鍋爐燃燒器知識

來源：tsfreeman.cn|發(fā)布時間：2019-05-13| 瀏覽數(shù)：載入中...

燃燒器的作用
  燃燒器是煤粉爐燃燒設(shè)備的主要組成部分，它的作用是把煤粉和燃燒所需的空氣送入爐膛，合理地組織煤粉氣流，并良好地混合，促使燃料迅速而穩(wěn)定地著火和燃燒。

  一個良好的燃燒器應具備的確良基本條件是：
（1）一二次風出口截面應保證適當?shù)囊欢物L風速比；
（2）出口氣流有足夠的擾動性，使氣流能很好地混合；
（3）煤粉氣流的擴散角，能在一定范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，以適應煤種變化的需要；
（4）沿出口截面煤粉的分布應均勻；
（5）結(jié)構(gòu)應簡單、緊湊，通風阻力應小。

旋流式燃燒器
１、旋流式燃燒器的工作原理
旋流式燃燒器由圓形噴口組成，燃燒器中裝有各種型式的旋流發(fā)生器（簡稱旋流器）。煤粉氣流或熱空氣通過旋流器時，發(fā)生旋轉(zhuǎn)，從噴口射出后即形成旋轉(zhuǎn)射流。利用旋轉(zhuǎn)射流，能形成有利于著火的高溫煙氣回流區(qū)，并使氣流強烈混合。

  射出噴口后在氣流中心形成回流區(qū)，這個回流區(qū)叫內(nèi)回流區(qū)。內(nèi)回流區(qū)卷吸爐內(nèi)的高溫煙氣來加熱煤粉氣流，當煤粉氣流擁有了一定熱量并達到著火溫度后就開始著火，火焰從內(nèi)回流區(qū)的內(nèi)邊緣向外傳播。與此同時，在旋轉(zhuǎn)氣流的外圍也形成回流區(qū)，這個回流區(qū)叫外回流區(qū)。外回流區(qū)也卷吸高溫煙氣來加熱空氣和煤粉氣流。由于二次風也形成旋轉(zhuǎn)氣流，二次風與一次風的混合比較強烈，使燃燒過程連續(xù)進行，不斷發(fā)展，直至燃盡。



２、旋流式燃燒器的類型
按照旋流器的結(jié)構(gòu)，旋流式燃燒器可分為蝸殼式、軸向葉片式、切向葉片式三大類，常用的有以下幾種：


３、雙調(diào)風旋流式燃燒器
雙調(diào)風旋流式燃燒器是在單調(diào)風燃燒器的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的。雙調(diào)風式燃燒器是把燃燒器的二次風通道分為兩部分，一部分二次風進入燃燒器的內(nèi)環(huán)形通道，另一部分二次風進入燃燒器的外環(huán)形通道。

  在內(nèi)環(huán)形通道中裝有旋流葉片，旋流葉片是可動的，通過傳動裝置可使葉片同步轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)葉片的旋轉(zhuǎn)角度，能改變二次風的旋流強度，使燃燒保持穩(wěn)定。

外二次風量是由二次風道中的可動葉片控制的。通過傳動裝置可以改變?nèi)~片的開度。當葉片全開時，外二次風量達到較大，這時外而次風大致是直流射流。在外二次風的影響下，從燃燒器射出的整個射流的旋轉(zhuǎn)強度減弱，氣流拉長，內(nèi)回流區(qū)變小。當葉片逐漸關(guān)閉時，外二次風量逐漸減小，使整個射流的旋流強度增大，氣流縮短，內(nèi)回流區(qū)逐漸變大。

雙調(diào)風燃燒器把二次風先后兩批送入爐膛，這種配風方式稱為分級配風。由于空氣的分級送入，使煤粉和空氣的混合變得緩慢，便于進行燃燒調(diào)節(jié)。

雙調(diào)風燃燒器的主要優(yōu)點是由于空氣的分級送入，實踐證明，采用雙調(diào)風燃燒器既能有效地控制溫度型NOx；又能限制燃料型NOx。此外燃燒調(diào)節(jié)靈活，有利于穩(wěn)定燃燒，對煤質(zhì)有較寬的適應范圍。

4、旋流式燃燒器的布置與供風方式
大容量鍋爐布置有幾十只旋流式燃燒器，雖然單個的燃燒器形成的火焰可獨立燃燒，但各個旋轉(zhuǎn)氣流之間仍有相互作用，對燃燒有一定的影響作用。當兩個燃燒器旋轉(zhuǎn)方向相反時，兩個燃燒器之間的切向速度升高，火焰向上。當兩個燃燒器旋轉(zhuǎn)方向相同時，燃燒器之間時切向速度減小，火焰向下。這樣就影響火焰中心位置和燃燒效率，進而影響到過熱器的汽溫特性及汽溫調(diào)節(jié)。大容量鍋爐上，旋流式燃燒器通常布置在爐膛的前、后墻上，有的采用大風箱供風，有的采用分隔風箱供風。采用大風箱供風時，風道系統(tǒng)簡單，但單個燃燒器的調(diào)節(jié)性能比較差。

近年來，為了提高鍋爐的安全性和經(jīng)濟性，趨向于采用小功率燃燒器。因為單只燃燒器功率過大，會帶來以下問題：
（1）爐膛受熱面局部熱負荷過高，易于結(jié)渣。
（2）爐膛受熱面局部熱負荷過高，易引起水冷壁的傳熱惡化和直流鍋爐的水動力多值性。
（3）切換或啟停燃燒器對爐內(nèi)火焰燃燒的穩(wěn)定性影響較大。
（4）切換或啟停燃燒器對爐膛出口煙溫的影響較大，影響過熱器的安全性和汽溫調(diào)節(jié)。
（5）一、二次風的氣流太厚，不利風粉混合。
（6）燃燒調(diào)節(jié)不太靈活。
這樣，單只燃燒器的功率不能太大，因而燃燒器的數(shù)量不能太少。當采用大風箱送風時，不能準確調(diào)節(jié)各個燃燒器的風煤比，也不利于控制NOx。因此趨向于采用分隔風箱配風。即風箱被分隔成很多小風室，每個小風室又有獨立的風量調(diào)節(jié)擋板，給燃燒調(diào)節(jié)帶來靈活、便利的條件。

６、旋轉(zhuǎn)氣流的特性
與直流射流相比，旋轉(zhuǎn)氣流同時具有向前運動的軸向速度和沿圓周運動的切向速度，這就使氣流在流動方向上，沿軸向與切向的擾動能力增強，因而氣流衰減速度比較快，射程短。旋轉(zhuǎn)氣流的主要特性表現(xiàn)為旋流強度。

燃燒器出口氣流的旋流強度取決于燃燒器中旋流燃燒器的結(jié)構(gòu)；取決于從噴口射出的旋流風與直流風的動量比；此外還與燃燒器的阻力和煙氣的粘度等因素有關(guān)。


在封閉式旋流火焰中，在火焰根部卷吸高溫煙氣，形成回流區(qū)，這種火焰可卷吸火焰自身燃燒放出的熱量，具有一定的自穩(wěn)定著火能力，但因回流量小，不適合燃燒難燃的煤。

旋流式燃燒器出口有時可能是開放式氣流，這時旋轉(zhuǎn)氣流將高溫煙氣從爐膛中卷吸進來，因而其著火穩(wěn)定性主要依賴于爐內(nèi)煙氣溫度。


飛邊氣流形成貼壁火焰，引起結(jié)渣。因次實際運行中應避免旋流強度過大而導致飛邊氣流的出現(xiàn)。

旋流強度可以調(diào)節(jié)，根據(jù)煤質(zhì)著火性能和鍋爐負荷，調(diào)節(jié)氣流的旋流強度，可獲得良好的燃燒狀態(tài)。由于旋流式燃燒器所形成的火焰是單個獨立可調(diào)的，因而調(diào)節(jié)的靈活性比較大，容易維持穩(wěn)定燃燒。

調(diào)節(jié)氣流的旋流強度時，回流區(qū)大小相應變化，高溫煙氣的回流量也隨著發(fā)生變化。因為內(nèi)回流區(qū)的大小和回流量在穩(wěn)定著火燃燒方面作用很大，所以對于不同的煤質(zhì)應具有不同的旋流強度。例如，煙煤容易著火，只需要較小的回流區(qū)和回流量，就能穩(wěn)定著火和燃燒。而無煙煤著火困難，需要有較大的中心回流區(qū)和回流量，但不希望形成飛邊氣流。除了回流區(qū)大小和回流量外，回流區(qū)長度對著火也有一定影響，因為比較長的回流區(qū)能使氣流延伸到溫度更高的煙氣深層，因而直接關(guān)系到回流煙氣的溫度水平。

提高旋流強度，既能強化內(nèi)回流區(qū)的作用，又能強化空氣與可燃物的混合，以及高溫煙氣與煤粉、空氣的混合。隨著旋流增強，內(nèi)回流區(qū)變得更寬更強，但同時也會帶來一些問題。即一次風與二次風以及內(nèi)回流與外回流的過早強烈混合，會降低一次風中煤粉的濃度和火焰溫度，這對著火的穩(wěn)定性又是不利的。因此，提高旋流強度給穩(wěn)定著火造成兩個相互對立和相互矛盾的條件。增強內(nèi)回流對著火造成的有利條件從某一點開始，又被太強的過早混合破壞了。為了解決這一矛盾，可通過運行調(diào)節(jié)或試驗確定出適應燃燒不同煤質(zhì)的旋流強度和相應的混合強度以及混合點位置。

燃燒器的組成


采用前后墻對沖燃燒方式，燃燒器布置圖見圖10。若干只（數(shù)量見附表）低NOx燃燒器分前墻三層，后墻二層布置在爐膛前后墻上，使沿爐膛寬度方向熱負荷及煙氣溫度分布更均勻。燃燒器上部布置有燃盡風(OFA)風口，若干只（數(shù)量見附表）燃盡風風口分別布置在前后墻上。