第四节 煤粉炉炉膛

1、 第四节第四节 煤粉炉炉膛煤粉炉炉膛 一、煤粉炉炉膛及燃烧器布置一、煤粉炉炉膛及燃烧器布置 （一）炉膛作用及要求（一）炉膛作用及要求 炉膛作用：是燃料燃烧的空间，应保证燃料完全炉膛作用：是燃料燃烧的空间，应保证燃料完全 燃烧，同时布置足够的受热面，使烟气在达炉膛出口燃烧，同时布置足够的受热面，使烟气在达炉膛出口 时被冷却到对流受热面不结渣的温度。时被冷却到对流受热面不结渣的温度。 对炉膛的要求：（对炉膛的要求：（1 1）具有足够的空间和合理的）具有足够的空间和合理的 形状，能够合理组织燃料的燃烧，减小不完全燃烧热形状，能够合理组织燃料的燃烧，减小不完全燃烧热 损失；（损失；（2 2）具有合理的

2、炉内温度场和良好的炉内空）具有合理的炉内温度场和良好的炉内空 气动力特性，满足燃烧过程的需要；（气动力特性，满足燃烧过程的需要；（3 3）能布置足）能布置足 够的受热面，可以将炉膛出口烟温降到允许的数值，够的受热面，可以将炉膛出口烟温降到允许的数值， 保证炉膛出口及其后面的受热面不结渣；（保证炉膛出口及其后面的受热面不结渣；（4 4）炉膛）炉膛 结构紧凑，金属及其他材料用量少，便于制造、安装、结构紧凑，金属及其他材料用量少，便于制造、安装、 检修和运行。检修和运行。 （二）煤粉炉炉膛热力参数（二）煤粉炉炉膛热力参数 1 1热负荷热负荷 （1 1）炉膛容积热负荷）炉膛容积热负荷: :单位时间内、

3、单位炉膛容积单位时间内、单位炉膛容积 内，燃料燃烧放出的热量，内，燃料燃烧放出的热量，q qV V 用表示，单位为用表示，单位为KW/mKW/m3 3。 q qV V反映了燃料在炉内的停留时间的长短，反映了燃料在炉内的停留时间的长短，q qV V越大，越大， 停留时间越短。停留时间越短。 （2 2）炉膛截面热负荷炉膛截面热负荷: :单位时间内、单位炉膛横单位时间内、单位炉膛横 截面积上燃料燃烧放出热量，用截面积上燃料燃烧放出热量，用 q qA A表示，单位为表示，单位为 KW/mKW/m2 2。 q qA A反映了燃烧器区域的温度水平，反映了燃烧器区域的温度水平，q qA A越大，燃烧越大，燃

4、烧 器区域的温度越高。器区域的温度越高。 l netar V V BQ q . F BQ q netar A . 2 2结渣（结焦）结渣（结焦） （1 1）结渣概念）结渣概念 结渣：炉内温度或炉内局部温度过高、结渣：炉内温度或炉内局部温度过高、 煤的灰燃点降低时，处于熔融状态的灰粒粘煤的灰燃点降低时，处于熔融状态的灰粒粘 黏并积聚在受热面上或炉墙上、或者粘结成黏并积聚在受热面上或炉墙上、或者粘结成 块的现象称为结渣。块的现象称为结渣。 产生结渣的条件是处于熔融状态的灰粒产生结渣的条件是处于熔融状态的灰粒 与壁面的碰撞，其后灰粒呈熔融状态且具有与壁面的碰撞，其后灰粒呈熔融状态且具有 黏附在壁面上

5、的能力。发生结渣后，由于渣黏附在壁面上的能力。发生结渣后，由于渣 层表面粗糙，渣与渣之间的粘附力大，加之层表面粗糙，渣与渣之间的粘附力大，加之 燃烧室内空间的温度都因传热受阻而升高，燃烧室内空间的温度都因传热受阻而升高， 使灰粒更加容易粘结，从而加速了结渣过程使灰粒更加容易粘结，从而加速了结渣过程 的发展，因而，结渣过程是个自动加剧的过的发展，因而，结渣过程是个自动加剧的过 程。程。 （2）结渣的危害）结渣的危害 1）降低锅炉热效率。受热面上结渣时，导）降低锅炉热效率。受热面上结渣时，导 致工质吸热少、烟温升高，排烟热损失致工质吸热少、烟温升高，排烟热损失q2增加；增加； 燃烧室出口结渣，堵塞

6、通道以致锅炉通风不足，燃烧室出口结渣，堵塞通道以致锅炉通风不足， 会造成未完全燃烧热损失会造成未完全燃烧热损失q3、q4的增大；燃烧器的增大；燃烧器 出口结渣使煤粉气流偏斜，也会增大未完全燃烧出口结渣使煤粉气流偏斜，也会增大未完全燃烧 损失损失q3、q4 。因此，结渣将降低锅炉热效率。因此，结渣将降低锅炉热效率。 2）降低锅炉出力。水冷壁结渣时吸热量减）降低锅炉出力。水冷壁结渣时吸热量减 小，使锅炉蒸发量下降。为保持蒸发量不变，就小，使锅炉蒸发量下降。为保持蒸发量不变，就 必须增加燃料量和风量，一方面会使炉膛出口烟必须增加燃料量和风量，一方面会使炉膛出口烟 温升高、过热汽温升高，另一方面，也使

7、送、吸温升高、过热汽温升高，另一方面，也使送、吸 风机负荷增高。但送、吸风机等通风设备的容量风机负荷增高。但送、吸风机等通风设备的容量 有限，可能引起风量不足，导致被迫降低锅炉出有限，可能引起风量不足，导致被迫降低锅炉出 力。力。 3）损坏设备、造成事故）损坏设备、造成事故 炉内结渣后，炉膛出口烟温升高，致炉内结渣后，炉膛出口烟温升高，致 使过热汽温和再热汽温升高，而且结渣会使过热汽温和再热汽温升高，而且结渣会 造成较大的热偏差，就很容易引起过热器造成较大的热偏差，就很容易引起过热器 管和再热汽管的超温爆破；炉膛上部结渣管和再热汽管的超温爆破；炉膛上部结渣 掉落时，可能导致锅炉炉膛灭火，还可能

8、掉落时，可能导致锅炉炉膛灭火，还可能 砸坏炉底水冷壁；冷灰斗处结渣时，会堵砸坏炉底水冷壁；冷灰斗处结渣时，会堵 塞冷灰斗而不能正常排渣，当结渣严重时塞冷灰斗而不能正常排渣，当结渣严重时 甚至被迫停炉；燃烧器出口处结渣，不但甚至被迫停炉；燃烧器出口处结渣，不但 会影响煤粉气流的正常喷射，而且会使燃会影响煤粉气流的正常喷射，而且会使燃 烧器喷口被焦渣堵住而不能工作，也可能烧器喷口被焦渣堵住而不能工作，也可能 因局部高温而烧坏燃烧器。因局部高温而烧坏燃烧器。 （3 3）影响受热面结渣的主要因素）影响受热面结渣的主要因素 1 1）灰熔点降低）灰熔点降低 灰熔点降低主要是两个方面的原因灰熔点降低主要是两

9、个方面的原因：（：（1 1）煤煤 种变化使灰熔点降低，（种变化使灰熔点降低，（2 2）还原性气氛使灰熔点）还原性气氛使灰熔点 降低。降低。 2 2）炉膛温度或局部温度水平过高。炉内燃烧）炉膛温度或局部温度水平过高。炉内燃烧 器区域的温度越高，使灰处于熔融状态，从而造器区域的温度越高，使灰处于熔融状态，从而造 成结渣。成结渣。 如：实际运行中，造成火焰贴墙，形成死旋如：实际运行中，造成火焰贴墙，形成死旋 涡区并出现还原性气氛，锅炉超负荷运行、炉膛涡区并出现还原性气氛，锅炉超负荷运行、炉膛 漏风严重、送风量过大、风煤配合不当以及煤粉漏风严重、送风量过大、风煤配合不当以及煤粉 细度过大等，都可能导致

10、结渣。细度过大等，都可能导致结渣。 （4 4）防止结渣的措施）防止结渣的措施 1）防止受热面壁面附近区域温度过高）防止受热面壁面附近区域温度过高 堵塞炉底漏风，降低炉膛负压，不使空气量过堵塞炉底漏风，降低炉膛负压，不使空气量过 大，直流燃烧器尽量利用下排喷燃器，旋流燃烧器大，直流燃烧器尽量利用下排喷燃器，旋流燃烧器 适当加强二次风旋流强度等都防止火焰中心上移，适当加强二次风旋流强度等都防止火焰中心上移， 以免炉膛出口结渣。煤粉气流中的粗颗粒容易从气以免炉膛出口结渣。煤粉气流中的粗颗粒容易从气 流中分离出来与壁面撞碰，并需要较长的燃尽时间流中分离出来与壁面撞碰，并需要较长的燃尽时间 和火焰长度，

11、因此在燃用灰熔点低的煤种时，要控和火焰长度，因此在燃用灰熔点低的煤种时，要控 制煤粉中粗颗粒的比例，提高煤粉均匀性。制煤粉中粗颗粒的比例，提高煤粉均匀性。 保持各给粉机给粉量均衡，使直流喷燃器四角保持各给粉机给粉量均衡，使直流喷燃器四角 气流的动量相等，切圆合适，防止喷燃器变形等，气流的动量相等，切圆合适，防止喷燃器变形等， 都能防止火焰偏斜，以免水冷壁结渣。都能防止火焰偏斜，以免水冷壁结渣。 2）防止炉内生成过多还原性气体）防止炉内生成过多还原性气体 保持合适的空气动力场，空气量不能过小，风保持合适的空气动力场，空气量不能过小，风 粉比要均衡，燃烧器损坏后及时修理等，以防止炉粉比要均衡，燃烧

12、器损坏后及时修理等，以防止炉 内产生还原性气体，防止结渣。内产生还原性气体，防止结渣。 3）做好燃料管理，保持合适煤粉细度。）做好燃料管理，保持合适煤粉细度。 尽量固定燃料品种，避免煤种多变，清除煤中的石尽量固定燃料品种，避免煤种多变，清除煤中的石 块，可以减少结渣的可能性。保持合适的煤粉细度，不块，可以减少结渣的可能性。保持合适的煤粉细度，不 使煤粉过粗，以免火焰中心过高，导致炉膛出口结渣，使煤粉过粗，以免火焰中心过高，导致炉膛出口结渣， 或因煤粉落入冷灰斗又燃烧而形成结渣。或因煤粉落入冷灰斗又燃烧而形成结渣。 4）采用不同煤种掺烧）采用不同煤种掺烧 不同灰熔融特性的煤掺烧对防止或减轻结渣有

13、一定不同灰熔融特性的煤掺烧对防止或减轻结渣有一定 好处。对结渣性较强的煤种，经掺烧高熔点的煤，结渣好处。对结渣性较强的煤种，经掺烧高熔点的煤，结渣 就会得到有效控制。但在采用不同煤种掺烧时，应掌握就会得到有效控制。但在采用不同煤种掺烧时，应掌握 掺配前后灰分的熔融特性及选择合适的掺配煤种或添加掺配前后灰分的熔融特性及选择合适的掺配煤种或添加 剂。剂。 5）做好运行监视及检修工作）做好运行监视及检修工作 运行中应根据仪表指示和实际观察来判断是否有结运行中应根据仪表指示和实际观察来判断是否有结 渣，发现结渣必须及时清除。渣，发现结渣必须及时清除。 3 3炉膛负压炉膛负压 过大的负压也会带来危害：过

14、大的负压也会带来危害： 1 1）火焰中心上移，炉膛出口烟温升高，引起汽）火焰中心上移，炉膛出口烟温升高，引起汽 温升高或过热器结渣。温升高或过热器结渣。 2 2）气流上翘，火焰行程缩短，导致不完全燃烧）气流上翘，火焰行程缩短，导致不完全燃烧 热损失增大。热损失增大。 3 3）由于气流上翘，使四股气流的相互作用变差，）由于气流上翘，使四股气流的相互作用变差， 煤粉气流相互点燃的作用变弱，燃烧变得不稳定。煤粉气流相互点燃的作用变弱，燃烧变得不稳定。 4 4）造成漏风增大，烟气体积增加，烟气流速相）造成漏风增大，烟气体积增加，烟气流速相 应升高。应升高。 5 5）炉膛负压急剧升高时，还可能发生炉膛内

15、爆）炉膛负压急剧升高时，还可能发生炉膛内爆 事故。事故。 燃烧的火焰突然熄灭，使炉膛风压骤降，形成燃烧的火焰突然熄灭，使炉膛风压骤降，形成 真空状态，炉内外的压差使炉墙受到空气侧向内的真空状态，炉内外的压差使炉墙受到空气侧向内的 巨大推力，此现象称为内爆。巨大推力，此现象称为内爆。 4.炉膛出口温度炉膛出口温度 影响锅炉运行的安全性和经济性。影响锅炉运行的安全性和经济性。 过高：结渣、高温腐蚀、过热器和再热器过高：结渣、高温腐蚀、过热器和再热器 超温；超温； 过低：影响蒸汽温度；传热减弱、增加金过低：影响蒸汽温度；传热减弱、增加金 属消耗。属消耗。 因此，炉膛出口温度应在安全的前提下，因此，炉

16、膛出口温度应在安全的前提下， 尽量高一些。尽量高一些。 （三）燃烧器布置（三）燃烧器布置 直流燃烧器多布置在采用切圆燃烧方式的直流燃烧器多布置在采用切圆燃烧方式的 锅炉中，如图锅炉中，如图5-245-24所示。所示。 直流燃烧器布置在炉膛的四角，几何轴线直流燃烧器布置在炉膛的四角，几何轴线 与矩形（接近正方形）炉膛中心的与矩形（接近正方形）炉膛中心的1个或个或2个假个假 想圆相切，在炉膛内形成强烈旋转燃烧气团的想圆相切，在炉膛内形成强烈旋转燃烧气团的 燃烧方式，称为切向燃烧方式。当直流燃烧器燃烧方式，称为切向燃烧方式。当直流燃烧器 布置在炉膛顶部或炉膛中部的炉拱上，火焰形布置在炉膛顶部或炉膛中

17、部的炉拱上，火焰形 状呈状呈U形或形或W形时，称为形时，称为U形火焰或形火焰或W形火焰形火焰 燃烧方式。燃烧方式。 图5-24 切圆燃烧锅炉直流煤粉燃烧器的布置方式 旋流煤粉燃烧器布置的特点：旋流燃烧器旋流煤粉燃烧器布置的特点：旋流燃烧器 的出口气流是旋流或旋流与直流的组合，着火的出口气流是旋流或旋流与直流的组合，着火 条件好，因此能单独布置使用，布置灵活。旋条件好，因此能单独布置使用，布置灵活。旋 流燃烧器的布置方式有：前墙、后墙、前后墙、流燃烧器的布置方式有：前墙、后墙、前后墙、 两侧墙、炉底、炉顶等。前墙或后墙布置时，两侧墙、炉底、炉顶等。前墙或后墙布置时， 炉内燃烧形成炉内燃烧形成L形火焰，但充满程度较差，因形火焰，但充满程度较差，因 此尽量应用于中型锅炉；前后墙或两侧墙布置此尽量应用于中型锅炉；前后墙或两侧墙布置 时，形成对冲燃烧，炉内火