一二次风温对燃烧的影响

二次风对着火距离的影响
一、二次风率、风速及风温在锅炉燃烧设备和煤质一定的条件下，一次风与二次风的调节就成为决定着火和燃尽过程的关键。

一次风与二次风的工作参数用风量、风速和风温来表示。

（1）一次风量（率）一次风量主要取决于煤质条件。

当锅炉燃用的煤质确定时，一次风量对煤粉气流着火速度和着火稳定性的影响是主要的。

一次风量愈大，煤粉气流加热至着火所需的热量就越多，即着火热愈多。

这时，着火速度就愈慢，因而，距离燃烧器出口的着火位置延长，使火焰在炉内的总行程缩短，即燃料在炉内的有效燃烧时间减少，导致燃烧不完全。

显然，这时炉膛出口烟温也会升高，不但可能使炉膛出口的受热面结渣，还会引起过热器或再热器超温等一系列问题，严重影响锅炉安全经济运行。

对于不同的燃料，由于它们的着火特性的差别较大，所需的一次风量也就不同。

应在保证煤粉管道不沉积煤粉的前提下，尽可能减小一次风量。

对一次风量的要求是，满足煤粉中挥发分着火燃烧所需的氧量，满足输送煤粉的需要。

如果同时满足这两个条件有矛盾，则应首先考虑输送煤粉的需要。

例如，对于贫煤和无烟煤，因挥发分含量很低，如按挥发分含量来决定一次风量，则不能满足输送煤粉的要求，为了保证输送煤粉，必须增大一次风量。

但因此却增加了着火的困难，这又要求加强快速与稳定着火的措施，即提高一次风温度，或采用其它稳燃措施。

一次风量通常用一次风量占总风量的比值表示，称为一次风率。

一次风率的推荐值列于下表：煤种无烟煤贫煤烟煤烟煤褐煤Ｖdaf 20%～30% ＞30% 乏气送粉20～25% 25～30% 25～35% 20～45% 热风送粉15～20% 20～25% 20～25% 25～40% 40～45% （2）一次风速在燃烧器结构和燃用煤种一定时，确定了一次风量就等于确定了一次风速。

一次风速不但决定着火燃烧的稳定性，而且还影响着一次风气流的刚度。

一次风速过高，会推迟着火，引起燃烧不稳定，甚至灭火。

任何一种燃料着火后，当氧浓度和温度一定时，具有一定的火焰传播速度。

当一次风速过高，大于火焰传播速度时，就会吹灭火焰或者引起“脱火”。

即便能着火，也可能产生其它问题。

因为较粗的煤粉惯性大，容易穿过剧烈燃烧区而落下，形成不完全燃烧。

有时甚至使煤粉气流直冲对面的炉墙，引起结渣。

一次风速过低，对稳定燃烧和防止结渣也是不利的。

原因在于：1）煤粉气流刚性减弱，易弯曲变形，偏斜贴墙，切圆组织不好，扰动不强烈，燃烧缓慢；2）煤粉气流的卷吸能力减弱，加热速度缓慢，着火延迟；3）气流速度小于火焰传播速度时，可能发生“回火”现象，或因着火位置距离喷口太近，将喷口烧坏；4）易发生空气、煤粉分层，甚至引起煤粉沉积、堵管现象；5）引起一次风管内煤粉浓度分布不均，从而导致一次风射出喷口时，在喷口附近出现煤粉浓度分布不均的现象，这对燃烧也是十分不利的。

四角布置燃烧器配风风速的推荐值列于下表：煤种无烟煤贫煤烟煤褐煤一次风速m/s 20～25 20～30 25～35 25～40 二次风速m/s 40～55 45～55 40～60 40～60 三次风速m/s 50～60 55～60 35～45 35～45 （3）一次风温一次风温对煤粉气流的着火、燃烧速度影响较大。

提高一次风温，可降低着火热，使着火位置提前。

运行实践表明，提高一次风温还能在低负荷时稳定燃烧。

有的试验发现，当煤粉气流的初温从20℃提高到300℃时，着火热可降低60%左右。

提高一次风气流的温度对煤粉着火十分有利。

因此，提高热风温度是提高煤粉着火速度和着火稳定性的必要措施之一。

根据煤质挥发分含量的大小，一次风温既应满足使煤粉尽快着火，稳定燃烧的要求，又应保证煤粉输送系统工作的安全性。

一次风温超过煤粉输送的安全规定时，就可能发生爆炸或自燃。

当然，一次风温太低对锅炉运行也不利，除了推迟着火，燃烧不稳定和燃烧效率降低之外，还会导致炉膛出口烟温升高，引起过热器超温或汽温升高。

（4）二次风量（率）及二次风速煤粉气流着火后，二次风的投入方式对着火稳定性和燃尽过程起着重要作用。

对于大容量锅炉尤其要注意二次风穿透火焰的能力。

当燃用的煤质一定时，一次风量就被确定了，这时二次风量随之确定。

对于已经运
行的锅炉，由于燃烧器喷口结构未变，故二次风速只随二次风量变化。

二次风是在煤粉气流着火后混入的。

由于高温火焰的粘度很大，二次风必须以很高的速度才能穿透火焰，以增强空气与焦碳粒子表面的接触和混合，故通常二次风速比一次风速提高一倍以上。

配风方式不仅影响燃烧稳定性和燃烧效率，还关系到结渣、火焰中心高度的变化、炉膛出口烟温的控制，从而，进一步影响过热汽温与再热汽温。

（5）二次风温从燃烧角度看，二次风温愈高，愈能强化燃烧，并能在低负荷运行时增强着火的稳定性。

但是二次风温的提高受到空气预热器传热面积的限制，传热面积愈大，金属耗量就愈多，不但增加投资，而且将使预热器结构庞大，不便布置。

热风温度的推荐值列于下表：燃料无烟煤贫煤褐煤烟煤热风温度（℃）380～430 330～380 350～380 280～350 3、三次风、周界风、夹心风（1）三次风在中储式制粉系统中，细粉分离器将煤粉和输送煤粉的空气分离后，形成乏气。

乏气中带有10%的细煤粉。

这部分乏气一般送入炉膛燃烧，形成三次风。

三次风的特点是温度低，水分大，煤粉细。

运行经验证明，三次风对燃烧有明显的不利影响。

在大容量锅炉上，三次风的投入对过热汽温、再热汽温的影响很大。

三次风对燃烧及汽温调节的不利影响是：1）使火焰温度降低，燃烧不稳定。

2）火焰拖长，炉膛出口烟温升高，使过热汽温与再热汽温偏高，汽温调节幅度增大。

同时增大过热器热偏差。

3）三次风高速射入，使火焰残余旋转增大，同时飞灰可燃物增加；4）三次风量较大时，风速也增大，易扰乱炉正常的空气流动，引起火焰贴墙结渣。

为了减轻三次风对燃烧的不利影响，在大容量锅炉上可将三次风分为两段，即上三次风和下三次风。

三次风的分级送入和合理布置，不仅能减轻上述的不利影响，还能把制粉系统乏气中的煤粉烧掉，并加强燃烧后期可燃物与空气的混合，促进燃烧。

为了保证三次风穿透火焰，三次风速通常达50～60米/秒。

三次风温一般低于100℃。

煤中水分较大时，只有60℃。

三次风量约占总风量的10～18%，有时可达30%。

三次风量的大小取决于一次风量。

根据煤质的挥发分含量，着火的难易程度，水分含量等，一次风量首先以满足干燥原煤、输送煤粉的要求为原则。

进入磨煤机前的一次风流量和温度可以调整，目的是控制磨煤机内的温度，提高磨煤效率，控制磨煤出力。

（2）周界风在一次风喷口外缘，有时布置有周界风。

周界风的作用是：1）冷却一次风喷口，防止喷口烧坏或变形；2）少量热空气与煤粉火焰及时混合。

由于直流煤粉火焰的着火首先从外边缘开始，火焰外围易出现缺氧现象，这时周界风就起着补氧作用。

周界风量较小时，有利于稳定着火；周界风量太大时，相当于二次风过早混入一次风，因而对着火不利；3）周界风的速度比煤粉气流的速度要高，能增加一次风气流的刚度，防止气流偏斜；并能托住煤粉，防止煤粉从主气流中分离出来而引起不完全燃烧；4）高速周界风有利于卷吸高温烟气，促进着火，并加速一、二次风的混合过程。

但周界风量过大或风速过小时，在煤粉气流与高温烟气之间形成“屏蔽”，反而阻碍加热煤粉气流。

故当燃用的煤质变差时，应减少周界风量。

周界风的风量一般为二次风量的10％或略多一些，风速为30～45米/秒，风层厚度为15～25mm。

（3）夹心风为了避免周界风防碍一次风直接卷吸高温烟气的不利影响，又出现了夹心风。

所谓夹心风就是在一次风喷口中间竖直地布置一个二次风喷口。

夹心风的作用是：1）补充火焰中心的氧气，同时也降低了着火区的温度，而对一次风射流外缘的烟气卷吸作用没有明显的影响；2）高速的夹心风提高了一次风射流的刚度，能防止气流偏斜，而且增强了煤粉气流内部的扰动，这对加速外缘火焰向中心的传播是有利的；3）夹心风速度较大时，一次风射流扩展角减小，煤粉气流扩散减弱，这对于减轻和避免煤粉气流贴壁，防止结渣有一定作用；4）可作为变煤种、变负荷时燃烧调整的手段之一。

如前所述，周界风或夹心风主要是用来解决煤粉气流高度集中时着火初期的供氧问题。

数量约占二次风量的10%～15%。

实际运行中，由于漏风，周界风或夹心风的风率可达20%以上。

在燃用无烟煤、贫煤或劣质煤时，周界风或夹心风的速度比较高，约为50～60米/秒；在燃用烟煤时，周界风的速度约为30～40米/秒，主要是为了冷却一次风喷口。

燃烧褐煤的燃烧器一次风喷口上一般布置有十字风，其作用类似于夹心风。

实践表明，周界
风和夹心风使用不当时，对煤粉着火产生不利影响。