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迪生科與您分享鍋爐燃燒器知識

2019-12-21

燃燒器的作用

  

  燃燒器是煤粉爐燃燒設備的主要組成部分,它的作用是把煤粉和燃燒所需的空氣送入爐膛,合理地組織煤粉氣流,并良好地混合,促使燃料迅速而穩定地著火和燃燒。


  一個良好的燃燒器應具備的確良基本條件是:

(1)一二次風出口截面應保證適當的一二次風風速比;

(2)出口氣流有足夠的擾動性,使氣流能很好地混合;

(3)煤粉氣流的擴散角,能在一定范圍內任意調節,以適應煤種變化的需要;

(4)沿出口截面煤粉的分布應均勻;

(5)結構應簡單、緊湊,通風阻力應小。

旋流式燃燒器

1、旋流式燃燒器的工作原理

     旋流式燃燒器由圓形噴口組成,燃燒器中裝有各種型式的旋流發生器(簡稱旋流器)。煤粉氣流或熱空氣通過旋流器時,發生旋轉,從噴口射出后即形成旋轉射流。利用旋轉射流,能形成有利于著火的高溫煙氣回流區,并使氣流強烈混合。

    射出噴口后在氣流中心形成回流區,這個回流區叫內回流區。內回流區卷吸爐內的高溫煙氣來加熱煤粉氣流,當煤粉氣流擁有了一定熱量并達到著火溫度后就開始著火,火焰從內回流區的內邊緣向外傳播。與此同時,在旋轉氣流的外圍也形成回流區,這個回流區叫外回流區。外回流區也卷吸高溫煙氣來加熱空氣和煤粉氣流。由于二次風也形成旋轉氣流,二次風與一次風的混合比較強烈,使燃燒過程連續進行,不斷發展,直至燃盡。

2、旋流式燃燒器的類型

按照旋流器的結構,旋流式燃燒器可分為蝸殼式、軸向葉片式、切向葉片式三大類,常用的有以下幾種:



3、雙調風旋流式燃燒器


雙調風旋流式燃燒器是在單調風燃燒器的基礎上發展出來的。雙調風式燃燒器是把燃燒器的二次風通道分為兩部分,一部分二次風進入燃燒器的內環形通道,另一部分二次風進入燃燒器的外環形通道。

  在內環形通道中裝有旋流葉片,旋流葉片是可動的,通過傳動裝置可使葉片同步轉動,調節葉片的旋轉角度,能改變二次風的旋流強度,使燃燒保持穩定。


外二次風量是由二次風道中的可動葉片控制的。通過傳動裝置可以改變葉片的開度。當葉片全開時,外二次風量達到Z大,這時外而次風大致是直流射流。在外二次風的影響下,從燃燒器射出的整個射流的旋轉強度減弱,氣流拉長,內回流區變小。當葉片逐漸關閉時,外二次風量逐漸減小,使整個射流的旋流強度增大,氣流縮短,內回流區逐漸變大。

雙調風燃燒器把二次風先后兩批送入爐膛,這種配風方式稱為分級配風。由于空氣的分級送入,使煤粉和空氣的混合變得緩慢,便于進行燃燒調節。

雙調風燃燒器的主要優點是由于空氣的分級送入,實踐證明,采用雙調風燃燒器既能有效地控制溫度型NOx;又能限制燃料型NOx。此外燃燒調節靈活,有利于穩定燃燒,對煤質有較寬的適應范圍。

4、旋流式燃燒器的布置與供風方式

大容量鍋爐布置有幾十只旋流式燃燒器,雖然單個的燃燒器形成的火焰可獨立燃燒,但各個旋轉氣流之間仍有相互作用,對燃燒有一定的影響作用。當兩個燃燒器旋轉方向相反時,兩個燃燒器之間的切向速度升高,火焰向上。當兩個燃燒器旋轉方向相同時,燃燒器之間時切向速度減小,火焰向下。這樣就影響火焰中心位置和燃燒效率,進而影響到過熱器的汽溫特性及汽溫調節。大容量鍋爐上,旋流式燃燒器通常布置在爐膛的前、后墻上,有的采用大風箱供風,有的采用分隔風箱供風。采用大風箱供風時,風道系統簡單,但單個燃燒器的調節性能比較差。

近年來,為了提高鍋爐的安全性和經濟性,趨向于采用小功率燃燒器。因為單只燃燒器功率過大,會帶來以下問題:

(1)爐膛受熱面局部熱負荷過高,易于結渣。

(2)爐膛受熱面局部熱負荷過高,易引起水冷壁的傳熱惡化和直流鍋爐的水動力多值性。

(3)切換或啟停燃燒器對爐內火焰燃燒的穩定性影響較大。

(4)切換或啟停燃燒器對爐膛出口煙溫的影響較大,影響過熱器的安全性和汽溫調節。

(5)一、二次風的氣流太厚,不利風粉混合。

(6)燃燒調節不太靈活。

這樣,單只燃燒器的功率不能太大,因而燃燒器的數量不能太少。當采用大風箱送風時,不能準確調節各個燃燒器的風煤比,也不利于控制NOx。因此趨向于采用分隔風箱配風。即風箱被分隔成很多小風室,每個小風室又有獨立的風量調節擋板,給燃燒調節帶來靈活、便利的條件。

5、旋轉氣流的特性

與直流射流相比,旋轉氣流同時具有向前運動的軸向速度和沿圓周運動的切向速度,這就使氣流在流動方向上,沿軸向與切向的擾動能力增強,因而氣流衰減速度比較快,射程短。旋轉氣流的主要特性表現為旋流強度。

燃燒器出口氣流的旋流強度取決于燃燒器中旋流燃燒器的結構;取決于從噴口射出的旋流風與直流風的動量比;此外還與燃燒器的阻力和煙氣的粘度等因素有關。

在封閉式旋流火焰中,在火焰根部卷吸高溫煙氣,形成回流區,這種火焰可卷吸火焰自身燃燒放出的熱量,具有一定的自穩定著火能力,但因回流量小,不適合燃燒難燃的煤。

旋流式燃燒器出口有時可能是開放式氣流,這時旋轉氣流將高溫煙氣從爐膛中卷吸進來,因而其著火穩定性主要依賴于爐內煙氣溫度。

飛邊氣流形成貼壁火焰,引起結渣。因次實際運行中應避免旋流強度過大而導致飛邊氣流的出現。

旋流強度可以調節,根據煤質著火性能和鍋爐負荷,調節氣流的旋流強度,可獲得良好的燃燒狀態。由于旋流式燃燒器所形成的火焰是單個獨立可調的,因而調節的靈活性比較大,容易維持穩定燃燒。

調節氣流的旋流強度時,回流區大小相應變化,高溫煙氣的回流量也隨著發生變化。因為內回流區的大小和回流量在穩定著火燃燒方面作用很大,所以對于不同的煤質應具有不同的旋流強度。例如,煙煤容易著火,只需要較小的回流區和回流量,就能穩定著火和燃燒。而無煙煤著火困難,需要有較大的中心回流區和回流量,但不希望形成飛邊氣流。除了回流區大小和回流量外,回流區長度對著火也有一定影響,因為比較長的回流區能使氣流延伸到溫度更高的煙氣深層,因而直接關系到回流煙氣的溫度水平。

提高旋流強度,既能強化內回流區的作用,又能強化空氣與可燃物的混合,以及高溫煙氣與煤粉、空氣的混合。隨著旋流增強,內回流區變得更寬更強,但同時也會帶來一些問題。即一次風與二次風以及內回流與外回流的過早強烈混合,會降低一次風中煤粉的濃度和火焰溫度,這對著火的穩定性又是不利的。因此,提高旋流強度給穩定著火造成兩個相互對立和相互矛盾的條件。增強內回流對著火造成的有利條件從某一點開始,又被太強的過早混合破壞了。為了解決這一矛盾,可通過運行調節或試驗確定出適應燃燒不同煤質的Z佳旋流強度和相應的混合強度以及混合點位置。

燃燒器的組成

采用前后墻對沖燃燒方式,燃燒器布置圖見圖10。若干只(數量見附表)低NOx燃燒器分前墻三層,后墻二層布置在爐膛前后墻上,使沿爐膛寬度方向熱負荷及煙氣溫度分布更均勻。燃燒器上部布置有燃盡風(OFA)風口,若干只(數量見附表)燃盡風風口分別布置在前后墻上。

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