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1、5555旋风燃烧方式旋风燃烧方式及其设备及其设备锅炉原理锅炉原理锅锅炉炉原原理理本节内容本节内容 一、旋风燃烧及其特点一、旋风燃烧及其特点 二、旋风炉的分类二、旋风炉的分类 三、旋风炉对燃料的适应性三、旋风炉对燃料的适应性锅锅炉炉原原理理一、旋风燃烧及其特点一、旋风燃烧及其特点 旋风燃烧旋风燃烧:空气带动燃料颗粒在圆筒内旋转空气带动燃料颗粒在圆筒内旋转.烧旋风炉烧旋风炉:组织旋风燃烧方式的设备。组织旋风燃烧方式的设备。旋风筒旋风筒:旋风炉中主要进行燃烧的圆筒。旋风炉中主要进行燃烧的圆筒。锅锅炉炉原原理理 一台旋风炉可以有一只或数只旋风筒。一台旋风炉可以有一只或数只旋风筒。旋风炉中，高速的二次风

2、从切向进入筒旋风炉中，高速的二次风从切向进入筒内，而燃料则可以从切向，也可以从轴内，而燃料则可以从切向，也可以从轴向进入。向进入。在筒内，二次风携带燃料颗粒旋转前在筒内，二次风携带燃料颗粒旋转前进，大部分燃料颗粒在离心力的作用下进，大部分燃料颗粒在离心力的作用下摔向筒壁。摔向筒壁。锅锅炉炉原原理理 旋风筒的内外壁上均敷设有保温层，以便在旋风筒的内外壁上均敷设有保温层，以便在筒内保持高温。燃料在筒内受热后，迅速着火、筒内保持高温。燃料在筒内受热后，迅速着火、燃烧，直至燃尽而被排出筒外，而燃料在燃烧燃烧，直至燃尽而被排出筒外，而燃料在燃烧中所放出的大量热量则反过来促进了筒内的高中所放出的大量热量则

3、反过来促进了筒内的高温。温。多数旋风炉采用液态排渣。此时，旋风筒内多数旋风炉采用液态排渣。此时，旋风筒内壁上有液态渣膜存在，一层燃料贴附在熔渣膜壁上有液态渣膜存在，一层燃料贴附在熔渣膜上，使燃料颗粒受到的阻力更大，从而旋转和上，使燃料颗粒受到的阻力更大，从而旋转和前进的速度大大减慢。前进的速度大大减慢。锅锅炉炉原原理理 旋风筒中燃烧所产生的高温烟气，全部进入旋风筒中燃烧所产生的高温烟气，全部进入锅炉的燃尽锅炉的燃尽冷却炉膛，进行进一步燃尽和冷冷却炉膛，进行进一步燃尽和冷却。较细的煤粉在圆柱形旋风筒中进行悬浮状却。较细的煤粉在圆柱形旋风筒中进行悬浮状燃烧。燃烧。渣因高温熔化而粘在筒壁上，形成液态

4、渣渣因高温熔化而粘在筒壁上，形成液态渣 膜。液态渣排出筒外，形成液态排渣。膜。液态渣排出筒外，形成液态排渣。旋风炉工作过程见图旋风炉工作过程见图5114 锅锅炉炉原原理理图图5114 旋风炉工作示意图旋风炉工作示意图 锅锅炉炉原原理理旋风燃烧方式具有下列优点：旋风燃烧方式具有下列优点：(1)热强度高热强度高 由于火焰在旋风筒内高速旋转，扰动极其强由于火焰在旋风筒内高速旋转，扰动极其强烈，传热、传质条件非常好，燃料颗粒完全处于烈，传热、传质条件非常好，燃料颗粒完全处于扩散燃烧区。扩散燃烧区。在高温作用下，燃料中的灰分完全熔化成液态在高温作用下，燃料中的灰分完全熔化成液态渣。由于扰动强烈，可以采用

5、低氧燃烧，旋风筒渣。由于扰动强烈，可以采用低氧燃烧，旋风筒内的过量空气系数一般均小于内的过量空气系数一般均小于1.1。锅锅炉炉原原理理(2)燃烧稳定燃烧稳定 燃料进入旋风筒后粘附在熔渣膜上，因此，燃料进入旋风筒后粘附在熔渣膜上，因此，燃料在筒内有相当长的滞留时间，燃烧室中蓄燃料在筒内有相当长的滞留时间，燃烧室中蓄积相当多的热量，这有助于维持燃烧过程的连积相当多的热量，这有助于维持燃烧过程的连续性。续性。蓄积一定热量的灼热熔渣膜，是极其稳定的蓄积一定热量的灼热熔渣膜，是极其稳定的燃烧场所。燃烧场所。锅锅炉炉原原理理(3)燃烧经济性高燃烧经济性高 旋风炉具有高的燃烧温度，优良的传热和旋风炉具有高的

6、燃烧温度，优良的传热和传质条件，充分保证了燃料的完全燃烧。化传质条件，充分保证了燃料的完全燃烧。化学不完全燃烧损失、机械不完全燃烧热损失学不完全燃烧损失、机械不完全燃烧热损失较小。较小。排渣中的含碳量一般均小于排渣中的含碳量一般均小于0.2，飞灰中，飞灰中的含碳量远低于一般煤粉炉，飞灰份额也大的含碳量远低于一般煤粉炉，飞灰份额也大大低于煤粉炉。由于过量空气系数较小，所大低于煤粉炉。由于过量空气系数较小，所以排烟热损失也较小，锅炉效率提高。以排烟热损失也较小，锅炉效率提高。锅锅炉炉原原理理(4)捕渣率高捕渣率高 旋风筒内高速旋转的气流具有很高的分离熔渣旋风筒内高速旋转的气流具有很高的分离熔渣的能

7、力。立式旋风炉捕渣率一般在的能力。立式旋风炉捕渣率一般在70以上。以上。(5)锅炉尺寸紧凑锅炉尺寸紧凑 由于捕渣率高，烟气中挟带的飞灰量少，锅炉由于捕渣率高，烟气中挟带的飞灰量少，锅炉对流受热面的烟速可以提高，而不必担心飞灰对对流受热面的烟速可以提高，而不必担心飞灰对受热面磨损。烟速提高使传热强化，飞灰量减少，受热面磨损。烟速提高使传热强化，飞灰量减少，使除尘器负担减轻，这些都将使锅炉设备布置紧使除尘器负担减轻，这些都将使锅炉设备布置紧凑。凑。锅锅炉炉原原理理(6)燃烧效率高燃烧效率高 旋风筒中的燃烧既不存在火床燃烧中那种保旋风筒中的燃烧既不存在火床燃烧中那种保持火床层稳定的必要性，也没有悬浮

8、燃烧中燃持火床层稳定的必要性，也没有悬浮燃烧中燃料颗粒与空气之间相对速度趋近于零、燃料颗料颗粒与空气之间相对速度趋近于零、燃料颗粒在炉内停留时间很短的缺点。粒在炉内停留时间很短的缺点。应该认为，旋风燃烧是一种高热强度和高效应该认为，旋风燃烧是一种高热强度和高效率的燃烧方式。率的燃烧方式。锅锅炉炉原原理理旋风炉也具有如下缺点：旋风炉也具有如下缺点：(1)能量消耗高能量消耗高 旋风筒中高速旋转气流使流动阻力剧增。旋风筒中高速旋转气流使流动阻力剧增。采用热风送粉，必须有高压风机，这样采用热风送粉，必须有高压风机，这样锅炉自身消耗的电能就必然增高。锅炉自身消耗的电能就必然增高。锅锅炉炉原原理理(2)煤

9、质适应能力差煤质适应能力差 对旋风炉炉型来说，能适应各种煤种。但对旋风炉炉型来说，能适应各种煤种。但对于某一特定的旋风炉，因其对燃煤灰分的熔对于某一特定的旋风炉，因其对燃煤灰分的熔融特性、灰渣的流动能力极其敏感，尤其是锅融特性、灰渣的流动能力极其敏感，尤其是锅炉负荷较低时，问题愈突出。炉负荷较低时，问题愈突出。对一台已投运的旋风炉，由于受结构特性、对一台已投运的旋风炉，由于受结构特性、容量大小、制粉系统型式等一系列具体条件的容量大小、制粉系统型式等一系列具体条件的限制，致使该炉对燃煤品种变动的适应能力变限制，致使该炉对燃煤品种变动的适应能力变弱。弱。锅锅炉炉原原理理(3)锅炉可用率低锅炉可用率

10、低 旋风炉存在析铁、受热面烟气侧高温腐蚀、旋风炉存在析铁、受热面烟气侧高温腐蚀、粒化冲渣系统容易发生故障、过热器和高温段粒化冲渣系统容易发生故障、过热器和高温段省煤器处容易积灰等均能引起故障停炉，使旋省煤器处容易积灰等均能引起故障停炉，使旋风炉可利用率降低。风炉可利用率降低。实践表明实践表明，旋风炉在投运初期事故率较高，旋风炉在投运初期事故率较高，通过对配煤的摸索，对不合理的设计的改造，通过对配煤的摸索，对不合理的设计的改造，其安全状况、运行周期和可靠程度大体上接近其安全状况、运行周期和可靠程度大体上接近固态排渣煤粉炉的平均水平。固态排渣煤粉炉的平均水平。锅锅炉炉原原理理(4)灰渣物理热损失高

11、灰渣物理热损失高 旋风炉的燃烧经济性较高，但高温的灰渣送旋风炉的燃烧经济性较高，但高温的灰渣送至渣沟排掉，尤其是燃用高灰分煤时，其灰渣至渣沟排掉，尤其是燃用高灰分煤时，其灰渣物理热损失更大。如果考虑此项热量的回收，物理热损失更大。如果考虑此项热量的回收，会使旋风炉的热效率大大地提高。会使旋风炉的热效率大大地提高。(5)NOX排放量较高排放量较高 旋风炉燃烧温度比一般煤粉炉高，氮在高温旋风炉燃烧温度比一般煤粉炉高，氮在高温下生成氧化氮，烟气中下生成氧化氮，烟气中NOX较高，对环境影响较高，对环境影响较大。较大。锅锅炉炉原原理理(6)对流受热面易积灰对流受热面易积灰 旋风炉捕渣率高，使进入对流受热

12、面烟气中旋风炉捕渣率高，使进入对流受热面烟气中较粗的飞灰颗粒减少，因此丧失了大颗粒飞灰较粗的飞灰颗粒减少，因此丧失了大颗粒飞灰冲刷对流管束积灰的作用，使锅炉出口对流受冲刷对流管束积灰的作用，使锅炉出口对流受热面积灰严重。热面积灰严重。(7)制造费用高制造费用高 旋风炉结构复杂，销钉焊接工作量大，因而旋风炉结构复杂，销钉焊接工作量大，因而制造费用要比同容量的煤粉炉高。制造费用要比同容量的煤粉炉高。锅锅炉炉原原理理(8)旋风燃烧方式只强化了燃烧，而旋风燃烧方式只强化了燃烧，而未能强化传热。未能强化传热。虽然旋风炉有以上缺点，但在综合利虽然旋风炉有以上缺点，但在综合利用方面是其它炉型无法比拟的。用方

13、面是其它炉型无法比拟的。锅锅炉炉原原理理旋风炉两种类型旋风炉两种类型:1.立式旋风炉立式旋风炉 2.卧式旋风炉卧式旋风炉二、旋风炉的分类二、旋风炉的分类锅锅炉炉原原理理1.立式旋风炉立式旋风炉 按照旋风筒与主炉膛的布置方式，按照旋风筒与主炉膛的布置方式，又有前又有前置式和下置式之分。置式和下置式之分。图图5115所示为前置式立式旋风炉所示为前置式立式旋风炉锅锅炉炉原原理理 前置式旋风筒体由上下两个环形集箱和沿圆前置式旋风筒体由上下两个环形集箱和沿圆周密布的水冷壁管连接而成。周密布的水冷壁管连接而成。管子的向火面焊有销钉，敷有耐火材料。筒管子的向火面焊有销钉，敷有耐火材料。筒的下端有冷却管圈形成

14、的出渣口。的下端有冷却管圈形成的出渣口。炉膛也称二次室，下部敷满耐火材料的区域炉膛也称二次室，下部敷满耐火材料的区域称为燃尽室，上部则为冷却炉膛。称为燃尽室，上部则为冷却炉膛。由旋风筒至炉膛的烟道称为过渡烟道。过渡由旋风筒至炉膛的烟道称为过渡烟道。过渡烟道由旋风筒的水冷壁管围成，内壁亦敷满耐烟道由旋风筒的水冷壁管围成，内壁亦敷满耐火材料。火材料。锅锅炉炉原原理理 燃尽室的前墙水冷壁管在过渡烟道内拉稀成燃尽室的前墙水冷壁管在过渡烟道内拉稀成46排捕渣管束，以捕除排捕渣管束，以捕除2025的液态灰渣。的液态灰渣。二次室后墙有折烟角，其作用在于改善燃尽室二次室后墙有折烟角，其作用在于改善燃尽室内的流

15、动工况，减轻燃尽室炉底死角和流动死滞内的流动工况，减轻燃尽室炉底死角和流动死滞区内的堆渣现象。区内的堆渣现象。另外另外，这种折烟角也有利于提高燃尽室温度。，这种折烟角也有利于提高燃尽室温度。旋风筒顶部装有叶片型煤粉燃烧器，其两根一次旋风筒顶部装有叶片型煤粉燃烧器，其两根一次风道对冲引入，从一次风入口到出口旋流叶片之风道对冲引入，从一次风入口到出口旋流叶片之前保持有足够的混合长度，以使煤粉分布均匀。前保持有足够的混合长度，以使煤粉分布均匀。锅锅炉炉原原理理 整个燃烧器由内外套管组成，向火侧端部整个燃烧器由内外套管组成，向火侧端部采用耐热合金钢。采用耐热合金钢。固定在出口处的旋流叶片使坏状一次风煤

16、固定在出口处的旋流叶片使坏状一次风煤粉气流在喷入筒体时呈伞形的旋转气流，其粉气流在喷入筒体时呈伞形的旋转气流，其内外两侧均能卷吸高温烟气以帮助着火。二内外两侧均能卷吸高温烟气以帮助着火。二次风喷口布置在筒体的上部，二次风道切向次风喷口布置在筒体的上部，二次风道切向引入。引入。锅锅炉炉原原理理1一筒体；一筒体；2一燃尽室；一燃尽室；3一冷却炉膛；一冷却炉膛；4一叶片型燃烧器；一叶片型燃烧器；5一一次风管道；一一次风管道；6一叶片；一叶片；7一冷却管圈；一冷却管圈；8一二次风喷口一二次风喷口图图5115 前置式立式旋风炉前置式立式旋风炉锅锅炉炉原原理理 前置式立式旋风炉前置式立式旋风炉燃用粗煤粉。

17、燃用粗煤粉。制粉系统根据不同煤种可用仓储式或直吹制粉系统根据不同煤种可用仓储式或直吹式。对于热风送粉的系统，乏气作三次风喷式。对于热风送粉的系统，乏气作三次风喷口可布置在燃尽室的侧墙上。口可布置在燃尽室的侧墙上。煤粉从顶部的叶片式燃烧器送入，二次风煤粉从顶部的叶片式燃烧器送入，二次风从二次风喷口切向引入，烟气由旋风筒下部从二次风喷口切向引入，烟气由旋风筒下部的出口经捕渣管束进入燃尽室，熔渣则从旋的出口经捕渣管束进入燃尽室，熔渣则从旋风筒底部渣口排出。风筒底部渣口排出。锅锅炉炉原原理理 旋风筒内的燃烧过程与空气动力场旋风筒内的燃烧过程与空气动力场有密切关系。有密切关系。分析和测定表明，筒内各点气

18、流的分析和测定表明，筒内各点气流的切向速度和轴向速度的分布形态如切向速度和轴向速度的分布形态如图图5116所示。所示。锅锅炉炉原原理理图图5116 立式旋风筒内冷态空气动力场立式旋风筒内冷态空气动力场 锅锅炉炉原原理理 从切向速度图可知，靠近筒壁的外圈从切向速度图可知，靠近筒壁的外圈气流接近于势位流动，而靠近中央的内气流接近于势位流动，而靠近中央的内圈气流通过动量交换和物质交换被外圈圈气流通过动量交换和物质交换被外圈气流所带动，也跟着旋转。气流所带动，也跟着旋转。由于流体有粘性，内圈气流的运动接由于流体有粘性，内圈气流的运动接近于刚体的旋转。在距中心近于刚体的旋转。在距中心0.70.9半径半径

19、处，切向速度有一最大值，在那里气流处，切向速度有一最大值，在那里气流的旋转最为强烈。的旋转最为强烈。锅锅炉炉原原理理 沿旋风筒身不同的横截面上，切向速度分布沿旋风筒身不同的横截面上，切向速度分布图形以及最大切向速度分量的绝对值的大小均图形以及最大切向速度分量的绝对值的大小均有所不同。有所不同。这是由于有摩擦损耗存在，气流愈往下，旋这是由于有摩擦损耗存在，气流愈往下，旋转强度愈弱，但基本形态是类似的。转强度愈弱，但基本形态是类似的。热态运行时，由于筒壁上存在熔渣膜，气流热态运行时，由于筒壁上存在熔渣膜，气流中含有大量固体颗粒，以及由于高温下气体粘中含有大量固体颗粒，以及由于高温下气体粘性的增大，

20、各点切向速度绝对值下降更快一些。性的增大，各点切向速度绝对值下降更快一些。当筒身长度达到当筒身长度达到4倍直径时，在下端出口附近，倍直径时，在下端出口附近，气流的旋转强度已大为减弱。气流的旋转强度已大为减弱。锅锅炉炉原原理理 从图从图5116中轴向速度分布图形可看出，中轴向速度分布图形可看出，旋风筒中央有向上的回流。旋风筒中央有向上的回流。但热态运行时，由于煤粉气流燃烧时但热态运行时，由于煤粉气流燃烧时产生的气体体积膨胀，以及旋转强度比产生的气体体积膨胀，以及旋转强度比冷态时有较快的减弱，向上的回流只有冷态时有较快的减弱，向上的回流只有在着火段内才有一定程度的存在。在着火段内才有一定程度的存在

21、。锅锅炉炉原原理理 前置式立式旋风炉的煤种适应范围很广，可燃前置式立式旋风炉的煤种适应范围很广，可燃用褐煤、烟煤、贫煤和无烟煤。用褐煤、烟煤、贫煤和无烟煤。对于煤种的限制主要是煤的灰熔点，这与液态对于煤种的限制主要是煤的灰熔点，这与液态排渣炉相似。排渣炉相似。这种旋风炉在我国还成功地用于综合利用方面，这种旋风炉在我国还成功地用于综合利用方面，其中附烧钙镁磷肥具有较高的经济效益，其中附烧钙镁磷肥具有较高的经济效益，因为此时因为此时锅炉不仅生产蒸汽，而且还烧制磷肥。锅炉不仅生产蒸汽，而且还烧制磷肥。另外，此时还因为加入熔剂会降低灰分熔化温度，另外，此时还因为加入熔剂会降低灰分熔化温度，因而煤的灰熔

22、点就不再是限制因素了因而煤的灰熔点就不再是限制因素了。锅锅炉炉原原理理 前置式立式旋风炉，由于其燃烧得到前置式立式旋风炉，由于其燃烧得到强化，因而容积热负荷强化，因而容积热负荷 为一般煤粉炉为一般煤粉炉的十几倍。的十几倍。在燃用烟煤时在燃用烟煤时 约为约为2.2MWm3，燃用无烟煤时约为燃用无烟煤时约为1.25MWm3。为了。为了保证有较高的燃尽程度和捕渣率，旋风保证有较高的燃尽程度和捕渣率，旋风筒呈细长形，长径比筒呈细长形，长径比LD约为约为3.54.5。VqVq锅锅炉炉原原理理 这种旋风炉的这种旋风炉的 几乎等于零，几乎等于零，可小可小于于1%。因此，虽然。因此，虽然 比固态排渣炉高比固态

23、排渣炉高些，但锅炉效率仍可达到些，但锅炉效率仍可达到92%。这种炉子的捕渣率通常为这种炉子的捕渣率通常为60%70%。旋风筒出口的过量空气系数一般为旋风筒出口的过量空气系数一般为1.05，煤粉细度煤粉细度 控制在等于或略高于煤的可控制在等于或略高于煤的可燃基挥发分燃基挥发分 的数值。的数值。3q4q6q90RdafV锅锅炉炉原原理理 图图5117所示的为下置式立式旋风炉所示的为下置式立式旋风炉 这种旋风炉主要用在德国。旋风燃烧室置于冷这种旋风炉主要用在德国。旋风燃烧室置于冷却炉膛之下，二次风和煤粉沿旋风室割向引入，却炉膛之下，二次风和煤粉沿旋风室割向引入，烟气由旋风室上部出口排入冷却炉膛。烟气

24、由旋风室上部出口排入冷却炉膛。冷却炉膛与一般煤粉炉一样为矩形截面，在冷冷却炉膛与一般煤粉炉一样为矩形截面，在冷却炉膛和旋筒的交界处，一部分水冷壁拉下形成却炉膛和旋筒的交界处，一部分水冷壁拉下形成圆柱形旋风筒体。圆柱形旋风筒体。这种旋风室的直径大、二次风速低，所以容积这种旋风室的直径大、二次风速低，所以容积热负荷较低，约为热负荷较低，约为1.21.4MWm3。可燃用。可燃用 12%、=15%45%的煤粉。的煤粉。dafV90R锅锅炉炉原原理理1 1一出渣口；一出渣口；2 2一旋风室一旋风室(圆柱形旋风筒体圆柱形旋风筒体)；3 3一切向布置一切向布置燃烧器；燃烧器；4 4一矩形冷却炉膛一矩形冷却炉

25、膛图图5117 5117 下置式立式旋风炉下置式立式旋风炉锅锅炉炉原原理理 2.卧式旋风炉卧式旋风炉 按照燃料进入方式的不同分为两种按照燃料进入方式的不同分为两种 轴向进煤轴向进煤 切切(割割)向进煤向进煤 轴向进煤卧式旋风炉在美国得到了较广泛轴向进煤卧式旋风炉在美国得到了较广泛的应用，的应用，如图如图5118所示。所示。锅锅炉炉原原理理1 1一二次风喷口；一二次风喷口；2 2一蜗壳一次风进口；一蜗壳一次风进口；3 3一中心风管；一中心风管；4 4一出口尾锥；一出口尾锥；5 5一旋风筒流渣口；一旋风筒流渣口；6 6一燃尽室；一燃尽室；7 7一总流渣口；一总流渣口；8 8一捕渣一捕渣管束；管束；

26、9 9一冷却炉膛一冷却炉膛 图图5118 5118 轴向进煤卧式旋风炉轴向进煤卧式旋风炉锅锅炉炉原原理理 这种旋风炉的旋风筒由水冷壁管弯制拼这种旋风炉的旋风筒由水冷壁管弯制拼装而装而 成。成。燃料经旋流式燃烧器沿轴向送入旋风筒，二燃料经旋流式燃烧器沿轴向送入旋风筒，二次风以高速次风以高速(约约150ms)切向喷入筒内，烟气切向喷入筒内，烟气从后环室喉口进入燃尽室，再经捕渣管束进入从后环室喉口进入燃尽室，再经捕渣管束进入冷却炉膛，熔渣则从后环室下部的一次渣口流冷却炉膛，熔渣则从后环室下部的一次渣口流到燃尽室底部，再经二次渣口排出炉子。到燃尽室底部，再经二次渣口排出炉子。这种旋风炉可燃用这种旋风炉

27、可燃用 15、粒度小、粒度小于于5mm的煤屑。其容积热负荷在几种旋的煤屑。其容积热负荷在几种旋风炉中最高，可达风炉中最高，可达3.57.0MWm3。dafV锅锅炉炉原原理理 切切(割割)向进煤卧式旋风炉主要用于联邦向进煤卧式旋风炉主要用于联邦德国。德国。它与轴向进煤卧式旋风炉的不同之处仅在它与轴向进煤卧式旋风炉的不同之处仅在于燃料是在二次风口下以切于燃料是在二次风口下以切(或割或割)向送入旋风向送入旋风筒。筒。可以燃用着火困难的低挥发分燃料，一般可以燃用着火困难的低挥发分燃料，一般燃用燃用 10%的粗煤粉的粗煤粉(=40%70%)。由于燃料切向引入，可以防止大量细。由于燃料切向引入，可以防止大

28、量细粉沿旋风筒轴线涌出，避免机械不完全燃烧粉沿旋风筒轴线涌出，避免机械不完全燃烧损失增大。损失增大。dafV90R锅锅炉炉原原理理 卧式旋风筒内的燃烧强度之所以比立卧式旋风筒内的燃烧强度之所以比立式旋风筒还要高，是式旋风筒还要高，是由于后锥由于后锥(也称喇也称喇叭口叭口)的存在使空气动力场和燃烧过程的存在使空气动力场和燃烧过程具有独特性。具有独特性。图图5119所示所示为冷态试验中筒内气为冷态试验中筒内气流的轴向运动规律。流的轴向运动规律。锅锅炉炉原原理理图图5119 5119 卧式旋风筒内气流轴向运动的规律卧式旋风筒内气流轴向运动的规律锅锅炉炉原原理理 在靠近筒壁处，气流一面旋转一面向在靠近

29、筒壁处，气流一面旋转一面向筒的后端行进，在进入后环室之后又退筒的后端行进，在进入后环室之后又退出来。出来。这股退出来的环形旋转气流遇到近中这股退出来的环形旋转气流遇到近中心另一股向后运动的气流时，就分成两心另一股向后运动的气流时，就分成两股，一股经后锥流出旋风筒，另一股又股，一股经后锥流出旋风筒，另一股又回向后环室而形成循环气流。回向后环室而形成循环气流。锅锅炉炉原原理理 在筒中央，一股圆柱形中心回流由简外在筒中央，一股圆柱形中心回流由简外流进来，这是旋转气流中心负压所造成流进来，这是旋转气流中心负压所造成的的(图图5118中蜗壳型燃烧器中心风只能中蜗壳型燃烧器中心风只能使中心回流缩短行程，但

30、筒内流动结构使中心回流缩短行程，但筒内流动结构的基本形态不变的基本形态不变)。二次风速愈高，上述各股气流的分界二次风速愈高，上述各股气流的分界愈明显。愈明显。筒内各点切向速度的分布和立式旋风筒筒内各点切向速度的分布和立式旋风筒相似。相似。锅锅炉炉原原理理 卧式旋风炉的热效率与立式旋风炉大卧式旋风炉的热效率与立式旋风炉大致相同，捕渣率为致相同，捕渣率为8590，可可达达(3.57)MWm3。但卧式旋风炉不宜烧无烟煤或劣质烟但卧式旋风炉不宜烧无烟煤或劣质烟煤，否则燃烧不易稳定，煤，否则燃烧不易稳定，太大。太大。这是因为二次风混入早，着火条件比这是因为二次风混入早，着火条件比不上立式旋风炉的缘故。不

31、上立式旋风炉的缘故。Vq4q锅锅炉炉原原理理 旋风炉在运行中所发生的问题，不旋风炉在运行中所发生的问题，不少与液态排渣有关。少与液态排渣有关。其他方面一个较普遍的问题是二次其他方面一个较普遍的问题是二次风口结渣，即使采用割向进风也难以风口结渣，即使采用割向进风也难以避免，常须在运行中使两组二次风口避免，常须在运行中使两组二次风口轮流停风，烧去所结之渣。轮流停风，烧去所结之渣。锅锅炉炉原原理理三、旋风炉对燃料的适应性三、旋风炉对燃料的适应性 旋风炉在参数、结构及排渣方式一定的条件下，旋风炉在参数、结构及排渣方式一定的条件下，能否正常运行，达到连续排渣并提高运行周期，能否正常运行，达到连续排渣并提

32、高运行周期，主要取决于燃料在炉内的着火速度与燃烧温度。主要取决于燃料在炉内的着火速度与燃烧温度。影响着火速度与燃烧温度的因素主要有：挥发影响着火速度与燃烧温度的因素主要有：挥发分分（1）水分水分（2）灰分灰分（3）发热量）发热量锅锅炉炉原原理理 （1）挥发分）挥发分 通过一次风将煤粉送入旋风筒后，要求迅速着通过一次风将煤粉送入旋风筒后，要求迅速着火，达到一定的燃烧强度。火，达到一定的燃烧强度。由于旋风筒的容积较小，如果气粉混合物不由于旋风筒的容积较小，如果气粉混合物不能及时着火，就会降低煤粉在旋风室内的燃尽能及时着火，就会降低煤粉在旋风室内的燃尽度，同时容易使前置炉不着火而进入二次室强度，同时

33、容易使前置炉不着火而进入二次室强烈燃烧。即所谓烈燃烧。即所谓“跑火跑火”，也有称为，也有称为“脱火脱火”，使前置炉温度水平明显下降。使前置炉温度水平明显下降。带来的后果是主蒸汽温度急剧上升，前置炉带来的后果是主蒸汽温度急剧上升，前置炉渣口暂时不流渣，大量的液态渣暂时停留在二渣口暂时不流渣，大量的液态渣暂时停留在二次室炉底。次室炉底。锅锅炉炉原原理理 旋风炉具有优越的着火条件，如采用热风送旋风炉具有优越的着火条件，如采用热风送粉，使一次风粉在进入旋风筒前就被加热，则粉，使一次风粉在进入旋风筒前就被加热，则有利于煤粉的着火。有利于煤粉的着火。筒内敷设有碳化硅炉衬，蓄积大量的热量，筒内敷设有碳化硅炉

34、衬，蓄积大量的热量，为燃用低挥发分的贫煤、无烟煤提供了有利的为燃用低挥发分的贫煤、无烟煤提供了有利的燃烧着火条件，这就使旋风炉对煤种变动的适燃烧着火条件，这就使旋风炉对煤种变动的适应能力较强。应能力较强。经验表明，经验表明，75th立式旋风炉燃用可燃基立式旋风炉燃用可燃基挥发分在挥发分在1518内比较合适。内比较合适。锅锅炉炉原原理理 （2）水分）水分 燃料中所含的水分会降低燃料的低位发热量。燃料中所含的水分会降低燃料的低位发热量。当烟气在离开锅炉的尾部受热面时由于排烟温当烟气在离开锅炉的尾部受热面时由于排烟温度在度在140以上，烟气中的水蒸气没有被凝结，以上，烟气中的水蒸气没有被凝结，因而带

35、走一定的热量。因而带走一定的热量。燃料水分含量增加，锅炉一部分热量将消耗燃料水分含量增加，锅炉一部分热量将消耗在加热水分使水分汽化及过热上，使锅炉燃烧在加热水分使水分汽化及过热上，使锅炉燃烧温度下降，导致燃烧不稳，影响煤粉的燃尽度，温度下降，导致燃烧不稳，影响煤粉的燃尽度，从而影响锅炉运行的可靠性和经济性。从而影响锅炉运行的可靠性和经济性。锅锅炉炉原原理理 若旋风炉选择中间储仓式制粉系统，若旋风炉选择中间储仓式制粉系统，旋风炉实际燃用的是经球磨机磨制和旋风炉实际燃用的是经球磨机磨制和热风干燥的煤粉。热风干燥的煤粉。其水分小于原煤的固有水分，同时其水分小于原煤的固有水分，同时制粉系统的乏气不排入

36、旋风筒内而是制粉系统的乏气不排入旋风筒内而是排入二次室的燃尽室，煤粉水分对旋排入二次室的燃尽室，煤粉水分对旋风筒内燃烧工况无影响。风筒内燃烧工况无影响。锅锅炉炉原原理理 （3）灰分）灰分 旋风筒内涂有碳化硅，但在锅炉运行旋风筒内涂有碳化硅，但在锅炉运行一段时间后，筒内很难看到碳化硅，而一段时间后，筒内很难看到碳化硅，而见到的是熔渣膜，而熔渣膜的厚度与燃见到的是熔渣膜，而熔渣膜的厚度与燃料中的灰分大小有关。料中的灰分大小有关。长期燃用发热量较高、灰分较小的煤长期燃用发热量较高、灰分较小的煤种时，会使旋风筒渣膜变薄、烧漏，二种时，会使旋风筒渣膜变薄、烧漏，二次室炉底也容易烧漏流渣。次室炉底也容易烧

37、漏流渣。锅锅炉炉原原理理 如果长期燃用灰分较大而发热量又低如果长期燃用灰分较大而发热量又低的燃料，会使旋风筒渣膜增厚，容积的燃料，会使旋风筒渣膜增厚，容积减小而造成正压，给运行的安全造成减小而造成正压，给运行的安全造成极大威胁。极大威胁。同时由于灰分大，发热量低，燃料同时由于灰分大，发热量低，燃料消耗量增加，因此给制粉系统运行带消耗量增加，因此给制粉系统运行带来影响，输送煤粉的一次风管常常造来影响，输送煤粉的一次风管常常造成堵塞，给运行安全也造成影响。成堵塞，给运行安全也造成影响。锅锅炉炉原原理理 旋风炉对燃料品质的改变非常敏感，因此应旋风炉对燃料品质的改变非常敏感，因此应使入炉煤质基本保持稳

38、定，如果运行中燃料使入炉煤质基本保持稳定，如果运行中燃料的灰熔点、挥发分、灰分、水分的大幅度变的灰熔点、挥发分、灰分、水分的大幅度变化，会使旋风筒燃烧工况受到明显的影响。化，会使旋风筒燃烧工况受到明显的影响。一般说来，旋风炉不宜经常改变煤种，当燃一般说来，旋风炉不宜经常改变煤种，当燃煤无法保持单一煤种时，为了避免煤质波动，煤无法保持单一煤种时，为了避免煤质波动，将各品种的煤都在储煤场按品种分别储放，将各品种的煤都在储煤场按品种分别储放，在上煤时按试验好的配比进行混合，使入炉在上煤时按试验好的配比进行混合，使入炉的煤质基本保持稳定。的煤质基本保持稳定。锅锅炉炉原原理理 综上所述，旋风炉对燃料的适

39、应性，不仅综上所述，旋风炉对燃料的适应性，不仅与燃料的特性有关，还与旋风炉的容量、与燃料的特性有关，还与旋风炉的容量、结构、制粉系统型式、煤粉细度、热风温结构、制粉系统型式、煤粉细度、热风温度及运行中的调整有关。度及运行中的调整有关。因此旋风炉对煤种的适应性不能规定一因此旋风炉对煤种的适应性不能规定一个严格的界限，应根据常用的几种燃料，个严格的界限，应根据常用的几种燃料，在试验室做各种不同的配比试验，或者在在试验室做各种不同的配比试验，或者在有条件的情况下在基本相似的旋风炉上进有条件的情况下在基本相似的旋风炉上进行试烧来确定。行试烧来确定。锅锅炉炉原原理理 复习思考题复习思考题 1.何谓燃烧？

40、燃烧的基本条件有哪些？何谓燃烧？燃烧的基本条件有哪些？2.何谓化学反应速度？影响化学反应速度的主何谓化学反应速度？影响化学反应速度的主要因素有哪些？是如何影响的？要因素有哪些？是如何影响的？3.试述着火的机理并分析着火温度的影响因素。试述着火的机理并分析着火温度的影响因素。4.分析煤粉气流着火的特点。如何强化煤粉气分析煤粉气流着火的特点。如何强化煤粉气流的着火与燃烧流的着火与燃烧?锅锅炉炉原原理理 5.对比煤粉和油类燃烧的异同。对比煤粉和油类燃烧的异同。6.分析各种层燃炉的着火、燃烧的基本分析各种层燃炉的着火、燃烧的基本特点。特点。7.阐述炉拱、二次风对链条炉的燃烧和阐述炉拱、二次风对链条炉的

41、燃烧和燃尽过程中作用。燃尽过程中作用。8.说明直流燃烧器和旋流燃烧器的工作说明直流燃烧器和旋流燃烧器的工作原理及其优缺点。原理及其优缺点。锅锅炉炉原原理理 9.什么是煤粉炉的一、二、三次风？它什么是煤粉炉的一、二、三次风？它们的作用是什么？们的作用是什么？10.什么是着火热？哪些因素会影响它什么是着火热？哪些因素会影响它的高低？的高低？11.一次风率与一次风温对燃烧过程有一次风率与一次风温对燃烧过程有何影响？何影响？12.一、二次风速根据什么原则确定？一、二次风速根据什么原则确定？13.煤粉炉内的火焰是怎样保持稳定的煤粉炉内的火焰是怎样保持稳定的?锅锅炉炉原原理理 14.说明各种稳燃技术的基本原理及适用说明各种稳燃技术的基本原理及适用范围。范围。15.什么是火焰中心什么是火焰中心?其位置对锅炉工作其位置对锅炉工作有何影响有何影响?运行中火焰中心位置可以调运行中火焰中心位置可以调节吗节吗?16.试述流化床燃烧锅炉的工作原理和主试述流化床燃烧锅炉的工作原理和主要特点。要特点。17.循环流化床燃烧锅炉为什么会成为目循环流化床燃烧锅炉为什么会成为目前竟相发展的锅炉型式？它还有哪些问前竟相发展的锅炉型式？它还有哪些问题没有得到很好的解决？题没有得到很好的解决？锅锅炉炉原原理理锅锅炉炉原原理理锅锅炉炉原原理理锅锅炉炉原原理理锅锅炉炉原原理理锅锅炉炉原原理理锅锅炉炉原原理理