1、 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。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火力发电厂能量转换的基本过程 燃烧燃烧 热交换热交换 燃料的化学能燃料的化学能 烟气的热能烟气的热能 蒸汽蒸汽(或热水或热水)的热能的热能 锅炉锅炉 汽轮机汽轮机 发电机发电机 燃料的化学能燃料的化学能 蒸汽的热能蒸汽的热能 转轴的机械能转轴的机械能 电能电能 1/4
2、锅锅炉炉锅炉本体锅炉本体辅助设备辅助设备锅炉机组锅炉机组2/41-原煤斗原煤斗;2-给煤机给煤机;3-磨煤机磨煤机;4-汽包汽包;5-高温过热器高温过热器;6-屏式过热器屏式过热器;7-下降下降管管;8-炉膛水冷壁炉膛水冷壁;9-燃烧器燃烧器;10-下联箱下联箱;11-低温过热器低温过热器;12-再热器再热器;13-再再热蒸汽出口热蒸汽出口;14-再热蒸汽入口再热蒸汽入口;15-省煤器省煤器;16-给水给水;17-空气预热器空气预热器18-排粉风机排粉风机;19-排渣装置排渣装置;20-送风机送风机;21-除尘器除尘器;22-引风机引风机;23-烟囱烟囱 3/44/4 冷空气冷空气 烟气烟气
3、烟气烟气 烟气烟气 烟囱烟囱 引风机引风机 除尘器除尘器 空气预热器空气预热器 细微灰粒细微灰粒 飞灰飞灰 （二次风）（二次风）灰渣沟灰渣沟 原煤原煤 排粉风机排粉风机 （一次风）（一次风）烟气烟气 烟气烟气给煤机给煤机 磨煤机磨煤机 燃烧器燃烧器 炉膛炉膛 水平烟道水平烟道 尾部烟道尾部烟道 原煤原煤 风、粉风、粉 风、粉风、粉 未燃煤粒未燃煤粒 灰渣灰渣 灰渣灰渣 灰渣灰渣 灰渣沟灰渣沟 排渣装置排渣装置 冷灰斗冷灰斗 未燃煤粒未燃煤粒 未燃煤粒未燃煤粒 1/2汽机主凝结水汽机主凝结水 水水 水水 汽水混合物汽水混合物 给水泵给水泵 省煤器省煤器 汽包汽包 汽水分离器汽水分离器 化学补充水
4、化学补充水 汽水混合物汽水混合物 下降管下降管 下联箱下联箱 水冷壁水冷壁 上联箱上联箱 导汽管导汽管 水水 水水 水水 汽水混合物汽水混合物 汽水混合物汽水混合物饱和蒸汽饱和蒸汽 过热蒸汽过热蒸汽 过热器过热器 汽轮机调节级汽轮机调节级2/2额定蒸发量额定蒸发量 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，单位为效率时所规定的蒸发量，单位为t/ht/h（或（或kg/skg/s）1/5 最大连续蒸发量（大型锅炉）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在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料，长
5、期连续运行所能达到的最大蒸发量，单位为设计燃料，长期连续运行所能达到的最大蒸发量，单位为t/ht/h（或（或kg/s kg/s）蒸汽锅炉额定蒸汽参数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，口蒸汽参数，额定蒸汽压力额定蒸汽压力（对应规定的给水压力），单位是（对应规定的给水压力），单位是MpaMpa ；额定蒸汽温度额定蒸汽温度（对应额定蒸汽压力和额定给水温度），单位是（对应额定蒸汽压力和额定给水温度），单位是0 0C C。参参 数数 容容 量量 (t.h(t.h-1-1)发发 电电 功功 率率 MWMW 蒸汽压力蒸汽压力 M
6、paMpa 蒸蒸 汽汽 温度温度 给给 水水 温度温度 9.89.8 540540 205 205225225 220 220；410410 50 50；100100 13.713.7 540/540 540/540*555/555 555/555*220 220250250 420 420；670670 125 125；200200 16.716.7 541/541 541/541*555/555 555/555*250 250280280 1025 1025；1000 1000 30030017.317.3；18.118.1；18.318.3 541/541 541/541*260 260
7、290290 1025 1025；20082008 300 300；60060024.224.2；25.325.3；26.426.4 541/566 541/566*545/545 545/545*270 270290290 1900 1900；16501650 6006002/5 锅炉用途锅炉用途 电站锅炉、工业锅炉（热水锅炉）电站锅炉、工业锅炉（热水锅炉）锅炉参数锅炉参数 低压、中压、高压、超高压、亚临界压力、超临界压力、低压、中压、高压、超高压、亚临界压力、超临界压力、超超临界压力锅炉超超临界压力锅炉层燃炉层燃炉 室燃炉室燃炉 硫化床炉硫化床炉 锅炉燃烧方式锅炉燃烧方式3/5 锅炉蒸发受
8、热面中工质流动方式锅炉蒸发受热面中工质流动方式v 自然循环汽包锅炉自然循环汽包锅炉 具有汽包，利用下降管和上具有汽包，利用下降管和上升管中工质密度差产生工质循升管中工质密度差产生工质循环环v 强制循环强制循环 具有汽包和循环泵，利用循具有汽包和循环泵，利用循环回路中工质密度差和循环泵环回路中工质密度差和循环泵压头工质循环压头工质循环4/5v 直流锅炉直流锅炉 无汽包，给水靠给水无汽包，给水靠给水泵压头一次通过各受热泵压头一次通过各受热面产生蒸汽面产生蒸汽v 低倍率循环锅炉低倍率循环锅炉 无汽包，具有汽水分无汽包，具有汽水分离器和再循环泵，主要离器和再循环泵，主要靠 再 循 环 泵 实 现 工
9、质靠 再 循 环 泵 实 现 工 质 再循环再循环5/51/3 热效率热效率（90%90%）净效率净效率 燃烧效率燃烧效率 式中式中 Q Q 1 1 锅炉有效利用热，锅炉有效利用热，kJ/kgkJ/kg；Q Q r r 锅炉在单位时间内所消耗燃料的输入热量锅炉在单位时间内所消耗燃料的输入热量,kJ/kg,kJ/kg；锅炉机组自身所需的热量，锅炉机组自身所需的热量，kJ/kgkJ/kg；锅炉机组自身电耗对应的热量，锅炉机组自身电耗对应的热量，kJ/kgkJ/kg；、锅炉化学、机械未完全燃烧热损失，锅炉化学、机械未完全燃烧热损失，%)21(,%QQQQrpq1j )31(),%qq(143r )1
10、1(,%100QQr1g 3q4qqQpQ 锅炉连续运行小时数锅炉连续运行小时数（50005000）锅炉在两次检修之间的运行小时数锅炉在两次检修之间的运行小时数2/3 锅炉可用率锅炉可用率（约（约90%90%）（总运行小时数（总运行小时数 +总备用小时数）总备用小时数）/统计期间总小时数（一年）统计期间总小时数（一年）锅炉的事故率锅炉的事故率（约（约1%1%）锅炉总事故停炉小时数锅炉总事故停炉小时数/（总运行小时数（总运行小时数 +事故停炉小时数）事故停炉小时数）排排 放放 物物粉尘粉尘 /mg.m-3/mg.m-3SOSO2 2/mg.m-3/mg.m-3NONOx x(以以NONO2 2计
11、计)/mg.m-3)/mg.m-3排排 放放 量量5050400400V Vdafdaf10%10%1100110010%=V10%=Vdafdaf=20%20%20%450450本标准实用于：本标准实用于：第三时段（第三时段（2004.1.1起新建火电厂）火电厂起新建火电厂）火电厂 两控区（两控区（SOSO2 2排放大或酸雨严重地区）及入炉煤排放大或酸雨严重地区）及入炉煤Q Q1255012550的火电厂的火电厂3/3 加快发展大容量、高参数机组加快发展大容量、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、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
12、建投资、设备和运行费用降低设备和运行费用降低 1/1 强化煤电环境保护，发展洁净燃煤技术强化煤电环境保护，发展洁净燃煤技术 燃煤的燃气燃煤的燃气-蒸汽联合循环蒸汽联合循环(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，适应电网调峰需要运行灵活性要求大力
13、发展中间负荷机组，适应电网调峰需要,同时考虑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种的适应性。提高机组的监控水平 1.锅炉的受热面及作用锅炉的受热面及作用2.锅炉的主要系统锅炉的主要系统3.按锅炉燃烧方式及蒸发受热面中工貭的流动方式来分，按锅炉燃烧方式及蒸发受热面中工貭的流动方式来分，锅炉的类型锅炉的类型4.锅炉的额定蒸发量及最大连续蒸发量锅炉的额定蒸发量及最大连续蒸发量5.锅炉的热效率及安全性指标锅炉的热效率及安全性指标1/1n 第二节燃料特性 煤的工业分析成分煤的
14、工业分析成分 水分水分(M)(M)、灰分、灰分(A)(A)、挥发分、挥发分(V)(V)、固定碳、固定碳(FC)(FC)煤的元素分析成分煤的元素分析成分 碳碳(C)(C)、氢、氢(H)(H)、硫、硫(S)(S)、氧、氧(0)(0)、氮、氮(N)(N)可燃元素可燃元素 C C（固定碳和挥发分中的（固定碳和挥发分中的C C）、H H、S S（可燃硫（可燃硫 和硫和硫 酸盐硫酸盐硫 ）不可燃元素不可燃元素（内部杂质）（内部杂质）O O、N N 不可燃成分不可燃成分（外部杂质）（外部杂质）M M（内、外）、（内、外）、A A 可燃气体挥发份可燃气体挥发份 煤中的氢、氧、氮、硫与部分碳所组成的有机化合物加
15、热后分解煤中的氢、氧、氮、硫与部分碳所组成的有机化合物加热后分解,形成气体挥发出来形成气体挥发出来rSlyS1/12 煤的组成及其性质第二章1碳碳(C)：主要的燃烧成分，约占4090%，32700 kJ/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氢氢(H)：重要的燃烧成分，煤中约占36%，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硫硫(S)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 125600ydwQ 煤的元素分析成分煤的元素分析成分 碳碳(C)(C)、氢、
16、氢(H)(H)、硫、硫(S)(S)、氧、氧(0)(0)、氮、氮(N)(N)sptSSS硫酸盐中硫硫铁矿中硫无机硫有机硫全硫 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0.52%。高温燃烧生成NOx，有害。第二章5水分(Water、Moisture)：燃料中的主要杂质，约占560%。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
17、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）lydwQW2qVVWpyyAydwQ2tA且 DDKwwwAyyy,，传热系数对流受热面及灰、堵灰对流受热面磨损严重，烟气流速第二章2 2煤的成分分析基准煤的成分分析基准1燃料成分表示方法燃料成分表示方法1）收到基）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。的燃烧、
18、传热、通风和热工试验的计算。2）干燥无灰基）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，%100yyyyyyyAWNOSHC第二章)12(%100AMSNOHCararararararar )22(%100AMSNOHCadadadadadadad )32(%100ASNOHCdddddd )42(%100SNOHCdafdafdafdafdaf 不同基准之间的换算公式不同基准之间的换算公式 X=K XX=K X0 0 （2-92-9）式中式中 X
19、 X0 0、X X 某成分原基准及新基准质量百分比，某成分原基准及新基准质量百分比，%K K 换算系数（见表换算系数（见表2-12-1）araradadCM100M100C 例例:3/12 煤的发热量（煤的发热量（kJ/kg)kJ/kg)单位质量的煤完全燃烧时所释放的热量单位质量的煤完全燃烧时所释放的热量 低位发热量（低位发热量（Q Qnetnet）烟气中的水蒸汽在锅炉中一般不会凝结，形成水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。量称为低位发热量。低位
20、发热量（燃料在锅炉中的实际发热量）小于高低位发热量（燃料在锅炉中的实际发热量）小于高位发热量位发热量 高位发热量高位发热量(Q(Qgrgr)煤的理论发热量，由实验测得的煤的理论发热量，由实验测得的弹筒发热量（弹筒发热量（Q Qb b）减去校正值确定（式减去校正值确定（式2-102-10）5/12 煤的灰分特性煤的灰分特性 用灰熔点表示，煤灰的角锥法确定用灰熔点表示，煤灰的角锥法确定 灰的变形温度灰的变形温度 DTDT（原（原t t1 1）灰的软化温度灰的软化温度 STST（原（原t t2 2）灰熔点灰熔点 灰的流动温度灰的流动温度 FTFT（原（原t t3 3）灰分特性影响因素灰分特性影响因素
21、 煤灰的化学组成煤灰的化学组成 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，越容易结渣煤的灰熔点越低，越容易结渣 挥发分挥发分 V V V V的含量代表了煤的地质年龄，的含量代表了煤的地质年龄，地质年龄越短，煤的碳化程度地质年龄越短，煤的碳化程度越浅，煤中的气体挥发越少越浅，煤中的气体挥发越少 V V含量越多，含量越多，煤的着火温度低，煤的着火温度低，易着火燃烧
22、易着火燃烧 V V 多，多，V V挥发使挥发使煤的孔隙多，反应表面积大，煤的孔隙多，反应表面积大，反应速度加快反应速度加快 V V 多，煤中难燃的多，煤中难燃的固定碳含量便少，固定碳含量便少，煤易于燃尽煤易于燃尽 V V 多，多，V V着火燃烧造成高温，着火燃烧造成高温，有利于碳的着火、燃烧有利于碳的着火、燃烧10/12 水分水分M M、灰分、灰分A A M M、A A 高，煤中可燃成分相对减少，高，煤中可燃成分相对减少，煤的热值低煤的热值低 M M、A A 高，高，M M 蒸发、蒸发、A A熔融均要吸热，熔融均要吸热，炉膛温度降低炉膛温度降低 M M、A A 高，高，增加着火热或包裹碳粒，增
23、加着火热或包裹碳粒，使煤着火、燃烧使煤着火、燃烧与燃尽困难；与燃尽困难；M M、A A 高，高，q q2 2、q q3 3、q q4 4、q q6 6 增加，增加，效率下降效率下降 M M、A A 高，高，过热器易超温过热器易超温 M M、A A 高，高，受热面腐蚀、堵灰、结渣及磨损加重受热面腐蚀、堵灰、结渣及磨损加重 M M、A A 高，高，煤粉制备困难或增加能耗煤粉制备困难或增加能耗 A A 高，高，造成大气和环境的污染造成大气和环境的污染11/12 灰熔点（灰熔点（STST）灰分在熔融状态下粘结在锅炉受热面上造成结渣，危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
24、济性。及锅炉运行的安全性和经济性。对于固态排渣炉，对于固态排渣炉，ST 1350ST6.56.5101021.021.0贫煤贫煤 低挥发份煤低挥发份煤1010191918.518.5烟煤烟煤 中挥发份煤中挥发份煤 高挥发份煤高挥发份煤191927272727404016.516.515.515.5褐煤褐煤 超高挥发份超高挥发份 煤煤404011.511.5dAarMdS2/5大类别大类别 小类别小类别分分 类类 指指 标标挥发份挥发份V Vdafdaf(%)(%)灰灰 分分 (%)(%)水水 分分 (%)(%)硫硫 分分 (%)(%)发热量发热量Q Qar,netar,net(MJ/kg)(M
25、J/kg)灰融灰融特性特性ST(ST(0 0C)C)低质煤低质煤 低发热量煤低发热量煤 超高灰分煤超高灰分煤 超高水分煤超高水分煤 高硫煤高硫煤 易结渣煤易结渣煤10101010191919192727272740404040404040404646404012123312.512.521.021.018.518.516.516.515.515.511.511.513501350dAarMdS3/54/5 无烟煤无烟煤 碳化程度高，含碳量很高碳化程度高，含碳量很高，达，达95%95%，杂质很少，发热量很高，杂质很少，发热量很高,约约为为250002500032500 kJ/kg32500 kJ
26、/kg；挥发份很少挥发份很少，小于，小于10%10%，V Vdafdaf析出的温度较高，着火和燃尽均较析出的温度较高，着火和燃尽均较困难困难,储存时不易自燃储存时不易自燃 褐煤褐煤 碳化程度低，含碳量低碳化程度低，含碳量低，约为约为404050%50%，水分及灰分很高，发热，水分及灰分很高，发热量低量低,约约100001000021000 kJ/kg21000 kJ/kg；挥发分含量高挥发分含量高，约，约404050%50%，甚至，甚至60%60%，挥发分的析出温度低，挥发分的析出温度低，着火及燃烧均较容易着火及燃烧均较容易 烟煤烟煤 碳化程度次于无烟煤，含碳量较高碳化程度次于无烟煤，含碳量较
27、高，一般为，一般为404060%,60%,杂质少，发杂质少，发热量较高热量较高,约为约为200002000030000 kJ/kg30000 kJ/kg；挥发分含量较高挥发分含量较高，约，约1010 45%45%，着火及燃烧均较容易，着火及燃烧均较容易 贫煤贫煤 挥发分含量挥发分含量101020%20%的烟煤的烟煤 挥发份较少挥发份较少，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；近无烟煤；劣质烟煤劣质烟煤 挥发份挥发份202030%30%；但水分高，灰分更高的烟煤；但水分高，灰分更高的烟煤 发热发热量低量低，为为1100011000125
28、00 kJ/kg12500 kJ/kg 这两种烟煤着火及燃烧均较困难这两种烟煤着火及燃烧均较困难 5/5 煤粉的自燃煤粉的自燃 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，会发生自燃温度升高时，会发生自燃 煤粉的爆炸煤粉的爆炸 发生自燃的煤粉遇到明火会发生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：煤的挥发分含量、煤粉细度、煤粉的浓度和温度、煤粉的水分的浓度和温度、煤粉的水分 制粉系统需采用一定的防爆措施，如设置防爆门等制粉系统需采用一定的防爆措施，如设置防爆门等
29、1/42/4 煤粉的细度煤粉的细度R Rx x（D Dx x）用来表示煤粉的粗细程度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，样总重量的质量百分比，用用 R R x x或或 D D x x表示表示 X X 为筛孔边长，为筛孔边长，mm R Rx x 越小或越小或 D Dx x 越大，则煤粉越细越大，则煤粉越细)13(,%100baaRx )23(,%100babDx 或或 煤粉经济细度煤粉经济细度 热损失热损失 q q4 4、制粉电耗、制粉电耗 q qdhdh、磨煤设
30、备金属部件磨损、磨煤设备金属部件磨损 q qmsms 之和为最小时的煤粉细度之和为最小时的煤粉细度)33(nV8.04Rdafzj90 其中其中 n n 是表示煤粉颗粒分布的均匀性系数是表示煤粉颗粒分布的均匀性系数)53(90200lgR100lnlgR100lnlgn90200 R R200200 R Q Q2 2 ，反应将自，反应将自动加速过渡到点动加速过渡到点3 3高温稳定平衡点，此时，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，只要系统温度热和散热条件下，只
31、要系统温度T T Tzhzh，燃烧反应就会自动进行燃烧反应就会自动进行2Q 2Q T Tzhzh、T Txhxh是在一定测试条件下的相对特是在一定测试条件下的相对特征值，征值，T Txhxh大于大于T Tzhzh。强化着火的措施强化着火的措施 在散热条件不变的情况下，增加可燃混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，在放热条件不变时，增加燃烧室的保温，减少放热减少放热 3/3 T Tb b=T=Tb2b2、强化散热，散热线、强化散热，散热线 与与 Q Q1 1 交点交点4 4为为不稳定平衡点，只要反
32、应系统温度稍降低，不稳定平衡点，只要反应系统温度稍降低，Q Q1 1 Q Q2 2 ，反应系统温度急剧下降过渡到点反应系统温度急剧下降过渡到点5 5低温稳定平衡点，此时，煤粉只能产生低温稳定平衡点，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 在在一定的放热和散热条件下，只要系统温度一定的放热和散热条件下，只要系统温度TTT0 0 由直流燃烧器各喷口以较高的初速（由直流燃烧器各喷口以较高的初速（ReRe10105 5）和一定的浓度，射入）和一定的浓度，射入尺寸很大的炉膛空间尺寸很大的炉膛空间（炉膛内充
33、满高温、静止介质（烟气），煤粉浓（炉膛内充满高温、静止介质（烟气），煤粉浓度为零）度为零）的煤粉气流是一股的煤粉气流是一股湍流自由射流湍流自由射流1/4W W0 0C C0 0T T0 02/4 湍流自由射流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，射流横断面不断扩展
34、，流量流量Q增加；增加；煤粉浓度煤粉浓度C下降下降；温度温度T升高；升高；轴向轴向速度速度W逐渐减慢，逐渐减慢，最后射流的能量完全消失在空间介质中最后射流的能量完全消失在空间介质中W WH H=0=0，C CH H=0=0，T TH HTT0 0W W0 0C C0 0T T0 0 卷吸量卷吸量 Q Q 外边界卷吸的高温烟气量外边界卷吸的高温烟气量 卷吸量大，卷吸量大，煤粉气流吸收的热量多，煤粉气流吸收的热量多，着火条件好着火条件好3/4 显然，射流卷吸周围气体越多，显然，射流卷吸周围气体越多，射流射流轴向速度衰减较快轴向速度衰减较快 直流湍流自由射流的直流湍流自由射流的卷吸量相对较小，而射程
35、较大卷吸量相对较小，而射程较大 射程射程 L L 射流轴向速度射流轴向速度w w 与射流初始速度与射流初始速度w w0 0 的比值降低到某一不为的比值降低到某一不为零的数值（如零的数值（如0.05）时的截面与喷口间的距离）时的截面与喷口间的距离 射程射程反映轴向速度反映轴向速度w w 沿射流运动方向衰减的程度，即射流对周围气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体的穿透能力。射程大射程大，煤粉气流后期混合好煤粉气流后期混合好W W0 0C C0 0T T0 0W WH H=0=0，C CH H=0=0，T TH HTT0 0 射流的刚度射流的刚度 射流在有限空间内，抵抗外界干扰不
36、发生偏离轴线的能力射流在有限空间内，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，会干扰其正常工作其正常工作 射流的初始动量越大，刚度越大射流的初始动量越大，刚度越大 扩展角扩展角 决定射流的形状及两相邻射流开始混合点，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直流湍流自由射流的相对较小相对较小4/4 均等配风均等配风燃烧器燃烧器一、二次风喷口相间布置一、二次风喷口相间布置，即在二个即在二个一次风喷
37、口之间均等布置一个或二个二次风喷口，各二一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次风喷口的风量分配较均匀 均等配风均等配风燃烧器燃烧器一、二次风口间距较小，一、二次风口间距较小，有利于一、有利于一、二次风的较早混合二次风的较早混合，使一次风煤粉气流着火后能迅速获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。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
38、次根据燃煤特性不同，一、二次风喷口的排列方式可分为均等配风和分级配风风喷口的排列方式可分为均等配风和分级配风 均等配风均等配风适用于燃用高挥发分煤种，常称为适用于燃用高挥发分煤种，常称为烟烟煤、褐煤型配风方式煤、褐煤型配风方式 分级配风燃烧器分级配风燃烧器一次风喷口相对集中布置一次风喷口相对集中布置，并靠近燃烧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，持较大的距离，燃烧所需要的二次风分阶段送入燃烧的煤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粉气流中，强化气流的后期混合，促使燃料燃烧与燃尽促
39、使燃料燃烧与燃尽 分级配风燃烧器分级配风燃烧器一次风喷口高宽比大一次风喷口高宽比大，卷吸量大；煤粉卷吸量大；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、燃烧火、燃烧 2/2 分级配风分级配风适合于燃用低挥发分煤种或劣质煤，常称为适合于燃用低挥发分煤种或劣质煤，常称为无无烟煤和贫煤配风方式烟煤和贫煤配风方式 切圆燃烧方式直流燃烧器的布置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燃烧器出口气流的轴线与炉膛中心的假想圆相切，使
40、气流在炉内强烈旋转1/3 切圆燃烧方式的特点切圆燃烧方式的特点 煤粉气流吸热量大煤粉气流吸热量大 依靠本身外边界卷吸烟气、炉依靠本身外边界卷吸烟气、炉膛辐射热及膛辐射热及来自上游邻角正在剧来自上游邻角正在剧烈燃烧的火焰的冲击和加热。着烈燃烧的火焰的冲击和加热。着火条件好火条件好 火焰在炉内充满度较好，燃烧火焰在炉内充满度较好，燃烧后期气流扰动较强后期气流扰动较强 有利于燃尽，煤种适应性强有利于燃尽，煤种适应性强 切圆燃烧方式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，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
41、；炉膛出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邻角气流的横向推力 四角射流的旋四角射流的旋转动量矩。其中二次风射流动量矩起主转动量矩。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）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，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；二次风速一次风速受着火条件限制；二次风速也不宜降低，
42、否则减弱炉内气流的扰动也不宜降低，否则减弱炉内气流的扰动 一、二次风速推荐值见一、二次风速推荐值见P80表表5-5 2/3 炉膛的结构特性炉膛的结构特性 燃烧器射流两侧燃烧器射流两侧卷吸烟气形成负压，卷吸烟气形成负压，内侧（向火侧）夹角内侧（向火侧）夹角1 1大，且有上游大，且有上游邻角气流横扫过来，补气条件好邻角气流横扫过来，补气条件好 外侧（背火侧）夹角外侧（背火侧）夹角2 2小，且需从射小，且需从射流较远处回流烟气或由射流上下两端流较远处回流烟气或由射流上下两端来补气，补气条件差来补气，补气条件差 射流两侧因此出现压差，迫使射流射流两侧因此出现压差，迫使射流偏向压力低的一侧偏向压力低的一
43、侧 假想切圆直径假想切圆直径d dJXJX 较大较大的的d dJXJX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、燃尽强烈，有利于煤粉气流着火、燃尽 d dJXJX过大，射流偏斜增大过大，射流偏斜增大3/3 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二次风射流均为旋转射流,一次风射流可以是旋转射流一次风射流可以是旋转射流,也可以是直也可以是直流射流流射流 1/1 旋流燃烧器适用于旋流燃烧器适用于含挥发分较高的煤种含挥发分较高的煤
44、种 卷吸量较大，扩展角较大卷吸量较大，扩展角较大 旋流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。烟气，卷吸量大。早期湍动混合强烈早期湍动混合强烈 轴向速度衰减较快，射流射程较短轴向速度衰减较快，射流射程较短 后期扰动较弱后期扰动较弱 旋流强度旋流强度n n是是表征射流旋转程度的特表征射流旋转程度的特征参数，征参数，n n越大越大，射流旋转程度越大，射流旋转程度越大 旋流燃烧器旋流燃烧
45、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，旋流燃烧器分为不同，旋流燃烧器分为 蜗壳式旋流燃烧器蜗壳式旋流燃烧器 采用蜗壳作旋流器采用蜗壳作旋流器 叶片式旋流燃烧器叶片式旋流燃烧器 采用叶片作旋流器采用叶片作旋流器型型 式式 旋旋 流流 器器一一 次次 风风二二 次次 风风蜗壳型蜗壳型双蜗壳双蜗壳单蜗壳单蜗壳叶片叶片+蜗壳蜗壳旋转旋转直流，带中心扩流锥直流，带中心扩流锥经蜗壳旋转经蜗壳旋转旋转旋转旋转旋转经叶片旋转经叶片旋转叶片型叶片型轴向叶片轴向叶片切向叶片切向叶片直流或弱旋直流或弱旋直流或弱旋直流或弱旋旋转旋转旋转旋转1/
46、3 旋流燃烧器前墙布置旋流燃烧器前墙布置 不受炉膛截面宽、深比限制，不受炉膛截面宽、深比限制，布置方便，与磨煤机联接煤粉布置方便，与磨煤机联接煤粉管道短管道短 主气流上下两端形成明显的主气流上下两端形成明显的停滞旋涡区，炉膛火焰的充满停滞旋涡区，炉膛火焰的充满程度较差，炉内火焰的扰动较程度较差，炉内火焰的扰动较差，不利于燃烧后期的扰动和差，不利于燃烧后期的扰动和混合混合 2/3 燃烧器前后墙或两侧墙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，扰动运
47、动，炉内的火焰充满程度较好，扰动性也较强性也较强 若对冲的两个燃烧器负荷不相同，则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旋流燃烧器炉顶布置只在采用只在采用W W火焰火焰燃烧技术的较矮的下炉膛中才应用燃烧技术的较矮的下炉膛中才应用3/31/6 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 用饨体产生回流用饨体产生回流，如钝体燃烧器等；如钝体燃烧器等；用速度差产生回流用速度差产生回流，如大速差同轴射流燃烧器；如大速差同轴射流燃烧器；用叶片
48、产生回流用叶片产生回流，如旋流预燃室；如旋流预燃室；采用各种方法使煤粉气流在进入炉膛采用各种方法使煤粉气流在进入炉膛之前进行浓缩分离之前进行浓缩分离 浓相浓相(0.8 1.2kg煤粉煤粉/kg空气空气)处于炉处于炉膛内的向火面，有利于着火和燃烧膛内的向火面，有利于着火和燃烧 煤粉淡相煤粉淡相(0.20.4kg煤粉煤粉/kg空气空气)处处于水冷壁面，可减缓水冷壁遭受煤粉的于水冷壁面，可减缓水冷壁遭受煤粉的冲刷磨损、高温腐蚀和结渣冲刷磨损、高温腐蚀和结渣 钝体燃烧器是在直流燃烧器靠近一次风喷口钝体燃烧器是在直流燃烧器靠近一次风喷口1 1出口处安装一个三角形的出口处安装一个三角形的非流线形物体非流线
49、形物体钝体钝体2 2 煤粉空气流经钝体后，在钝体后面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产生一个较大的高温回流区3 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，射流外边界卷吸高外边界卷吸高温烟气的能力有所增加温烟气的能力有所增加 3/6 提高煤粉化学反应速度提高煤粉化学反应速度 减少减少煤粉气流的煤粉气流的着火热，着火热，降低煤粉气流着火温度降低煤粉气流着火温度 增加辐射吸热量增加辐射吸热量 降低污染物降低污染物NOx的排放的排放 煤粉气流通过管道弯头时，煤粉气流通过管道弯头时，受离心力的作用分成浓淡两股，受离心力的
50、作用分成浓淡两股，喷嘴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偏差燃烧4/6 煤粉喷嘴出口处的扩流锥，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，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，以维持煤粉气流的稳着火将高温烟气不断回流到煤粉火炬的根部，以维持煤粉气流的稳着火 燃烧器的二次风通道分为两部分，燃烧器的二次风通道分为两部分，一部分二次风进入燃烧器的内一部分二次风进入燃烧器的内环形通道，另一部分二次风进入燃烧器的外环形通道环形通道，另一部分二次风进入燃烧器的外
