第三节 燃烧器和点火装置

1、 一、燃烧器一、燃烧器 煤粉燃烧器是煤粉炉燃烧设备的主要部煤粉燃烧器是煤粉炉燃烧设备的主要部分，其作用是：分，其作用是： （1 1）将携带煤粉的一次风和助燃的二次）将携带煤粉的一次风和助燃的二次风送入炉膛，并组织一定的气流结构，使煤风送入炉膛，并组织一定的气流结构，使煤粉迅速、稳定地着火；粉迅速、稳定地着火； （2 2）使煤粉和空气合理混合，达到煤粉）使煤粉和空气合理混合，达到煤粉在炉内迅速完全燃烧的目的。在炉内迅速完全燃烧的目的。 第三节第三节 燃烧器和点火装置燃烧器和点火装置 对燃烧器的基本要求：对燃烧器的基本要求： (1)组织良好的炉内空气动力场，使燃料及时着火和迅速组织良好的炉内空气动

2、力场，使燃料及时着火和迅速完全燃烧，保证燃烧的稳定性和经济性；完全燃烧，保证燃烧的稳定性和经济性； (2)良好的煤种适应良好的煤种适应性、良好的调节性能和较大的调节范围，以适应不同煤种和性、良好的调节性能和较大的调节范围，以适应不同煤种和不同的锅炉负荷；不同的锅炉负荷； (3)减小减小SOx、NOx、灰尘等有害物的生、灰尘等有害物的生成和排放，满足环境保护的要求；成和排放，满足环境保护的要求； (4)运行可靠，不易烧坏和运行可靠，不易烧坏和磨损，便于维修和更换部件；磨损，便于维修和更换部件； (5)易于实现远程或自动控制等。易于实现远程或自动控制等。 煤粉燃烧器的分类煤粉燃烧器的分类 根据燃烧

3、器出口气流特点，煤粉燃烧器可分为直流燃烧根据燃烧器出口气流特点，煤粉燃烧器可分为直流燃烧器和旋流燃烧器两大类。器和旋流燃烧器两大类。 （1 1）出口气流为直流射流或直流射流组合的燃烧器称直）出口气流为直流射流或直流射流组合的燃烧器称直流燃烧器；流燃烧器； （2 2）出口气流为旋转射流的燃烧器称旋流燃烧器，燃烧）出口气流为旋转射流的燃烧器称旋流燃烧器，燃烧器出口气流可以是旋转射流的组合，也可以是旋转射流和直器出口气流可以是旋转射流的组合，也可以是旋转射流和直流射流的组合。流射流的组合。 二、直流燃烧器二、直流燃烧器 （一）直流燃烧器的工作原理与结构（一）直流燃烧器的工作原理与结构 1. 1.几个

4、概念几个概念 （1 1）射流：从燃烧器喷口出来的气流称为射）射流：从燃烧器喷口出来的气流称为射流。流。 （2 2）卷吸：射流向前扩展时）卷吸：射流向前扩展时，带动周围静止带动周围静止的气体一起前进，这种现象称为卷吸。的气体一起前进，这种现象称为卷吸。 （3 3）射流的刚性：）射流的刚性：射流抗偏转的能力称为射射流抗偏转的能力称为射流的刚性。流的刚性。 （4 4）射程：假定射流某一截面上的最大轴线）射程：假定射流某一截面上的最大轴线速度降低到某一数值（一般为速度降低到某一数值（一般为5%5%初始速度）时为初始速度）时为射流终了，该射流终了截面距喷口的距离即称为射流终了，该射流终了截面距喷口的距离

5、即称为射程。射程。 影响射程的因素：影响射程的因素： 1）射流初速度。喷嘴出口气流速度（射）射流初速度。喷嘴出口气流速度（射流初速）越大，射程越远；流初速）越大，射程越远； 2）喷口形状。当截面大小相当、射流初）喷口形状。当截面大小相当、射流初速相同时，矩形喷口射流的射程较远。速相同时，矩形喷口射流的射程较远。 3）喷口尺寸）喷口尺寸 在喷口通流截面不变的情况下，如果将在喷口通流截面不变的情况下，如果将一个大喷口分为几个小喷口时，可增加射流一个大喷口分为几个小喷口时，可增加射流的卷吸能力，射程将缩短；的卷吸能力，射程将缩短； 矩形喷口的高宽比对射流特性也有一定矩形喷口的高宽比对射流特性也有一定

6、的影响。当射流初速和喷口通流截面积不变的影响。当射流初速和喷口通流截面积不变时，高宽比越大，喷口周界越大，射流外边时，高宽比越大，喷口周界越大，射流外边界越大，射流卷吸周围介质的能力增强，射界越大，射流卷吸周围介质的能力增强，射流轴线速度衰减加快，射程将缩短。流轴线速度衰减加快，射程将缩短。 图5-5 直流紊流自由射流示意图 2.2.直流射流的特点：直流射流的特点： （1 1）轴向速度和径向速度，射流是不旋转的）轴向速度和径向速度，射流是不旋转的 ； （2 2）只有一个外回流区，卷吸能力较差，加热条）只有一个外回流区，卷吸能力较差，加热条件较差，射程较远；件较差，射程较远； （3 3）单只燃烧

7、器着火条件差，不能独立使用。但）单只燃烧器着火条件差，不能独立使用。但采用四角布置、切园燃烧方式时，着火条件大大改善。采用四角布置、切园燃烧方式时，着火条件大大改善。适用各种煤种。适用各种煤种。 3. 3.煤粉燃烧器的结构煤粉燃烧器的结构 直流煤粉燃烧器的出口是由一组圆形、矩形或多直流煤粉燃烧器的出口是由一组圆形、矩形或多边的喷口所组成，燃烧器喷口之间保持一定距离，以边的喷口所组成，燃烧器喷口之间保持一定距离，以满足煤粉稳定着火和燃烧的需要满足煤粉稳定着火和燃烧的需要 。 （二）直流煤粉燃烧器的配风方式（二）直流煤粉燃烧器的配风方式 1 1均等配风直流煤粉燃烧器均等配风直流煤粉燃烧器 均等配风

8、方式的一、二次风喷口相间均等配风方式的一、二次风喷口相间布置；布置； 均等配风方式的一、二次风喷口间距均等配风方式的一、二次风喷口间距相对较近，一、二次风从喷口流出后能很相对较近，一、二次风从喷口流出后能很快混合，适用于挥发分较高的烟煤和褐煤，快混合，适用于挥发分较高的烟煤和褐煤，所以又叫做烟煤所以又叫做烟煤- -褐煤型直流煤粉燃烧器。褐煤型直流煤粉燃烧器。 第五章第五章 第三节第三节 燃烧器和点火装置燃烧器和点火装置 图图5-6 5-6 均等配风直流煤粉燃烧器均等配风直流煤粉燃烧器 2 2分级配风直流煤粉燃烧器分级配风直流煤粉燃烧器 分级配风方式将一次风喷口集中布置分级配风方式将一次风喷口集

9、中布置在一起，二次风喷口分层布置。在一起，二次风喷口分层布置。 二次风分级分阶段送入燃烧的煤粉气二次风分级分阶段送入燃烧的煤粉气流中，一、二次风喷口保持较大的距离，流中，一、二次风喷口保持较大的距离，以便控制一、二次风的混合时间，这对于以便控制一、二次风的混合时间，这对于无烟煤的着火与燃烧是有利的。无烟煤的着火与燃烧是有利的。 故此种燃烧器适用于无烟煤、贫煤和故此种燃烧器适用于无烟煤、贫煤和劣质烟煤，所以又叫做无烟煤型直流煤粉劣质烟煤，所以又叫做无烟煤型直流煤粉燃烧器。燃烧器。 图图5-7 5-7 分级配风直流煤粉燃烧器分级配风直流煤粉燃烧器（a a）锅炉容量锅炉容量130130t/ht/h，

10、适用无烟煤（周界风）适用无烟煤（周界风）t/ht/h；（；（b b）锅炉容量锅炉容量220220t/ht/h，适用无烟煤适用无烟煤（夹心风）；（夹心风）；（c c）锅炉容量锅炉容量670670t/ht/h，适用无烟煤（夹心风）；（适用无烟煤（夹心风）；（d d）670t/h670t/h锅炉燃烧锅炉燃烧器四角布置器四角布置第五章第五章 第三节第三节 燃烧器和点火装置燃烧器和点火装置 周界风、夹心风、十字风等的作用：（周界风、夹心风、十字风等的作用：（1）冷却一次风喷口，防止烧坏；（冷却一次风喷口，防止烧坏；（2）提高一次）提高一次风气流的刚性，防止一次风射流偏斜；（风气流的刚性，防止一次风射流偏

11、斜；（3）补充部分氧气。补充部分氧气。 （三）一次风射流的偏斜（三）一次风射流的偏斜 一次风射流的偏斜：因射流两侧补气条一次风射流的偏斜：因射流两侧补气条件不同，使射流向炉墙偏斜的现象。件不同，使射流向炉墙偏斜的现象。 防止一次风射流偏斜的措施防止一次风射流偏斜的措施：（：（1）切园）切园直径大小合适；（直径大小合适；（2）减小燃烧器的高宽比，）减小燃烧器的高宽比，必要时上、下分组；（必要时上、下分组；（3）采用）采用周界风、夹心周界风、夹心风、十字风等。风、十字风等。 三、旋流燃烧器三、旋流燃烧器 （一）旋流燃烧器的工作原理和特性（一）旋流燃烧器的工作原理和特性 燃烧器中的一次风喷口在内部，

12、一次燃烧器中的一次风喷口在内部，一次风喷口射出的可以是旋转射流，也可以是风喷口射出的可以是旋转射流，也可以是直流射流；二次风喷口在外部，二次风喷直流射流；二次风喷口在外部，二次风喷口出来的是旋转射流，整个燃烧器射出的口出来的是旋转射流，整个燃烧器射出的射流为旋转射流。射流为旋转射流。 旋流射流特性：旋流射流特性：（1 1）有轴向、径向）有轴向、径向和切向三个速度；（和切向三个速度；（2 2）旋流强度较大时，）旋流强度较大时，存在内、外两个回流区，卷吸能力大、换存在内、外两个回流区，卷吸能力大、换热强、射程短，后期混合差；（热强、射程短，后期混合差；（3 3）单只）单只燃烧器可独立使用，适用于易

13、燃煤种。燃烧器可独立使用，适用于易燃煤种。 图图5-4 旋转射流示意图旋转射流示意图 （a）旋转自由射流；（旋转自由射流；（b）射流卷吸和混合示意射流卷吸和混合示意 （二）旋流燃烧器的型式（二）旋流燃烧器的型式 1 1蜗壳式燃烧器蜗壳式燃烧器 （1 1）单蜗壳型旋流煤粉燃烧器）单蜗壳型旋流煤粉燃烧器 一次风为直流，经中心一次风管喷入炉膛，一次一次风为直流，经中心一次风管喷入炉膛，一次风管出口装有扩流锥，使气流扩散。二次风气流通过风管出口装有扩流锥，使气流扩散。二次风气流通过蜗壳旋流器产生旋转运动，以旋转射流方式喷入炉膛，蜗壳旋流器产生旋转运动，以旋转射流方式喷入炉膛，二次风蜗壳进口处装有舌形挡

14、板，改变舌形挡板位置，二次风蜗壳进口处装有舌形挡板，改变舌形挡板位置，能够改变二次风射流的旋转强度，从而改变整个气流能够改变二次风射流的旋转强度，从而改变整个气流的旋转强度。的旋转强度。 这种燃烧器的优点是一次风阻力较小；缺点是扩这种燃烧器的优点是一次风阻力较小；缺点是扩流锥处于高温中心回流区，且直接受到炉内火焰的辐流锥处于高温中心回流区，且直接受到炉内火焰的辐射，因而容易烧坏或结渣。射，因而容易烧坏或结渣。 该型燃烧器目前在我国使用较少。该型燃烧器目前在我国使用较少。 图图5-10 5-10 单蜗壳型旋流煤粉燃烧器单蜗壳型旋流煤粉燃烧器1-1-扩流锥；扩流锥；2-2-一次风扩散管口；一次风扩

15、散管口；3-3-一次风管；一次风管；4-4-二次风蜗壳；二次风蜗壳；5-5-一一次风连接管；次风连接管；6-6-二次风舌形挡板；二次风舌形挡板；7-7-连接法兰；连接法兰；8-8-火喷嘴装设孔火喷嘴装设孔 （2 2）双蜗型旋流煤粉燃烧器）双蜗型旋流煤粉燃烧器 一次风在小蜗壳中产生旋转运动，一次风在小蜗壳中产生旋转运动，二次风在大蜗壳中产生旋转运动，两股二次风在大蜗壳中产生旋转运动，两股气流的旋转方向相同。在一次风管中间气流的旋转方向相同。在一次风管中间有一中心管，其中装有点火油枪。二次有一中心管，其中装有点火油枪。二次风蜗壳进口处装有一舌形挡板，用以调风蜗壳进口处装有一舌形挡板，用以调节二次风

16、旋流强度；节二次风旋流强度；图图5-11 5-11 双蜗壳型旋流煤粉燃烧器结构双蜗壳型旋流煤粉燃烧器结构1-1-中心风管；中心风管；2-2-一次风管；一次风管；3-3-二次风蜗壳；二次风蜗壳；4-4-一次风通道；一次风通道；5-5-重油喷嘴装设重油喷嘴装设管；管；6-6-一次风内套管；一次风内套管；7-7-连接法兰；连接法兰；8-8-舌形挡板；舌形挡板；9-9-火焰检测装置安装管火焰检测装置安装管 四、四、 点火装置点火装置 1.煤粉锅炉点火装置的作用：（煤粉锅炉点火装置的作用：（1）锅炉启动时点）锅炉启动时点燃主燃烧器的煤粉气流；燃主燃烧器的煤粉气流； （2）低负荷或燃烧不稳定）低负荷或燃烧

17、不稳定时，稳定燃烧或作为辅时，稳定燃烧或作为辅 助燃烧器。助燃烧器。 2.点火器点火器 煤粉炉的点火装置包括点火器、油喷嘴（油枪）煤粉炉的点火装置包括点火器、油喷嘴（油枪）和配风器。和配风器。 煤粉炉常采用过渡燃料的点火装置，可分为气煤粉炉常采用过渡燃料的点火装置，可分为气油油煤粉的三级点火和油煤粉的三级点火和油煤粉的二级点火两种，现煤粉的二级点火两种，现在常采用二级点火。在常采用二级点火。 （1）电弧点火器）电弧点火器 由于电弧能量大，因此多用于二级点火系统。由于电弧能量大，因此多用于二级点火系统。1碳块；碳块；2碳棒；碳棒；3电弧点火器；电弧点火器；4套管；套管；5引弧气缸；引弧气缸；6点

18、火油枪；点火油枪；7套管；套管；8油枪推进气缸油枪推进气缸 电弧点火的起弧原理和电焊机相同，是借助低电电弧点火的起弧原理和电焊机相同，是借助低电压、大电流。先接触的碳块和碳棒组成的点火电极通压、大电流。先接触的碳块和碳棒组成的点火电极通电后，再将两极拉开起弧，利用两极间形成的高温电电后，再将两极拉开起弧，利用两极间形成的高温电弧去点燃油枪喷出的燃料油。弧去点燃油枪喷出的燃料油。 （2）高能点火器）高能点火器 半导体高能点火器的工作原理：将半导体电阻两极置于一个半导体高能点火器的工作原理：将半导体电阻两极置于一个能量峰值很高的脉冲电压作用下，在半导体电阻表面产生强烈的能量峰值很高的脉冲电压作用下

19、，在半导体电阻表面产生强烈的点火花，从而产生强大的能量，足够直接点燃雾化燃油。高能点点火花，从而产生强大的能量，足够直接点燃雾化燃油。高能点火器连同油枪都放在主燃烧器中，待主燃烧器的煤粉气流着火后，火器连同油枪都放在主燃烧器中，待主燃烧器的煤粉气流着火后，高能点火器和点火用油枪高能点火器和点火用油枪(包括火焰稳焰器包括火焰稳焰器)由两台电动推杆分别由两台电动推杆分别带动，使点火器和油枪自行退出，避免被烧坏。带动，使点火器和油枪自行退出，避免被烧坏。 3.等离子点火等离子点火 （1）等离子点火系统工作原理）等离子点火系统工作原理 直流电流在一定介质气压的条件下引弧，并在强直流电流在一定介质气压的

20、条件下引弧，并在强磁场控制磁场控制下获得稳定功率的定向流动空气等离子体，下获得稳定功率的定向流动空气等离子体，该等离子体在点火燃烧器中形成该等离子体在点火燃烧器中形成T4000K的梯度极大的梯度极大的局部高温火核，煤粉颗粒通过该等离子的局部高温火核，煤粉颗粒通过该等离子“火核火核”时，时，迅速释放出挥发物、再造挥发份，并使煤粉颗粒破裂迅速释放出挥发物、再造挥发份，并使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧，达到点火并加速煤粉燃烧的目粉碎，从而迅速燃烧，达到点火并加速煤粉燃烧的目的。的。 等离子体内含有大量的化学活性粒子，如原子等离子体内含有大量的化学活性粒子，如原子（C、H、O）离子（）离子（O2-、

21、H+、OH-）和电子等。它们）和电子等。它们可加速热化学转换，促进燃料完全燃烧。这对于点燃可加速热化学转换，促进燃料完全燃烧。这对于点燃煤粉（特别是贫煤）强化燃烧有着特别重要的意义。煤粉（特别是贫煤）强化燃烧有着特别重要的意义。 等离子发生器由线圈、阴极、阳极组成。等离子发生器由线圈、阴极、阳极组成。其中阴极和阳极由高导电率、高导热率及抗其中阴极和阳极由高导电率、高导热率及抗氧化的特殊材料制成，以承受高温电弧冲击。氧化的特殊材料制成，以承受高温电弧冲击。线圈在高温情况下具有线圈在高温情况下具有抗直抗直流高压击穿能力。流高压击穿能力。电源采用电源采用全波整流全波整流并具有恒流性能。其发火并具有恒流性能。其发火原理为：在一定输出电流条件下，当阴极前原理为：在一定输出电流条件下，当阴极前进同阳极接触后，系统处在短路状态，当阴进同阳极接触后，系统处在短路状态，当阴极缓缓离开阳极时产生电弧，电弧在线圈磁极缓缓离开阳极时产生电弧，电弧在线圈磁场的作用下被拉出喷管外部。压缩空气在电场的作用下被拉出喷管外部。压缩空气在电弧的作用下，被电离为高温等离子体，进入弧的作用下，被电离为高温等离子体，进入燃烧器点煤粉。燃烧器点煤粉。 等离子点火原理等离子体是指被电离的气体。由原子、电子、离