锅炉燃烧理论基础(4)

2019-01-19 12:30

(1)一次风集中布置的特点

使着火区保持比较高的煤粉浓度,以减少着火热;

燃烧放热比较集中,使着火区保持高温燃烧状态,适用于难燃煤; 煤粉气流刚性增强,不易偏斜贴墙。同时,卷吸高温烟气的能力加强。 (2) 一次风集中布置的问题

着火区煤粉高度集中,可能造成着火区供氧不足,延缓燃烧进程;一次风喷嘴附近为高温区,喷嘴易变形,使喷嘴出口附近气流速度分布不均,容易出现空气、煤粉分层现象。为了消除这种现象,有时将一次风分割成多股小射流,使气流扰动增强,提高着火的稳定性。

一次风喷口附近处于高温,且一次风速较低,喷口易烧坏。为了冷却一次风喷口,可在一次风喷口上加装夹心风或周界风。当然,夹心风或周界风也可增强一次风气流卷吸高温烟气的能力。

三.四角布置直流燃烧器的工作原理

直流燃烧器一般布置在炉膛四角上。煤粉气流在射出喷口时,虽然是直流射流,但当四

直流喷燃器四角切圆燃烧

股气流到达炉膛中心部位时,以切圆形式汇合,形成旋转燃烧火焰,同时在炉膛内形成一个自下而上的旋涡状气流。

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直流燃烧器的工作过程:

(1) 煤粉气流卷吸高温烟气而被加热的过程; (2) 射流两侧的补气及压力平衡过程; (3) 煤粉气流的着火过程;

(4) 煤粉与二次风空气的混合过程; (5) 气流的切圆旋转过程; (6) 焦碳的燃尽过程。

上述几个过程虽然有先后顺序或某几个过程同时进行,但各过程之间的相互影响是十分显著的。主气流卷吸高温烟气的过程

图6-4直流喷燃器烟气卷吸

从燃烧器喷口射出的气流仍然保持着高速流动。由于气流的紊流扩散,带动周围的热烟气一道向前流动,这种现象叫“卷吸”。由于“卷吸”,射流不断扩大,不断向四周扩张。

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同时,主气流的速度由于衰减而不断减小。正是由于射流的这种“卷吸”作用,将高温烟气的热量源源不断地运输给进入炉内的新煤粉气流,煤粉气流才得到不断加热而升温,当煤粉气流吸收足够的热量并达到着火温度后,便首先从气流的外边缘开始着火,然后火焰迅速向气流深层传播,达到稳定着火状态。

3.邻角气流的撞击点燃作用

在切圆燃烧炉中,四股气流具有“自点燃”作用。即煤粉气流向火的一侧受到上游邻角高温火焰的直接撞击而被点燃。这是煤粉气流着火的主要条件。背火的一侧也卷吸炉墙附近的热烟气,但这部分卷吸获得的热量较少,此外,一次风与二次风之间也进行着少量的过早混合,但这种混合对着火的影响不大。

4.煤粉气流接受辐射加热

煤粉气流着火的热源部分来自炉内高温火焰的辐射加热,但着火的主要热源来自卷吸加热,约占总着火热源的60~70%。

Qzh??g100?Mar??V1ck?cr??Mcszq?(tzh?t1)?Qzf100???gr Qzf?gr?(Mar100??M)?4.19(100?t1)?2150?cszq(tzh?100)? 5.热源不足时的着火

当煤粉气流没有足够的着火热源时,虽然局部的煤粉通过加热也可达到着火温度,并在瞬间着火,但这种着火不能稳定进行,即着火后还容易灭火。这样的着火极易引起爆燃,因而是一种十分危险的着火工况。

6.煤粉气流从着火到燃尽的各阶段

煤粉气流在正常燃烧时,一般在距离喷口0.5~1.0米处开始着火,在离开喷口1~2米的范围内,煤粉中大部分挥发分析出并烧完,此后是焦炭和剩余挥发份的燃烧,需要延续10~20米甚至更长的距离。当燃料到达炉膛出口处时,燃料中98%以上的可燃物可以完全燃尽。

四.四角切圆燃烧的气流偏斜

采用四角燃烧方式的锅炉,运行中容易发生气流偏斜而导致火焰贴墙,引起结渣以及燃烧不稳定现象。

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1.邻角气流的撞击是气流偏斜的主要原因

射流自燃烧器喷口射出后,由于受到上游邻角气流的直接撞击,撞击点愈接近喷口,射流偏斜就愈大;撞击动量愈大,气流偏斜就愈严重。

射流两侧“补气”条件的影响

射流自喷口射出后仍然保持着高速流动,射流两侧的烟气被卷吸着一道前进,射流两侧的压力就随着降低,这时,炉膛其它地方的烟气就纷纷赶来补充,这种现象称为“补气”。如果射流两侧的补气条件不同,就会在射流两侧形成压差。向火面的一侧受到邻角气流的撞击,补气充裕,压力较高;而背火面的一侧补气条件差,压力较低。这样,射流两侧就形成了压力差,在压力差的作用下,射流被迫向炉墙偏斜,甚至迫使气流贴墙,引起结渣。

四角切圆燃烧的气流偏斜 3.燃烧器的高宽比(hr/b)对射流弯曲变形影响较大

燃烧器的高宽比值愈大,射流形状愈宽而薄,其“刚性”就愈差,因而,射流愈容易弯

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曲变形。

在大容量锅炉上,由于燃煤量显著增大,燃烧器的喷口通流面积也相应增大,所以喷口数量必然增多。为了避免气流变形和减小燃烧器区域水冷壁的热负荷,将燃烧器沿高度方向拉长,并把喷口沿高度分成2~3组,每组的高宽比不超过6,相邻两组喷口间留有空档,空档相当于一个压力平衡孔,用来平衡射流两侧的压力,防止射流向压力低的一侧弯曲变形。

图6-6压力平衡

当燃烧器多层布置时对旋涡直径的影响较大

上层气流不断的被卷吸到下层气流中,加上气流受热膨胀的影响,使气流容积流量增大,旋涡直径相应增大,一般可使实际切圆直径膨胀到假想切圆直径的7~8倍。

五.切圆直径

炉内四股气流的相互作用,不仅影响到气流偏斜程度,也影响到假想切圆直径。而切圆直径又影响着气流贴墙、结渣情况和燃烧稳定性。此外,还影响着汽温调节和炉膛容积中火焰的充满程度。当锅炉 燃用的煤质变化较大时,切圆直径的调整十分重要。

当切圆直径较大时,上游邻角火焰向下游煤粉气流的根部靠近,煤粉的着火条件较好。这时炉内气流旋转强烈,气流扰动大,使后期燃烧阶段可燃物与空气流的混合加强,有利于煤粉的燃尽。切圆直径过大,也会带来下述的问题:

(1) 火焰容易贴墙,引起结渣;

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