煤粉燃烧器设计中的若干误区_张海
煤粉浓度对于浓淡燃烧器设计的影响
煤粉浓度对于浓淡燃烧器设计的影响煤粉浓度对于浓淡燃烧器设计的影响魏小林徐通模惠世恩【摘要】通过分析传统的煤粉燃烧器设计时一次风管中煤粉浓度与一次风量和一次风速的关系发现，对于低挥发份煤，燃烧器出口的煤粉浓度很难达到着火燃烧所需的最佳浓度，从而提出将煤粉浓度作为一个重要参数在输粉系统及燃烧器设计时予以考虑。
提出了新的煤粉浓淡燃烧器设计方法，为输粉系统设计提供了依据。
【关键词】煤粉浓淡燃烧器设计方法Impact of Pulverized Coal Concentration on the Design ofConcentrated-thin BurnersAbstract Through analyzing the relationship of pulverized coal concentration in the primary air pipe with primary air quantity and velocity during the design of conventional pulverized coal burners,it is found out that,for burning coal with low volatile matter,it is very difficult for pulverized coal concentration at burner outlet to reach the optimal concentration required for ignition,thus it is put forward,pulverized coal concentration should be taken into consideration as an important parameter during the design of pulverized coal feeding system and burners.The proposed design method of new concentrated-thin burners provides the basis for the design of pulverized coal feeding system.Key words pulverized coal concentrated-thin burner design method0 前言国内外大量的研究表明，浓淡燃烧不但可以降低NO X排放量，而且在保证较高燃烧效率的前提下，还可以提高一次风粉着火和燃烧稳定性［1～4］。
粉煤灰粉磨站电气设计中的几个问题及解决办法
给全 厂供 电， 中， 其 每一个变压器 给二个独立 的粉磨 车间设 备供 电， 而不能用某一个变压器 给四个车 间的相同设备供电 ， 则 ， 否 任
何时候 ， 都不能停 止一 台变压器运行 ， 即达不 到节 能的要求 ， 同时
下都能断开其 柜 ， 以便能保 障人和设备的安全。 总之 ， 在粉煤灰粉磨 中设计 中 ， 能单 纯地按照水泥粉磨站 不
一
在粉 煤灰粉磨站 电气设计 中 ， 还有一个 重要的设备 ， 就是 那 成 品库料位计 ， 它对整个系统的运行确着关键 的作用 。如果成品 库 的料位信号不能及时准确地传到 中控室中 ， 就会导致粉磨车间
一
直生产 以致有满库的危险。 以选择一个适合粉煤灰 自身特点 所
的料位计对 系统有重要影响。在张家 口粉磨站中 ， 我们选择的是 重垂 式料 位计 ， 因为这种料位计能直接接触 到物面 ， 而不象其它 料位计通过传感器接触 ， 最大程度地避免 了由于粉煤灰 自身的特 点而导致传感器检测数据 的不准确。同时 ， 它还能把模拟信 号和 无源 开关 量 同时送到 中控室 中 ， 这样 ， 在控制上既可 以做 硬连锁
灰库的设备部 不多 ， 想把 它的控制放入 粉磨车间 中， 但看了一些 Ｄ Ｓ系统 的产品性能时 ， Ｃ 发现这么长的距 离 ， 信号根本无 法远 传 ，
如国外某一知 名品牌 ， 用屏 蔽 电缆进行传输 时 ， 在信 号有效 的情 况下 ， 最大距离为 １０ 。考虑成本 因数 ， ０ ０米 原灰库也不可能单独 设一个 Ｃ Ｕ， 以最后 ， Ｐ 所 根据这个具体 问题 ， 我们 的解决办法是 ： 在粉磨站 的 Ｃ Ｕ确定 中 ， Ｐ 选择 的是一个带有 Ｄ Ｐ接 口的 Ｃ Ｕ， Ｐ 把
煤粉燃烧器的温度与压力分布控制技术研究
煤粉燃烧器的温度与压力分布控制技术研究煤粉燃烧器是煤粉锅炉中的核心设备，主要负责将煤粉与空气混合并燃烧产生高温烟气，以提供热能。
煤粉燃烧过程中的温度与压力分布对燃烧效果、热效率和环境污染有着重要的影响。
因此，研究煤粉燃烧器的温度与压力分布控制技术具有重要的意义。
一、煤粉燃烧器温度分布控制技术研究1. 背景介绍煤粉燃烧器内部的温度分布对煤粉的完全燃烧和烟气的温度均匀性有着重要影响。
温度过高容易导致煤粉的部分熔化和结块，影响燃烧的稳定性和热效率。
温度过低则会造成煤粉的不完全燃烧，产生大量的污染物。
2. 温度分布控制方法（1）氧气分布控制：通过在燃烧器内部设置多个氧气喷口，调节各个喷口的氧气供应量，实现煤粉的分布控制。
氧气分布控制可有效改善煤粉的燃烧效果和温度分布均匀性。
（2）喷嘴设计优化：通过优化喷嘴的形状、尺寸和排列方式，改善煤粉进入燃烧器的速度和分布，从而控制温度分布。
合理设计喷嘴能够提高煤粉的气力输送能力，使其更加均匀地分布到燃烧器内部。
（3）流场调控技术：通过改变燃烧器内部的流场结构，调控煤粉燃烧的过程和温度分布。
采用局部加热或喷射冷却的方式可以有效改变燃烧器内部的温度分布，提高煤粉的燃烧效率和温度均匀性。
二、煤粉燃烧器压力分布控制技术研究1. 背景介绍煤粉燃烧器内部的压力分布对燃烧稳定性和煤粉的输送效果有着决定性的影响。
过高的压力会导致煤粉的气力输送不稳定，甚至堵塞喷嘴；过低的压力则会导致煤粉输送不畅，影响燃烧效率。
2. 压力分布控制方法（1）燃烧器结构优化：通过调整燃烧器的结构参数，如喷嘴直径、喷嘴长度、燃烧室形状等，改变内部流场结构，实现煤粉的压力分布控制。
合理的燃烧器结构设计能够减小煤粉输送的阻力，提高煤粉的压力分布均匀性。
（2）燃烧器尾部优化：研究表明，合理设计燃烧器尾部的喷嘴形状和排列方式，能够改善煤粉的喷射速度和分布，进而控制压力分布。
合理设计尾部结构可以减小喷嘴的堵塞风险，提高煤粉的气力输送能力。
充分燃烧煤粉燃烧器的设计与应用分析
充分燃烧煤粉燃烧器的设计与应用分析煤炭是世界上最为丰富的能源资源之一，燃烧煤粉已成为一种重要的能源转化方式。
煤粉燃烧器作为燃烧煤粉的关键设备，其设计与应用在能源领域有着重要的意义。
本文将对充分燃烧煤粉燃烧器的设计与应用进行深入分析。
首先，煤粉燃烧器的设计需要考虑煤粉的燃烧特性和燃烧稳定性。
在设计过程中，需要充分了解煤粉的燃烧特性，包括煤粉的挥发性、发热量、灰分含量、粒度分布等参数。
这些参数对于燃烧器的设计和优化具有重要影响。
其次，设计煤粉燃烧器时需要考虑燃烧效率的提高和污染物减排。
高效率的燃烧过程能够将煤粉中的化学能转化为热能，最大限度地利用煤粉资源。
同时，煤粉燃烧过程会产生大量的污染物，如二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等。
因此，在设计过程中需要考虑采用先进的燃烧技术和排放控制装置，进行污染物的减排。
在设计煤粉燃烧器时，还需要考虑燃烧器的结构和燃烧机理。
煤粉燃烧器的结构应该合理，以保证充分混合和燃烧。
常见的燃烧器结构包括喷嘴式燃烧器、旋风燃烧器和煤粉燃烧器等。
喷嘴式燃烧器通过高速喷嘴将煤粉喷入燃烧室，旋风燃烧器通过一种旋风效应将煤粉与空气混合，而煤粉燃烧器则通过煤粉的喷入和旋风效应的结合，实现燃烧。
不同结构的燃烧器适用于不同的煤粉燃烧条件和需求。
此外，煤粉燃烧器的应用领域也非常广泛。
煤粉燃烧器主要用于工业锅炉、发电厂和热电厂等领域。
在工业锅炉领域，煤粉燃烧器的应用能够提高燃烧效率和热能利用率，减少二氧化碳排放。
在发电厂和热电厂领域，煤粉燃烧器的应用能够提高发电效率，降低煤炭消耗和污染物排放，同时满足环保要求。
需要注意的是，在使用煤粉燃烧器的过程中，还需要严格控制燃烧过程中的运行参数。
燃烧器的齐套设备和自动调节系统对于燃烧效率和稳定性起着至关重要的作用。
合理的控制系统能够监测燃烧过程中的温度、压力、氧含量等指标，并及时做出调整，以保证煤粉燃烧器的正常运行。
最后，值得一提的是，煤粉燃烧器的设计和应用也存在一些挑战和问题。
论文-若干煤粉燃烧器的设计思想分析
若干煤粉燃烧器的设计思想分析张海, 吕俊复, 岳光溪, 徐秀清(清华大学热能工程系热能动力工程与热科学教育部重点实验室, 北京 100084) 摘要：根据煤粉气流的着火过程，阐述了煤粉火焰的稳燃机理和实现手段，分析了若干稳燃能力强的燃烧器的结构及其煤粉气流在燃烧器内外的组织原则，探讨了正确设计和选用燃烧器的一些原则。
关键词：煤粉锅炉；着火稳燃；燃烧器；设计0引 言当前，煤粉燃烧技术面临燃料品质、燃烧经济性和环境保护等三个方面的新挑战。
在燃料品质方面，由于我国电力工业和其它用煤工业的快速发展，以及交通运输、调配和其它种种因素的制约，使得煤炭的供应日趋紧张，火电厂的实际燃煤与设计煤种出现较大偏差，并呈现两大特征，第一是煤种普遍变差，第二是煤质变化频繁。
估计这种状况在相当长的一段时期不会改善，相反更大可能会越来越严峻。
另外因为我国低挥发份煤种的储藏丰富，约占可开发的动力用煤的17％，所以许多新机组也将它们用作设计煤种。
如何保障难燃煤种的着火和低负荷稳燃是燃烧器设计和改造的一个重要任务。
在燃烧经济性方面，我国电力改革后，由于各电厂普遍采取或即将采取竞价上网，受经济利益的驱使趋向燃用便宜燃料，大多数为挥发分低的贫煤和无烟煤，或者含灰份高的劣质烟煤，而这些燃料的最显著特点就是难燃。
另外即使是燃用烟煤，与国际先进同类锅炉相比，我国电站的每发一度电的平均耗煤量明显偏高，严重地影响了机组发电效益。
除了稳定燃烧和保障经济性以外，燃烧器的另一个重要新任务就是控制污染物排放。
煤粉燃烧过程中会形成多种污染物，严重地伤害人民的身体健康，破坏生态环境。
我国2004年初颁布了火电厂最新的排放标准，相关部门通过总量控制、排污交税、调节电价和在线监测等措施来推动环保标准的执行。
我国目前的大多数电站的排放都不满足或稍稍满足排放要求，随着国家和地方对污染物排放控制力度加大，发电部门面临巨大的环保压力，而理论和实践都证明，电站锅炉的 NO x排放是可以通过炉内燃烧的合理组织加以有效控制。
煤粉燃烧器设计中的若干误区
维普资讯
一
。
比文献 ［ ］ ３ 中曾提 出 的 以高湍 动 度 代替 高 氧 浓度 更 贴
切 。由于 湍动度很 大程 度上取 决于 一次风煤 粉 主流 速 度， 高湍 动度要求 高 主流速度 ， 而高 主流速度 又 可能 影
可以使用 直接加 入高 浓度氧气 和等 离子枪等 方 法增 大
区 的煤粉浓 度 ， 火稳燃 能力也 随之 降低 。另外 ， 着 中贮
式热 风送粉 系统 不 仅会 增 加磨 煤 电耗 ， 其制 粉 乏气 作 为三 次风送 入炉膛 ， 三次 风 中的 过量 空气 系数 大 于 ２ ， 携带 的煤粉 在高 过 量空 气系数 下 燃 烧 ， 会额 外 地增 加
的高温腐 蚀 、 炉膛 结焦 等 问题２ 。因此 ， 淡燃烧 器 应 ７ ］ 浓
更加重视 组织燃 烧 器 出 口区的 二级 浓 缩 ， 组织 燃 烧 器
出 口 的三 高 区 。
ＮＯ 同轴 燃 烧 系统 （ Ｎｃ Ｓ 等低 ＮＯ Ｌ Ｆ） 燃烧 技术 ＿ １ 。
４ 过 度 依 赖 低 ＮＯ 燃 烧 器
在解决 燃煤锅 炉 ＮＯ 排放这 一 问题上 ， 日本 三菱 公 司将 Ｐ 燃烧 器 与 空 气 和燃 料 分级 结合 ， Ｍ 实现 了高
达 ５ 的 脱 氮 效 率 ； Ｂ—Ｃ ０ ＡＢ Ｅ公 司 将 宽 调 节 比 （ Ｒ Ｗ
型 ） 烧器 和一 、 次 风结合 开发 了炉膛 内整体 空气 分 燃 二 级燃烧 器 （ Ｆ 、 Ｏ Ａ） 同轴 燃烧 系统 （ Ｆ Ｃ Ｓ １） 低 Ｃ Ｓ Ｉ、 Ｆ Ｉ 、
ＮＯ 排 放 ． 。 ８ ＿
氧 浓度梯 度 ， 这些 方 法 在最 新 的 点火 燃烧 器 中得 到应
煤粉燃烧器的磨煤系统优化设计
煤粉燃烧器的磨煤系统优化设计煤粉燃烧器是现代工业领域中常用的燃烧设备，它的磨煤系统优化设计对于提高燃烧效率、减少能源消耗和降低环境污染有着重要意义。
本文将针对煤粉燃烧器的磨煤系统进行深入探讨，探讨如何优化设计以提高整体性能。
首先，磨煤系统的优化设计需要充分考虑煤粉的细度分布。
煤粉的细度对于燃烧效率和燃烧稳定性有着重要影响。
合理的磨煤系统应该能够精确控制煤粉的粒度分布，保证在燃烧过程中煤粉的充分燃烧。
为了实现这一目标，可以采用多级磨煤机和分级器的组合，通过连续磨煤和精确的分级操作，可以得到较为均匀的煤粉细度分布，提高燃烧效率。
其次，磨煤系统的优化也需要考虑煤粉的湿度控制。
煤粉的湿度对于粉煤炉的燃烧效果有着重要影响。
过高的湿度会导致煤粉易凝固在炉内，影响燃烧稳定性；而过低的湿度则会造成煤粉极易飞扬，增加粉尘排放。
因此，在磨煤系统优化设计中，应考虑湿煤粉的干燥处理，采用适当的干燥设备，确保煤粉的湿度在合适的范围内。
另外，磨煤系统的优化设计还需要考虑磨煤机的选择与调整。
磨煤机是磨煤系统中最关键的设备，其性能直接影响到煤粉的粒度分布和细度。
对于磨煤机的选择，需要根据原始煤质的特点以及工艺要求来确定，可以根据煤质特性进行磨煤机的参数调整，以获得最佳效果。
此外，在磨煤机的运行过程中，还应注意对其进行定期维护与检修，确保其正常运行并保持较长的使用寿命。
此外，磨煤系统的优化设计还需要考虑煤粉输送的稳定性。
在磨煤系统中，煤粉的输送路径需要尽可能简短，避免出现过多的弯曲、垂直或水平转弯，以减小煤粉在输送过程中的阻力损失。
此外，应合理设计输送管道的截面尺寸和形状，以减小阻力，保证煤粉的稳定输送。
最后，磨煤系统优化设计还需要综合考虑环保和能源消耗问题。
优化设计应着眼于减少煤粉燃烧过程中的氮氧化物、二氧化硫和颗粒物等污染物的排放。
可以采用悬浮燃烧、煤粉喷煤、尾部烟气循环等技术手段，降低污染物的排放。
同时，优化设计还应注重提高燃烧效率，降低能源消耗。
天然气助燃的无烟煤煤粉旋流燃烧器的设计开发开题报告模板【管理资料】
由此，本文将开发设计出一种以补入天然气的方法促进无烟煤快速着火及稳定燃烧的燃烧器。
据文献数据，在煤粉燃烧过程中，只要有10%的煤粉能先着起来，就能维持整个煤粉气流的稳燃，因此保证这10%煤粉能及时有效地着火，就能够实现无烟煤稳定燃烧。
由于天然气的成分与煤挥发分成分基本相同，无烟煤在燃烧过程中煤粉会发生热破碎，与天然气混合燃烧时类似烟煤析出挥发分，所以本文将在旋流燃烧器的基础上进行改造设计，加入天然气补入装置，使天然气对煤粉起到良好的助燃作用。
2国内外研究现状旋流燃烧器被认为是无烟煤稳定燃烧的比较理想的燃烧器，国内外对旋流燃烧器的稳燃做了很多研究。
旋流燃烧器是利用旋转气流形成有利于着火的回流区以及气流混合强烈的特点来燃烧煤粉的。
高温回流区的存在是这类燃烧器的特点，它为煤粉燃烧提供稳定的热源，使煤粉气流及时着火并稳定燃烧。
但是多数的研究集中在两个方向：其中一方面是设计旋流燃烧器的稳燃装置，保证煤粉在一次风形成的中心回流区的积滞时间从而保证煤粉稳定燃烧；另一方面是设计旋流燃烧器的煤粉浓淡分离装置，因为在适当高的浓度时，煤粉的着火温度会降低，有利于燃烧。
德国Babcock公司的DS燃烧器DS燃烧器是德国Babcock公司 90 年代推出的第三代低NOx旋流燃烧器，如图2-1，它既可用于优质烟煤，也可用于劣质烟煤和贫煤，其结构特点和稳燃措施为：图2-1 DS型燃烧器及齿环型稳燃器照片图（1）采用直径较大的中心风管以增加一次风与回流烟气的接触周界。
（2）中心风管端部（出口）采取平直结构，一次风管端部加装扩口锥，内、外二次风端部也为外扩形，外扩形二次风喷口可推迟与一次风的过早混合。
（3）一次风通道内加装旋流叶片，采用旋流方式消除煤粉气流经过弯头后产生的煤粉周向不均。
（4）在一次风管内壁加装齿环形稳燃器。
稳燃环能造成稳定的回流区，对煤粉着火有利；内外二次风向外扩散，不会参与煤粉的点燃过程，煤粉气流所需着火热可减少到最低限度，即使燃用无烟煤也能稳定燃烧。
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不合理的更动可以使原燃烧器上下周界风抽吸一次风 形成着火回流区的性能完全丧失 , 从而丧失了它应有 的着火稳燃能力 [ 8] 。
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认为旋流燃烧器不能燃用劣质煤
与日本和欧美等一些国家燃煤基本以高挥发分烟
煤、 褐煤为主不同, 我国电站锅炉常需燃用低挥发分贫 煤 , 甚至无烟煤 , 因此进行旋流燃烧器燃用难燃煤种的 改造, 取得了较好的效果。例如华能德州电厂采用德 国 Babcock 公司生产的 DS 型燃烧器燃用高挥发分贫 煤 [ 13] ; 哈尔滨工业大学开发使用了径向浓淡燃烧器对 多台锅炉进行了燃烧劣质烟煤和贫煤的改造[ 14] ; 东南 大学开发使用了花瓣燃烧器对一台燃烧贫煤的已改造 成径向浓淡旋流燃烧器的锅炉进行了再改造, 改造后 稳燃性能得到进一步改善 [ 15] ; 华中理工大学使用将小 股浓煤粉送入旋流燃烧器的中心回流区的方法对黄石 电厂的一台 240 t/ h 锅炉进行改造, 取得了 燃烧贫煤 时很好的稳燃效果 [ 12] ; 北京巴威公司使用 DRB - P AX 燃烧器 在新 海电 厂和 蒲城电 厂燃 烧贫 煤。另 外, 在 DRB - PA X 型燃烧器基础上开发的浓缩型轴向控制双 调风低 N Ox 型旋流燃烧器 ( 简称 EI - XCL 燃烧器 ) 在 W 型锅炉上应用表明 , EI - XCL 燃烧器不仅 能燃烧着 火较易的阳泉无烟煤 , 也能燃烧像晋城无烟煤和越南 无烟煤那样的难燃无烟煤[ 9] , 目前这种燃烧器正在龙 山电厂塔式锅炉上进行燃烧贫煤和无烟煤的尝试。 从三高区着火稳燃原理看 , 旋流燃烧器有更大和 更好的高温回流区 , 不过这个回流区通常是由内外二 次风的引射形成的 , 如果简单地将一次风全部送入此 回流区 , 则一次风的大动量将破坏这个回流区 , 而无法 形成三高区和激发自身热源所需的小火焰。 [参
[ 8]
6
认为周界风的作用只是冷却喷口
以我国普 遍使用的原美国( WR 型) 燃烧器为例 , 该燃烧器利用垂直弯头进 行上下浓淡分离 , 使浓股在上淡股在下进入炉膛。在 WR 型燃烧器出口还组织有周界风, 设计的上下周界 风量较大 , 它用来抽吸浓股和淡股一次风, 使浓股一次 风向上和淡股一次风向下发生大角度偏转 , 并在其后 形成两个煤粉着火稳燃回流区( 两个三高区 ) , 这是组 织自身热源进行着火燃烧的典型例子。 WR 型燃烧器 的喷口尺寸、 周界风的大小和出口倾角 , 以及水平开槽 钝体的尺寸和位置 , 都是为形成有利于着火回流区专 门设计的。在实 践中一些使用 WR 型燃 烧器的锅炉 的稳燃性能达不到设计要求, 一个重要原因是对原有 的 WR 型燃烧器的喷口结构做了不合理的更动, 包括 在周界风的出口倾角和开槽钝体的位置的更动。这些
[关
键
词]
煤粉锅炉; 燃烧器; 着火稳燃; N Ox 排放 T K223. 23 A 1002 3364( 2008) 01 0009 04
[ 中图分类号 ] [ 文献标识码 ] [ 文 章 编 号]
煤粉燃烧器及其相关燃烧系统的合理设计是实现 煤粉锅炉高效、 洁净燃烧的根本保证, 也是降低锅炉制 造和运行成本的重要因素。根据多年煤粉燃烧器的研 究和实践经验 , 总结我国在煤粉燃烧器的设计和选用 中存在的若干误区, 对相关问题进行分析讨论, 对一些 似是而非的问题进行了澄清。
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大量采用中贮式热风送粉系统
上世纪 80 年代前, 采用中贮式热风送粉系统燃烧 低挥发分贫煤和无烟煤, 解决了着火稳燃问题, 但因此 造成大量锅炉采用中贮式热风送粉系统。在中贮式热
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普遍采用的切圆燃烧锅炉在燃用烟煤时 , 燃烧器一次 风喷口常常采用间隔的垂直布置, 而燃用贫煤和无烟 煤锅炉的一次风 喷口常采用相 邻布置。煤粉 燃烧中 NOx 的生成主要是燃料型 NOx , 保持燃烧区的还原性 气氛和促使挥发 分快速集中释放是控制和降低 NO x 生成的关键步骤。显然 , 相邻的垂直布置更有利于降 低 NO x 的生成。实际上, 由于我国近年来电厂燃煤供 应不稳定 , 一些原设计的相邻垂直布置的贫煤锅炉也 时常燃烧 烟 煤或 者 烟煤 与 其 它煤 种 的 混煤 , V daf 在 20% 以上 , 甚至超过 30% , 但对锅 炉燃烧效率和燃烧 安全并没有产生明显影响。
[ 7]
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过度依赖低 NOx 燃烧器
在解决燃煤锅炉 NO x 排放这一问题上, 日本三菱
公司将 PM 燃烧器与空气和燃料分级结合, 实现了高 达 50% 的 脱氮效率 ; ABB - CE 公 司将宽 调节比 ( WR 型 ) 燃烧器和一、 二次风结合开发了炉膛内整体空气分 级燃烧器( OF A) 、 同轴燃烧系统( CFS 、 CF S )、 低
[ 1, 2]
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偏异体热源轻自身热源
煤粉在射入炉膛后, 经历加热、 裂解, 然后与氧混 合, 进而氧化燃烧。加热需要热源 , 如果所需的热源来 自煤粉气流的外部, 则该热源被称为异体热源。相反, 如果所需的热源来自气流中煤粉的氧化反应, 则被称 为自身热源。煤粉在炉内吸热升温是受异体热源和自 身热源共同作用, 前者包括高温炉膛辐射传热和颗粒 与环境气体的换热, 而后者为颗粒燃烧化学反应 , 包括 挥发分和煤焦燃烧。自身热源生成热量远大于异体热 源的供热量。 高温烟气回流是常见的异体热源, 比较直观 , 也容 易在生产实践中组织实施 , 因而容易得到重视, 而自身 热源在实践上组织激发常有一定难度 , 因而不容易被
[ 11]
N Ox 同轴燃烧系统 ( LNCF S) 等低 NOx 燃烧技术 。 目前我国电厂对现运行机组的低 N Ox 改造仍然局限 于一次风燃烧器喷嘴的改造, 虽然取得了一些成效, 但 单靠燃烧器喷嘴的改造在很多情 况下并不能满 足低 N Ox 排放的要求 , 因此应当将低 NO x 燃烧器作 为低 N Ox 燃烧系统的一部分, 开发成熟和定型的 NO x 燃烧 系统技术。 燃烧器的设计和布置与煤种密切相关。我国电厂
基金项目 : 作者简介 :
技 术 经 济 综 述
国家基础研究发展规划资助项目 ( 2006CB200301) ; 自然基金资助项目 ( 50406002) 张海 ( 1967 -) , 男 , 福建宁化人 , 博士 , 清华大学热能工程系副教授, 从事洁净燃烧技术和燃烧学的教学与研究。
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比文献[ 3] 中曾提出的以高湍动度代替高氧浓度更贴 切。由于湍动度很大程度上取决于一次风煤粉主流速 度, 高湍动度要求高主流速度 , 而高主流速度又可能影 响一次风煤粉火焰的稳燃。除了依靠一次风之外, 还 可以使用直接加入高浓度氧气和等离子枪等方法增大 氧浓度梯度, 这些方法在最新的点火燃烧器中得到应 用。本文将高煤粉浓度、 高温和高氧浓度梯度区域称 为新三高区, 并建议用新三高区替代原三高区来指导 煤粉燃烧器的设计。
风送粉系统中, 煤粉经煤仓供给 , 自上而下送入炉膛。 该系统常常取消直吹式系统中炉前使用的直角弯头 , 无法很好实现一级浓淡分离, 降低了燃烧器出口三高 区的煤粉浓度, 着火稳燃能力也随之降低。另外 , 中贮 式热风送粉系统不仅会增加磨煤电耗 , 其制粉乏气作 为三次风送入炉膛, 三次风中的过量空气系数大于 2, 携带的煤粉在高过量空气系数下燃烧 , 会额外地增加 N Ox 排放[ 6, 8] 。 北京巴威公司近年来对其一次风热风置换( P AX) 旋流燃烧器进行了改造。在 PAX 燃烧器中, 一次风在 炉前依靠弯头进行高效浓淡分离 , 分离后的淡股被抽 出 , 改由另一股高温热风与浓股混合 , 其目的是提高一 次风温度( 异体热源) , 以改善燃烧器的着火稳燃能力。 改造后 , 热风置换被取消, 浓股直接进入燃烧器前端 , 一次风动量 ( 仅是浓股动量 ) 减少 , 燃烧器形成的中心 回流区未遭破坏 , 在燃烧器出口很好地形成三高区, 易 于生成小火焰, 进而点燃一次风煤粉气流火焰 , 异体热 源的作用加强。改造后的燃烧器不仅系统更为简单 , 而且着火稳燃能力显著增强, 被成功地应用于 W 型火 焰锅炉燃烧无烟煤[ 9] 。另外 , P RP 燃烧器利用特殊的 喷口结构, 将炉内高温烟气卷入喷口的腔体内 , 迅速加 热较低风煤比的煤粉气流, 使之接近着火温度并达到 低氧无焰燃烧的条件 , 这样煤粉在入炉前快速加热、 裂 解 , 加快并加大了挥发分的析出。试验表明, 在直吹式 燃烧系统一次风温不超过 100 时 , 也可以稳定地燃 烧越南无烟煤和石油焦 , 且具 有良好低 NO x 排放 特 性 [ 10]
2 过分强调入炉前一次风浓淡分离效果
一次风中煤粉的浓缩对煤粉的着火、 稳燃和降低 NOx 排放有重要作用。近年来 , 我国从国外引进和自 行开发了多种浓淡燃烧器 , 这些燃烧器基本都应用了 一次风粉浓缩原理。 解析燃烧器的浓缩过程, 可以发现煤粉燃烧器的 浓缩通常都是分级完成的[ 4] 。在一次风煤粉管道内进 行浓淡分离称为一级浓缩 , 一级浓缩增浓的是煤粉输 送浓度; 在燃烧器出口三高区中的增浓称为二级浓缩, 增加的是空间浓度。影响煤粉在炉内最终燃烧特性的 是空间浓度。一级浓缩为二级浓缩提供条件和基础, 二级浓缩的浓度增加值要远高于一级浓缩的浓度增加 值[ 5] 。二级浓缩过程是煤粉在高温环境中的滞止增浓 过程 , 煤粉颗粒在此过程中快速升温, 快速释放挥发物 和产生有利于煤粉着火的自身热源 , 因此, 三高区内的 二级浓缩是实现燃烧器稳燃和低 NOx 排放性能的保 证[ 4, 6] 。 煤粉颗粒浓度增大对着火稳燃有利, 但浓度增大 却不利于燃尽和防止结渣。经计算, 只要有质量份额 大约 10% 的煤粉先着起来就可维 持整个煤粉气流的 技 术 经 济 综 述 热 力 发 电 二 八 稳燃 , 因此没有必要过分强调炉前一次风煤粉分离效 果。由于过分浓缩或浓缩后炉内流场组织得不合理, 会出现飞灰和大渣含碳量增加、 水冷壁在还原气氛下 的高温腐蚀、 炉膛结焦等问题 。因此, 浓淡燃烧器应 更加重视组织燃烧器出口区的二级浓缩 , 组织燃烧器 出口的三高区。
[ 1]
5
认为三次风有利于降低 NOx 排放