锅炉原理-第五章-煤粉燃烧理论基础及燃烧设备

第五章煤粉燃烧理论基础及燃烧设备第一节燃烧基本原理一、化学反应速度燃烧是燃料与氧化剂进行的发光发热的高速化学反应。一般分为均相燃烧和异相燃烧hHgGbBaA通用化学反应方程式a,b–反应物A,B的化学反应计量系数g,h–生成物G,H的化学反应计量系数化学反应速度dtdCxxC–反应物或生成物浓度；t-时间影响因素：反应物的浓度、压力、温度、有否催化反应和连锁反应。1、反应物浓度的影响k–化学反应常数bBaABBBbBaAAAACCkdtdCCCkdtdC或对于炭粒燃烧bBBBkCdtdCbOOOkCdtdC质量作用定律3、反应物压力的影响RTEekk0k0–频率因子；E–活化能；R–摩尔通用气体常数；T–热力学温度阿累尼乌兹公式反应物的压力越大，反应速度越快。2、温度的影响温度越高，反应速度越快。RTEbBBeCk0nnAnRTpxk)(反应级数5、连锁反应32222SOOSO三个过程4、催化反应自动连续加速－－生成新的活化链NOSOSONONONOO22222232222链的激发、传递、断裂HClHCl222不分支连锁反应：分支连锁反应：OHOH22222)(0BksksCC如何得到？DdNuksOks2)(二、氧的扩散速度扩散速度系数ks炭粒表面的氧浓度周围介质的氧浓度氧扩散的努谢尔特数分子扩散系数炭粒直径2)(OksksNudD)Re08.01(2)(322OksNu试验得出ksBr即三、燃烧速度与燃烧区域燃烧速度扩散速度反应速度)(0BksksCCBrBksrkCCC)(0BrBksrCkCC000111CkCkzksr折算速度系数RTEbBBeCk01.温度很低，k很小—动力区燃烧；0kCW00111CkCkzksr2.温度很高，k很大—扩散区燃烧；3.过度区燃烧；相对速度和粒径的影响第二节煤粉气流的着火和燃烧一、煤粉的燃烧过程煤粉燃烧的三个阶段1.着火前的准备阶段2.燃烧阶段3.燃尽阶段图5-2二、燃烧过程着火和熄火的热力条件放热图5-4rnORTEVQCekQ201吸热)(2bTTSQ煤粉气流着火温度,表5-1，5-1一次风加热、水分加热、蒸发公式5-23着火热三、煤粉气流的着火影响因素：燃料性质、运行工况1.燃料性质---挥发分（图5-5）、水分、灰分、煤粉细度2.一次风温3.一次风量（一次风率表5-3）4.一次风速–表5-45.炉内散热条件6.燃烧器结构特性7.锅炉负荷燃烧效率四、燃烧完全条件1.合适而充足的空气量2.适当高的炉温（1000-20000C)3.空气和煤粉良好扰动和混合4.煤粉在炉内有足够的停留时间炉膛高度、容积、截面积容积热负荷、截面热负荷43100qqr第三节煤粉燃烧器及点火设备燃烧器要求：煤粉炉燃烧设备：燃烧器、点火装置、炉膛1)组织良好的空气动力场2)有较好的燃料适应性3)环保4)运行可靠5)易于实现远程和自动控制直流和旋流燃烧器一、旋流煤粉燃烧器（一）旋转射流的特性射程短、早期混合强烈旋转强度M－气流切向旋转动量矩K－气流轴向旋转动量L－燃烧器喷口特征尺寸KLMn（一）旋流煤粉燃烧器的型式三种旋流器1.单蜗壳型旋流煤粉燃烧器2.双蜗壳旋流煤粉燃烧器3.轴向叶片型旋流煤粉燃烧器4.切向叶片式旋流煤粉燃烧器5.双调风低NOx旋流煤粉燃烧器二、直流煤粉燃烧器（一）直流射流的特性1.均等配风直流煤粉燃烧器（二）直流煤粉燃烧器的形式2.分级配风直流煤粉燃烧器1.宽调节比燃烧器（三）几种改进的直流煤粉燃烧器2.PM燃烧器三、点火装置电火花点火电弧点火高能点火第四节煤粉炉的炉膛及其特征一、煤粉锅炉的炉膛1)足够的空间和合理的形状2)合理的炉内温度和空气动力特性3)能布置足够数量的辐射受热面（一）旋流燃烧器布置及其炉内空气动力特性二、燃烧器布置及炉内空气动力特性（二）直流燃烧器布置及其炉内空气动力特性1、切圆燃烧方式切向燃烧方式空气动力场2、四角切圆燃烧存在的主要问题1）易结渣－－火焰偏斜影响火焰偏斜的因素：补气条件邻角气流横向推力燃烧器结构特性假想切圆直径2）炉膛出口烟温偏差大3）二次风分配不均4）采用摆动燃烧器需经常维护，每天都要转动一动以避免卡涩三、W形火焰燃烧方式燃烧器燃烧器配风PAX型燃烧器第五节燃烧调整试验方法燃烧调整试验的目的和内容目的：确定最合理、最经济的安全运行方式和参数控制要求，为锅炉安全运行、经济调度、自动控制几运行调整和事故处理提供依据。内容：空气动力场试验、锅炉负荷特性试验、风量分配试验、最佳过量空气系数试验、煤粉经济细度试验、燃烧器的负荷调整范围及合理组合方式试验、一次风风量及阻力调整试验。需具备条件、技术要求、试验方法自学，一般了解。