燃料燃烧原理

1、七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 1七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 2七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 3煤粉喷入炉内后，煤粉粒子经历的过程：煤粉喷入炉内后，煤粉粒子经历的过程：挥发分的析出、着火燃烧挥发分的析出、着火燃烧，对煤粉气流的着火与燃烧稳，对煤粉气流的着火与燃烧稳定性具有重要的影响；定性具有重要的影响；焦碳燃烧过程焦碳燃烧过程决定了煤粉燃烧过程的长短与燃烧效率。决定了煤粉燃烧过程的长短与燃烧效率。 加热升

2、温加热升温 水分析出水分析出 挥发分析出挥发分析出 挥发分着火燃烧挥发分着火燃烧 焦碳着火、燃烧与燃烬。焦碳着火、燃烧与燃烬。七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 4 燃烧燃烧是指燃料中的可燃物与空气中的氧进行的是指燃料中的可燃物与空气中的氧进行的剧烈发热发光的化学反应。剧烈发热发光的化学反应。 七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 5影响燃料化学反应速度的因素：影响燃料化学反应速度的因素：反应物的浓度反应物的浓度反应系统压力反应系统压力反应系统温度反应系统温度燃料化学反应速度燃料化

3、学反应速度是指单位时间内反应物浓度的减少或生是指单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加，其常用的单位是成物浓度的增加，其常用的单位是 mol(m3s)。 燃料化学反应速度及其影响因素燃料化学反应速度及其影响因素 七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 6反应系统压力反应系统压力在反应容积不变的情况下，反应系统压力的增高，就以意味着反应物在反应容积不变的情况下，反应系统压力的增高，就以意味着反应物浓度增加了，从而使反应速度加快。正压燃烧技术，就是通过提高炉浓度增加了，从而使反应速度加快。正压燃烧技术，就是通过提高炉膛压力来强化燃烧的。膛

4、压力来强化燃烧的。 反应物的浓度反应物的浓度质量作用定律说明，在一定温度下而反应容积不变时，增加反应物的质量作用定律说明，在一定温度下而反应容积不变时，增加反应物的浓度即增大反应物分子数，分子间碰撞机会增多，故反应速度加快浓度即增大反应物分子数，分子间碰撞机会增多，故反应速度加快燃料化学反应速度及其影响因素燃料化学反应速度及其影响因素 影响燃料化学反应速度的因素：影响燃料化学反应速度的因素：反应系统温度反应系统温度当反应物浓度不变时，化学反应速度与温度成指数关系，随着温度升当反应物浓度不变时，化学反应速度与温度成指数关系，随着温度升高，化学反应速度迅速加快。高，化学反应速度迅速加快。这种现象可

5、这样来解释：化学反应是通过这种现象可这样来解释：化学反应是通过反应物分子间的碰撞而进行的，但并不是所有的碰撞都能引起化学反应，只反应物分子间的碰撞而进行的，但并不是所有的碰撞都能引起化学反应，只有其中具有较高能量活化分子的碰撞才能发生化学反应。有其中具有较高能量活化分子的碰撞才能发生化学反应。 七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 7当温度升高时，分子从外界吸收能量，活化分子急剧当温度升高时，分子从外界吸收能量，活化分子急剧增多，化学反应速度因此加快。增多，化学反应速度因此加快。 为使化学反应得以进行，分子活化所需的最低能量称为使化学反应

6、得以进行，分子活化所需的最低能量称为为活化能活化能，以以E表示。表示。 能量达到或超过活化能能量达到或超过活化能E的分子称为的分子称为活化分子活化分子。 活化分子的碰撞才是发生化学反应的有效碰撞。活化分子的碰撞才是发生化学反应的有效碰撞。燃料化学反应速度及其影响因素燃料化学反应速度及其影响因素 七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 8E-RT0KK e数学描述数学描述七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 9Tkn RTE-e七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principl

7、es of BoilerPage 10七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 11碳粒与氧的燃烧化学反应是在碳粒表面进行的。碳粒与氧的燃烧化学反应是在碳粒表面进行的。 氧向燃料表面扩散过程的快慢用氧的氧向燃料表面扩散过程的快慢用氧的扩散速度扩散速度 来表示。来表示。扩散速度：扩散速度：表示单位时间向单位碳料表面输送的氧量，即碳粒单位表表示单位时间向单位碳料表面输送的氧量，即碳粒单位表面上的供氧速度。面上的供氧速度。 由于化学反应消耗氧，炭粒反应表面氧浓度由于化学反应消耗氧，炭粒反应表面氧浓度 小于周围介质中的小于周围介质中的氧浓度氧浓度 ，

8、周围环境中的氧不断向碳粒表面扩散。其，周围环境中的氧不断向碳粒表面扩散。其扩散速度扩散速度 氧的扩散速度及其影响因素氧的扩散速度及其影响因素ks2ObC2oOC22()OOobksksCC式中：式中： ks扩散速度常数。扩散速度常数。 （61） 七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 12影响氧扩散速度的因素：影响氧扩散速度的因素：根据传质理论可知，氧的扩散速度系数与燃料颗粒与气流根据传质理论可知，氧的扩散速度系数与燃料颗粒与气流冲刷直径冲刷直径 、燃料颗粒与气流的相对运动速度、燃料颗粒与气流的相对运动速度 有关有关 （62） 燃料颗粒燃烧

9、过程中，气流与燃料颗粒的相对速度越大，扰动越剧烈，不仅氧向燃料燃料颗粒燃烧过程中，气流与燃料颗粒的相对速度越大，扰动越剧烈，不仅氧向燃料颗粒表面的供应速度增大，而且燃烧产物离开燃料颗粒表面扩散出去的速度也增大，颗粒表面的供应速度增大，而且燃烧产物离开燃料颗粒表面扩散出去的速度也增大，使氧的扩散速度加快。由于碳的燃烧是在燃料颗粒表面进行的，使氧的扩散速度加快。由于碳的燃烧是在燃料颗粒表面进行的，燃料颗粒直径愈小，燃料颗粒直径愈小，单位质量燃料颗粒的表面积愈大，与氧的反应面积也愈大，单位质量燃料颗粒的表面积愈大，与氧的反应面积也愈大，化学反应消耗的氧就愈多化学反应消耗的氧就愈多，燃料颗粒表面的氧浓

10、度就会降低。燃料颗粒表面的氧浓度就会降低。燃料颗粒表面与周围环境的氧浓度差愈大时氧的扩燃料颗粒表面与周围环境的氧浓度差愈大时氧的扩散速度愈大散速度愈大。因此，。因此，供应燃烧足够的空气量、增大燃料颗粒与气流的相对速度和减小供应燃烧足够的空气量、增大燃料颗粒与气流的相对速度和减小炭粒直径都可增大氧的扩散速度。炭粒直径都可增大氧的扩散速度。 氧的扩散速度及其影响因素氧的扩散速度及其影响因素d2 31 2ksd七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 13燃烧区域燃烧区域由于温度对化学反应条件由于温度对化学反应条件和气体扩散条件的影响不和气体扩散条

11、件的影响不同，因此，按照氧的扩散同，因此，按照氧的扩散速度与化学反应速度两者速度与化学反应速度两者随温度的变化情况，可以随温度的变化情况，可以明显地区分出碳粒的燃烧明显地区分出碳粒的燃烧有三个不同的区域（有三个不同的区域（动力动力燃烧区、扩散燃烧区、过燃烧区、扩散燃烧区、过渡燃烧区渡燃烧区），如图），如图 61 所所示。示。 氧的扩散速度及其影响因素氧的扩散速度及其影响因素七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 14燃烧区域燃烧区域 动力燃烧区动力燃烧区 当温度较低时（当温度较低时（ 1000），）， 燃烧速度主要决定燃烧速度主要决定于化学

12、反应动力因素（温度和燃料的反应特性），而于化学反应动力因素（温度和燃料的反应特性），而与氧的扩散速度关系不大，这种燃烧反应温度区称为与氧的扩散速度关系不大，这种燃烧反应温度区称为动力燃烧区动力燃烧区。 在在动力燃烧区动力燃烧区内，温度对燃烧速度起着决定性的作内，温度对燃烧速度起着决定性的作用。因此，提高反应系统的温度是强化动力燃烧工况用。因此，提高反应系统的温度是强化动力燃烧工况的有效措施。的有效措施。氧的扩散速度及其影响因素氧的扩散速度及其影响因素七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 15燃烧区域燃烧区域 扩散燃烧区扩散燃烧区 当温度很

13、高时（当温度很高时（1400），）， 化学反应速度随温度升化学反应速度随温度升高而急剧增大。由于扩散到炭碳粒表面的氧远不能满足化高而急剧增大。由于扩散到炭碳粒表面的氧远不能满足化学反应的需要，氧的扩散速度已成为制约燃烧速度的主要学反应的需要，氧的扩散速度已成为制约燃烧速度的主要因素，而与温度关系不大，这种燃烧反应温度区称为因素，而与温度关系不大，这种燃烧反应温度区称为扩散扩散燃烧区燃烧区。 在在扩散燃烧区扩散燃烧区内，改善扩散混合条件，加大气流与炭内，改善扩散混合条件，加大气流与炭粒的相对速度，或减小炭粒直径都可提高燃烧速度。粒的相对速度，或减小炭粒直径都可提高燃烧速度。 氧的扩散速度及其影响

14、因素氧的扩散速度及其影响因素七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 16燃烧区域燃烧区域 过渡燃烧区过渡燃烧区 介于上述两种燃烧区的中间温度区，化学反应速度常介于上述两种燃烧区的中间温度区，化学反应速度常数与氧的扩散速度系数处于同一数量级，因而氧的扩散速数与氧的扩散速度系数处于同一数量级，因而氧的扩散速度与炭粒表面的化学反应速度相差不多，这时化学反应速度与炭粒表面的化学反应速度相差不多，这时化学反应速度和氧的扩散速度都对燃烧速度有影响。将这个反应温度度和氧的扩散速度都对燃烧速度有影响。将这个反应温度区称为区称为过渡（中间）燃烧区过渡（中间）

15、燃烧区。 在在过渡（中间）燃烧区过渡（中间）燃烧区内，提高反应系统温度和改善内，提高反应系统温度和改善碳粒与氧的扩散混合条件，都可使燃烧速度增大。碳粒与氧的扩散混合条件，都可使燃烧速度增大。 氧的扩散速度及其影响因素氧的扩散速度及其影响因素七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 17燃烧效率燃烧效率燃烧效率燃烧效率是指输入锅炉机组的热量扣除机械不完全燃烧热损失和化学是指输入锅炉机组的热量扣除机械不完全燃烧热损失和化学不完全燃烧热损失后占输入热量的百分比，用符号不完全燃烧热损失后占输入热量的百分比，用符号 表示。即表示。即 （63） ，表明燃

16、烧产物中的可燃物就越少，煤粉燃烧完表明燃烧产物中的可燃物就越少，煤粉燃烧完全程度越高。全程度越高。34100()rqq二、煤粉迅速完全燃烧的条件二、煤粉迅速完全燃烧的条件 rr七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 18迅速完全燃烧的条件迅速完全燃烧的条件要做到完全燃烧，其原则性条件为：要做到完全燃烧，其原则性条件为： 适当高的炉内温度适当高的炉内温度 供应充足而又合适的空气量供应充足而又合适的空气量 燃料与空气的良好扰动和混合燃料与空气的良好扰动和混合 足够的炉内停留时间足够的炉内停留时间二、煤粉迅速完全燃烧的条件二、煤粉迅速完全燃烧的条

17、件 七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 19着火前的准备阶段着火前的准备阶段着火前的准备阶段是吸热阶段。在此阶段内，煤着火前的准备阶段是吸热阶段。在此阶段内，煤粉气流被烟气不断加热，温度逐渐升高。煤粉受粉气流被烟气不断加热，温度逐渐升高。煤粉受热后，首先是水分蒸发，接着干燥的煤粉进行热热后，首先是水分蒸发，接着干燥的煤粉进行热分解并析出挥发分。挥发分析出的数量和成分取分解并析出挥发分。挥发分析出的数量和成分取决于煤的特性、加热温度和速度。决于煤的特性、加热温度和速度。三、煤粉气流的燃烧过程三、煤粉气流的燃烧过程七台河职业学院七台河职业学

18、院2022-6-1Principles of BoilerPage 20燃烧阶段燃烧阶段 煤粉气流温度升高至着火温度，且煤粉煤粉气流温度升高至着火温度，且煤粉浓度适宜时，煤粉气流就开始着火燃烧，浓度适宜时，煤粉气流就开始着火燃烧，进入燃烧阶段。进入燃烧阶段。 燃烧阶段是一个强烈的放热阶段。它包燃烧阶段是一个强烈的放热阶段。它包括挥发分和焦炭的燃烧。首先是挥发分着括挥发分和焦炭的燃烧。首先是挥发分着火燃烧，放出热量，并对焦炭进行加热，火燃烧，放出热量，并对焦炭进行加热，使焦炭的温度迅速升高并燃烧起来。使焦炭的温度迅速升高并燃烧起来。三、煤粉气流的燃烧过程三、煤粉气流的燃烧过程七台河职业学院七台河

19、职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 21燃尽阶段燃尽阶段是燃烧过程的继续。是燃烧过程的继续。 煤粉经过燃烧后，炭粒变小，表面形成灰壳，大部分煤粉经过燃烧后，炭粒变小，表面形成灰壳，大部分可燃物已经燃尽，只剩少量未燃尽炭继续燃烧。可燃物已经燃尽，只剩少量未燃尽炭继续燃烧。 在燃尽阶段中，氧浓度相应减少，气流的扰动减弱，在燃尽阶段中，氧浓度相应减少，气流的扰动减弱，燃烧速度明显下降，燃烧放热量小于水冷壁吸热量，烟燃烧速度明显下降，燃烧放热量小于水冷壁吸热量，烟温逐渐降低，因此燃尽阶段占整个燃烧阶段的时间最长，温逐渐降低，因此燃尽阶段占整个燃烧阶段的时间最长，且

20、不容易造成不完全燃烧损失。且不容易造成不完全燃烧损失。三、煤粉气流的燃烧过程三、煤粉气流的燃烧过程七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 22 对应煤粉燃烧的三个阶段，在炉膛中划分出三个区：对应煤粉燃烧的三个阶段，在炉膛中划分出三个区： 煤粉气流喷入炉膛后，从燃烧器出口至炉膛出口，煤粉气流喷入炉膛后，从燃烧器出口至炉膛出口，沿火炬行程可分为三个区域沿火炬行程可分为三个区域:着火区：燃烧器出口附近，距离最短着火区：燃烧器出口附近，距离最短燃烧区：与燃烧器处于同一水平的炉膛中部及稍高区域燃烧区：与燃烧器处于同一水平的炉膛中部及稍高区域燃尽区：高

21、于燃烧区直至炉膛出口的区域，距离最短长燃尽区：高于燃烧区直至炉膛出口的区域，距离最短长三、煤粉气流的燃烧过程三、煤粉气流的燃烧过程燃烧时间（燃烧时间（ 的煤粉试验证明）的煤粉试验证明）97%的可燃质是在的可燃质是在25%的时间内燃尽的，其余的的时间内燃尽的，其余的 3%的可燃质是在的可燃质是在75%的时间内燃尽的。的时间内燃尽的。905%R七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 23煤粉气流的着火煤粉气流的着火煤粉气流燃烧的机理：煤粉气流燃烧的机理： 煤粉气流经燃烧器以射流方式喷入炉内，通过紊流扩散和回煤粉气流经燃烧器以射流方式喷入炉内，通

22、过紊流扩散和回流，卷吸高温烟气进行对流换热以获得热量，同时又受到炉膛四流，卷吸高温烟气进行对流换热以获得热量，同时又受到炉膛四壁及高温火焰的辐射换热，使煤粉气流被迅速加热，当加热到一壁及高温火焰的辐射换热，使煤粉气流被迅速加热，当加热到一定温度时，煤粉气流开始着火。此温度称为着火温度。定温度时，煤粉气流开始着火。此温度称为着火温度。四、强化煤粉气流燃烧的措施四、强化煤粉气流燃烧的措施七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 24煤粉气流的着火煤粉气流的着火着火：着火：是指由缓慢氧化状态转变到高速燃烧状态的瞬间过程。是指由缓慢氧化状态转变到高速

23、燃烧状态的瞬间过程。着火温度：着火温度：是指着火转变的瞬间温度。是指着火转变的瞬间温度。 非常数，见表非常数，见表6-1、6-2着火过程：着火过程：是指煤粉气流从初始温度加热至着火温度的过程。是指煤粉气流从初始温度加热至着火温度的过程。着火热：着火热：是指在着火过程中吸收的热量。它包括加热煤粉和一次风所是指在着火过程中吸收的热量。它包括加热煤粉和一次风所需的热量、煤粉中水分蒸发和过热所需的热量。需的热量、煤粉中水分蒸发和过热所需的热量。四、强化煤粉气流燃烧的措施四、强化煤粉气流燃烧的措施七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 25煤粉气流的

24、着火煤粉气流的着火煤粉气流着火热的来源：煤粉气流着火热的来源：煤粉气流卷吸高温烟气进行对流换热（是主要的热源）。煤粉气流卷吸高温烟气进行对流换热（是主要的热源）。炉内高温火焰和炉膛四壁的辐射热（是次要的热源）。炉内高温火焰和炉膛四壁的辐射热（是次要的热源）。 通过两种换热使进入炉膛的煤粉气流的温度迅速提高，达到着通过两种换热使进入炉膛的煤粉气流的温度迅速提高，达到着火温度并开始燃烧。火温度并开始燃烧。四、强化煤粉气流燃烧的措施四、强化煤粉气流燃烧的措施七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 26煤粉气流的着火煤粉气流的着火着火是良好燃烧的前

25、提，在煤粉炉中，希望着火是良好燃烧的前提，在煤粉炉中，希望着火着火过程过程迅速而稳定迅速而稳定。着火迅速：着火迅速：是指煤粉气流最好在离燃烧器喷口不远处是指煤粉气流最好在离燃烧器喷口不远处（300500mm）就能稳定地着火。）就能稳定地着火。 如果着火过早，可能使燃烧器喷口因过热被烧坏，也易使喷口附如果着火过早，可能使燃烧器喷口因过热被烧坏，也易使喷口附近结渣；如果着火太迟，就会推迟整个燃烧过程，只是煤粉来不及烧近结渣；如果着火太迟，就会推迟整个燃烧过程，只是煤粉来不及烧完就离开炉膛，增大机械不完全燃烧损失，另外着火推迟还会使火焰完就离开炉膛，增大机械不完全燃烧损失，另外着火推迟还会使火焰中心

26、上移，造成炉膛出口处的对流受热面结渣。中心上移，造成炉膛出口处的对流受热面结渣。 四、强化煤粉气流燃烧的措施四、强化煤粉气流燃烧的措施七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 27煤粉气流的着火煤粉气流的着火着火是良好燃烧的前提，在煤粉炉中，希望着火是良好燃烧的前提，在煤粉炉中，希望着火着火过程过程迅速而稳定迅速而稳定。着火迅速：着火迅速：可以从可以从加强放热加强放热和和减少散热减少散热两方面着手。两方面着手。 在散热条件不变的情况下，可以增加可燃混合物的浓度和压力，在散热条件不变的情况下，可以增加可燃混合物的浓度和压力，增加可燃混合物的初温

27、，使放热加强；增加可燃混合物的初温，使放热加强； 在放热条件不变时，则可采用增加可燃混合物初温和减少气流速在放热条件不变时，则可采用增加可燃混合物初温和减少气流速度、燃烧室保温等减少放热措施来实现。度、燃烧室保温等减少放热措施来实现。 四、强化煤粉气流燃烧的措施四、强化煤粉气流燃烧的措施七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 28煤粉气流的着火煤粉气流的着火着火是良好燃烧的前提，在煤粉炉中，希望着火是良好燃烧的前提，在煤粉炉中，希望着火着火过程过程迅速而稳定迅速而稳定。着火稳定：着火稳定：是指锅炉运行时应保证煤粉气流能连续地被是指锅炉运行时

28、应保证煤粉气流能连续地被引燃，有稳定的着火面，炉膛不发生熄火、爆燃等现象。引燃，有稳定的着火面，炉膛不发生熄火、爆燃等现象。四、强化煤粉气流燃烧的措施四、强化煤粉气流燃烧的措施何为锅炉炉膛爆燃何为锅炉炉膛爆燃?煤粉炉用煤粉炉用不投油能保证着火稳定的最低负荷不投油能保证着火稳定的最低负荷作为判断其燃烧稳定性的标准。作为判断其燃烧稳定性的标准。目前燃用优质烟煤的新型大容量锅炉不投油稳定燃烧负荷可达到额定负荷的目前燃用优质烟煤的新型大容量锅炉不投油稳定燃烧负荷可达到额定负荷的30%。 七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 29炉膛爆燃炉膛爆燃指

29、炉膛积存燃料混合物浓度达到一定值后遇明火指炉膛积存燃料混合物浓度达到一定值后遇明火瞬间着火燃烧而使烟气侧压力突升高现象瞬间着火燃烧而使烟气侧压力突升高现象 。锅炉炉膛发生爆燃的条件是什么？锅炉炉膛发生爆燃的条件是什么？（1）有燃料、助燃空气的积存；）有燃料、助燃空气的积存； （2）燃料和空气的混合物达到了爆燃的浓度；）燃料和空气的混合物达到了爆燃的浓度； （3）有足够的着火热源。）有足够的着火热源。四、强化煤粉气流燃烧的措施四、强化煤粉气流燃烧的措施七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 30影响煤粉气流着火的主要因素：影响煤粉气流着火的主

30、要因素：四、强化煤粉气流燃烧的措施四、强化煤粉气流燃烧的措施七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 31控制理论的稳定性概念将燃烧室视为一控制系统，当这个系统的输入参数(如燃料特性、风煤配比、气流初始温度等)在一个有界的范围内变化时，如果该系统的输出(如放热量、燃烧室内的温度等)能维持在一个稳定的范围内，则该系统是稳定的，即燃烧是稳定的。 n传统的稳定性概念传统的稳定性概念即燃料在某一热力环境中燃烧时燃烧过程能连续即燃料在某一热力环境中燃烧时燃烧过程能连续不断地进行，外观表现为火焰不熄火。不断地进行，外观表现为火焰不熄火。 稳定性概念稳定性

31、概念七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 32 （a a）直流煤粉燃烧器）直流煤粉燃烧器 (b) (b) 钝体煤粉燃烧器钝体煤粉燃烧器七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 33ieTT 七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 34Q1燃烧放热量；Q2燃烧产物与燃烧室壁面间的换热；V可燃混合物容积；Qr燃烧反应热；Co2煤粉表面氧的浓度； 对流换热系数；S燃烧室壁面面积。空气空气燃料燃料烟气烟气Q2Q1rnOVQCRTEkQ201)

32、/exp()(2bTTSQiTTQQ21稳定燃烧的稳定燃烧的热力学条件热力学条件七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 35 TQQ23Q22Q21Q1Tf0T1Tb2Tb1七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 36燃料性质燃料性质 燃料性质、煤粉细度；燃料性质、煤粉细度；燃烧室内的温度水平；燃烧室内的温度水平；燃烧室的散热条件；燃烧室的散热条件；煤粉气流的初温；煤粉气流的初温；风煤配比；风煤配比；燃烧器的气动特性燃烧器的气动特性七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Princi

33、ples of BoilerPage 37 稳定燃烧的理论着火温度理论着火温度理论着火热平衡理论着火热平衡理论稳定燃烧工程技术措施稳定燃烧工程技术措施燃烧器技术：燃烧器技术：回流型、浓淡型、复合型回流型、浓淡型、复合型卫燃带技术：卫燃带技术：燃烧调整技术：燃烧调整技术：配风方式、配风方式、 燃烧器投运行方式等。燃烧器投运行方式等。火焰在线监测技术：火焰在线监测技术：七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 38煤粉气流的着火强化煤粉气流的着火强化影响煤粉气流着火的因素：影响煤粉气流着火的因素： 燃料性质燃料性质（1）原煤挥发分的影响：分析说明

34、）原煤挥发分的影响：分析说明（2）原煤水分的影响：分析说明）原煤水分的影响：分析说明（3）原煤灰分的影响：分析说明）原煤灰分的影响：分析说明（4）煤粉细度的影响：分析说明）煤粉细度的影响：分析说明四、强化煤粉气流燃烧的措施四、强化煤粉气流燃烧的措施七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 39煤粉气流的着火强化煤粉气流的着火强化影响煤粉气流着火的因素：影响煤粉气流着火的因素：一次风温一次风温 提高一次风温可减少着火热，从而加快着火。提高一次风温可减少着火热，从而加快着火。因此，在实践中燃用低挥发煤时，常采用高温的因此，在实践中燃用低挥发煤时，

35、常采用高温的预热空气作为一次风来输送煤粉，即采用热风送预热空气作为一次风来输送煤粉，即采用热风送粉系统。粉系统。 四、强化煤粉气流燃烧的措施四、强化煤粉气流燃烧的措施七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 40煤粉气流的着火强化煤粉气流的着火强化影响煤粉气流着火的因素：影响煤粉气流着火的因素： 一次风量和风速一次风量和风速 一次风量越大，着火热增加的越多，将使着火推迟；一次风量越大，着火热增加的越多，将使着火推迟；但一次风量太小，着火阶段部分挥发分和细粉燃烧得不但一次风量太小，着火阶段部分挥发分和细粉燃烧得不到足够的氧，将限制燃烧过程的发展

36、。另外，一次风量到足够的氧，将限制燃烧过程的发展。另外，一次风量还必须满足输粉的要求，否则会造成煤粉堵塞。一次风还必须满足输粉的要求，否则会造成煤粉堵塞。一次风量常用一次风率来表示，它是指一次风量占入炉总风量量常用一次风率来表示，它是指一次风量占入炉总风量的质量百分比。的质量百分比。 一次风速对着火过程的影响一次风速对着火过程的影响:若一次风速过高，则通若一次风速过高，则通过单位截面积的流量增大，势必降低煤粉气流的加热速过单位截面积的流量增大，势必降低煤粉气流的加热速度，使着火距离加长。但一次风速过低时，会引起燃烧度，使着火距离加长。但一次风速过低时，会引起燃烧器喷口被烧坏，以及煤粉管道堵塞等

37、故障。器喷口被烧坏，以及煤粉管道堵塞等故障。 四、强化煤粉气流燃烧的措施四、强化煤粉气流燃烧的措施七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 41煤粉气流的着火强化煤粉气流的着火强化影响煤粉气流着火的因素：影响煤粉气流着火的因素：4. 着火区的温度水平着火区的温度水平 设计中炉膛断面热负荷和燃烧器区域壁面热负荷选得设计中炉膛断面热负荷和燃烧器区域壁面热负荷选得较大时，炉温就高；较大时，炉温就高； 运行时锅炉负荷降低，民温降低，着火区温度也降低，运行时锅炉负荷降低，民温降低，着火区温度也降低，低到一定程度时，就将危及着火稳定性，甚至造成灭低到一定

38、程度时，就将危及着火稳定性，甚至造成灭火。火。 在燃用低挥发分煤时，除采用热风送粉外，还常将燃在燃用低挥发分煤时，除采用热风送粉外，还常将燃烧器区域的水冷壁用铬矿砂等耐火材料覆盖，构成燃烧器区域的水冷壁用铬矿砂等耐火材料覆盖，构成燃烧带烧带(也称卫燃带也称卫燃带)，其目的是减少这部分水冷壁的吸，其目的是减少这部分水冷壁的吸热，提高着火区温度，改善煤粉气流的着火条件。热，提高着火区温度，改善煤粉气流的着火条件。但但燃烧带区域燃烧带区域往往又是结渣的发源地，必须加以注意。往往又是结渣的发源地，必须加以注意。 四、强化煤粉气流燃烧的措施四、强化煤粉气流燃烧的措施七台河职业学院七台河职业学院2022-

39、6-1Principles of BoilerPage 42煤粉气流的着火强化煤粉气流的着火强化影响煤粉气流着火的因素：影响煤粉气流着火的因素：5、高温烟气与煤粉的对流换热、高温烟气与煤粉的对流换热煤粉气流着火热主要的热源是煤粉气流卷吸高温烟气进行对流换热。煤粉气流着火热主要的热源是煤粉气流卷吸高温烟气进行对流换热。因此，通过燃烧器的因此，通过燃烧器的结构设计结构设计以及燃烧器在炉膛中的以及燃烧器在炉膛中的合理布置合理布置来组织来组织好炉内高温烟气的合理流动，使更多的烟气回流到煤粉气流的着火区，好炉内高温烟气的合理流动，使更多的烟气回流到煤粉气流的着火区，增大煤粉气流与高温烟气接触周界，以增强

40、煤粉气流与高温烟气之间增大煤粉气流与高温烟气接触周界，以增强煤粉气流与高温烟气之间的对流换热，这是改善着火的重要措施。的对流换热，这是改善着火的重要措施。四、强化煤粉气流燃烧的措施四、强化煤粉气流燃烧的措施七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 43煤粉气流的着火强化措施（煤粉气流的着火强化措施（作业题）作业题） 造成强烈的烟气回流，组织燃烧器出口附近一次风气造成强烈的烟气回流，组织燃烧器出口附近一次风气流与烟气的激烈混合，是保证供给足够的着火热和稳定着流与烟气的激烈混合，是保证供给足够的着火热和稳定着火过程的首要条件；火过程的首要条件；

41、提高一次风温、采用适当的一次风量和风速是减少提高一次风温、采用适当的一次风量和风速是减少着火热的有效措施；着火热的有效措施； 提高煤粉的细度和敷设卫燃带是提高煤粉的细度和敷设卫燃带是难燃煤难燃煤稳定着火的稳定着火的常用方法。常用方法。四、强化煤粉气流燃烧的措施四、强化煤粉气流燃烧的措施七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 44煤粉气流的燃烧与强化煤粉气流的燃烧与强化1、合理送入二次风、合理送入二次风煤粉气流着火后，燃烧速度快，一次风中的氧很快耗尽，煤粉气流着火后，燃烧速度快，一次风中的氧很快耗尽，煤粒表面缺氧将限制燃烧过程，因此及时供应二

42、次风并加煤粒表面缺氧将限制燃烧过程，因此及时供应二次风并加强一、二次风的混合是强化燃烧的基本途径。强一、二次风的混合是强化燃烧的基本途径。二次风混入过早，相当于增加了一次风量，使着火热增二次风混入过早，相当于增加了一次风量，使着火热增加，着火推迟；二次风混入过迟，氧量供应不足，将使燃加，着火推迟；二次风混入过迟，氧量供应不足，将使燃烧速度减慢，未完全燃烧热损失增加。烧速度减慢，未完全燃烧热损失增加。四、强化煤粉气流燃烧的措施四、强化煤粉气流燃烧的措施二次风混入时间与煤种和燃烧器形式有关。二次风混入时间与煤种和燃烧器形式有关。七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of

43、 BoilerPage 45煤粉气流的燃烧与强化煤粉气流的燃烧与强化2、较高的二次风温和风速、较高的二次风温和风速二次风速二次风速均高于一次风速。二次风以较高的速度喷入均高于一次风速。二次风以较高的速度喷入炉膛，可提高煤粉和空气的相对速度，增强混合，强炉膛，可提高煤粉和空气的相对速度，增强混合，强化燃烧。但二次风速过高于一次风速会迅速卷吸一次化燃烧。但二次风速过高于一次风速会迅速卷吸一次风，使二次风与煤粉混合提前，影响煤粉气流的着火。风，使二次风与煤粉混合提前，影响煤粉气流的着火。其推荐值，见表其推荐值，见表6-4。二次风温二次风温的提高，可以强化燃烧，并能在低负荷运行的提高，可以强化燃烧，并

44、能在低负荷运行时增强着火的稳定性。但二次风温的提高受到预热器时增强着火的稳定性。但二次风温的提高受到预热器传热面积的限制，传热面积越大，金属传热面积的限制，传热面积越大，金属 耗量就越多，耗量就越多，不但增加投资，而且使预热器结构庞大，不便布置。不但增加投资，而且使预热器结构庞大，不便布置。其推荐值，见表其推荐值，见表6-5。四、强化煤粉气流燃烧的措施四、强化煤粉气流燃烧的措施七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 46煤粉气流的燃烧与强化煤粉气流的燃烧与强化3、合理组织炉内空气动力工况、合理组织炉内空气动力工况炉内空气动力工况与炉膛、燃烧

45、器的结构形式、炉内空气动力工况与炉膛、燃烧器的结构形式、燃烧器在炉膛内的布置等有关。燃烧器在炉膛内的布置等有关。四、强化煤粉气流燃烧的措施四、强化煤粉气流燃烧的措施合理的炉内空气动力工况能促进煤粉和空气混合，合理的炉内空气动力工况能促进煤粉和空气混合，有效提高燃烧速度。有效提高燃烧速度。七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 47煤粉气流的燃烧与强化煤粉气流的燃烧与强化4、保持较高的炉温、保持较高的炉温炉膛温度高，有利于对煤粉的加热，着火时间可炉膛温度高，有利于对煤粉的加热，着火时间可提前，燃烧迅速，也容易达到燃烧完全。但过高提前，燃烧迅速

46、，也容易达到燃烧完全。但过高会导致炉膛结渣和过多形成等问题。会导致炉膛结渣和过多形成等问题。四、强化煤粉气流燃烧的措施四、强化煤粉气流燃烧的措施保持较高的炉温不仅是强化着火的措施，也是强化煤粉燃保持较高的炉温不仅是强化着火的措施，也是强化煤粉燃烧和燃尽的有效措施。烧和燃尽的有效措施。七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 48在煤粉流中，煤粉流以两相流的特点与周围高温烟气发在煤粉流中，煤粉流以两相流的特点与周围高温烟气发生换热而使煤粉粒子着火燃烧。生换热而使煤粉粒子着火燃烧。 传统的观点：是对流换热为主；传统的观点：是对流换热为主；最新的一

47、种观点：以辐射换热为主。最新的一种观点：以辐射换热为主。着火着火后的煤粉颗粒流，粒子除了与周围的气体间发生对后的煤粉颗粒流，粒子除了与周围的气体间发生对流换热外，还有粒子间的辐射换热。流换热外，还有粒子间的辐射换热。因煤粉流的存在，因煤粉流的存在，一旦着火，则存在火焰的传播一旦着火，则存在火焰的传播。七台河职业学院七台河职业学院2022-6-1Principles of BoilerPage 49着火总是在热交换最强烈的区域先发生，对于不着火总是在热交换最强烈的区域先发生，对于不同的燃烧器，具体如下：同的燃烧器，具体如下：在约1500的高温环境中，典型的煤粉气流的着火时间为150200ms。内回流型燃烧器：在中心与外边缘几乎同时发生着火，有时中心区域先发生着火，其原因是中心回流使加热温度快速升高。简单直流煤粉燃