锅炉原理-第五章-煤粉燃烧理论基础及燃烧设备

1、第五章煤粉燃烧理论基础第五章煤粉燃烧理论基础 及燃烧设备及燃烧设备 第一节燃烧基本原理第一节燃烧基本原理一、化学反应速度一、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。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一般分为均相燃烧和异相燃烧hHgGbBaA通用化学反应方程式通用化学反应方程式a,b 反应物反应物 A,B 的化学反应计量系数的化学反应计量系数g,h 生成物生成物 G,H 的化学反应计量系数的化学反应计量系数化学反应速度化学反应速度dtdCxxC C 反应物或生成物浓度；反应物或生成物浓度； t - t - 时间时间l影响因素：反应物的浓

2、度、压力、温度、有否催化影响因素：反应物的浓度、压力、温度、有否催化反应和连锁反应。反应和连锁反应。1 1、反应物浓度的影响、反应物浓度的影响k k 化学反应常数化学反应常数bBaABBBbBaAAAACCkdtdCCCkdtdC或或对于炭粒燃烧对于炭粒燃烧bBBBkCdtdCbOOOkCdtdC质量作用定律质量作用定律3 3、反应物压力的影响、反应物压力的影响RTEekk0lk k 0 0 频率因子；频率因子； lE E 活化能；活化能；lR R 摩尔通用气体常数；摩尔通用气体常数；lT T 热力学温度热力学温度 l阿累尼乌兹公式阿累尼乌兹公式l反应物的压力越大，反应速度越快。反应物的压力越

3、大，反应速度越快。2 2、温度的影响、温度的影响l温度越高，反应速度越快。温度越高，反应速度越快。RTEbBBeCk0nnAnRTpxk)(反应级数反应级数 5 5、连锁反应、连锁反应32222SOOSOl三个过程三个过程4 4、催化反应、催化反应l自动连续加速生成新的活化链自动连续加速生成新的活化链NOSOSONONONOO22222232222链的激发、传递、断裂链的激发、传递、断裂HClHCl222l不分支连锁反应：不分支连锁反应：l分支连锁反应：分支连锁反应：OHOH22222)(0BksksCC 如何得到如何得到 ？DdNuksOks2)(二、氧的扩散速度二、氧的扩散速度扩散速度系数

4、扩散速度系数 ks炭粒表面的氧炭粒表面的氧浓度浓度周围介质的氧周围介质的氧浓度浓度氧扩散的努谢氧扩散的努谢尔特数尔特数分子扩散系数分子扩散系数炭粒直径炭粒直径2)(OksksNudD)Re08. 01 (2)(322OksNu试验得出试验得出ksBr即即三、燃烧速度与燃烧区域三、燃烧速度与燃烧区域燃烧速度燃烧速度 扩散速度扩散速度反应速度反应速度)(0BksksCC BrBksrkCCC)(0BrBksrCkCC000111CkCkzksr折算速度系数折算速度系数RTEbBBeCk01. 1.温度很低，温度很低，k k很小很小；0kCW 00111CkCkzksr2. 2.温度很高，温度很高，

5、k k很大很大； 3. 3. ； 相对速度和粒径的影响相对速度和粒径的影响第二节煤粉气流的着火和燃烧第二节煤粉气流的着火和燃烧一、煤粉的燃烧过程一、煤粉的燃烧过程煤粉燃烧的三个阶段煤粉燃烧的三个阶段1. 1.着火前的准备阶段着火前的准备阶段2. 2.燃烧阶段燃烧阶段3. 3.燃尽阶段燃尽阶段图图5-25-2二、燃烧过程着火和熄火的热力条件二、燃烧过程着火和熄火的热力条件放热放热图图5-45-4rnORTEVQCekQ201吸热吸热)(2bTTSQ煤粉气流着火温度煤粉气流着火温度, ,表表5-15-1，5-15-1一次风加热、水分加热、蒸发一次风加热、水分加热、蒸发 公式公式5-235-23着火

6、热着火热三、煤粉气流的着火三、煤粉气流的着火影响因素：燃料性质、运行工况影响因素：燃料性质、运行工况1. 1.燃料性质燃料性质-挥发分（图挥发分（图5-55-5）、水分、灰分、煤粉细度）、水分、灰分、煤粉细度2. 2.一次风温一次风温3. 3.一次风量（一次风率一次风量（一次风率 表表5-35-3）4. 4.一次风速一次风速 表表5-45-45. 5.炉内散热条件炉内散热条件6. 6.燃烧器结构特性燃烧器结构特性7. 7.锅炉负荷锅炉负荷燃烧效率燃烧效率四、燃烧完全条件四、燃烧完全条件1. 1.合适而充足的空气量合适而充足的空气量2. 2.适当高的炉温适当高的炉温 （1000-2000 100

7、0-2000 0 0C)C)3. 3.空气和煤粉良好扰动和混合空气和煤粉良好扰动和混合4. 4.煤粉在炉内有足够的停留时间煤粉在炉内有足够的停留时间 炉膛高度、容积、截面积炉膛高度、容积、截面积 容积热负荷、截面热负荷容积热负荷、截面热负荷43100qqr第三节煤粉燃烧器及点火设备第三节煤粉燃烧器及点火设备燃烧器要求：燃烧器要求： l煤粉炉燃烧设备：燃烧器、点火装置、炉膛煤粉炉燃烧设备：燃烧器、点火装置、炉膛组织良好的空气动力场组织良好的空气动力场有较好的燃料适应性有较好的燃料适应性环保环保运行可靠运行可靠易于实现远程和自动控制易于实现远程和自动控制l直流和旋流燃烧器直流和旋流燃烧器一、旋流煤

8、粉燃烧器一、旋流煤粉燃烧器 （一）旋转射流的特性（一）旋转射流的特性l射程短、早射程短、早期混合强烈期混合强烈 旋转强度旋转强度MM气流切向旋转动量矩气流切向旋转动量矩K K气流轴向旋转动量气流轴向旋转动量L燃烧器喷口特征尺寸燃烧器喷口特征尺寸KLMn （一）旋流煤粉燃烧器的型式（一）旋流煤粉燃烧器的型式三种旋流器三种旋流器1. 1.单蜗壳型旋流煤粉燃烧器单蜗壳型旋流煤粉燃烧器2. 2.双蜗壳旋流煤粉燃烧器双蜗壳旋流煤粉燃烧器3. 3.轴向叶片型旋流煤粉燃烧器轴向叶片型旋流煤粉燃烧器4. 4.切向叶片式旋流煤粉燃烧器切向叶片式旋流煤粉燃烧器5. 5.双调风低双调风低NOxNOx旋流煤粉燃烧器旋

9、流煤粉燃烧器二、直流煤粉燃烧器二、直流煤粉燃烧器 （一）直流射流的特性（一）直流射流的特性1. 1.均等配风直流煤粉燃烧器均等配风直流煤粉燃烧器（二）直流煤粉燃烧器的形式（二）直流煤粉燃烧器的形式2. 2.分级配风直流煤粉燃烧器分级配风直流煤粉燃烧器1. 1.宽调节比燃烧器宽调节比燃烧器（三）几种改进的直流煤粉燃烧器（三）几种改进的直流煤粉燃烧器2.PM2.PM燃烧器燃烧器三、点火装置三、点火装置 电火花点火电火花点火电弧点火电弧点火高能点火高能点火第四节煤粉炉的炉膛及其特征第四节煤粉炉的炉膛及其特征一、煤粉锅炉的炉膛一、煤粉锅炉的炉膛足够的空间和合理的形状足够的空间和合理的形状合理的炉内温度

10、和空气动力特性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（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、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（二）直流燃烧器布置及其炉内空气动力特性 1 1、切圆燃烧方式、切圆燃烧方式切向燃烧方式空气动力场切向燃烧方式空气动力场2 2、四角切圆燃烧存在的主要问题、四角切圆燃烧存在的主要问题1 1）易结渣火焰偏斜）易结渣火焰偏斜 影响火焰偏斜的因素：影响火焰偏斜的因素： 补气条件补气条件 邻角气流横向推力邻角气流横向推力 燃烧

11、器结构特性燃烧器结构特性 假想切圆直径假想切圆直径2 2）炉膛出口烟温偏差大）炉膛出口烟温偏差大3 3）二次风分配不均）二次风分配不均4 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）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、三、WW形火焰燃烧形火焰燃烧 方式方式燃烧器燃烧器燃烧器配风燃烧器配风PAXPAX型燃烧器型燃烧器第五节燃烧调整试验方法第五节燃烧调整试验方法燃烧调整试验的目的和内容燃烧调整试验的目的和内容目的：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。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：内容：空气动力场试验、锅炉负荷特性试验、风量分配试验