课题二：燃料分析及燃烧理论基础燃料分析及燃烧理论基础课题三：锅炉燃烧设备及运行课题三：锅炉燃烧设备及运行课题四：蒸发设备、蒸汽净化设备及其运行课题四：蒸发设备、蒸汽净化设备及其运行课题五：过热器与再热器及其运行课题五：过热器与再热器及其运行课题六：省煤器与空预器及其运行课题六：省煤器与空预器及其运行课题七：锅炉主要辅机及其运行课题七：锅炉主要辅机及其运行课题二：燃料分析及燃烧理论基础课题二：燃料分析及燃烧理论基础一、煤的分析一、煤的分析 （一）煤的元素分

2、析（一）煤的元素分析 （二）煤的工业分析（二）煤的工业分析 （三）煤的成分的折算基准（三）煤的成分的折算基准 （四）煤的特性指标及分类（四）煤的特性指标及分类二、煤的燃烧理论二、煤的燃烧理论 （一）煤的反应及过量空气系数（一）煤的反应及过量空气系数 （二）多相燃烧理论（二）多相燃烧理论 （三）煤粉气流的燃烧（三）煤粉气流的燃烧三、锅炉热平衡三、锅炉热平衡一、煤的分析：元素分析、工业分析。一、煤的分析：元素分析、工业分析。（一）煤的元素分析（一）煤的元素分析1、定义：、定义：煤的元素分析煤的元素分析测定煤中所含主要测定煤中所含主要化学元化学元素（素（C、H、O、N、S）的质量百分数。的质量百分数

3、。2.组成：组成：煤的元素分析包括碳（煤的元素分析包括碳（C）、氢（）、氢（H）、氧）、氧（O） 、氮（、氮（N）、）、 硫（硫（S）。）。3.各元素的分析：各元素的分析：（1）C:煤中最主要、含量最多的可燃物（占煤中最主要、含量最多的可燃物（占可燃物的可燃物的40-90%）。）。挥发碳挥发碳+固定碳固定碳少量少量C与与H、O、S相结相结合成挥发性有机化合物。合成挥发性有机化合物。燃点低燃点低燃点高，不易着燃点高，不易着火和燃尽。火和燃尽。（2）H：是煤中发热量最高的物质，但含量：是煤中发热量最高的物质，但含量较少，一般为较少，一般为3%-6%。（3）O和和N：是煤中的不可燃物质，含量也：是煤

4、中的不可燃物质，含量也较少。较少。N在高温条件下易生成污染大气的在高温条件下易生成污染大气的NOX，是煤中的有害物质。，是煤中的有害物质。（4）S：有害的可燃物。其燃烧产物：有害的可燃物。其燃烧产物SO2、SO3会造成锅炉金属的腐蚀并污染大气。会造成锅炉金属的腐蚀并污染大气。采用低采用低NOX燃烧器，炉内低燃烧器，炉内低NOX燃烧技术，脱硝装置。燃烧技术，脱硝装置。采用脱硫装置。采用脱硫装置。（二）煤的工业分析（二）煤的工业分析1.定义：定义：煤的工业分析煤的工业分析在一定的实验条件下的煤样，在一定的实验条件下的煤样，通过分析得出通过分析得出水分水分、挥发分挥发分、固定碳固定碳和和灰分灰分四种

5、成分的质量百分数。四种成分的质量百分数。2.各成分分析各成分分析（1）水分）水分W：外部水分：外部水分+内部水分内部水分=全水分全水分外部水分：附着在煤颗粒表面的水分，在自然外部水分：附着在煤颗粒表面的水分，在自然干燥下就能除去。干燥下就能除去。内部水分：吸附在煤颗粒内部毛细孔中的水分。内部水分：吸附在煤颗粒内部毛细孔中的水分。需在需在100以上的温度经过一定时间才能除以上的温度经过一定时间才能除掉。掉。水分对锅炉运行的影响：水分对锅炉运行的影响：a.煤的水分使炉内温度下降，影响燃料着火；煤的水分使炉内温度下降，影响燃料着火；b.增大排烟热损失；增大排烟热损失；c.加剧尾部受热面的腐蚀和堵灰。

6、加剧尾部受热面的腐蚀和堵灰。（2）挥发分挥发分a.定义：定义：挥发分挥发分V煤在一定条件下加热时，由于有煤在一定条件下加热时，由于有机物质分析而析出的气体物质。机物质分析而析出的气体物质。b.组成：组成：c.挥发分对锅炉运行的影响：挥发分对锅炉运行的影响：挥发分越高，越容易着火，燃烧速度越快，燃挥发分越高，越容易着火，燃烧速度越快，燃烧时的火焰越长。烧时的火焰越长。挥发分是煤的重要特性，是煤分类的重要依据。挥发分是煤的重要特性，是煤分类的重要依据。（3）灰分：煤完全燃烧后的固体残余物，是）灰分：煤完全燃烧后的固体残余物，是煤中的有害成分。煤中的有害成分。a.降低煤的发热量；降低煤的发热量；b.

7、使煤的着火和燃烧速度减慢；使煤的着火和燃烧速度减慢；c.使受热面积灰、磨损和渣；使受热面积灰、磨损和渣；d.污染环境；污染环境；f.增加锅炉热损失。增加锅炉热损失。（4）固定碳）固定碳固定碳：是煤中以单质状态存在的碳。固定碳：是煤中以单质状态存在的碳。焦碳：煤失去水分、灰分后的剩余部分。焦碳：煤失去水分、灰分后的剩余部分。 固定碳固定碳=焦碳焦碳-灰分灰分固定碳是煤中的重要成分，固定碳越高，发固定碳是煤中的重要成分，固定碳越高，发热量越高。热量越高。（三）煤的成分的计算基准（三）煤的成分的计算基准1.定义：定义：煤的成分的计算基准煤的成分的计算基准测定煤的成分含量时，测定煤的成分含量时，煤所处

8、的状态或条件。煤所处的状态或条件。2.种类种类（1）收到基（应用基）收到基（应用基）含有全水分的煤，含有全水分的煤，以下角标以下角标ar表示。表示。 ar-as received(收到收到) basis一般，煤的一般，煤的元素分析元素分析在收到基下测取。在收到基下测取。2）空气干燥基（分析基）空气干燥基（分析基）失去外部水分的煤，失去外部水分的煤，以下角标以下角标ad表示。表示。 ad-as dry(干燥干燥) basis空气干燥基空气干燥基测出的水分为测出的水分为内部水分内部水分。（3）干燥基）干燥基失去全水分的煤，以下角标为失去全水分的煤，以下角标为d。 d-dry basis.（4）干燥

9、无灰基（可燃基）干燥无灰基（可燃基）失去全水分和灰分失去全水分和灰分的煤，以下角标为的煤，以下角标为daf. daf-dry ash-free basis.一般，一般，挥发分挥发分的测定为干燥无灰基。的测定为干燥无灰基。煤质分析名称煤质分析名称符符 号号单单 位位设计煤种设计煤种校核煤种校核煤种1 1收到基碳收到基碳CarCar% %54.0754.0760.9760.97收到基氢收到基氢HarHar% %3.903.904.144.14收到基氧收到基氧OarOar% %11.9911.998.918.91收到基氮收到基氮NarNar% %0.540.540.910.91收到基硫收到基硫St,

10、arSt,ar% %0.610.610.480.48收到基灰分收到基灰分AarAar% %18.7918.7917.0917.09全水分全水分MtMt% %10.110.17.57.5空气干燥基水分空气干燥基水分MadMad% %1.761.762.442.44干燥无灰基干燥无灰基挥发份挥发份VdafVdaf% %37.5437.5442.3742.37低位发热量低位发热量Qnet,arQnet,arMJ/kgMJ/kg20.2620.2623.5623.56可磨指数可磨指数HGIHGI57575353库车二期锅炉设计煤种煤质分析：库车二期锅炉设计煤种煤质分析：以上煤质资料中，设计煤种为俄霍布

11、拉克煤矿煤样，以上煤质资料中，设计煤种为俄霍布拉克煤矿煤样，校核煤种为库车县伟晔矿业公司克孜库坦煤矿煤样。校核煤种为库车县伟晔矿业公司克孜库坦煤矿煤样。灰灰成成份份分分析析二氧化硅二氧化硅SiOSiO2 2% %46.4646.4649.5049.50三 氧 化 二三 氧 化 二铝铝AlAl2 2O O3 3% %12.8912.8918.0318.03三 氧 化 二三 氧 化 二铁铁FeFe2 2O O3 3% %12.1312.138.538.53氧化钙氧化钙CaOCaO% %10.1310.1312.2312.23氧化镁氧化镁MgOMgO% %1.831.832.012.01氧化钾氧化钾

12、K K2 2O O% %1.601.602.462.46氧化钠氧化钠NaNa2 2O O% %2.322.323.713.71三氧化硫三氧化硫SOSO3 3% %10.7610.761.401.40氧化钛氧化钛TiOTiO2 2% %1.221.221.531.53二氧化锰二氧化锰 MnOMnO2 2% %0.0160.0160.0180.018（四）煤的特性指标及分类（四）煤的特性指标及分类1.煤的发热量煤的发热量定义：定义：发热量发热量单位质量的煤完全燃烧所放出的热单位质量的煤完全燃烧所放出的热量，单位量，单位KJ/kg.高位发热量高位发热量Qgr煤中可燃元素完全燃烧所煤中可燃元素完全燃烧

13、所放出的热量，包括燃烧产生的水蒸汽凝结所放出的热量，包括燃烧产生的水蒸汽凝结所放出的汽化潜热。放出的汽化潜热。低位发热量低位发热量Qnet高位发热量减去水蒸汽高位发热量减去水蒸汽的汽化潜热的汽化潜热。（煤在锅炉中燃烧实际所得到。（煤在锅炉中燃烧实际所得到的热量）的热量）库车二期煤的低位发热量：库车二期煤的低位发热量：设计煤种：设计煤种：20.2620.26MJ/kg MJ/kg ；校核煤种：校核煤种：23.5623.56MJ/kgMJ/kg设计煤种：设计锅炉时用于设计煤种：设计锅炉时用于确定确定锅炉各部分锅炉各部分结构尺寸结构尺寸，并通过热力计算，并通过热力计算给出给出锅炉设计锅炉设计性性能能

14、各项各项参数参数和和保证值保证值所依据的计算煤种。所依据的计算煤种。校核煤种：设计锅炉时，与设计煤种同时向校核煤种：设计锅炉时，与设计煤种同时向制造厂提出的一个制造厂提出的一个(有的多于一个有的多于一个)煤种，其煤种，其某些某些煤质指标偏离煤质指标偏离设计煤种的数值，要求制设计煤种的数值，要求制造厂造厂保证保证当锅炉燃用该煤种时，能在当锅炉燃用该煤种时，能在额定蒸额定蒸汽参数下汽参数下带锅炉带锅炉最大连续出力负荷长期、连最大连续出力负荷长期、连续、稳定运行。续、稳定运行。 锅炉发热量对锅炉运行的影响：锅炉发热量对锅炉运行的影响：a.运行中入炉煤发热量升高：运行中入炉煤发热量升高： 锅炉运行调整

15、：注意入炉锅炉运行调整：注意入炉煤量煤量应相应应相应减少减少，以及以及一、二次风量一、二次风量也相应也相应减少减少。否则，以免。否则，以免因因汽温汽压过高；炉膛温度过高，导致炉膛汽温汽压过高；炉膛温度过高，导致炉膛结渣。结渣。b.入炉煤的发热量降低（煤质变差）：入炉煤的发热量降低（煤质变差）：锅炉运行调整：注意入锅炉运行调整：注意入炉煤量炉煤量应相应应相应增加增加，一、一、二次风量二次风量也相应也相应增加增加。注意加强燃烧监视，。注意加强燃烧监视，必要时投油稳燃，以保证锅炉稳定燃烧、蒸必要时投油稳燃，以保证锅炉稳定燃烧、蒸汽参数正常、锅炉正常出力。汽参数正常、锅炉正常出力。2、标准煤、标准煤定

16、义：定义：标准煤标准煤收到基低位发热量为收到基低位发热量为29270MJ/kgMJ/kg（70007000千卡千卡/kg/kg）的煤。）的煤。标准煤耗标准煤耗生产一度电（生产一度电（1KW.h1KW.h）的电能所）的电能所耗费的标准煤。耗费的标准煤。3、煤的分类、煤的分类按成煤年代长短，依次分为无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤。按成煤年代长短，依次分为无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤。（1）无烟煤：）无烟煤：Vdaf10%，Q21MJ/kg 燃烧特性：燃烧特性：（1）挥发分低，着火燃烧慢，火焰短，不易燃尽。）挥发分低，着火燃烧慢，火焰短，不易燃尽。（2）固定碳多，水分和灰分少，）固定碳多，水分和灰分少，发热量

17、发热量高。高。（3）一般没有）一般没有焦结性焦结性。（4）密度大，质坚硬，不易磨碎。）密度大，质坚硬，不易磨碎。发热量：单位质量的煤完全燃烧时放出的全部热量。发热量：单位质量的煤完全燃烧时放出的全部热量。焦结性：煤焦结性：煤干馏干馏时能炼出强度高的冶金焦炭的性能。时能炼出强度高的冶金焦炭的性能。 （2）贫煤）贫煤Vdaf=10-19%，Q18.5MJ/kg 燃烧特性：燃烧特性：（1）碳化程度与烟煤接近；）碳化程度与烟煤接近；（2）燃烧性能接近无烟煤；）燃烧性能接近无烟煤；（3）其它介于无烟煤与烟煤之间。）其它介于无烟煤与烟煤之间。（3）烟煤烟煤Vdaf=19-40%. 燃烧特性：燃烧特性：（1

18、）挥发分高，易着火，燃烧快，火焰较长；）挥发分高，易着火，燃烧快，火焰较长；（2）发热量较高（含）发热量较高（含H量较高时，发热量高于量较高时，发热量高于无烟煤；无烟煤；（3）多数具有焦结性，可用于生产焦炭。）多数具有焦结性，可用于生产焦炭。（4）质地松脆，易研磨。）质地松脆，易研磨。库车二期工程煤质为库车二期工程煤质为高挥发份高挥发份、中高灰份中高灰份、常水份的常水份的烟煤烟煤，具有易燃尽、易着火、高结渣性等特性。，具有易燃尽、易着火、高结渣性等特性。（4）褐煤）褐煤Vdaf 40%，Q11.5MJ/kg 燃烧特性：燃烧特性：（1）挥发分高，着火燃烧快，火焰长；）挥发分高，着火燃烧快，火焰长

19、；（2）含碳量低，含灰和水分高，发热量低；）含碳量低，含灰和水分高，发热量低；（3）长期储存时容易自燃。）长期储存时容易自燃。（4）质地松脆，易风化，不利于长途运输和储）质地松脆，易风化，不利于长途运输和储存。存。二、煤的燃烧理论二、煤的燃烧理论1、定义：、定义：（1）燃料的燃烧）燃料的燃烧-燃料中的可燃物质与空气燃料中的可燃物质与空气中的氧化剂进行发热与发光的高速化学反应。中的氧化剂进行发热与发光的高速化学反应。（一）燃烧反应和过量空气系数（一）燃烧反应和过量空气系数1、燃烧的化学反应、燃烧的化学反应燃料的可燃成分是燃料的可燃成分是C、H、S。（1）C的燃烧的燃烧完全燃烧：完全燃烧： C+O

20、2=CO2 每每1kg碳完全燃烧需要碳完全燃烧需要1.866m3的的O2,并产生并产生1.866m3的的CO2.不完全燃烧：不完全燃烧：2C+O=2CO 每每1kg碳完全燃烧需要碳完全燃烧需要0.51.866m3的的O2,并产生并产生1.866m3的的CO.(2)H的燃烧：的燃烧：2H+O2=2H2O每每1kgH2完全燃烧需要完全燃烧需要5.56m3的的O2,并产生并产生11.1m3的的H2O.(3)S的燃烧：的燃烧：S+O2=CO2 每每1kg碳完全燃烧需要碳完全燃烧需要0.7m3的的O2,并产生并产生0.7m3的的SO2.2、理论空气量理论空气量（V0）：）： 1kg燃料完全燃烧时所需要的

21、燃料完全燃烧时所需要的最低限度的空气量（空气中的氧无剩余）。最低限度的空气量（空气中的氧无剩余）。 它实质上是它实质上是1kg燃料中的可燃元素燃料中的可燃元素C、H、S完全燃完全燃烧所需的最小空气量烧所需的最小空气量。3、过量空气系数过量空气系数（a）：实际空气量（）：实际空气量（VK）与理论空）与理论空气量（气量（V0）的比值。）的比值。 a = VK / V0一般，煤粉炉的炉膛出口处，过量空气系数控制在一般，煤粉炉的炉膛出口处，过量空气系数控制在1.15-1.25。过量空气系数过大，送入的空气量过多，使炉温降低，过量空气系数过大，送入的空气量过多，使炉温降低，影响煤粉着火，且造成烟气容积增

22、大，排烟热损失增影响煤粉着火，且造成烟气容积增大，排烟热损失增大；过量空气系数过小，因空气量不足，产生不完全大；过量空气系数过小，因空气量不足，产生不完全燃烧热损失。燃烧热损失。库车二期工程：过剩空气系数炉膛出口库车二期工程：过剩空气系数炉膛出口21%（1.21）。）。最佳过量空气系数最佳过量空气系数：燃料燃烧时，使锅炉的燃烧：燃料燃烧时，使锅炉的燃烧损失（不完全燃烧热损失损失（不完全燃烧热损失+排烟损失）最小时，所排烟损失）最小时，所需的过量空气系数。需的过量空气系数。在运行中，通过仪表可测量在运行中，通过仪表可测量炉膛的含氧量炉膛的含氧量，以监，以监督炉膛出口处的过量空气系数。督炉膛出口处

23、的过量空气系数。（二）多相燃烧理论（二）多相燃烧理论1.定义定义均相燃烧均相燃烧-燃料与氧化剂是同一相态。燃料与氧化剂是同一相态。多相燃烧多相燃烧-燃料与氧化剂不是同一相态。燃料与氧化剂不是同一相态。例：煤：挥发分（气）例：煤：挥发分（气）+O+O2 2（气）（气）单相燃烧单相燃烧 固定碳（固）固定碳（固）+O+O2 2（气）（气）多相燃烧多相燃烧油：油： 碳氢化合物碳氢化合物 ( (液液) )C Cm mH Hn n( (汽汽)+ O)+ O2 2（气）（气）单相燃单相燃烧烧气：气：CCm mH Hn n、H H2 2、COCO等等+O+O2 2（气）（气）单相燃烧单相燃烧2.多相燃烧的特征

24、多相燃烧的特征 不同相态的物质在相的分界面上发生反应不同相态的物质在相的分界面上发生反应包括包括碳碳粒外表面粒外表面和和内部缝隙表面内部缝隙表面。因缝隙小而窄，故反应。因缝隙小而窄，故反应主要是在主要是在外表面外表面上进行。上进行。3.多相燃烧的基本反应过程多相燃烧的基本反应过程氧气扩散氧气扩散空气中的空气中的氧气氧气向向碳表面碳表面转移和扩散；转移和扩散；氧气被吸附氧气被吸附氧分子靠分子力被氧分子靠分子力被吸附吸附在碳表面上在碳表面上化学反应化学反应氧气与碳进行反应氧气与碳进行反应生成物解除吸附生成物解除吸附生成的生成的COCO2 2依靠浓度差形成的扩依靠浓度差形成的扩散力，解除吸附，脱离碳

25、粒表面；散力，解除吸附，脱离碳粒表面；生成物扩散生成物扩散生成的生成的COCO2 2依靠扩散力向外转移和扩依靠扩散力向外转移和扩散。散。其中，其中，和和环节的速度较慢，其余环节的速度较环节的速度较慢，其余环节的速度较快。故碳的燃烧速度，主要受快。故碳的燃烧速度，主要受化学反应速度化学反应速度和和氧氧气扩散速度气扩散速度的影响。的影响。4.碳粒的燃烧过程碳粒的燃烧过程碳粒的燃烧主要包括碳粒的燃烧主要包括2个过程：个过程：CO2CO2COCO2一次反应一次反应（燃烧）（燃烧）CO2二次反应二次反应（气化）（气化）CO扩散扩散扩散扩散碳粒碳粒燃烧燃烧扩散过程扩散过程化学反应过程化学反应过程O2扩散到

26、扩散到C表面表面CO、CO2扩散离开扩散离开C表面表面5、影响多相燃烧速度的主要因素、影响多相燃烧速度的主要因素a.固体反应物的表面积。固体反应物的表面积。 煤粉细度越小，单位质量燃煤的表面积煤粉细度越小，单位质量燃煤的表面积越大，燃烧速度越快。越大，燃烧速度越快。b.反应物浓度反应物浓度 在燃料着火区，可燃物浓度比较高，而在燃料着火区，可燃物浓度比较高，而O2浓浓度较低，保证燃料进入炉内后尽快着火。但度较低，保证燃料进入炉内后尽快着火。但着火区煤粉浓度过高，过分缺氧，会灭火，着火区煤粉浓度过高，过分缺氧，会灭火，甚至爆炸。甚至爆炸。 在着火区要控制好燃料与空气的比例。在着火区要控制好燃料与空

27、气的比例。c.燃料的燃料的活化能活化能活化能：燃料达到开始燃烧状态所需的最低能活化能：燃料达到开始燃烧状态所需的最低能量。量。活化能越小，燃烧能力越强，在低温下就能燃活化能越小，燃烧能力越强，在低温下就能燃烧；烧；活化能越大，燃烧能力越差，较高温度下才能活化能越大，燃烧能力越差，较高温度下才能达到较大的反应速度，这种燃料不仅着火困达到较大的反应速度，这种燃料不仅着火困难，且要经过较长的时间才能燃尽。难，且要经过较长的时间才能燃尽。我国国内四种典型煤种的活化能：无烟煤我国国内四种典型煤种的活化能：无烟煤85.212kJ/mol；贫煤；贫煤55.098%kJ/mol；烟煤烟煤45.452%kJ/m

28、ol；褐煤；褐煤38.911%kJ/mol。d.反应温度反应温度 反应温度越高，分子运动的平均动能增加，反应温度越高，分子运动的平均动能增加，活化分子的数目大大增加，有效碰撞频率和活化分子的数目大大增加，有效碰撞频率和次数增加，因而反应速度越快。次数增加，因而反应速度越快。（三）煤粉气流的燃烧（三）煤粉气流的燃烧1.燃烧过程燃烧过程煤粉受热煤粉受热水分析出水分析出继续受热继续受热挥发分析出挥发分析出（120-450）挥发分着火挥发分着火（450-550 ）引燃焦炭引燃焦炭残余挥发分残余挥发分与焦炭燃尽与焦炭燃尽灰渣灰渣挥发分燃尽要挥发分燃尽要02-0.5s，占整，占整个燃烧的个燃烧的10%焦炭

29、燃尽要焦炭燃尽要1-2.8s，占整个，占整个燃烧的燃烧的90%挥发分对于煤粉着火起着决定性作用。挥发分对于煤粉着火起着决定性作用。2.煤粉气流的燃烧特点煤粉气流的燃烧特点a.a.挥发分的析出和着火挥发分的析出和着火, ,与焦炭的着火几乎同时进与焦炭的着火几乎同时进行行原因原因: :煤粉尺寸小煤粉尺寸小(20(2050m)50m)，炉膛温度高，炉膛温度高（1400140016001600），故加热速度极快，可达），故加热速度极快，可达5000500010000/s10000/s；b.b.风粉之间的相对速度较小风粉之间的相对速度较小煤粉随风流动；煤粉主要依靠减小粒径，提高表煤粉随风流动；煤粉主要依

30、靠减小粒径，提高表面能来吸附氧气（自然扩散）；面能来吸附氧气（自然扩散）；c.c.着火条件较差着火条件较差煤粉随风流动，在炉膛内停留时间短，任一瞬间煤粉随风流动，在炉膛内停留时间短，任一瞬间炉膛内的蓄热量较小；炉膛内的蓄热量较小；故故: :保证保证稳定着火稳定着火是实现煤粉良好燃烧的关键。是实现煤粉良好燃烧的关键。 3.燃烧的燃烧的3个基本阶段：个基本阶段：着火前准备、燃烧、燃尽着火前准备、燃烧、燃尽.燃烧燃烧3个个阶段阶段着火前准备阶段：是吸热阶段。着火前准备阶段：是吸热阶段。燃烧阶段：包括挥发分与固定碳燃烧阶段：包括挥发分与固定碳的燃烧，是急剧放热阶段。的燃烧，是急剧放热阶段。燃尽阶段：是

31、缓慢放热阶段。燃尽阶段：是缓慢放热阶段。煤粉气流着火过程分析煤粉气流着火过程分析1.着火的概念着火的概念 燃料由缓慢的氧化转变为剧烈氧化，并且大量燃料由缓慢的氧化转变为剧烈氧化，并且大量发光发热的状态。发光发热的状态。2.着火温度着火温度tzh燃料开始剧烈氧化所需的最低温度（着火点）燃料开始剧烈氧化所需的最低温度（着火点）影响着火温度高低的主要因素：影响着火温度高低的主要因素：燃料的成份组成燃料的成份组成煤的挥发份高，则活化能小，煤的挥发份高，则活化能小，着火温度相对较低；着火温度相对较低；煤的加热煤的加热/放热条件放热条件 (故故tzh并非煤的固有属性并非煤的固有属性) 当煤燃烧时，放热量和

32、散热量的相对大小，会当煤燃烧时，放热量和散热量的相对大小，会影响到着火温度的高低影响到着火温度的高低3.煤粉气流的着火热煤粉气流的着火热Qzh煤粉气流被加热到着火状态所需的热量煤粉气流被加热到着火状态所需的热量燃料升温耗热燃料升温耗热送粉一次风升温耗热送粉一次风升温耗热粉中水份蒸发变汽耗热粉中水份蒸发变汽耗热制粉乏气中水汽升温耗热制粉乏气中水汽升温耗热4.4.对着火过程的基本要求对着火过程的基本要求 着火应连续而及时，着火点位置合适（距喷口着火应连续而及时，着火点位置合适（距喷口出口约出口约0.20.20.30.3米，不大于米，不大于0.50.5米）米）着火过迟，火焰拉长，炉膛上部温度偏高，容

33、易造着火过迟，火焰拉长，炉膛上部温度偏高，容易造成结渣，汽温偏高；且容易造成燃烧不完全；成结渣，汽温偏高；且容易造成燃烧不完全；着火过早，喷口附近温度偏高，容易造成结渣，可着火过早，喷口附近温度偏高，容易造成结渣，可能烧坏喷口。能烧坏喷口。5.5.着火热的来源着火热的来源对流对流烟气与煤粉气流混合后形成对流扩散传热，烟气与煤粉气流混合后形成对流扩散传热，约占总着火热的约占总着火热的707090%90%；辐射辐射火焰、烟气、炉墙对煤粉气流形成辐射传火焰、烟气、炉墙对煤粉气流形成辐射传热，占热，占101030%30%影响煤粉着火及燃烧的因素影响煤粉着火及燃烧的因素1.1.煤质煤质挥发分挥发分挥发分

34、低时，着火温度高，着火困难，挥发分低时，着火温度高，着火困难，燃烧速度慢，不易燃烬；燃烧速度慢，不易燃烬；灰分灰分灰分高时，发热量低，需进煤量多，既使灰分高时，发热量低，需进煤量多，既使着火热增大，又使炉温降低，不利于着火；同时，着火热增大，又使炉温降低，不利于着火；同时，灰妨碍氧气扩散，不易燃烬；灰妨碍氧气扩散，不易燃烬；水分水分水分高时，着火所需热量增大，并使炉温水分高时，着火所需热量增大，并使炉温降低，着火发生困难。降低，着火发生困难。2.2.煤粉细度煤粉细度R R9090 粉细时，着火快，容易燃烬。粉细时，着火快，容易燃烬。 原因：煤粉比表面积（单位质量煤粉的表面积）大，热原因：煤粉比

35、表面积（单位质量煤粉的表面积）大，热阻小，吸热升温快；同时粉粒直径小，氧气扩散速度快，阻小，吸热升温快；同时粉粒直径小，氧气扩散速度快，容易混合均匀；燃烧所需时间较少。容易混合均匀；燃烧所需时间较少。 3.3.炉膛温度炉膛温度L L影响风粉吸热升温速度，影响着火速度；影响风粉吸热升温速度，影响着火速度；影响化学反应速度快慢，影响燃烧及燃烬速度。影响化学反应速度快慢，影响燃烧及燃烬速度。 分析：影响分析：影响L L的因素的因素入炉燃料量入炉燃料量B B与负荷与负荷D D有关有关 锅炉最低稳燃负荷锅炉最低稳燃负荷D Dminmin锅炉不投油能稳定燃烧的锅炉不投油能稳定燃烧的最低负荷最低负荷, ,一

36、般一般D Dminmin= =（0.30.30.60.6）D De e煤的发热量煤的发热量水冷壁吸热能力水冷壁吸热能力管子排列密度，管壁清洁程度管子排列密度，管壁清洁程度 卫燃带卫燃带用耐火材料将部分水冷壁覆盖，以减少用耐火材料将部分水冷壁覆盖，以减少吸热，从而保持高温吸热，从而保持高温入炉风温入炉风温与热风温度和送粉方式有关；与热风温度和送粉方式有关；炉膛漏风情况炉膛漏风情况炉膛安装与检修质量，炉膛压力炉膛安装与检修质量，炉膛压力4.4.空气量及供风方式空气量及供风方式总空气量应足够总空气量应足够过小，不能满足燃烧要求；过过小，不能满足燃烧要求；过大，会使炉温降低。大，会使炉温降低。总空气量

37、存在最佳值，对应主要热损失（总空气量存在最佳值，对应主要热损失（q q2 2+q+q3 3+q+q4 4）之和为最小。之和为最小。空气量应分批送入空气量应分批送入A.A.一次风一次风输送煤粉进入炉膛的风（首先与燃料接输送煤粉进入炉膛的风（首先与燃料接触的风）触的风） 一次风的作用：一次风的作用： 输送煤粉；输送煤粉；保证挥发分燃烧所需氧气；保证挥发分燃烧所需氧气； B.二次风二次风直接进入炉膛助燃的直接进入炉膛助燃的风风作用：作用：满足焦炭燃烧所需氧气，满足焦炭燃烧所需氧气， 组织风粉进行扩散混合；组织风粉进行扩散混合；C.三次风三次风除一、二次风以外的送入炉膛的风，除一、二次风以外的送入炉膛

38、的风，有多种用途：有多种用途：烧掉制粉乏气中的煤粉烧掉制粉乏气中的煤粉中储式热风送粉系统中储式热风送粉系统控制火焰中心位置控制火焰中心位置协助调节汽温；协助调节汽温；抑制氧化氮的生成抑制氧化氮的生成使助燃空气分批供入，以使助燃空气分批供入，以降低火焰中心区的温度和氧浓度，减少氧化氮降低火焰中心区的温度和氧浓度，减少氧化氮生成量；生成量；防止结渣和高温腐蚀防止结渣和高温腐蚀沿炉壁送入，使水冷壁沿炉壁送入，使水冷壁附近形成氧化气氛。附近形成氧化气氛。 5.5.一次风参数一次风参数一次风温一次风温t1k影响着火所需吸热量，从而影响着影响着火所需吸热量，从而影响着火速度火速度一次风量一次风量V1k用一

39、次风率用一次风率r1k表示表示 r1k=（一次风量（一次风量/入炉总风量）入炉总风量）100% r1k过大，着火热过大，对着火不利；过大，着火热过大，对着火不利； r1k过小，挥发分着火后不能及时供应氧气，使燃过小，挥发分着火后不能及时供应氧气，使燃烧推迟；烧推迟；一次风速一次风速w1k影响风粉混合物的流量影响风粉混合物的流量 w1k过高，单位面积上的风粉流量大，单位时间过高，单位面积上的风粉流量大，单位时间所需着火热量大，在加热速度一定时，着火点延所需着火热量大，在加热速度一定时，着火点延后，着火推迟；后，着火推迟； 推荐的一次风率和一次风速：查规范推荐的一次风率和一次风速：查规范6.6.二

40、次风与一次风的配合二次风与一次风的配合2K2K混入混入1K1K的位置应适当的位置应适当 混合过早，相当于增加混合过早，相当于增加1K1K，会推迟着火；混合，会推迟着火；混合过迟，焦炭着火后不能迅速燃烧，使整个燃烧过迟，焦炭着火后不能迅速燃烧，使整个燃烧过程延长。过程延长。 对高挥发分煤对高挥发分煤宁早勿迟；宁早勿迟； 对低挥发分煤对低挥发分煤宁迟勿早；宁迟勿早；2K2K风速应较高风速应较高以增强对煤粉的扰动和扩散，以增强对煤粉的扰动和扩散，加快混合过程。加快混合过程。 一般控制动量比一般控制动量比J J2k2k/J/J1k1k=2=24 4 （动量（动量J=J=流速流速w w质量流量质量流量m

41、 m）推荐的二次风速：查规范推荐的二次风速：查规范7.7.燃料在炉内的燃烧时间燃料在炉内的燃烧时间燃烧时间不足，燃烧不完全，影响燃烧效率。燃烧时间不足，燃烧不完全，影响燃烧效率。主要影响因素：主要影响因素：炉膛容积和高度炉膛容积和高度影响烟速和火焰长度，影响烟速和火焰长度，火焰在炉膛内的充满程度火焰在炉膛内的充满程度影响炉膛利用率及影响炉膛利用率及烟速；烟速；风粉的流动方式风粉的流动方式直流、旋转、直流、旋转、W W火焰火焰影响影响火焰长度、以及煤粉停留时间；火焰长度、以及煤粉停留时间；煤粉着火的早迟煤粉着火的早迟着火推迟，燃烧时间缩短着火推迟，燃烧时间缩短 故：强化着火过程，有利于保证燃烧时

42、间。故：强化着火过程，有利于保证燃烧时间。 燃烧程度燃烧程度完全燃烧：燃料中的可燃成分在燃烧后全部生成完全燃烧：燃料中的可燃成分在燃烧后全部生成不能再进行氧化的燃烧产物，如不能再进行氧化的燃烧产物，如CO2、SO2、H2O.不完全燃烧：燃料的可燃成分在燃烧过程中，有不完全燃烧：燃料的可燃成分在燃烧过程中，有一部分没有参与燃烧，或虽已进行燃烧但生成的一部分没有参与燃烧，或虽已进行燃烧但生成的产物（烟气、灰渣）中，还有可燃气体（产物（烟气、灰渣）中，还有可燃气体（ CO、H2、CH4）。）。迅速完全燃烧的条件迅速完全燃烧的条件燃烧的燃烧的要求要求经济性经济性可靠性可靠性防结渣性防结渣性燃烧的燃烧的

43、稳定性稳定性燃烧化学特性燃烧化学特性煤粉颗粒煤粉颗粒燃烧条件燃烧条件迅速迅速完全完全燃烧燃烧良良好好的的燃燃烧烧条条件件1.合适的炉内温度（合适的炉内温度（1500-1600）：）：保证迅速着火、燃烧，充分燃尽；保证迅速着火、燃烧，充分燃尽；2.充足、合适的空气量（风量）；充足、合适的空气量（风量）；3.煤粉与空气的良好扰动与混合：煤粉与空气的良好扰动与混合：冲破烟气层、灰壳，实现强制扩散；冲破烟气层、灰壳，实现强制扩散；4.足够的炉内停留燃烧时间（足够的炉内停留燃烧时间（2-3s）。）。2.2.燃烧阶段燃烧阶段(1)现象：挥发分和焦炭相继着火燃烧，大量放热，现象：挥发分和焦炭相继着火燃烧，大

44、量放热，温度很快升高温度很快升高(2)特点：特点： a.挥发分与焦炭的着火燃烧交替进行；挥发分与焦炭的着火燃烧交替进行； b.挥发分的燃烧极快，需保证空气量的及时供应挥发分的燃烧极快，需保证空气量的及时供应c.燃烧放热量大于传热量，温度沿程升高，达到最燃烧放热量大于传热量，温度沿程升高，达到最高温度（火焰中心）。高温度（火焰中心）。(3)强化原则：强化原则： 及时供应足够的空气；及时供应足够的空气； 加强空气与燃料的扩散混合（前期混合），使加强空气与燃料的扩散混合（前期混合），使空气分配均匀。空气分配均匀。3.3.燃烬阶段燃烬阶段现象：少量被灰包裹的固定碳继续燃烧放热现象：少量被灰包裹的固定碳继续燃烧放热特点：特点：燃烧放热量小于传热量，温度沿程降低，燃烧放热量小于传热量，温度沿程降低，达到最低温度（炉膛出口烟温）达到最低温度（炉膛出口烟温） 燃烧速度减慢，燃烧时间增长燃烧