来，因而其着火稳定性主要依赖于炉内烟气温度。
图6-10开放气流
飞边气流形成贴壁火焰，引起结渣。因次实际运行中应避免旋流强度过大而导致飞边气流的出现。
旋流强度可以调节，根据煤质着火性能和锅炉负荷，调节气流的旋流强度，可获得良好的燃烧状态。由于旋流式燃烧器所形成的火焰是单个独立可调的，因而调节的灵活性比较大，容易维持稳定燃烧。
调节气流的旋流强度时，回流区大小相应变化，高温烟气的回流量也随着发生变化。因为内回流区的大小和回流量在稳定着火燃烧方面作用很大，所以对于不同的煤质应具有不同的旋流强度。例如，烟煤容易着火，只需要较小的回流区和回流量，就能稳定着火和燃烧。而无烟煤着火困难，需要有较大的中心回流区和回流量，但不希望形成飞边气流。除了回流区大小和回流量外，回流区长度对着火也有一定影响，因为比较长的回流区能使气流延伸到温度更高的烟气深层，因而直接关系到回流烟气的温度水平。
提高旋流强度，既能强化内回流区的作用，又能强化空气与可燃物的混合，以及高温烟气与煤粉、空气的混合。随着旋流增强，内回流区变得更宽更强，但同时也会带来一些问题。即一次风与二次风以及内回流与外回流的过早强烈混合，会降低一次风中煤粉的浓度和火焰温度，这对着火的稳定性又是不利的。因此，提高旋流强度给稳定着火造成两个相互对立和相互矛盾的条件。增强内回流对着火造成的有利条件从某一点开始，又被太强的过早混合破坏了。为了解决这一矛盾，可通过运行调节或试验确定出适应燃烧不同煤质的最佳旋流强度和相应的混合强度以及混合点位置。
第三节 煤粉炉炉膛
一．燃烧煤粉对炉膛的要求
31
炉膛作为燃烧室，是保证炉膛正常运行的先决条件之一。燃烧煤粉时，对炉膛的要求是： 1.创造良好的着火、稳燃条件，并使燃料在炉内完全燃尽； 2．炉膛受热面不结渣；
3．布置足够的蒸发受热面，并不发生传热恶化； 4．尽可能减少污染物的生成量；
5．对煤质和负荷复合有较宽的适应性能，以及连续运行的可靠性。 二．炉膛结渣的运行因素
受热面结渣过程与多种复杂因素有关。如第四章所述，任何原因的结渣都有两个基本条件构成，一是火焰贴近炉墙时，烟气中的灰仍呈熔化状态，二是火焰直接冲刷受热面。但是，与这两个因素相关的具体原因有很复杂。这些因素是：
1．煤灰特性和化学组成
煤灰特性主要表现在两个方面：一是煤灰的熔点温度，二是灰渣的粘性。一般灰熔点低的煤容易结渣，与此同时，低灰熔点的灰分通常粘附性也强，因而增加了结渣的可能性。
在运行条件变化时，煤灰的结渣特性也可能灰变化。例如，炉膛温度升高，或受热表面积灰导致壁面温度升高，火炉内局部地区产生还原性气氛，使灰的熔点温度降低时，结渣倾向就可能增加。
2．炉膛温度水平
炉内燃烧器区域的温度越高，煤灰越容易达到软化或熔融状态，结渣的可能性就越大。而影响燃烧器区域温度水平的因素也很多。例如，前述的断面热强度与燃烧器区域的壁面热强度、燃料的发热量、水分含量以及锅炉负荷的变化等。如果锅炉改烧发热量大的同类煤时，由于燃放热增多，燃烧器区域温度水平就高，结渣的可能性就大。 而锅炉负荷越高，送入炉内的热量也越多，结渣的可能性也越大。
3．火焰贴墙
对于四角布置直流式燃烧器的炉膛，煤粉气流由于受到气流刚度，补气条件和邻角气流的撞击等影向而引起火焰贴墙时，这必然结渣。对于布置旋流式燃烧器的炉膛，当旋流强度太大时，会引起飞近贴壁火焰。或某只燃烧器的旋流强度过小，气流射程太长时，可能使气流直冲对面炉墙或顶撞对面的火焰而导致结渣。
4．过量空气系数
32
当炉内局部区域过量空气过小且煤粉与空气混合不均匀时，可能产生还原性气氛，而煤粉在还原性气氛不能充分氧化，灰分中的Fe2O3被还原成FeO，FeO与SiO2等形成共晶体，其熔点温度就会降低，有时会使熔点下降150～2000C，因而，结渣倾向随之增加。或者，采用高煤粉浓度燃烧方式时，由于燃烧放热过于集中，使局部区域温度升高且处于还原性气氛，结渣也会倾向严重。当然这也与灰的熔融特性有关。
5．煤粉细度
粗煤粉的燃烧时间比较长，当煤粉中粗煤粉的比例增加时，容易引起火焰延长，导致炉膛出口处的受热面结渣。
6．吹灰
吹灰器长期不投，受热面积灰增多时，可能导致结渣。 7． 燃用混煤
锅炉燃用混煤时，灰渣的特性有可能改变。一般，结渣性强的煤与结渣性弱的煤混合时，结渣灰减轻。
锅炉结渣是多种因素综合影响的结果，不过总是有几个关键因素起先导作用。比较重要的因素是煤灰的熔融特性、水冷壁的冷却能力、以及火焰贴墙等。
三．炉膛负压
煤粉炉通常采用负压燃烧，负压燃烧是指炉内压力比外界大气压力低2～6mm水柱。维持正常的炉膛负压，不仅对锅炉经济运行作用很大，而且对运行调节十分有益。
正常的炉膛负压值是依靠调节送风机和引风机的挡板开度实现的，但主要是靠调节引风机的挡板开度来控制的。如果引风机出力不足，或挡板调节失灵时，炉内可能出现正压状态。此时，烟气或火焰向外泄漏，不仅污染工作环境，而且对设备及人身构成危险。当然负压太大也是不允许的。
炉膛负压太大的危害：
炉膛负压太大，说明引风机抽吸力过大。此时，炉内气流明显向上翘，火焰中心上移，炉膛出口烟温升高，引起汽温升高或过热器结渣。气流上翘，火焰行程缩短，导致不完全燃烧。
对于四角燃烧炉，由于气流上翘，使四股气流的相互作用变差，甚至切圆形成不好，煤粉气流相互点燃的作用变弱，燃烧变得不稳定。如果煤质着火性能变差时，还可能引起灭火。漏风增大，使烟气体积增加，烟气流速相应升高。这时排烟损失增加；受热面磨损加剧；汽温升高；炉膛温度降低，影响燃烧稳定性；火焰向上运动速度增大，一部分燃料未来得及完
33
全燃烧就被排出炉外，因而造成不完全损失增大等一系列不良影响。
炉膛负压急剧升高时，还可能发生炉膛内爆事故。内爆会造成水冷壁损坏或人身事故。内爆产生的原因一是：引风机运行不正常，静压头过高或挡板运行不良；二是因灭火而切断燃料供应时，炉膛负压急剧升高。因此，在切断燃料的同时，应适当关小引风机挡板，以免负压剧增。此外，大型机组应设置炉内压力报警和安全保护装置。
炉膛负压波动时，也可能是炉内压力波变化造成的。此时表明燃烧处于不稳定状态。燃烧脉动时，负压也随着脉动。所以，炉膛负压是燃烧调整和锅炉保护的重要参数。
炉膛负压由极低突变正压，此过程发生的时间极短，只有1～2秒，正压值极高。这种情况下，极可能发生炉膛爆炸或“打炮”。对于自动化程度比较高的锅炉，炉膛负压超限时，控制系统会自动发出报警或保护动作。但当控制系统处于手动状态时，则必须做出准确、迅速的判断和处理。
大型锅炉运行中，炉膛爆炸现象极少发生，但是一旦发生，破坏性很大。因为炉膛爆炸的发生时间很短，只有1～2秒。所以，如何把燃料安全适当地送入炉内并对可能发生的爆炸做出判断是十分重要的。
炉膛爆炸的原因是数量过多的燃料和空气在炉膛内未能及时着火燃烧，而以极高的速度进行化学反应，当具有足够的着火热源时，在瞬间形成可燃性气体，气体容积急剧增加，炉内压力和温度急剧升高。
需要注意的是，在锅炉点火阶段或燃烧不稳定时，如果炉内积聚了大量的未燃燃料，此时点火这很有可能造成爆炸。因此，运行人员必须严格，准确地按照运行规程的操作顺序控制燃料和空气的投入并熟练掌握点火程序以及具有快速、准确的判断能力。事实上，在破坏性炉膛爆炸发生之前，总要发生一些先导性事件。例如，燃料的着火性能变差或点火装置的能量不足以及未及时投入点火装置。由于这些条件的变化，使送入炉内的燃料与空气未能及时转变为不易反应的氧化物或惰性产物，因而积累了大量活性可燃易爆产物。这种积累过程需要持续相当长的时间。即爆炸发生前总要有一段较长的孕育时间。
四．煤粉气流的着火燃烧
1．影响煤粉气流着火的因素
影响煤粉气流着火的主要因素概括起来，主要是三个方面的因素。即一是燃料因素，二是设备结构因素，三是运行因素。具体内容如下：
34
挥发分 水分 燃料品质 燃料 灰分 发热量 煤粉细度及煤粉颗粒分布 一次风量、一次风温、一次风速 二次风速，二次风温 燃烧器 配风方式及燃烧器结构型式 单只燃烧器的热功率 qA，qR，qV 炉膛 锅炉负荷 运行 调节方式 散热强度和放热强度 结构 上述因素中，结构因素的影响如前所述，本节主要分析燃料因素与运行因素的影响。 2．燃料性质的影响
煤中挥发分含量对煤粉气流的着火过程影响很大。可燃基挥发份越高的煤，着火温度越低，火焰传播速度也快。因此挥发分高的煤不仅容易着火，而且着火稳定性也好。
挥发份的燃烧，对焦炭起加热作用，从而为焦炭的着火燃烧创造了有利条件，一般而言，挥发分高的煤也易于燃尽。然而近年来国内的许多研究表明，可燃基挥发分相同的煤，其燃尽时间有时差别很大，其原因是一部分煤具有烧结性，使氧气与炭表面的反应变差，因而影响燃尽。
在分析煤的挥发分含量对着火的影响时，不但应注意挥发分的数量，还应注意挥发分的发热量。
例如，无烟煤，贫煤的挥发分含量虽然很小，但挥发分的发热量很高，实际燃烧发现，有些无烟煤甚至比挥发分高的劣质烟煤容易着火。
煤中灰分含量增加时，煤的发热量就会下降很多，燃煤量就要增多，而着火热又与燃煤量成正比。因此灰分高的煤，着火也比较困难，而且着火稳定性变差。
煤中水分含量也影响着火热。水分多时，加热煤粉气流的一部分热量用于水分的蒸发和过热，使着火热增加，着火推迟。但煤粉的内部水分蒸发后可使煤粉颗粒内部的反应表面积增加，从而提高着火能力和燃烧速度。
35