火电厂动力设备课件

《火电厂动力设备》《火电厂动力设备》《现代电站锅炉》

第一章绪论

第三章燃烧过程的基本理论

第五章蒸发设备与水冷壁

第七章省煤器与空气预热器

第二章燃料、制粉设备及系统

第四章煤粉炉燃烧设备

第六章过热器、再热器及蒸汽系统

第八章锅炉本体的设计与布置《现代电站锅炉》第一章绪论第二章燃料、制粉设

电站煤粉锅炉机组的构成

锅炉机组的工作过程

锅炉参数及类型

锅炉技术、经济性指标电厂锅炉发展趋势

思考题绪论电站煤粉锅炉机组的构成绪论锅炉的作用锅炉是利用燃料的热能或工业生产中的余热，将工质加热到一定温度和压力的换热设备。在锅炉内实现下叙过程电站锅炉是火力发电厂三大主机之一，又称为蒸汽发生器。火力发电厂能量转换的基本过程燃烧热交换

燃料的化学能烟气的热能蒸汽(或热水)的热能

锅炉汽轮机发电机

燃料的化学能蒸汽的热能转轴的机械能电能

1/4锅炉的作用锅炉是利用燃料的热能或工业生产中的余热，将工锅炉锅炉本体辅助设备锅炉机组电站煤粉锅炉机组组成2/4锅炉锅炉本体辅助设备锅炉机组电站煤粉锅炉机组组成2/4电站煤粉锅炉的构成1-原煤斗;2-给煤机;3-磨煤机;4-汽包;5-高温过热器;6-屏式过热器;7-下降管;8-炉膛水冷壁;9-燃烧器;10-下联箱;11-低温过热器;12-再热器;13-再热蒸汽出口;14-再热蒸汽入口;15-省煤器;16-给水;17-空气预热器18-排粉风机;19-排渣装置;20-送风机;21-除尘器;22-引风机;23-烟囱3/4电站煤粉锅炉的构成1-原煤斗;2-给煤机;3-磨煤机;4-汽电站煤粉锅炉的构成4/4电站煤粉锅炉的构成4/4

冷空气烟气烟气烟气烟囱

引风机

除尘器空气预热器

细微灰粒飞灰

（二次风）

灰渣沟

原煤排粉风机

（一次风）烟气烟气给煤机磨煤机燃烧器炉膛水平烟道尾部烟道

原煤风、粉风、粉

未燃煤粒灰渣

灰渣灰渣灰渣沟排渣装置冷灰斗

未燃煤粒未燃煤粒煤、风、烟系统1/2冷空气烟气汽、水系统汽机主凝结水

水水汽水混合物

给水泵省煤器汽包汽水分离器①

化学补充水

汽水混合物下降管下联箱水冷壁上联箱导汽管

水水水汽水混合物汽水混合物①饱和蒸汽过热蒸汽

过热器汽轮机调节级2/2汽、水系统汽机主凝结水2/2锅炉参数额定蒸发量在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料，保证热效率时所规定的蒸发量，单位为t/h（或kg/s）1/5最大连续蒸发量（大型锅炉）在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料，长期连续运行所能达到的最大蒸发量，单位为t/h（或kg/s）蒸汽锅炉额定蒸汽参数在规定负荷范围内长期连续运行应能保证的出口蒸汽参数，

额定蒸汽压力（对应规定的给水压力），单位是Mpa；

额定蒸汽温度（对应额定蒸汽压力和额定给水温度），单位是0C。锅炉参数额定蒸发量在额定蒸汽参数，额定给水温度和使我国电站锅炉参数、容量系列参数容量(t.h-1)发电功率MW蒸汽压力Mpa蒸汽温度℃给水温度℃9.8540205～225220；41050；10013.7540/540*555/555*220～250420；670125；20016.7541/541*555/555*250～2801025；100030017.3；18.1；18.3541/541*

260～2901025；2008

300；60024.2；25.3；26.4541/566*545/545*270～2901900；16506002/5我国电站锅炉参数、容量系列参锅炉类型

锅炉用途电站锅炉、工业锅炉（热水锅炉）

锅炉参数低压、中压、高压、超高压、亚临界压力、超临界压力、超超临界压力锅炉层燃炉室燃炉硫化床炉

锅炉燃烧方式3/5锅炉类型锅炉用途电站锅炉、工业锅炉（热水锅炉）锅炉类型

锅炉蒸发受热面中工质流动方式自然循环汽包锅炉具有汽包，利用下降管和上升管中工质密度差产生工质循环强制循环具有汽包和循环泵，利用循环回路中工质密度差和循环泵压头工质循环4/5锅炉类型锅炉蒸发受热面中工质流动方式自然循环汽锅炉类型

直流锅炉无汽包，给水靠给水泵压头一次通过各受热面产生蒸汽低倍率循环锅炉无汽包，具有汽水分离器和再循环泵，主要靠再循环泵实现工质再循环5/5锅炉类型直流锅炉低倍率循环锅炉5/5锅炉机组经济性指标1/3

热效率（>90%）

净效率

燃烧效率式中Q1—锅炉有效利用热，kJ/kg；

Q

r—锅炉在单位时间内所消耗燃料的输入热量,kJ/kg；

—锅炉机组自身所需的热量，kJ/kg；

—锅炉机组自身电耗对应的热量，kJ/kg；、—锅炉化学、机械未完全燃烧热损失，%锅炉机组经济性指标1/3热效率（>90%）

锅炉连续运行小时数（>5000）锅炉在两次检修之间的运行小时数2/3

锅炉可用率（约90%）（总运行小时数+总备用小时数）/统计期间总小时数（一年）

锅炉的事故率（约1%）锅炉总事故停炉小时数/（总运行小时数+事故停炉小时数）锅炉机组安全性指标锅炉连续运行小时数（>5000）2/3锅炉可用率（约90火力发电厂锅炉烟尘及有害气体

最高允许排放浓度排放物粉尘/mg.m-3

SO2/mg.m-3NOx(以NO2计)/mg.m-3

排放量

50

400Vdaf<10%110010%<=Vdaf<=20%650Vdaf>20%450本标准实用于：第三时段（2004.1.1起新建火电厂）火电厂两控区（SO2排放大或酸雨严重地区）及入炉煤Q>12550的火电厂3/3火力发电厂锅炉烟尘及有害气体

最高允许排放浓度排放物粉尘电站锅炉发展趋势加快发展大容量、高参数机组

大容量、高参数机组可适应生产发展的需要，电站热效率高，基建投资、设备和运行费用降低1/1

强化煤电环境保护，发展洁净燃煤技术燃煤的燃气-蒸汽联合循环(燃煤硫化床燃烧联合循环及整体煤气化联合循环）和超临界压力蒸汽循环可满足燃煤、高效、低污染要求提高运行可靠性和灵活性锅炉的可靠性涉及到设计、设备制造、运行维护和生产管理等各个方面运行灵活性要求大力发展中间负荷机组，适应电网调峰需要,同时考虑因燃用劣质煤带来的不利影响（结渣、积灰、磨损、腐蚀），提高锅炉煤种的适应性。提高机组的监控水平电站锅炉发展趋势加快发展大容量、高参数机组1/1强化煤电思考题锅炉的受热面及作用锅炉的主要系统按锅炉燃烧方式及蒸发受热面中工貭的流动方式来分，锅炉的类型锅炉的额定蒸发量及最大连续蒸发量锅炉的热效率及安全性指标1/1思考题锅炉的受热面及作用1/1电厂锅炉概述燃料特性煤粉及制粉设备第一章锅炉燃料及燃烧设备电厂锅炉概述第一章锅炉燃料及燃烧设备

第二节燃料特性火电厂动力设备课件

煤的工业分析成分水分(M)、灰分(A)、挥发分(V)、固定碳(FC)一煤的组成及其性质

煤的元素分析成分碳(C)、氢(H)、硫(S)、氧(0)、氮(N)

可燃元素C（固定碳和挥发分中的C）、H、S（可燃硫和硫酸盐硫）

不可燃元素（内部杂质）O、N

不可燃成分（外部杂质）M（内、外）、A

可燃气体挥发份煤中的氢、氧、氮、硫与部分碳所组成的有机化合物加热后分解,形成气体挥发出来1/12煤的工业分析成分水分(M)、灰分(A)、挥发分(V)、

煤的组成及其性质第二章1．碳(C)：主要的燃烧成分，约占40~90%，32700kJ/kg。纯碳燃点高，燃烧缓慢。燃料中的碳多以化合物形式存在2．氢(H)：重要的燃烧成分，煤中约占3~6%，kJ/kg。十分容易着火，燃烧迅速，易爆。液体和气体燃料氢含量较高约占从百分之十几到几十不等，燃烧室易析出碳黑而冒黑烟。3．硫(S)：是燃料中的有害成分，约占可燃成分的1%～8%，9050kJ/kg，燃烧后的产物

煤的元素分析成分碳(C)、氢(H)、硫(S)、氧(0)、氮(N)煤的组成及其性质第二章1．碳(C)：主要的燃烧成分，约占SO2、SO3，与水蒸汽相遇会生成亚硫酸和硫酸。1）SO2、SO3排放造成大气污染2）锅炉尾部受热面造成低温腐蚀4．氧和氮氧和氮是不可燃成分。氧约占1%~40%，含氧量随煤化程度增高而明显减少。氮主要以有机氮形态存在，约占0.5~2%。高温燃烧生成NOx，有害。第二章SO2、SO3，与水蒸汽相遇会生成亚硫酸和硫酸。第二章5．水分(Water、Moisture)：燃料中的主要杂质，约占5~60%。1）水分进入炉内吸热汽化成水蒸汽，对燃烧不利；2）

在烟气露点时，水蒸气与SO2、SO3生成亚硫酸和硫酸，造成低温腐蚀；3）造成排烟热损失

6．灰分(A)燃料中主要不可燃的矿物杂质成分10%~35%，与成煤条件、开采方式、运输条件1）可燃物减少，，着火困难，灰渣量增加，运行操作繁重；2），炉内易结渣，使受热面传热恶化，3）

第二章5．水分(Water、Moisture)：燃料中的主要杂质，2煤的成分分析基准1．燃料成分表示方法1）收到基——以进入锅炉房准备燃烧的煤为分析基准，以次为100%燃料的应用基成分是锅炉燃用燃料的实际应用成分，用于锅炉的燃烧、传热、通风和热工试验的计算。2）干燥无灰基——将变化较大，对燃烧不利的杂质灰分和水分除去后的煤作为分析基准

燃料的干燥无灰基成分不再受水分和灰分变化的影响，是—种稳定的组成成分，常用于判断煤的燃烧特性和进行煤的分类的依据，第二章2煤的成分分析基准第二章煤成分基准间的换算

不同基准之间的换算公式X=KX0

…（2-9）

式中X0、X—某成分原基准及新基准质量百分比，%K—换算系数（见表2-1）例:

3/12煤成分基准间的换算不同基准之间的换算公式二煤的主要特性指标

煤的发热量（kJ/kg)单位质量的煤完全燃烧时所释放的热量

低位发热量（Qnet）

烟气中的水蒸汽在锅炉中一般不会凝结，形成水蒸汽所吸收的汽化潜热无法被利用，使煤的发热量降低，降低后的发热量称为低位发热量。低位发热量（燃料在锅炉中的实际发热量）小于高位发热量

高位发热量(Qgr)煤的理论发热量，由实验测得的弹筒发热量（Qb）减去校正值确定（式2-10）5/12二煤的主要特性指标煤的发热量（kJ/kg)单位质量的煤

煤的灰分特性用灰熔点表示，煤灰的角锥法确定

灰的变形温度DT（原t1）灰的软化温度ST（原t2）灰熔点灰的流动温度FT（原t3）

煤的灰分特性灰分特性影响因素

煤灰的化学组成

煤灰中酸性氧化物使灰熔点提高；碱性氧化物使灰熔点降低

煤灰周围高温介质的性质

氧化性介质中，灰熔点较高；还原性介质中，灰熔点较低

9/12

煤的灰熔点越低，越容易结渣煤的灰分特性煤的灰分特性灰分特性影响因素9/12煤的灰煤中V对锅炉工作的影响

挥发分VV的含量代表了煤的地质年龄，地质年龄越短，煤的碳化程度越浅，煤中的气体挥发越少V含量越多，煤的着火温度低，易着火燃烧V多，V挥发使煤的孔隙多，反应表面积大，反应速度加快V多，煤中难燃的固定碳含量便少，煤易于燃尽V多，V着火燃烧造成高温，有利于碳的着火、燃烧10/12煤中V对锅炉工作的影响挥发分V10/12煤中M、A对锅炉工作的影响

水分M、灰分A

M、A高，煤中可燃成分相对减少，煤的热值低M、A高，M蒸发、A熔融均要吸热，炉膛温度降低M、A高，增加着火热或包裹碳粒，使煤着火、燃烧与燃尽困难；M、A高，q2、q3、q4、q6增加，效率下降M、A高，过热器易超温M、A高，受热面腐蚀、堵灰、结渣及磨损加重

M、A高，煤粉制备困难或增加能耗

A高，造成大气和环境的污染11/12煤中M、A对锅炉工作的影响水分M、灰分A11/12煤中C、S、ST对锅炉工作的影响灰熔点（ST）灰分在熔融状态下粘结在锅炉受热面上造成结渣，危及锅炉运行的安全性和经济性。对于固态排渣炉，ST<1350℃可能结渣

含碳量CC高，热值高；但不易着火、燃烧

硫分S可燃硫的热值低，含量少，对煤的着火、燃烧无明显影响易造成受热面的堵灰；腐蚀形成酸雨，污染环境燃料中的硫化铁加剧磨煤部件的磨损12/12煤中C、S、ST对锅炉工作的影响灰熔点（ST）含碳量C煤的分类

我国煤的主要分类指标

干燥无灰基挥发分Vdaf含量

可分为三大类：褐煤（Vdaf含量＞40%）、烟煤（Vdaf含量＞10%）、无烟煤（Vdaf含量≤10%）为反映煤的燃烧特性，电厂煤粉锅炉用煤还以收到基低位发热量Qar,net、收到基水分、干燥基灰分、干燥基硫分及灰的熔融特性DT、ST、FT作为参考指标，分为五大类和十小类其中低（劣）质煤单独燃烧有困难，或燃烧不稳定，或燃烧经济性差，或煤中有害杂质含量高的煤，可分为五小类1/5煤的分类我国煤的主要分类指标干燥无灰基挥发分Vdaf大类别小类别分类指标挥发份Vdaf(%)灰分(%)水分(%)硫分(%)发热量Qar,net(MJ/kg)灰融特性ST(0C)无烟煤超低挥发份煤>6.5～10

>21.0

贫煤低挥发份煤>10～19

>18.5

烟煤中挥发份煤高挥发份煤>19～27>27～40

>16.5>15.5

褐煤超高挥发份煤>40

>11.5

电厂锅炉用煤分类2/5大类别小类别分类指标挥发份电厂锅炉用煤分类大类别小类别分类指标挥发份Vdaf(%)灰分(%)水分(%)硫分(%)发热量Qar,net(MJ/kg)灰融特性ST(0C)低质煤低发热量煤超高灰分煤超高水分煤高硫煤易结渣煤≤10>10～19>19～27>27～40>40

>40≤40>46>40>12>3>12.5<21.0<18.5<16.5<15.5<11.5<13503/5电厂锅炉用煤分类大类别小类别分类指煤的类型4/5

无烟煤

碳化程度高，含碳量很高，达95%，杂质很少，发热量很高,约为25000～32500kJ/kg；

挥发份很少，小于10%，Vdaf析出的温度较高，着火和燃尽均较困难,储存时不易自燃

褐煤

碳化程度低，含碳量低，约为40～50%，水分及灰分很高，发热量低,约10000～21000kJ/kg；

挥发分含量高，约40～50%，甚至60%，挥发分的析出温度低，着火及燃烧均较容易煤的类型4/5无烟煤褐煤

烟煤

碳化程度次于无烟煤，含碳量较高，一般为40～60%,杂质少，发热量较高,约为20000～30000kJ/kg；

挥发分含量较高，约10～45%，着火及燃烧均较容易

贫煤

挥发分含量10～20%的烟煤

挥发份较少，性质介于无烟煤与烟煤之间，燃烧性能方面比较接近无烟煤；

劣质烟煤

挥发份20～30%；但水分高，灰分更高的烟煤

发热量低，为11000～12500kJ/kg

这两种烟煤着火及燃烧均较困难

煤的类型5/5烟煤煤的类型5/5煤的自燃性与爆炸性煤粉的自燃煤粉在氧化性介质中，当煤粉散热不良或周围介质温度升高时，会发生自燃煤粉的爆炸发生自燃的煤粉遇到明火会发生爆炸

影响煤粉爆炸的因素主要有：煤的挥发分含量、煤粉细度、煤粉的浓度和温度、煤粉的水分制粉系统需采用一定的防爆措施，如设置防爆门等1/4煤的自燃性与爆炸性煤粉的自燃煤粉在氧化性介质中煤粉细度Rx2/4

煤粉的细度Rx（Dx）用来表示煤粉的粗细程度用标准筛子筛分一定量的煤粉试样，筛子上煤粉的剩余量或通过量占煤样总重量的质量百分比，用Rx或Dx表示

X为筛孔边长，μm

Rx越小或Dx越大，则煤粉越细或

煤粉经济细度热损失q4、制粉电耗qdh、磨煤设备金属部件磨损qms之和为最小时的煤粉细度其中n是表示煤粉颗粒分布的均匀性系数煤粉细度Rx2/4煤粉的细度Rx（Dx）用来表示煤粉煤粉均匀性系数nR200<R90，

n为正值；当R90一定时，n值越大，则R200越小，说明煤粉中过粗的煤粉较少；当R200一定时，n值越大，则R90越大，说明煤粉中过细的煤粉较少。n值越大，煤粉中过粗和过细的煤粉均较少，即煤粉粒度分布较均匀。n取决于磨煤机和粗粉分离器的型式，一般取n=0.8～1.2。3/4煤粉均匀性系数nR200<R90，n为正值；3/4制粉设备与系统

磨煤机

低速磨(16～25r/min)

中速磨(50～300r/min)

高速磨(500～1500r/min)制粉系统

中间储仓式系统

直吹式系统1/1制粉设备与系统磨煤机制粉系统1/1低速磨（钢球磨）

普通筒式钢球磨的圆筒由电动机带动低速转动，燃料和干燥剂（热空气）从磨一端的空心轴进入圆筒，在圆筒内煤被干燥、并经筒内装有的大量钢球打碎、研磨成粉，随后被干燥剂从磨的另一端带出1/4低速磨主要有普通筒式钢球磨、双进双出筒式钢球磨低速磨（钢球磨）普通筒式钢球磨的圆筒由电动机带动低

低速磨煤机

机主要为滚筒式钢球磨煤机，一般简称钢球磨或球磨机。它是一个转动的圆柱形或两端为锥形的滚筒，滚筒内装有钢球。滚筒的转速为15～25转／分。工作时筒内的钢球不断地撞击和挤压煤块，将煤块磨制成煤粉。然后由通入滚筒内的热风将煤烘干并将煤粉送出，经分离器分离后，一定粒度的煤粉被送入煤粉仓或直接送入煤粉燃烧器。钢球磨笨重庞大、电耗高、噪声大；但对煤种的适应范围广，运行可靠，特别适宜于磨制硬质无烟煤。

低速磨煤机

低速磨煤机

机主要为滚筒式钢球磨煤机，一般简称钢球磨或球双进双出钢球磨

轴颈内带热风空心管双进双出筒式钢球磨

圆筒两端的空心轴内有一空心圆管，圆管外装有螺旋输送装置。两端的空心轴既是热风和原煤的进口，又是煤粉气流混合物的出口。从而形成两个相互对称又彼此独立的磨煤回路两个回路两个回路同时使用时磨煤机出力最大；也可以单独使用一个，这时可使磨煤出力降至50％以下2/4双进双出钢球磨轴颈内带热风空心管双进双出筒式钢球磨2/4双进双出磨煤机包括两个非常对称的研磨回路。每个回路表述如下：

通过速度自动控制的锤式给煤机把原煤从料斗内卸下。煤从给煤机的出口落人混料箱内，经过旁路热风预干燥后靠螺旋输送装置的旋转运动使煤穿过中空轴被送进磨机内。然后通过桶体内部钢球运动对煤进行研磨。

此种磨机的唯一研磨介质是钢球，通过钢球与原煤摩擦完成研磨。钢球通常是锻造的，所以造价很低，同时不需要停机就可添加钢球。因此使磨机的维修费用降低，而且提高了连续作业率。可见，双进双出筒式磨煤机较其它磨机的优越性在于能够研磨高硬度和磨蚀性强的煤种。

双进双出磨煤机包括两个非常对称的研磨回路。每个回路表述如下：钢球磨特性磨煤的单位电耗Em取决于磨煤出力Bm和消耗的电网功率Ndw

筒体和钢球的质量比其中的燃料大许多倍，Ndw主要消耗在转动筒体和升举钢球上，与磨煤出力Bm几乎无关

Em随出力Bm的降低而增高，在低负荷下运行不经济钢球磨结构简单，对煤种适应性强，出力大，运行可靠；但初投资大，对锅炉负荷适应性差；单位电耗大，噪音大3/4钢球磨特性磨煤的单位电耗Em取决于磨煤出力Bm和消耗双进双出钢球磨的特点

扩大了钢球磨的负荷调节范围4/4

响应锅炉负荷变化的时间短，有利于低挥发分煤的稳燃出力靠调整一次风量控制。加大一次风阀门的开度，风量及带出的煤粉流量同时增加，因此，在任何负荷下，煤粉浓度变化不大，且煤粉细度降低

设有微动装置磨煤机在停机或维修操作时以额定转速的1／100转速旋转，可使筒内存煤及时散热防止自燃。故短时间停机时不必将筒内的剩煤排空双进双出钢球磨煤机保持了钢球磨煤种适应性广等所有优点，同时大大缩小了体积，降低了磨煤机的能耗，增强了适应锅炉负荷变化的能力双进双出钢球磨的特点扩大了钢球磨的负荷调节范围4/4响应中速磨原煤经落煤管进入两组相对运动碾磨件之间，在压紧力的作用下被挤压、研磨成粉。热风经四周风环进入磨煤机，对被甩至此处的煤粉进行干燥并将煤粉带入粗粉分离器进行分离，不合格的煤粉返回磨煤机重磨，细粉则送出磨外1/1中速磨有盘式磨（辊-盘式）、碗式磨(辊-碗式HR、HP)、环式磨(辊-环式MPS、球-环式E)中速磨布置紧凑，初投资小，单位电耗小，适应变负荷运行；但结构复杂，不易磨水分太大和太硬的燃料中速磨原煤经落煤管进入两组相对运动碾磨件之间，在高速磨(风扇磨)

高速磨由叶轮、带有护甲的蜗壳和粗粉分离器组成，装有冲击板的叶轮由电机带动高速旋转。原煤和干燥剂一起被吸入磨煤机内，煤被转动的冲击板打碎，甩到护甲上再次被撞击成煤粉，煤粉借助风扇产生的压头由干燥剂携带经粗粉分离器带出1/1

高速磨结构简单，相应的制粉系统简单，金属耗量小，对锅炉负荷适应性强，特别适应磨高水分煤种；但部件磨损大，不宜磨制较硬的煤种高速磨(风扇磨)高速磨由叶轮、带有护甲的蜗壳和粗粉分1-煤斗；4-给煤机；7-磨煤机；8-粗粉分离器；9-排粉机；10-一次风箱；12-燃烧器；13-二次风箱；14-空气预热器；15-送风机；17-细粉分离器；21-煤粉仓；22-给粉机；23-混合器；24-乏气风箱；25-三次风（乏气）喷口；28-一次风机钢球磨中储式制粉系统有热风送粉和乏气送粉两种1/3钢球磨中储式热风送粉系统空气经送风机→空预器→一次风机→一次风箱→混合器（热气与煤粉）→一次风喷口乏气→排粉机→乏气风箱→三次风喷口

适用无烟煤、贫煤及劣质煤1-煤斗；4-给煤机；7-磨煤机；8-粗粉分离器；9-排粉机钢球磨中储式热风送粉系统

一次风

携带煤粉送入燃烧器的空气。主要作用是输送煤粉和满足燃烧初期对氧气的需要

二次风

待煤粉气流着火后再送入的空气。二次风补充煤粉继续燃烧所需要的空气，并起气流的扰动和混合的作用

三次风

对中间储仓式热风送粉系统，为充分利用细粉分离器排出的含有10%～15%细粉的乏气，由单独的喷口送入炉膛燃烧，这股乏气称为三次风2/3钢球磨中储式热风送粉系统一次风携带煤粉送入燃烧器的空气乏气→排粉机→一次风箱→混合器（乏气与煤粉）→一次风喷口

适用于烟煤等挥发分含量高的煤种钢球磨中储式乏气送粉系统3/31-煤斗；4-给煤机；7-磨煤机；8-粗粉分离器；9-排粉机；10-一次风箱；12-燃烧器；13-二次风箱；14-空气预热器；15-送风机；17-细粉分离器；21-煤粉仓；22-给粉机；23-混合器乏气→排粉机→一次风箱→混合器（乏气与煤粉）→一次风喷负压系统：排粉风机装在磨煤机出口，整个系统在负压下运行

煤粉不会向外泄漏，对环境污染小

漏风大，排粉风机磨损严重，效率低，电耗大，系统可靠性差

1-煤斗；3-给煤机；4-磨煤机；5-煤粉分离器；6-一次风箱；15-排粉机；8-燃烧器；10-送风机；11-高温一次风机（排粉机）；12-空气预热器；13-热风风道；14-冷风风道；15-排粉机；16-二次风箱；19-密封风机中速磨直吹式负压系统1/5中速磨直吹式制粉系统有正压和负压系统负压系统：排粉风机装在磨煤机出口，整个系统在负压下运行1-煤中速磨直吹式正压热一次风系统

正压系统：一次风机布置在磨煤机之前，系统处于正压状态下工作无漏风；叶片磨损小煤粉易外泄，系统需设专门的密封风机

热一次风系统：配置二分仓回转式空预器。一次风机布置在空预器与磨煤机之间，输送的是热空气空气温度高，比容大，风机体积大，电耗高，易发生高温侵蚀，运行效率及可靠性低2/51-煤斗；3-给煤机；4-磨煤机；5-煤粉分离器；6-一次风箱；15-排粉机；8-燃烧器；10-送风机；11-高温一次风机（排粉机）；12-空气预热器；13-热风风道；14-冷风风道；15-排粉机；16-二次风箱；19-密封风机正压系统有热一次风和冷一次风系统中速磨直吹式正压热一次风系统正压系统：一次风机布置在磨煤中速磨直吹式正压冷一次风系统

冷一次风系统：配置三分仓回转式空预器。一、二次风各自由单独风机输送，风机处于空预器之前，输送的是干净的冷空气

空气温度低，比容小，风机体积小，电耗低，效率高；高压头冷一次风机可兼作密封风机，简化系统；热风温度不受一次风机的限制，可满足磨制较高水分煤种的要求3/51-煤斗；3-给煤机；4-磨煤机；5-煤粉分离器；6-一次风箱；15-排粉机；8-燃烧器；10-送风机；11-高温一次风机（排粉机）；12-空气预热器；13-热风风道；14-冷风风道；15-排粉机；16-二次风箱；19-密封风机中速磨直吹式正压冷一次风系统冷一次风系统：配置三分仓回转高速磨直吹式系统1-煤斗；3-给煤机；5-磨煤机；6-煤粉分离器；7-燃烧器；8-二次风箱；9-空气预热器；10-送风机；12-抽风机（a）热风干燥；（b）热风-炉烟干燥4/5磨制烟煤和水分不高的褐煤

采用热风作为干燥剂磨制高水分不高的褐煤采用热风掺炉烟作为干燥剂

高速磨直吹式系统1-煤斗；3-给煤机；5-磨煤机；6-煤粉分两种制粉系统的比较

直吹式系统系统简单、设备部件少，管路短、阻力小，初投资和系统的建筑尺寸小，输粉电耗较小；但磨煤机的工作直接影响锅炉的运行，锅炉机组的可靠性相对低些5/5

储仓式系统设有煤粉仓，磨煤机可一直维持在经济工况下运行，磨煤机的工作对锅炉影响较小，系统的可靠性高；但系统复杂、设备部件多，初投资及运行费用高

锅炉负荷变动时

储仓式系统调节给粉机转数改变煤粉量，既方便又灵敏

直吹式系统从改变给煤量开始，经过整个系统才能改变煤粉量，惰性较大两种制粉系统的比较直吹式系统系统简单、设备部件少，管

选择制粉系统的顺序： 煤种磨煤机（及负荷）制粉系统当燃用无烟煤、贫煤时，选低速筒式钢球磨热风送粉的储仓式制粉系统； 当燃用挥发分较高及较硬的煤时，选低速筒式钢球磨干燥剂送粉的储仓式制粉系统； 对于中速磨煤机，应先选用直吹式制粉系统，当有适当理由时可选用储仓式制粉系统； 对于风扇式磨煤机，选直吹式制粉系统。 选择制粉系统的顺序：给煤机给煤机给煤机适用于火力发电厂燃煤炉制粉系统,能在很大的负荷变动范围内改善锅炉性能,使过热温度、再热温度和压力温度的控制更为稳定,使燃料与所需空气量更为匹配,所需的空气过剩量减少,连续给煤,称量准确,工作稳定,节能高效,是燃煤锅炉制粉系统中与磨煤机相配的先进的计量给煤设备.工作原理储煤仓中的煤通过煤闸门进入给煤机,由给煤机内部的输送计量胶带连续均匀输送磨煤机中,在输送计量胶带的下面装有电子称重装置,该装置主要由高精度的电子皮带秤组成,称重传感器产生一个与煤的重量成比例的电信号和速度传感器检测到的皮带速度信号,同时送入积算器,经积算后得到瞬时流量和累计量.给煤机埋刮板给煤机埋刮板给煤机是一种在封闭的矩形断面的壳体内，借助于运动着的刮板链条连续输送散状物料的运输设备。因为在输送过程中，刮板链条埋于被输送的物料之中，故而称“埋刮板给煤机”。

埋刮板给煤机埋刮板给煤机是一种在封闭的矩形断面的壳体内，借助火电厂动力设备课件电子称重式皮带给煤机电子称重重力式皮带给煤机是怎样工作的？有何特点？

电子重力式皮带给煤机工作原理是：它的传送方式与一般皮带给煤机一样，不同的是它能称量、指示给煤量。给煤机的称重段辊子，可称量出煤在规定皮带长度区间的质量，该质量和皮带速度可通过传感器将信号传递给计数器，然后指示出给煤率（kg/s）。当给煤率与锅炉要求给煤率不符时，可自动调节皮带速度而自动改变给煤量。

电子称重式皮带给煤机电子称重重力式皮带给煤机是怎样工作的？有粗粉分离器粗粉分离器的作用是什么？并说明其工作原理。

粗粉分离器的作用是将由磨煤机出来的气粉混合物中粗粒煤粉分离出来，返回磨煤机重磨。它的另一个作用是可能调节煤粉细度。分离器型式很多，发电厂使用较多的是离心式分离器，其工作原理如下：

（1）

重力分离当使煤粉气流速度降低时，动能下降，粗粉颗粒即被分离出来。如煤粉气流在管道中流速约16—20m/s，进入分离器内外锥体之间的环形空间时，流速下降至16—20m/s，粗粉粒在重力作用下首先被分离出来。

（2）

惯性分离气流方向改变时，粗粒煤粉惯性力大，能从气流中分离出来。如气流在进入折向挡板及出口管时，方向都要改变。

（3）

离心分离气流进入折向挡板时，产生旋转动力，粗粒煤粉的离心力大，会从气流中分离出来。

粗粉分离器粗粉分离器的作用是什么？并说明其工作原理。

粗粉分细粉分离器细粉分离器的作用是什么？并说明其工作原理。

在中间储仓式制粉系统中，细粉分离器的作用是把煤粉从气流中分离出来。

细粉分离器双称旋风分离器，其工作原理是：由粗粉分离器出来的气粉混合物，多切向进入细粉分离器外圆筒的上部，旋转着向下流动，煤粉在离心力作用下被抛向筒壁落下，气流转向进入内套筒时，借惯性力再次分离出煤粉。分离出的煤粉由下部送入煤粉仓，分离后的干燥剂（乏气），由出口管引出送往排粉机。

细粉分离器细粉分离器的作用是什么？并说明其工作原理。

在中间火电厂动力设备课件火电厂动力设备课件给粉机给粉机的作用是什么？

给粉机的作用是按照锅炉负荷所需燃煤量，把煤粉仓中的煤粉均匀地送入一次风管中。

叶轮式给粉机，在同一转轴上装有搅拌器、上叶轮及下叶轮，煤粉先由左边上板孔落入上叶轮仓中，上叶轮将煤粉拨到右边下板孔落入下叶轮仓中，下叶轮再将煤粉拨到左边的给粉管中。该给粉机配有直流电动机，通过改变其转速，实现给粉量的调节。

叶轮式给粉机的特点是：煤粉通道曲折，可避免煤粉自流，使供粉均匀，还可防止一次风吹入煤粉仓而破坏了正常供粉。它的缺点是：对煤粉中的木屑、棉丝等杂物较敏感，叶轮容易被卡死而影响正常运行。

给粉机给粉机的作用是什么？

给粉机的作用是按照锅炉负荷所需燃思考题煤的元素分析与工业分析成分煤的成分基准及换算煤发热量的类型及换算V、M、A、C、S、ST对锅炉工作的影响无烟煤的特性及对锅炉运行的影响煤粉的细度、均匀性系数及煤的可磨性系数双进双出钢球磨与中速磨工作原理中储式热风送粉与乏气送粉系统一、二、三次风直吹式负压与正压系统中速磨正压冷一次风系统1/1思考题煤的元素分析与工业分析成分1/1第三章燃烧过程的理论基础

化学反应速度

化学反应速度及影响因素

固体燃料的燃烧

煤燃烧的四个阶段

焦碳的燃烧

煤和煤粉的燃烧特点煤粉气流的着火与燃烧

着火与熄火的热力条件

煤粉气流的着火及影响因素

完全燃烧的条件

思考题第三章燃烧过程的理论基础化学反应速度

化学反应速度

在反应系统单位体积中物质（反应物或生成物）浓度的变化率

对于反应式A＋B→G＋H反应速度为

CA、CB、CG、CH分别为反应物A、B和生成物G、H的浓度，mol/cm3

α、β、γ、δ分别为相应的化学计量系数

燃烧反应是一种发光放热的高速化学反应，同时伴随各种物理过程

均相燃烧

燃料和氧化剂物态相同，如气体燃料在空气中燃烧

多相燃烧

燃料和氧化剂物态不同，如固体燃料在空气中燃烧

化学反应速度1/4化学反应速度在反应系统单位体积中物质（反应均相反应质量作用定律

质量作用定律反映浓度对化学反应速度的影响

对于均相反应，在一定温度下，化学反应速度与参加反应各反应物浓度乘积成正比，各反应物浓度的幂指数等于其相应的化学计量系数2/4

对反应A＋B→

G＋H

质量作用定律可用下式表示

式中：k为反应速度常数，表示单位物质浓度时的反应速度

在温度不变的情况下，反应物的浓度（单位容积中分子数）越高，分子的碰撞机会越多，化学反应速度就越快均相反应质量作用定律质量作用定律反映浓度对化学反应速多相反应质量作用定律3/4

多相燃烧反应在固体表面进行，固体燃料浓度不变（CA=常数），故多相反应速度w是指在单位时间、单位表面上反应物（气相）浓度的变化率

式中fA－单位容积两相混合物中固相物质的表面积；CB－气相反应物质的浓度多相反应质量作用定律3/4多相燃烧反应在固体表面进阿累尼乌斯定律阿氏定律反映温度对化学反应速度的影响

反应物浓度不变时，反应速度可用反应速度常数k来表示。k随温度变化的关系

式中k0－频率因子，近似为一常数R、T、E－通用气体常数、热力学温度、活化能

4/4

活化能E破坏原有化学键并建立新化学键所必须消耗的能量，具有活化能的分子为活化分子。活化能E与反应物种类有关，挥发分含量小的煤，E大在一定的温度下，活化能E越大，则反应速度常数k值越小，反应速率越小；而在一定的活化能E下，温度越高，则反应速度常数k值越大，反应速率越大阿累尼乌斯定律阿氏定律反映温度对化学反应速度的影响煤燃烧过程的四个阶段

预热干燥

煤被加热至100℃左右，煤粒表面及煤粒缝隙间的水被逐渐蒸发出来。大量吸热

1/1

挥发份析出并着火

温度升至一定值，煤中挥发分析出，同时生成焦碳（固定碳）。不同的煤，开始析出挥发分的温度不同，达到一定温度，析出的挥发分就着火、燃烧。对应的温度称煤的着火温度，不同煤的着火温度不同。少量吸热

燃烧挥发份首先燃烧造成高温，包围焦炭的挥发分基本烧完且燃烧产物离析后，碳开始着火、燃烧。大量放热

燃尽

残余的焦炭最后燃尽，成为灰渣。少量放热上述各阶段实际是交叉进行的；着火和燃尽是最重要的两个阶段，着火是前提，燃尽是目的煤燃烧过程的四个阶段预热干燥煤被加热至100℃左右焦碳燃烧的动力学特性1/4

氧气从外界扩散到炭粒周围，氧气通过灰壳的阻力，到达炭粒的表面

氧气吸附在炭粒表面高温下，炭粒和氧进行化学反应，生成CO2和CO，同时不可燃物生成灰渣（灰壳的一部分）发生在焦碳表面的多相燃烧反应包括下述几个过程

燃烧产物（CO2和CO）从炭粒表面上解吸析

燃烧产物通过灰壳阻力向外扩散，其中CO2直接扩散在周围空气中，CO在扩散过程中遇氧气又变成CO2，然后再向远处空气中扩散焦碳燃烧的动力学特性1/4氧气从外界扩散到炭粒周围，氧气通焦碳燃烧的动力学特性

焦碳的燃烧反应速度的影响因素可以是化学的（反应物的吸附作用、化学反应本身、或生成物的脱附作用）；也可以是物理扩散的

焦碳的燃烧反应速度取决于上述连续过程中最慢的某一个阶段，氧向碳粒表面的扩散或在碳表面发生的化学反应2/4焦碳燃烧的动力学特性焦碳的燃烧反应速度的影响因素可以是化学碳的燃烧反应速度3/4反应速度常数k

取决于碳粒表面的化学反应速度常数kC和氧的扩散速度常数kD

其中 式中A为反应前置系数；d为碳粒直径；D为氧气扩散系数；

为化学当量因子。若主要产物是CO2，则等于1；若主要产物是CO，则等于2；TP、Ta分别为碳粒温度和边界层中气体平均温度碳的燃烧反应速度3/4反应速度常数k取决于碳粒表面燃烧反应区域4/4

动力区

燃烧反应的温度不高，

kC《kD，焦碳燃烧处于化学动力控制下，反应速率常数k=kC

燃烧反应速度w取决于碳粒表面的化学反应速度,随温度的升高按指数增大。

强化燃烧的措施是提高反应系统的温度

扩散区燃烧反应温度较高，kC》kD，焦碳燃烧处于扩散控制下，反应速率常数k=kD

燃烧反应速度w取决于氧气向碳粒表面的扩散速度。强化燃烧的措施是强化扰动，减小煤粉颗粒

过渡区动力区与扩散区之间区域，强化燃烧的措施是同时提高炉膛温度和扩散速度根据燃烧条件的不同，可将多相燃烧分为三种不同的区域燃烧反应区域4/4动力区燃烧反应的温度不高，k煤的燃烧特点

煤中含有水分

煤的燃烧过程中，水蒸气很易和C及燃烧产物CO作用，生成CO2和H2，H2再与CO或CO2反应。这种催化作用，使燃烧反应更加复杂并改变化学反应速度1/2

煤中含有挥发分

挥发分对煤的着火燃烧有利；另一方面，挥发分析出燃烧，消耗了大量氧气，并增加了氧气向煤粒表面的扩散阻力，使燃烧过程的初期焦碳的燃烧速度下降

煤中含有矿物杂质

在燃烧过程会生成灰，灰层包裹着碳粒，会妨碍氧向碳粒表面的扩散，或使碳粒反应表面减少，使燃烧难以进行，燃尽困难

煤是一种多孔性物质它受热时产生的水蒸气和挥发分，不但向煤粒表面四周的空间扩散，而且还会向煤粒的内部空隙扩散煤的燃烧特点煤中含有水分煤的燃烧过程中，水蒸气煤粉的燃烧特点锅炉燃用煤粉的颗粒很小（30～100μm），炉膛温度又很高，煤粉在炉膛中的加热速度可以达到（104℃/s或更高）2/2煤粉快速加热时，煤中挥发分的含量和成分都与慢速加热的挥发分常规测试方法不同

煤粉快速加热时，挥发分析出、着火和碳的着火燃烧几乎是同时的，其中极小的煤粉甚至可能先着火燃烧煤燃烧的四个阶段不明显，挥发分析出过程几乎延续到燃烧的最后阶段煤粉的燃烧特点锅炉燃用煤粉的颗粒很小（30～100μ

煤粉气流的着火是由缓慢的氧化状态转化到快速的燃烧状态的瞬间过程。转变时的瞬间温度称为着火温度着火和熄火的热力条件1/3燃烧过程中向周围介质的散热量Q2为式中V、F―分别为煤粉空气混合物容积和燃烧室壁面面积α―混合物向燃烧室壁面的综合放热系数T、Tb―分别为反应系统温度和燃烧室壁面温度

燃烧室内煤粉空气混合物燃烧时的放热量Q1为

煤粉气流着火、熄火的热力条件煤粉气流燃烧时要放出热量，同时又向周围介质散热。这两个互相矛盾过程的发展，可能使燃烧过程发生（着火）或者停止（熄火）煤粉气流的着火是由缓慢的氧化状态转化到快速的燃烧状态煤粉气流的着火温度放热曲线Q1是一条指数曲线，散热曲线Q2接近于直线2/3点2对应的温度即为着火温度Tzh

Tb=Tb1（很低），散热线与Q1交点1为稳定平衡点，煤粉处于低温缓慢氧化状态

Tb=Tb2，散热线

与Q1交点2为不稳定平衡点，只要稍增加系统的温度，Q1

>Q2

，反应将自动加速过渡到点3高温稳定平衡点，此时，只要保证煤粉和空气的不断供应，最后将稳定在高温燃烧状态。即在一定的放热和散热条件下，只要系统温度T>Tzh，燃烧反应就会自动进行煤粉气流的着火温度放热曲线Q1是一条指数曲线，散热曲煤粉气流的熄火温度

Tzh

、Txh是在一定测试条件下的相对特征值，

Txh大于Tzh。强化着火的措施

在散热条件不变的情况下，增加可燃混合物的初温、浓度和压力，加强放热在放热条件不变时，增加燃烧室的保温，减少放热

3/3

Tb=Tb2、强化散热，散热线与Q1交点4为不稳定平衡点，只要反应系统温度稍降低，Q1

<Q2

，反应系统温度急剧下降过渡到点5低温稳定平衡点，此时，煤粉只能产生缓慢地氧化，而不能着火和燃烧，从而使燃烧过程中止（熄火）。即在一定的放热和散热条件下，只要系统温度T<Txh，燃烧反应就会自动中断

点4对应的温度即为熄火温度Txh

煤粉气流的熄火温度Tzh、Txh是在一定测试条件下的相煤粉气流着火热1/4煤粉气流的着火热为将煤粉气流加热到着火温度所需的热量着火热大，着火所需时间长，着火点离开燃烧器喷口的距离大，着火困难第一项为加热煤粉和一次风所需热量第二项为煤粉中水分蒸发、过热所需热量对于热风送粉，煤粉气流的着火热为煤粉气流着火热1/4煤粉气流的着火热为将煤粉气流加热到着火温影响煤粉气流着火的因素

燃料的性质

挥发分含量Vdaf小；水分、灰分含量高；煤粉细度大，则煤粉气流着火温度提高，着火热增大，着火所需时间长，着火点离开燃烧器喷口的距离增大2/4

炉内散热条件

减少炉内散热，有利于着火。敷设卫燃带是稳定低挥发分煤着火的有效措施，但需预防结渣

煤粉气流的初温

提高初温T0可减少着火热。燃用低挥发分煤时应采用热风送粉制粉系统，提高预热空气温度影响煤粉气流着火的因素燃料的性质2/4炉内散热条件煤粉影响煤粉气流着火的因素

一次风量V1

V1过大，着火热增加，着火延迟

V1过低，燃烧初期由于缺氧，化学反应速度减慢，阻碍着火继续扩展

V1在最佳值范围内选取（P80表5-4和P88表5-7）3/4

一次风速w1

w1过高，通过单位截面积的流量增大，降低煤粉气流的加热速度，着火距离加长，着火推迟w1过低，燃烧器喷口易烧坏，煤粉管道堵塞w1在最佳值范围内选取（P80表5-5和P88表5-7）影响煤粉气流着火的因素一次风量V13/4一次风速w

锅炉负荷D

D降低，煤耗量B相应减少，水冷壁总的吸热量Q也减少，但减少的幅度较小，故Q/B反而增加，炉膛平均烟温及燃烧器区域烟温降低，对煤粉气流着火不利，当锅炉负荷降到一定程度时，会危及着火的稳定性，甚至可能引起熄火影响煤粉气流着火的因素4/4着火稳定性条件限制了煤粉锅炉负荷的调节范围。一般在没有其他稳燃措施条件下，固态排渣煤粉炉只能在高于70%额定负荷下运行锅炉负荷D影响煤粉气流着火的因素4/4着火稳定性条件煤粉气流完全燃烧的条件1/3最佳应使(q2

+q3

+q4)为最小通过燃烧调整试验确定，并在运行中尽量保持该值

对烟煤，可取=1.15对无烟煤、贫煤，可取=1.2值影响q2、q3和q4在一定范围内减小，q2降低，但q3、q4会增加

供应适量的空气α（V/V0）

炉膛出口过剩空气系数

的大小可反映空气量对燃烧过程的影响q2-排烟损失；q3-化学不完全燃烧热损失；q4-机械不完全燃烧热损失；q5-散热损失；q6-其他热损失煤粉气流完全燃烧的条件1/3最佳应使(q2+q煤粉气流完全燃烧的条件

保证足够的炉膛温度

炉温高，着火快，燃烧速度快，燃烧过程便进行得猛烈，燃烧也易于趋向完全

炉温过高，不但会引起炉内结渣，也会引起水冷壁的膜态沸腾

炉温在（1000～2000℃）范围内比较适宜2/3

促进燃料与空气充分混合煤粉完全燃烧应使煤粉和空气充分扰动混合。要求燃烧器的结构特性优良，一、二次风配合良好，炉内空气动力场均匀煤粉气流完全燃烧的条件保证足够的炉膛温度2/3促进燃料

保证足够的停留时间τ

煤粉在炉内的停留时间τ

煤粉自燃烧器出口至炉膛出口所经历的时间

τ过小，煤粉至炉膛出口处还没有烧完，炉膛出口后温度降低使燃烧基本停止，造成燃烧热损失增大；局部再燃烧会引起过热器爆管和结渣

τ取决于炉膛容积热强度、炉膛截面热强度和锅炉运行负荷煤粉气流完全燃烧的条件3/3保证足够的停留时间τ煤粉气流完全燃烧的条件3/3思考题燃烧化学反应速度及影响因素煤燃烧的四个阶段煤燃烧的动力反应区、扩散反应区及强化燃烧的措施着火温度与熄火温度着火热及影响煤粉气流着火的主要因素煤粉气流完全燃烧的条件强化无烟煤着火和燃烧的措施1/1思考题燃烧化学反应速度及影响因素1/1第四章煤粉炉及燃烧设备煤粉燃烧设备

炉膛与燃烧器的作用

燃烧器的类型与布置

煤粉火炬的稳燃技术W型火焰燃烧方式

W型火焰炉膛结构

W型火焰燃烧方式的特点燃烧污染物的控制方法

N0X、S0X的控制技术

思考题第四章煤粉炉及燃烧设备煤粉燃烧设备

燃烧器的作用是将燃料与燃烧所需空气按一定的比例、速度和混合方式经喷口送入炉膛

保证燃料与空气充分混合、及时着火、稳定燃烧和燃尽，燃烧效率高

能形成良好的炉内空气动力场，火焰在炉内的充满程度好，且不会冲墙贴壁，避免结渣

有较好的燃料适应性和负荷调节范围

能减少NOX的生成，减少对环境的污染

结构简单，流动阻力较小炉膛与燃烧器的作用1/1

炉膛是燃料燃烧和热交换（主要是辐射能交换）的场所

保证燃料燃烧完全（燃料在炉膛内有足够的停留时间）布置合适的受热面、合理组织炉内热交换

满足锅炉容量的要求；同时使烟气到达炉膛出口时被冷却到使其后的对流受热面不结渣和安全工作所允许的温度炉膛出口的NOX和SOX等排放量应符合环保要求燃烧器的作用是将燃料与燃烧所需空气按一定的比例、速度和混合燃烧器的类型与布置

直流燃烧器

直流射流

直流燃烧器的类型

直流燃烧器的布置

旋流燃烧器

旋转射流

旋流燃烧器的类型与布置1/1燃烧器的类型与布置直流燃烧器1/1WH=0，CH=0，TH>T0直流射流空气动力特性由直流燃烧器各喷口以较高的初速（Re≥105）和一定的浓度，射入尺寸很大的炉膛空间（炉膛内充满高温、静止介质（烟气），煤粉浓度为零）的煤粉气流是一股湍流自由射流1/4W0C0T0WH=0，CH=0，TH>T0直流射流空气动力特性由直流射流空气动力特性2/4湍流自由射流除了做整体轴线方向运动外，流体微团还具有纵向脉动和横向脉动，其边界上的流体微团不断与周围介质发生热质交换动量交换，将部分周围高温、静止介质卷吸到射流中来，并随射流一起运动射流横断面不断扩展，流量Q增加；煤粉浓度C下降；温度T升高；轴向速度W逐渐减慢，最后射流的能量完全消失在空间介质中WH=0，CH=0，TH>T0W0C0T0直流射流空气动力特性2/4湍流自由射流除了做整体轴直流射流空气动力特性

卷吸量Q外边界卷吸的高温烟气量

卷吸量大，煤粉气流吸收的热量多，着火条件好3/4显然，射流卷吸周围气体越多，射流轴向速度衰减较快直流湍流自由射流的卷吸量相对较小，而射程较大

射程L

射流轴向速度w与射流初始速度w0的比值降低到某一不为零的数值（如0.05）时的截面与喷口间的距离射程反映轴向速度w沿射流运动方向衰减的程度，即射流对周围气体的穿透能力。射程大，煤粉气流后期混合好W0C0T0WH=0，CH=0，TH>T0直流射流空气动力特性卷吸量Q外边界卷吸的高温烟气量3

射流的刚度射流在有限空间内，抵抗外界干扰不发生偏离轴线的能力刚度不够，射流偏移到炉墙，可能引起结渣；偏向其他射流，会干扰其正常工作

射流的初始动量越大，刚度越大扩展角θ

θ决定射流的形状及两相邻射流开始混合点，对煤粉气流着火和氧化剂的及时补充影响很大

直流湍流自由射流的θ相对较小直流射流空气动力特性4/4射流的刚度扩展角θ直流射流空气动力特性4/4直流燃烧器均等配风

均等配风燃烧器一、二次风喷口相间布置，即在二个一次风喷口之间均等布置一个或二个二次风喷口，各二次风喷口的风量分配较均匀均等配风燃烧器一、二次风口间距较小，有利于一、二次风的较早混合，使一次风煤粉气流着火后能迅速获得足够的空气，达到完全燃烧1/2

直流燃烧器的一、二、三次风分别由垂直布置的一组圆形或矩形的喷口以直流湍流自由射流的形式喷入炉膛。根据燃煤特性不同，一、二次风喷口的排列方式可分为均等配风和分级配风

均等配风适用于燃用高挥发分煤种，常称为烟煤、褐煤型配风方式直流燃烧器均等配风均等配风燃烧器一、二次风喷口相间布置

分级配风燃烧器一次风喷口相对集中布置，并靠近燃烧器的下部，二次风喷口则分层布置，一、二次风喷口间保持较大的距离，燃烧所需要的二次风分阶段送入燃烧的煤粉气流中，强化气流的后期混合，促使燃料燃烧与燃尽分级配风燃烧器一次风喷口高宽比大，卷吸量大；煤粉气流相对集中，火焰中心温度高，有利于低挥发分煤的着火、燃烧

直流燃烧器分级配风2/2分级配风适合于燃用低挥发分煤种或劣质煤，常称为无烟煤和贫煤配风方式

分级配风燃烧器一次风喷口相对集中布置，并靠近燃烧器的下部，

切圆燃烧方式直流燃烧器的布置炉膛四角或接近四角布置，四个角燃烧器出口气流的轴线与炉膛中心的假想圆相切，使气流在炉内强烈旋转直流燃烧器四角布置切圆燃烧方式1/3

切圆燃烧方式的特点煤粉气流吸热量大依靠本身外边界卷吸烟气、炉膛辐射热及来自上游邻角正在剧烈燃烧的火焰的冲击和加热。着火条件好火焰在炉内充满度较好，燃烧后期气流扰动较强有利于燃尽，煤种适应性强切圆燃烧方式直流燃烧器的布置炉膛四角或接近四角布置，一次风煤粉气流的偏斜切圆燃烧方式实际气流并不能完全沿轴线方向前进，会出现一定的偏斜，严重时会导致燃烧器出口射流贴墙或冲墙。造成炉膛水冷壁结渣；炉膛出口较大的残余旋转会引起烟温和过热汽温偏差

邻角气流的横向推力

四角射流的旋转动量矩。其中二次风射流动量矩起主要作用；一次风射流本身的动量（刚性）则是维持气流不偏斜的内在因素增加一次风动量或减少二次风动量，可减轻一次风射流的偏斜一次风速受着火条件限制；二次风速也不宜降低，否则减弱炉内气流的扰动一、二次风速推荐值见P80表5-52/3一次风煤粉气流的偏斜切圆燃烧方式实际气流并不能完全沿轴线

炉膛的结构特性

燃烧器射流两侧卷吸烟气形成负压，内侧（向火侧）夹角α1大，且有上游邻角气流横扫过来，补气条件好外侧（背火侧）夹角α2小，且需从射流较远处回流烟气或由射流上下两端来补气，补气条件差射流两侧因此出现压差，迫使射流偏向压力低的一侧

假想切圆直径dJX

较大的dJX可使邻角火炬的高温烟气更易达到下角射流的根部，扰动更强烈，有利于煤粉气流着火、燃尽

dJX过大，射流偏斜增大一次风煤粉气流的偏斜3/3炉膛的结构特性燃烧器射流两侧卷吸烟气形成负压，假想

旋流燃烧器出口气流是一股绕燃烧器轴线旋转的旋转射流

二次风射流均为旋转射流,一次风射流可以是旋转射流,也可以是直流射流旋流射流空气动力特性1/1旋流燃烧器适用于含挥发分较高的煤种卷吸量较大，扩展角较大旋流射流具有很高的切向速度和足够大的轴向速度，具有比直流射流大得多的扩展角，射流中心形成回流区，射流内、外同时卷吸炉内高温烟气，卷吸量大。早期湍动混合强烈

轴向速度衰减较快，射流射程较短后期扰动较弱

旋流强度n是表征射流旋转程度的特征参数，n越大，射流旋转程度越大旋流燃烧器出口气流是一股绕燃烧器轴线旋转的旋转射流旋流射旋流燃烧器的类型

旋流燃烧器的一、二次风通过旋流器形成旋转射流，根据旋流器的结构不同，旋流燃烧器分为蜗壳式旋流燃烧器采用蜗壳作旋流器叶片式旋流燃烧器

采用叶片作旋流器型

式旋

流

器一

次

风二

次

风蜗壳型双蜗壳单蜗壳叶片+蜗壳旋转直流，带中心扩流锥经蜗壳旋转旋转旋转经叶片旋转叶片型轴向叶片切向叶片直流或弱旋直流或弱旋旋转旋转1/3旋流燃烧器的类型旋流燃烧器的一、二次风通过旋流器形成旋流燃烧器的布置旋流燃烧器前墙布置不受炉膛截面宽、深比限制，布置方便，与磨煤机联接煤粉管道短主气流上下两端形成明显的停滞旋涡区，炉膛火焰的充满程度较差，炉内火焰的扰动较差，不利于燃烧后期的扰动和混合

2/3旋流燃烧器的布置旋流燃烧器前墙布置2/3旋流燃烧器的布置

燃烧器前后墙或两侧墙布置两面墙上燃烧器喷出的火炬在炉膛中央互相撞击后，火焰大部分向炉膛上方运动，炉内的火焰充满程度较好，扰动性也较强若对冲的两个燃烧器负荷不相同，则炉内高温火焰将向一侧偏移，造成结渣

旋流燃烧器炉顶布置只在采用W火焰燃烧技术的较矮的下炉膛中才应用3/3旋流燃烧器的布置燃烧器前后墙或两侧墙布置旋流煤粉火炬的稳燃技术1/6

利用燃烧器的各种结构产生局部烟气的回流，增强对煤粉气流供热能力

用饨体产生回流，如钝体燃烧器等；

用速度差产生回流，如大速差同轴射流燃烧器；

用叶片产生回流，如旋流预燃室；采用各种方法使煤粉气流在进入炉膛之前进行浓缩分离

浓相(0.8～1.2kg煤粉/kg空气)处于炉膛内的向火面，有利于着火和燃烧煤粉淡相(0.2～0.4kg煤粉/kg空气)处于水冷壁面，可减缓水冷壁遭受煤粉的冲刷磨损、高温腐蚀和结渣煤粉火炬的稳燃技术1/6利用燃烧器的各种结构产生局部烟气的钝体燃烧器

钝体燃烧器是在直流燃烧器靠近一次风喷口1出口处安装一个三角形的非流线形物体—钝体2

煤粉空气流经钝体后，在钝体后面产生一个较大的高温回流区3

2/6在钝体的导流下，一次风射流的扩展角显著增大，射流外边界卷吸高温烟气的能力有所增加钝体燃烧器钝体燃烧器是在直流燃烧器靠近一次风喷口1出口处高浓度煤粉的稳燃作用3/6提高煤粉化学反应速度减少煤粉气流的着火热，降低煤粉气流着火温度增加辐射吸热量降低污染物NOx的排放高浓度煤粉的稳燃作用3/6提高煤粉化学反应速度WR煤粉燃烧器

煤粉气流通过管道弯头时，受离心力的作用分成浓淡两股，喷嘴中间的水平肋片将其保持到离开喷口以后的一段距离，形成煤粉浓淡偏差燃烧4/6

煤粉喷嘴出口处的扩流锥，可在喷嘴出口形成一个稳定的回流区，将高温烟气不断回流到煤粉火炬的根部，以维持