旋流燃烧器介绍
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。
三代 旋流燃烧器发展
低NOx旋流燃烧器是墙式锅炉施行炉内整体低NOx燃烧的关键设备，是国内外目前应用最广的低NOx燃烧技术之一，也是实现空气分级与再燃低NOx技术的基础。
其发展按照NOx控制与燃尽效果可大致分为三代：1.传统湍流燃烧器：煤粉燃尽程度好和NOx生成量大2.初期低NOx燃烧器3.高效低NOx燃烧器。
1\湍流燃烧器的中心一次风粉混合物多为旋流，在旋转离心力的作用下，大颗粒煤粉浓缩在一次风旋流区域的外围，且在一次风的喷嘴后形成内回流区。
大颗粒煤粉在内回流区边缘与高温回流烟气接触被快速加热着火，由此形成螺线形火焰核，燃烧发生在火焰核的外边缘。
传统湍流燃烧器的一次风旋流强度较大，快速扩展进入二次风区域，和二次空气接触为煤粉燃烧提供了充足的空气，由此而形成的高温富氧湍流火焰短而明亮(旋转强，火焰缩短，二次风O2充足，燃烧充分，氧化性氛围，NOx偏高)（图3.1-2）。
煤粉燃尽程度好和NOx生成量大是这种传统湍流燃烧器的显著特点，即，对于传统湍流燃烧器，燃尽与NOx排放是一对矛盾体，且偏重于高效燃烧这个极端。
图3.1-2 湍流燃烧火焰图3.1-3低NOx旋流燃烧器原理示意图（1 代）二次风过早与煤粉接触形成富氧燃烧条件是湍流燃烧器NOx生成量较高的主要原因，而通过机械机构使二次空气分级，并使火焰的各层风的旋流强度由内往外逐渐增加，在径向形成分层旋流燃烧方式，推迟各层风的径向混合过程，形成稳定的富燃料还原性气氛火焰核（图3.1-3），使煤粉的驻留时间足够长以减少挥发分燃烧产生的NOx，这是旋流燃烧器控制NOx生成的关键。
2初期的双调风低NOx旋流燃烧器:自上世纪80年代开始，初期的双调风低NOx旋流燃烧器采用机械方法（如扩口等）强制一次风与两级二次风分离，在燃烧器出口附近形成层流化流动，推迟径向的空气与煤粉混合过程，营造出深度欠氧低温燃烧条件。
在燃烧器轴向，随挥发分的快速析出，氧浓度迅速降低，在挥发分完全析出时，NOx与HC等烃类中间产物的生成量达到峰值；在随后的还原性气氛燃烧条件下，还原性烃类中间产物可有效还原已生成的NOx，降低燃烧初期的燃料型NOx的生成（图3.1-4）。
600MW超临界锅炉旋流燃烧器说明书
600MW超临界锅炉旋流燃烧器说明书三井巴布科克低NO轴流式燃烧器 X(包括过燃风喷嘴)06325/B800/OC/3000/X./0001BTSB/O34/0032004年1月B版三井巴布科克技术服务处目录序言健康和安全1 煤和燃烧过程1.1 排放1.2 NO的形式 X1.3 低NO技术 X2 三井巴布科克低NO轴流式燃烧器 X2.1 LNASB的布置和转向2.2 LNASB的装配2.3 中心风管组件2.4 煤粉燃料和一次风2.5 一次风管2.6 燃烧器面板2.7 二次风2.7.1 二次风室和挡板2.7.2 二次风旋流器2.8 三次风2.8.1 三次风锥体、风室和挡板组件2.9 点火燃烧器组件和点火器2.10 火焰监视器2.11 过燃风喷口3 低NO轴流燃烧器的运行 X3.1 LNASB结渣的防止3.1.1 除渣工具3.1.2 除渣步骤 4 LNASB的维护4.1 预防性维护i4.2 LNASB定期检查项目清单4.2.1 从燃烧器平台进行的外部检查4.2.2 从炉膛进行的检查4.2.3 从风箱内进行的检查4.2.4 从锅炉上拆下的燃烧器进行的附加检查5 检修维护5.1 安全5.2 拆卸LNASB前的准备5.3 燃烧器的拆卸5.3.1 拆下点火器和雾化器组件5.3.2 拆下中心风管5.3.3 拆下一次风管桥5.3.4 拆下燃烧器面板5.3.5 拆下二次风室组件5.3.6 拆下三次风锥体、风室、挡板和二次风喷口组件5.3.7 拆卸一次风管组件5.3.8 拆卸一次风管桥5.3.9 拆卸蜗壳组件5.3.10 拆卸二次风室组件5.3.11 拆卸三次风套筒挡板 5.4 燃烧器大修5.5 重装燃烧器5.5.1 重装三次风套筒挡板5.5.2 重装二次风室组件5.5.3 重装蜗壳组件5.5.4 重装一次风管5.5.5 重装中心风管组件5.5.6 三次风锥体、风室、挡板和二次风喷口组件复位5.5.7 二次风室组件复位ii5.5.8 燃烧器面板复位5.5.9 一次风管桥复位5.5.10 中心风管复位5.5.11 点火器和油枪组件复位 5.6 燃烧器投运准备5.7 个别齿片更换步骤6 故障分析6.1 煤粉火焰未着点6.2 煤粉火焰变形6.3 NO排放水平高 X6.4 飞灰含碳量高6.5 油火焰无显示6.6 油火焰未点着6.7 油火焰变形6.8 燃油效率差7 推荐的备件8 低NO轴流式燃烧器和过燃风喷嘴的试运 X 8.1 安装检查和质量保证 8.2 基本安全要求8.3 总的要求8.4 LNAS煤燃烧器8.4.1 静态检查8.4.2 燃烧器安装尺寸检查8.4.3 过燃风喷嘴8.4.4 过燃风喷嘴安装后的检查8.4.5 过燃风喷嘴安装尺寸检查表9 燃烧器和过燃风的优化 9.1 概述iii9.2 控制室表盘读数9.3 第一阶段燃烧器的优化9.3.1 装置状态要求9.3.2 保护措施9.3.3 方法9.3.4 测量9.3.5 评价9.4 第二阶段过燃风喷嘴优化9.4.1 装置状态要求9.4.2 保护措施9.4.3 方法9.4.4 测量9.4.5 评价9.5 第三阶段燃烧器区域过剩空气系数9.5.1 装置状态要求9.5.2 保护措施9.5.3 方法9.5.4 评价iv序言本文件包含有关三井巴布科克低NO轴流式燃烧器的资料，本文件的内容是X 为指导专职工程师而准备的。
旋流式燃烧器
三、旋流式燃烧器的类型
按照旋流燃烧器的结构，旋流式燃烧器可分 为蜗壳式、轴向叶片式、切向叶片式三大类， 常用有以下几种：
a.蜗壳 a.蜗壳 旋流器 b.切向 b.切向 旋流器 c.切向 c.切向 旋流器
1.单蜗壳锥形旋流燃烧器 1.单蜗壳锥形旋流燃烧器
特点：对煤种适应性较双蜗壳式好， 特点：对煤种适应性较双蜗壳式好，可燃用挥发分较低的贫煤
旋流式燃烧器
一、旋流式燃烧器
二、旋流燃烧器的工作原理
旋流燃烧器由喷口组成，燃烧器中装有各种型式的旋流发生器(简称旋流 器)。煤粉气流空气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火 温度后就开始着火，火焰从内回流区的内边缘向外传播。与此同时，在旋转 气流的外围也形成回流区，这个回流区叫外回流区。外回流区也卷吸高温烟 气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。
注：适用于Vdaf≥25%的烟煤和褐煤
2.双蜗壳旋流燃烧器 2.双蜗壳旋流燃烧器
特点：一次风阻力大； 特点：一次风阻力大；出口气流速度和煤粉浓度分布不均匀
3.轴向叶片旋流煤粉燃烧器 3.轴向叶片旋流煤粉燃烧器
注：适用于Vdaf≥25%，Qar,net,p ≥ 16800k粉燃烧器
旋流燃烧器技术讲座
MB LNASB燃烧器射流流场特点
气流分布
旋转射流流场可以用轴向速度wx、切向速度wt、 径向速wr及静压P等参数进行描述。进一步的 参数为气流湍流强度K1和K2 K1和K2表征的是气流微团的脉动情况。K1和K2 值越大，各股风的混合以及回流烟气与燃料的 混合就越好。
w' 2 K1 w
w' 2 K2 w0
w——某截面处的平均速度(m/s)；
OFA燃烧器位置
布置在煤粉燃烧 器上面； 补充煤粉燃尽所 需的空气； OFA燃烧器下供 应的空气量为总 空气量的80%左 右； 强化后期混合
燃尽区
燃尽风(OFA) NOx 还原区
煤粉燃烧器
Mitsui Babcock（MB) 的LNASB型燃烧器
大同600MW前后墙对冲燃烧锅炉采用
主要的双调风旋流燃烧器技术特点
煤粉浓淡燃烧技术和空气分级燃烧—降低燃烧 污染物NO的排放量和改进着火性能 一次风管道中采用一定的气固分离机构，实现 煤粉浓缩 采用内、外二次风（亦称为二次风和三次风） 布置，控制燃烧过程中氧气的供应 设有OFA（Over Fire Air）燃烧器
煤粉浓淡燃烧技术
回流区（续）
中心回流率R ：轴向截面上回流量的总 和与一次风质量流量之比 与回流区有关的参数主要还有回流区长 度L和回流区最大宽度Bmax等
射流扩展角
射流边界一般用某截面轴向速度wx沿着 径向衰减为该截面最大轴向速度wx-max的 10％处与轴线的夹角来定义。大小合理 的射流扩展角是有效防止火焰贴壁，稳 燃的必要条件。
可调轴向叶轮
调节气流旋转强度 叶轮在最前位臵时，气流全部流经叶轮，旋流强度达到最大； 叶轮后移时，在叶轮外环和锥套间形成一锥状的环形通道， 部分气流直接从此流过，不旋转，使总的气流旋转强度降低。
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。
旋流燃烧器 1121127 陶攀
3.旋 转 强 度
射流的流动工况与其旋转 强烈程度有关，通常用旋转强 度n来表示，其定义为： n=M／pL
M ——气流的切向旋转动量矩 P ——气流的轴向动量 L ——燃烧器喷口的特性尺寸
注意事项
旋转强度的选择主要依据燃煤特性，同时考 虑炉膛形状、尺寸和燃烧器布置方式等。对容易 着火的煤，不需要过多的烟气来加热煤粉气流， 故旋转强度可选得小些。对难着火的煤，则旋转 强度应该选的大些 。
2.射 流 衰 减 快
• 由于旋流射流从内外两侧卷吸周围介质， 因而射流的流量增加较快。但是沿射流轴 线方向速度的衰减较直流射流快，特别是 切向速度的衰减比轴向速度衰减更快。切 向速度的衰减使射流的旋转程度减弱。由 于旋转射流轴向速度的衰减比直流射流快， 这样在相同的初始动量下，旋转射流的射 程比直流的射程短。
旋流燃烧器
旋流燃烧器是利用旋流器使气 流产生旋转运动的，其喷口截面 均为圆形，故又称圆形燃烧器。
旋转射流的特性
气流经旋流器产生旋转运动，当从燃烧器 喷口射入炉膛时，射流就失去燃烧器通道的 约束，在旋转离心力的作用下，气流向四周 扩散，形成辐射状空心旋转射流，由于炉膛 是充满高温烟气的有限空间，射流速度高， 故近似为紊流旋转射流，与直流射流相比， 旋转射流有许多不同的特点。
旋流射流的特性
• 具有内外两个回流区 • 射流衰减快 • 旋转强度来自1.具有内外两个回流区
旋转射流有强烈的卷吸作用，能将中心和外缘的气 体带走，造成负压区，形成内外两个周界面，射流中 心产生负压，吸引高温烟气反向流到射流根部，形成 内回流区，射流外边界靠紊流扩散卷吸烟气，形成外 回流区。旋转射流从内外两个回流区卷吸高温烟气， 这对煤粉的着火十分有利，特别是内回流区是煤粉气 流着火的主要热源。
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。
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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”)。
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
煤粉及其输送用风(即一次风)经煤粉管道、燃烧器一次风管、煤粉浓缩器、燃烧器喷嘴后喷入炉膛；二次风经二次风大风箱、燃烧器内、外二次风通道喷入炉膛；其中内二次风(内二次风兼作停运燃烧器的冷却风)为直流，通过手柄调节套筒位置来进行风量的调节；外二次风为旋流，依靠气动执行器进行风量的调节。
单只燃烧器内、外二次风的风量分配通过调节各内二次风套筒开度和外二次风调风器开度来实现。
各层燃烧器总风量的调节通过风箱入口风门执行器来实现调节。
锅炉总风量的调节应通过送风机来调节,不属于风门挡板的调节范围。
2、燃尽风（AAP）及侧燃尽风（SAP）的结构
图5 燃尽风结构示意图
燃尽风主要由中心风，内二次风，外二次风，调风器及壳体等组成。
(见图5燃尽风（AAP）结构示意图)。
中心风为直流风，内、外二次风为旋流风。
其中中心风通过手柄调节套筒位置来进行风量的调节；内、外二次风通过调节挡板、调风器（其开度通过手动调节机构来调节）实现风量的调节。
侧燃尽风（SAP）主要由中心风，外二次风调风器及壳体等组成。
(见图6侧燃尽风（SAP）结构示意图)。
中心风为直流风，外二次风为旋流风。
其中中心风通过手柄调节套筒位置来进行风量的调节；外二次风通过调节挡板、调风器（其开度通过手动调节结构来调节）实现风量的调节。
图6 侧燃尽风结构示意图
燃尽风总风量的调节通过风箱入口风门执行器来实现调节。
3、煤粉浓缩器及稳焰环
为了提高燃烧器的低负荷稳燃、防止结渣及降低Nox排放，采用了煤粉浓缩器、火焰稳焰环及稳焰齿。
一次风气流的浓淡分离是靠安装于一次风管中的锥形煤粉浓缩器来实现的，并使气流在火焰稳焰环附近区域形成一定浓度的煤粉气流。
4、燃烧器外二次风用气动执行器
燃烧器外二次风用气动执行器布置简图如图7燃烧器外二次风气动执行器、中心风手动挡板示意图。
气动执行器输出直行程，经连杆机构的传递后使调风器产生角行程，角度约0～75°，气动执行器动作有三个位置: 开（油），开（煤），关。
图7燃烧器外二次风气动执行器、中心风手动挡板示意图
5、大风箱入口风门用电动执行器
燃烧器及燃尽风各层风室的风量分配是通过调节各层风室的风门挡板的开度来实现的。
锅炉前、后墙大风箱分别分隔为四个独立的风室，每个风室入口左右两侧设有一风门执行器，全炉共布置有16个风门用电动执行器。
所有风门挡板
的调节均由电动执行器的动作来完成。
图8 大风箱入口风门执行器布置示意图
6、中心风系统
在燃烧系统中有一中心风系统，由单只燃烧器中心风管、单只燃烧器中心风手动挡板、每层燃烧器中心风母管、每层中心风母管入口处挡板构成。
在中心风母管左右入口处均布置有中心风门气动执行器，每层中心风母管的风量控制依靠该执行器完成。
中心风门气动执行器挡板开度位置及手动挡板的开度位置由现场根据油枪着火的实际情况设定。
7、燃烧器冷却风管道
在燃烧器一次风弯头前应设置冷却风管道，其主要设备为带执行器的关断阀和逆止阀。
运行基本要求为：投煤时，关断阀关闭；不投煤时，关断阀开启，提供冷却空气冷却燃烧器一次风管，如此时关断阀不开启，将造成一次风管的损坏。
8、燃油装置
燃油装置主要由48只点火油枪及其气动推进器组成，配有压缩空气吹扫、二次风冷却。
另设8只微油抢，并设两台助燃风机，一运一备，提供助燃风。
9、大风箱
为使每个燃烧器的空气分配均匀，在锅炉前后墙燃烧器区域对称布置有 2 个大风箱。
大风箱被分隔成单个风室，每层燃烧器一个风室,燃烬风前后墙均分两个风室。
大风箱对称布置于前后墙，设计入口风速较低，可以将大风箱视为一个静压风箱，风箱内风量的分配取决于燃烧器自身结构特点及其风门开度，这样
就可以保证燃烧器在相同状态下自然得到相同风量，利于燃烧器的配风均匀。