旋流燃烧器强化燃烧的途径及应用
旋流式燃烧器工作原理
二 次 风
内回流区
一、二次风 内回流区
外回流区
旋流式燃烧器工作原理： 旋流燃烧器由喷口组成，燃烧器中装有各种
型式的或热空气通过旋流器时发生旋转，从喷口射
出后形成旋转射流。利用旋转射流，能形成有
利于着火的高温烟气回流区，并使气流强烈混 合。
射出喷口在气流中心形成回流区，这个回流区叫 做内回流区。内回流区卷吸炉内的高温烟气来加 热煤粉气流，当煤粉气流拥有一定热量并达到着 一次风 与此同时，在旋转气流的外围也形成回流区，这 火温度后就开始着火，火焰从内回流区的内边缘 个回流区叫外回流区。外回流区也卷吸高温烟气 向外传播。 来加热空气和煤粉气流。由于二次风也形成气流， 二次风与一次风的混合比较强烈，使燃烧过程连 续进行，不断发展，直至燃尽。
旋流及w火焰煤粉燃烧技术_概述及解释说明
旋流及w火焰煤粉燃烧技术概述及解释说明1. 引言1.1 概述旋流及火焰煤粉燃烧技术作为一种先进的能源利用方式，在工业生产和能源行业中扮演着重要角色。
该技术通过优化燃烧过程，实现了对煤粉的高效利用，提高了能源利用效率，降低了环境污染。
本文将对旋流及火焰煤粉燃烧技术的概念、原理及应用进行详细阐述，并分析其在能源行业和工业生产中的主要应用领域和优势。
1.2 文章结构本文共分为五个部分。
引言部分介绍了旋流及火焰煤粉燃烧技术的背景与意义，并概括了文章整体结构。
第二部分对旋流及火焰煤粉燃烧技术进行综述，包括旋流燃烧技术和火焰煤粉燃烧技术的简介。
第三部分详细解释了这两种技术的原理。
第四部分分析了它们在能源行业和工业生产中的主要应用领域和优势。
最后的结论部分对本文进行总结，并展望了旋流及火焰煤粉燃烧技术的发展前景。
1.3 目的本文旨在系统地介绍旋流及火焰煤粉燃烧技术，解释其原理，并探讨其在能源行业和工业生产中的应用领域和优势。
通过分析这些信息，我们可以更好地认识到这两种技术对于提高能源利用效率和降低环境污染的重要性，以及它们在不同领域中的应用潜力。
这将有助于推动这些技术的进一步发展与应用，促进能源可持续发展和工业生产的可持续性。
2. 旋流及火焰煤粉燃烧技术概述2.1 旋流燃烧技术简介旋流燃烧技术是一种高效的煤粉燃烧方式，通过将进入锅炉内的空气和煤粉快速旋转并混合，形成一个稳定、均匀且强大的旋涡。
这种旋涡可以有效地使空气和煤粉充分混合，提高了其燃烧效率和传热效果。
同时，旋流还有助于防止锅炉内部温度不均匀和结焦等问题的发生，提高了锅炉的稳定性和可靠性。
2.2 火焰煤粉燃烧技术简介火焰煤粉燃烧技术是一种将细粒度的颗粒质料进行完全氧化的高效方法。
在该技术下，通过喷射空气或者其他氧化剂进入反应室，在高温下使得颗粒质料迅速着火并产生火焰。
这种过程中释放出来的能量被用来加强反应，并且通过适当的调节机制可以使燃烧反应达到最佳状态。
1000MW等级机组旋流燃烧器安全应用分析
1000MW等级机组旋流燃烧器安全应用分析一、1000MW等级机组旋流燃烧器的工作原理1000MW等级的机组通常采用煤为主要燃料，煤在燃烧时会产生大量的烟气，而传统的燃烧器在燃烧煤时往往会存在燃烧不充分、热效率低、排放污染物高等问题。
而旋流燃烧器则采用旋流技术，通过向燃烧器内加入旋流器，使空气和煤粉充分混合，形成旋流燃烧，使燃烧更加充分，提高热效率，减少污染物排放。
其工作原理如下：1. 旋流燃烧器通过旋流器，将煤粉和空气充分混合，形成旋流燃烧，使燃烧更加充分。
2. 旋流燃烧器采用高速旋转的方式，使煤粉和空气迅速混合，提高了燃烧速度和效率。
3. 旋流燃烧器在燃烧的过程中，烟气在旋流的作用下形成涡旋，使燃烧更加均匀，进一步降低了污染物排放。
二、1000MW等级机组旋流燃烧器的安全应用1. 安全设计在1000MW等级机组中应用旋流燃烧器需要进行严格的安全设计，包括燃烧器的结构设计、旋流器的选型和安装等。
燃烧器的结构设计需要保证其在高温、高压下能够稳定工作，并具有防爆、防震、防腐等性能。
旋流器的选型和安装需要保证其能够与燃烧器完美匹配，确保煤粉和空气充分混合，燃烧效果更佳。
还需要对燃烧器进行全面的安全评估，确保其在运行过程中能够稳定可靠地工作。
2. 运行监测1000MW等级机组旋流燃烧器的安全应用还需要进行实时的运行监测，通过监测燃烧器的温度、压力、振动等参数，及时发现并排除潜在的安全隐患。
还需要对燃烧器的燃烧效果进行实时监测，确保煤粉和空气的混合比例恰当，燃烧效果良好。
运行监测还可以帮助发现运行过程中的异常情况，及时进行处理，确保安全生产。
3. 安全培训1000MW等级机组旋流燃烧器的安全应用还需要对相关人员进行专业的安全培训，包括操作人员、维护人员等。
培训内容包括燃烧器的结构、工作原理、运行参数等，帮助操作人员更加深入地了解燃烧器的工作情况，及时发现并处理异常情况。
还需要对维护人员进行维护知识培训，确保他们能够熟练地进行设备的日常维护和检修工作。
高效中心给粉旋流煤粉燃烧技术
高效中心给粉旋流煤粉燃烧技术随着对环境保护要求的不断提高，煤炭燃烧技术也在不断创新和改进。
高效中心给粉旋流煤粉燃烧技术作为一种新兴的燃烧技术，在煤改气方面具有重要的意义。
本文将对高效中心给粉旋流煤粉燃烧技术进行详细介绍。
高效中心给粉旋流煤粉燃烧技术是一种高效的燃烧方式，其核心思想是通过旋流燃烧方式实现煤粉的完全燃烧，提高燃烧效率和减少燃烧产物的排放。
该技术的基本原理是将煤粉与空气进行混合，并在旋流燃烧器中形成旋流，使煤粉与空气充分混合和燃烧，从而达到高效燃烧的目的。
高效中心给粉旋流煤粉燃烧技术具有以下几个特点。
首先，该技术能够实现煤粉的完全燃烧，减少煤粉的燃烧残渣，提高燃烧效率。
其次，通过旋流燃烧器的设计和优化，可以实现煤粉和空气的充分混合，使燃烧更加均匀和稳定。
此外，该技术还可以有效地控制燃烧过程中产生的氮氧化物和二氧化硫等污染物的排放，具有较好的环保性能。
高效中心给粉旋流煤粉燃烧技术的应用范围非常广泛。
首先，在工业领域，该技术可以应用于锅炉、热风炉等燃烧设备中，提高燃烧效率和能源利用率。
其次，在电力行业，该技术可以应用于火电厂的燃烧系统中，提高发电效率和减少污染物排放。
此外，该技术还可以应用于煤改气项目中，将煤炭转化为天然气，实现能源的清洁利用。
高效中心给粉旋流煤粉燃烧技术在实际应用中取得了显著的效果。
通过对燃烧过程的优化和控制，可以实现煤粉的高效燃烧，提高能源利用率。
与传统的燃烧方式相比，该技术具有更高的燃烧效率和更低的污染物排放。
同时，该技术的应用还可以降低能源消耗，减少对煤炭等化石能源的需求，具有重要的经济和环境效益。
在未来的发展中，高效中心给粉旋流煤粉燃烧技术还有进一步的改进和创新空间。
首先，可以通过对旋流燃烧器的结构和参数进行优化，提高燃烧效率和稳定性。
其次，可以进一步研究和应用先进的燃烧控制技术，实现煤粉燃烧过程的精细化控制。
此外，还可以结合其他清洁能源技术，如燃料电池和太阳能等，实现多能源的综合利用。
旋流燃烧器介绍
HT－NR3型旋流燃烧器介绍一、作用及特点：1、向炉内输送燃料和空气；2、组织燃料和空气及时、充分的混合；3、送入炉内的煤粉气流能迅速、稳定的着火，迅速、完全的燃尽；4、供应合理的二次风，使它与—次风能及时良好地混合，确保较高的燃烧效率；5、火焰在炉膛的充满程度较好，且不会冲墙贴壁，避免结渣；6、有较好的燃料适应性和负荷调节范围；7、流动阻力较小；8、能降低NOx的生成。
二、燃烧设备整体布置：采用前后墙布置、对冲燃烧、旋流式燃烧器系统，风、粉气流从投运的煤粉燃烧器、燃尽风喷进炉膛后，各只燃烧器在炉膛内形成一个独立的火焰。
前、后墙各布置3层HT－NR3燃烧器，每层8只；同时在前、后墙各布置一层燃尽风喷口，其中每层2只侧燃尽风（SAP）喷口，8只燃尽风（AAP）喷口。
每只煤粉燃烧器中心均配有点火油枪，油枪采用机械雾化，油枪总容量为锅炉B-MCR 所需热量的30%，单支油枪一般出力为1500kg/h。
燃烧设备的布置简图见图1 燃烧器布置示意图。
油枪布置简图见图2 油枪布置示意图。
图1 燃烧器布置示意图图2 油枪布置示意图每台磨煤机带 1 层中的 8 只燃烧器。
燃烧器层间距为 5.8198m，燃烧器列间距为 3.683m，上层燃烧器中心线距屏底距离约为 22.3m，下层燃烧器中心线距冷灰斗拐点距离约为 3.381m。
最外侧燃烧器中心线与侧墙距离为 4.0962m，燃尽风距最上层燃烧器中心线距离为7.1501m。
燃烧器配风分为一次风、内二次风和外二次风，分别通过一次风管，燃烧器内同心的内二次风、外二次风环形通道在燃烧的不同阶段分别送入炉膛。
其中内二次风为直流，外二次风为旋流。
三、燃烧器的结构1、煤粉燃烧器的结构煤粉燃烧器主要由一次风弯头、煤粉浓缩器、燃烧器喷嘴、稳焰环、内二次风装置、外二次风装置（含调风器、执行器）及燃烧器壳体等零部件组成。
(图3“燃烧器结构示意图”，图4“现场安装好后的燃烧器喉口部位”)。
燃烧设备及运行-旋流燃烧器
2、双蜗壳式
一、二次风转向相同 混合早且强烈适于烟煤、褐煤。 总之：前两种目前应用很少。
3、轴向叶片式
叶片展开图
(1)叶片垂直于柱面，与轴成一定角度(参见展开图)； (3)通过叶轮的前后移动可调节旋转强度 n ； (4)回流区较小，适于高挥发分煤。 (2)叶片可固定，或可调； 风从轴向流入。
外5565一次风周围还有一股冷空气或烟气距喷口12米处的温度由1600降到1400度nox降低39外二次风可把还原性气氛与水冷壁分开避免结渣或腐蚀在喷口处加装陶瓷火焰稳定环可进一步降低nox及邹县电厂2020th24只每层4只前后墙对冲风箱为沿炉四周环形连通旋转方向均为两侧向中心旋控制了火焰冲刷侧墙四布置充满度好不刷墙1前墙布置
在喷口处加装陶瓷火焰稳定环 可进一步降低NOx及 飞灰含碳量
邹县电厂2020t/h
24只
3层
每层4只
前后墙对冲
风箱为沿炉四周环形连通
旋转方向均为两侧向中心旋
减少了相邻燃烧器的干扰
控制了火焰冲刷侧墙
四、布置
充满度好 不刷墙
2、前后墙对冲 (或侧墙) 1、前墙布置：用于小容量锅炉 3、两面墙交错布置：充满度更好 最大缺点：主气流上下均有停滞旋涡区。 仅在冷灰斗附近形成小停滞区，一般多层布置。
3、比直流燃烧器的扩散角大，旋转越强，扩散越大:
二、旋转强度及其影响： 1、定义： 2、影响： (1) 气 流 型 式：
8M n DK
M:旋转动量矩；K：轴向动量矩； M n ；K n ；
当 n n 很小时，如(a)所示，弱旋转，不能产生回流区， n 增大到一定值时，如(b)所示，出现回流区，适当 当 当 太大时，如(c)所示，形成扩散状，俗称“飞边”， 的回流区的长度及回流量是我们所追求的，此时为开放 飞边会使火焰贴墙 烧喷口、结渣。 呈封闭状态，不具有旋转的重要特性，类似于直流。 式气流。
煤的强化燃烧
煤的强化燃烧一、煤碳的燃烧过程煤从进入炉膛到燃烧完毕，一般经历四个阶段：水分蒸发阶段，当温度达到105℃左右时，水分全部被蒸发；挥发物着火阶段，煤不断吸收热量后，温度继续上升，挥发物随之析出，当温度达到着火点时，挥发物开始燃烧。
挥发物燃烧速度快，一般只占煤整个燃烧时间的1/10左右；焦碳燃烧阶段，煤中的挥发物着火燃烧后，余下的碳和灰组成的固体物便是焦碳。
此时焦碳温度上升很快，固定碳剧烈燃烧，放出大量的热量，煤的燃烧速度和燃烬程度主要取决于这个阶段；燃烬阶段，这个阶段使灰渣中的焦碳尽量烧完，以降低不完全燃烧热损失，提高效率。
良好燃烧必须具备三个条件：1、温度。
温度越高，化学反应速度快，燃烧就愈快。
层燃炉温度通常在1100~1300℃。
2、空气。
空气冲刷碳表面的速度愈快，碳和氧接触越好，燃烧就愈快。
3、时间。
要使煤在炉膛内有足够的燃烧时间。
碳燃烧时在其周围包上一层灰壳，碳燃烧形成的一氧化碳和二氧化碳往往透过灰壳向外四周扩散运动，其中一氧化碳遇到氧后又继续燃烧形成二氧化碳。
也就是说，碳粒燃烧时，灰壳外包围着一氧化碳和二氧化碳两层气体，空气中的氧必须穿过外壳才能与碳接触。
因此，加大送风，增加空气冲刷碳粒的速度，就容易把外包层的气体带走；同时加强机械拨动，就可破坏灰壳，促使氧气与碳直接接触，加快燃烧速度。
如果氧气不充足，搅动不够，煤就烧不透，造成灰渣中有许多未参与燃烧的碳核，另外还会使一部分一氧化碳在炉膛中没有燃烧就随烟气排出。
对于大块煤，必须有较长的燃烧时间，停留时间过短，燃烧不完全。
因此，实际运行中，一般采取供给充足的氧气，采用炉拱和二次风来加强扰动，提高燃烧温度，炉膛容积不宜过小等措施保证煤充分燃烧。
二、强化燃烧机理提高锅炉机组煤粉燃烧的稳定性和煤粉的燃尽率是统一的,随着煤粉燃烧得到强化,炉内温度水平得到提高,这两个问题将同时得到解决。
实现“三强原理”(即强化煤粉颗粒与高温烟气的对流传热、强化煤粉的高浓度聚集和强化燃烧过程的初始阶段)是提高炉内的温度水平的有效方法,所以在燃烧器的改造或设计中应设法形成煤粉气流的旋转、高温烟气的回流或设法使煤粉局部浓度加大,以利于强化煤粉的加热和着火过程。
生物质气双旋流燃烧器燃烧特性的研究
１ ６
３ ８
２ ５
２ １
２ 燃 烧 器 结 构
燃烧 器物 理 模 型 见 图 １ 。燃 气 与 内 、 外 环 空 气
１ 概 述
在化 石 能 源 日益枯 竭 的今 天 ， 生 物 质 能作 为一 种 可再 生 能 源 ， 以其 分 布 广 、 含硫含氮量低 、 二 氧 化 碳 净排 放量 为零 的优 点 ， 对 日益加 剧 的温 室 效 应 及 环 境 污染具 有 一 定 的缓 解 作 用 ¨ Ｊ ， 因而 越 来 越 受
（ 重庆 大学 低 品位 能源ｉ ｆ ， １ 用技术及 系统教 育部重点 实验 室，重庆 ４ ０ ０ ０ ３ ０ ）
摘 要： 针 对 生物质 气的特 性 ， 设 计 了一 台双旋 流 燃烧 器 ， 采 用数 值 模 拟 与 实验 的 方 法研 究
了不 同配风 比 、 不 同过 量 空 气 系数及 燃 气组 成 对燃 烧 器燃烧特 性 的影 响。 燃烧 室存 在 中心 回流 区， 有 利 于卷 吸更 多高温 烟 气 ， 形 成稳 定 高温 区， 提 高 燃烧 效 率 ； 内环 空 气量 占总风 量 的 ７ ０ ％时， 中心
文章编 号 ：１ ０ ０ ０— ４ ４ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０— ０ Ｂ ０ ３—０ ６
成 障碍 ， 限制 了生 物 质气 的 大规 模 开 发 利用 。本 文 所用 燃气 为净 化后 的生 物 质水 蒸 气 气 化 气 ， 其 组 成 见表 １ ， 低热值为 １ ５ ． ２ ４ ＭＪ ／ ｍ ， 属 中热 值 燃气 。笔 者在 借鉴前 人研 究 成 果 的基 础 上 ， 设 计 了一 台 生 物 质气 双旋 流燃 烧器 ， 通 过 对 其 进行 三维 燃 烧 数值 模 拟与 燃烧 实验 ， 研究 了生 物 质 气燃 烧 器 不 同运行 参
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1520 ～550 2～4
155
140
128
21. 00
21. 72
20. 50
32. 0
32. 0
31. 5
注 : ①45 %负荷时投运 7 、8 、11 、12 号 (复合旋流燃烧器) 和 9 、10 号 6 个下排燃烧器 ,不投油稳燃 ,试验时间 4. 5 小时 (夜间)
②原 ≤70 %负荷时需投油枪 。
图 2 复合旋流燃烧器简图
在设计复合旋流燃烧器时 ,应根据锅炉燃烧的 煤种范围 、燃烧器结构特点 、一次风和二次风的风率 等参数来决定所需的综合旋流强度的大小范围 ,进 而算出一次风的旋流强度的范围 。由于该方案只在 燃烧器出口增加了旋流器 ,所以改造方案设计只应 设计旋流器的各个参数 。但由于旋流器的叶片是螺 旋扭曲型的 ,该叶型设计时的叶片倾斜角在不断的 变化 ,所以设计较复杂 ,一般叶片开头采用等角速度 扭转曲线 ,外旋流角应大于内旋流角 5o～8o ,让气粉
对于旋流燃烧器来讲 ,中心回流区的烟气回流 量 、回流区尺寸 、射流扩张角和气粉流动湍流强度等
参数都与综合旋流强度的大小存在着密切关系 。随
着一次风的旋流强度的提高 ,虽然回流区的长度将 有所下降 ,但回流区的宽度将增加更快 ,最后高温烟 气回流率还是增加了 ,增加煤粉供热量 ;回流区流动 动能转变为湍动能 ,扰动增强 ,强化热质交换 ;同时 将提高煤粉的浓稀比 ,降低着火热 。这些都有利于
稳定燃烧的关键在于强化煤粉初始阶段燃烧 。 强化煤粉初始阶段燃烧应让煤粉迅速达到着火温 度 ,缩短着火时间 (距离) 。设单位质量煤粉在单位 时间吸收的热量 <1 ( T) 与单位质量煤粉达到着火温 度所需热量 <2 ( T) 之比值的对数为 ε= lg [ <1 ( T) / <2 ( T) ] 。当ε< 0 时 , 煤粉不可能着火或熄火 ; 当ε > 0 且越大 ,气流煤粉的着火速度越快 , 燃烧将更加 稳定 。从ε的表达式可以看出缩短着火时间有两种 途径 :一方面是降低煤粉着火热 。当外界供热量一 定时 ,我们可以适当提高煤粉浓度 ,并使其处于最佳 值 ,缩短着火距离 。另一方面是增加外界对煤粉的 供热量 。外界加热煤粉主要通过辐射传热和对流传 热 。由于这两种方式的加热机理不一样 ,辐射传热 是先加热煤粉再通过煤粉加热气相 ;而对流传热直 接加热气相 ,再由气相加热煤粉 ,所以它们对煤粉加 热作用的快慢也有很大的差别 ,如图 1 是对煤粉颗 粒直径为60μm、着火温度为 800 ℃、气粉混合物初温
6 结 论
6. 1 复合旋流燃烧器能有效地加强炉内烟气与煤 粉的混合和扰动 ,强化火焰的稳定性和提高煤粉燃 尽率 。 6. 2 增加一次风旋流 ,由于其温度较低 ,并带有比 重较大的煤粉 ,在喷口附近 ,能抑制旋流衰减 ,增大 和稳定回流区 ,增强冷 、热态回流特性的一致性 。 6. 3 在谏壁电厂 3 台 410t/ h 锅炉上的实践应用中 , 该燃烧器成功地保证了燃烧的稳定性 ,缩短了着火 距离 、提高了炉内温度和降低了飞灰含碳量 。 参考文献 : [1]韩才元 ,等. 煤粉燃烧 [M]. 北京 :科学出版社 ,
文章编号 :1001 - 5523 (2003) 04 - 0018 - 03
旋流燃烧器强化燃烧的途径及应用
陈有福 ,张永福 ,韦红旗
(东南大学动力工程系 ,江苏南京 210096)
摘 要 :通过对燃煤锅炉强化燃烧机理的分析 ,提出了一种改造普通旋流燃烧器的新型方 案 ,该方案能使锅炉的调峰性能得到很好的改善 。谏壁电厂 3 台 410t/ h 锅炉采用本方案进行 了燃烧器改造 ,提高了锅炉低负荷运行的稳燃能力 、可靠性和经济性 。 关键词 :旋流燃烧器 ;低负荷 ;强化燃烧
果。
表 1 谏壁电厂 3 台 410t/ h 炉主要参数
参数名称
炉膛温度 ( ℃) 着火距离 (mm) 飞灰含碳量 ( %) 排烟温度 ( ℃) 一次风速 (m ×s - 1) 风扇磨电流 (A)
改造前
改造后
100 %负荷 100 %负荷 45 %负荷
1530
> 800 6～10
1560 ～550 2～4
强化燃烧 。
4 燃烧器改造方案及其设计
针对一次风为直流的旋流燃烧器的不足的问 题 ,并依据煤粉强化燃烧机理 ,我们可以在一次风管 出口处加装一个轴向螺旋扭曲叶片旋流器 ,如图 2 。 该复合旋流燃烧器的特点 : ①不仅仅是二次风产生 旋流 ,含煤粉的一次风亦产生旋流 ,增强了燃烧器喷 口的气粉混合物的综合旋流强度 ,协助二次风在喷 燃器出口形成稳定的中心高温负压区 ,有利初期稳 定着火燃烧 ,并大大提高火焰传播速度 ,尤其有利于 克服低负荷运行难以着火的薄弱环节 。 ②综合旋流 强度的增加 ,可以减缓旋转效应的消失 ;带动炉内更 多颗粒与气流旋转 ,旋转的含粉气流使煤粉颗粒自 身的脉动频率和自身的旋转频率呈几何级数增加 , 在相同的理论运动轨迹下 ,煤粉颗粒的有益行程大 为增加 ,为提高燃尽程度提供了有利的条件 。 ③因 一次风温度较低 ,能降低喷口附近热风粘度 ,并带有 比重较大的煤粉 ,进而抑制旋流衰减 ,增大和稳定回 流区 ,增强冷 、热态回流特性的一致性 。 ④当一次风 气粉混合物通过旋流器时 ,由于惯性和离心力的作 用 ,密度较大的煤粉颗粒将被“甩”到内管壁聚集成 高浓度的煤粉流 ,实现了煤粉浓淡分离 ,强化煤粉着 火和加快反应速度 。同时有利于形成了还原性气 氛 ,降低 NOX 和 SO2 的生成量 ,减轻了环境污染 。
收稿日期 :2003 - 04 - 10
· 1 8 · 能源研究与利用2003 年第 4 期
3 强化燃烧机理
提高锅炉机组煤粉燃烧的稳定性和煤粉的燃尽 率是统一的 ,随着煤粉燃烧得到 强化 ,炉内温度水 平得到提高 ,这两个问题将同时得到解决 。实现“三 强原理”(即强化煤粉颗粒与高温烟气的对流传热 、 强化煤粉的高浓度聚集和强化燃烧过程的初始阶 段) 是提高炉内的温度水平的有效方法 ,所以在燃烧 器的改造或设计中应设法形成煤粉气流的旋转 、高 温烟气的回流或设法使煤粉局部浓度加大 ,以利于 强化煤粉的加热和着火过程 。
2 普通旋流燃烧器存在的问题
普通旋流燃烧器均为二次风旋流 ,而含煤粉的 一次风直流 ,出口处两股同轴的直流和旋流气流相 互干扰 ;另外由于热风温度较高 ,再加上回流高温烟 气的加热作用 ,二次风的粘性升高很多 ,导致阻力大 幅度增加 。这两个因素将导致燃烧器出口气粉综合 旋流强度比冷态调整的结果减少不少而且在炉膛衰 减很快 、扩张角和回流区减小 、火焰高温推后 、燃烧 强度低 、低负荷稳燃能力差和飞灰含碳量高 。有些 机组在低于额定负荷的 70 %负荷下运行就必须投 油稳燃 。
· 2 0 · 能源研究与利用2003 年第 4 期
烟气的热交换 ,以及煤粉和燃烧空气的传输混合 。
故初始燃烧不稳 ,后期燃尽较低 ,自从对该三台锅炉
的部分燃烧器依本方案进行改造投用以来 ,煤粉燃
烧稳定 、火焰充满度合理 、炉膛负压波动小 、机组稳
定运行期间 ,其各项参数变化稳定 、煤种实用性强 、
Nቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
∏(
i =1
CMi)
vi
g/
s
(2)
其中 CMi —反应物 Mi 的浓度 ;
T —炉内平均温度 。
我们可以知道煤粉颗粒在炉内的停留时间与炉
内平均温度的提高成直线下降 ;而煤粉燃烧速度与 炉内平均温度的提高成指数关系升高 ,并且随各反 应物的浓度的提高而升高 ,这样提高炉内平均温度 将有效地提高煤粉的燃尽率 ,提高锅炉效率 。
图 1 对流与辐射加热煤粉至着火温度的时间对比
降低飞灰可燃物含量是提高锅炉热效率的一种
有效方法 。根据煤粉在炉内的平均停留时间 :
τ=
Vj
4. 19φ
98 T 273
×qV
×10 -
3
s
(1)
和 Arrhenius 定律 ,即煤粉燃烧速度 v 与温度 T
关系 :
v = Aexp (
-
Ea ) RuT
谏壁发电厂的 4～6 号炉是 HG410 - 100/ 535 型 自然循环煤粉锅炉 ,采用风扇磨直吹式制粉系统 ,12 只旋流式燃烧器分上下 2 排前墙布置 ,炉内呈“L”型 火焰燃烧 。其燃烧器改造前属一次风为直流的旋流 燃烧器 ,在低负荷运行时气粉旋流强度不够 ,导致回 流烟气量少 ,煤粉颗粒在炉内缺乏高温回流加热 ,着 火晚 , 只宜烧高挥发份煤 , 且在低于额定负荷的 70 %负荷运行时 ,必须投助燃油 ,以维持火焰稳定 。 颗粒在炉内亦缺乏旋转动能 ,影响煤粉和周围高温
应将叶片划分成几个等分 ,最后得出各个截面的倾
斜角 ,设计出整个叶片的每个参数 。在设计叶片的
数目 、叶片轴向宽度 、叶片的旋流角和遮盖度等参数
时 ,除了应满足旋流强度的需要 ,还应尽量减少一次
风阻力 。旋流叶片应采用优质耐磨铸钢 ,这样叶片
的使用寿命可以达到一个大修周期 ,在大修中可以
更换 (因为结构简单 ,拆 、装均方便) 。安装叶片时 ,
能源研究与利用2003 年第 4 期 ·19 ·
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混合物旋流逐渐加强 ,并可以减少磨损 。在计算时
Da 为外通道孔直
径 , Do 为中心孔直径 ;
式 (3) 表明 ,通过把一次风由直流改为旋流 ,适
当选取一次风出口旋流强度 n1 的值就可以使燃烧
器的综合旋流强度达到所需值 ,进而强化煤粉初期
燃烧 ,提高炉内温度水平 ,使更多的煤粉在炉内完全
燃烧 ,减少飞灰含碳量 ,提高锅炉效率 。
5 改造方案的应用