煤粉燃燒器種類
旋流燃燒器
燃燒器的作用與要求
作用:將燃料與燃燒所需空氣, 按一定的比例、速度和混合方式, 經噴口送入爐膛.
要求:
1、保證充分混合、及時著火、穩定燃燒,燃盡;
2、火焰在爐內的充滿程度好,不衝牆貼壁,避免結渣;
3、有較好的燃料適應性和負荷調節範圍;
4、能減少NOX的生成,減少對環境的汙染;
5、結構簡單,流動阻力較小。
進入煤粉爐燃燒器的空氣不是一次集中送進的,按對著火、燃燒有利而合理組織、分批送入,按作用不同,可分為三種
1、一次風:攜帶煤粉送入燃燒器的空氣。主要作用是輸送煤粉和滿足燃燒初期對氧氣的需要。
2、二次風:待煤粉氣流著火後再送入的空氣。二次風補充煤粉繼續燃燒所需要的空氣,並起氣流的擾動和混合的作用。
3、三次風 對中間儲倉式熱風送粉系統,為充分利用細粉分離器排出的含有10%~15%細粉的乏氣,由單獨的噴口送入爐膛燃燒,這股乏氣稱為三次風。
旋流燃燒器
(1)旋流燃燒器:出口氣流包含有繞燃燒器軸線旋轉的旋轉射流。
(2)一、二次風用不同管道與燃燒器連接,燃燒器內一、二次風通道隔開。
(3)二次風射流為旋轉射流,一次風射流可以是旋轉射流,也可以是直流。
1、旋流射流空氣動力特性
(1)旋流射流具有比直流射流大得多的擴展角,射流中心形成回流區,射流內、外同時卷吸爐內高溫煙氣,卷吸量大;
(2)從燃燒器噴出的氣流具有很高的切向速度和足夠大的軸向速度,早期湍動混合強烈;
(3)軸向速度衰減較快,射程短,後期擾動弱;
(4)旋流燃燒器適用於含揮發分較高的煤種
旋流強度n :表徵旋轉程度 (氣流旋轉動量矩/軸向動量)。隨著n的不同,旋轉射流有三種不同的流動狀態
(1)封閉氣流n較小,弱旋或不旋,中心沒有回流區或回流區較小,回流區負壓小,主射流受到壓縮,旋轉射流呈封閉狀態,特性接近直流射流;
(2)全擴散氣流n和擴展角很大,射流外卷吸作用強烈,使外側壓力小於中心壓力,整個射流向外全部張開,外側回流區全部消失;
(3)開放氣流n較大,射流內、外側的壓力差逐漸接近,射流中心形成較大回流區,延長到速度很低處才封閉,形成開放式的結構。
2、旋流燃燒器的結構與類型
旋流燃燒器根據結構不同,分為:
(1)蝸殼式旋流燃燒器:採用蝸殼作旋流器;
(2)葉片式旋流燃燒器:採用葉片作旋流器。
3、旋流燃燒器的布置
旋流燃燒器前牆布置:
(1)不受爐膛截面寬、深比限制,布置方便,與磨煤機連接煤粉管道短.
(2)主氣流上下兩端形成明顯的停滯旋渦區,爐膛火焰的充滿程度較差.
(3)爐內火焰的擾動較差,不利於燃燒後期的擾動和混合.
燃燒器前後牆或兩側牆布置:
1、兩面牆上燃燒器噴出的火炬在爐膛中央互相撞擊後,火焰大部分向爐膛上方運動,爐內的火焰充滿程度較好,擾動性也較強。
2、若對衝的兩個燃燒器負荷不相同,則爐內高溫火焰將向一側偏移,造成結渣。
旋流燃燒器爐頂布置:
只在採用W火焰燃燒技術的較矮的下爐膛中才應用。
直流燃燒器
直流燃燒器: 出口氣流為直流射流或直流射流組。
1、直流射流空氣動力特性
湍流自由射流是直流燃燒器各噴口以較高的初速(Re≥100000)和一定的濃度,射入尺寸很大的爐膛空間(爐膛內充滿高溫、靜止介質(煙氣),煤粉濃度為零)的煤粉氣流。
湍流自由射流除了做整體運動外,流體微團還具有縱向脈動和橫向脈動,後者對對熱質交換起著重要作用。
射流(煤粉氣流)自噴口噴出後,沿著軸線方向運動,其邊界上的流體微團不斷與周圍介質發生熱質交換和動量交換,將部分周圍高溫、靜止介質卷吸到射流中來,並隨射流一起運動(速度差大卷吸大);
射流橫斷面不斷擴展,流量Q增加;煤粉濃度C下降;溫度T升高;軸向速度W逐漸減慢,最後射流的能量完全消失在空間介質中。
(1)射流核心區:射流中心尚未被周圍氣體混入,保持初速w0的區域;
(2)湍流邊界層:核心區維持初速w0的邊界稱為內邊界;射流與周圍氣體的分界稱為外邊界。內、外邊界間區域為湍流邊界層,其內為射流本身的流體以及卷吸進來的周圍氣體;
(3)轉折截面:核心區消失,只在射流軸線保持初速w0的某點對應的截面。在轉折截面前的射流段稱為初始段,在轉折截面後的射流稱為基本段;
(4)擴展角:射流外邊界線的交點稱為源點,其交角稱為擴展角。
2、直流燃燒器均等配風
直流燃燒器的一、二、三次風分別由垂直布置的一組圓形或矩形的噴口以直流湍流自由射流的形式噴入爐膛,根據燃煤特性不同,一、二次風噴口的排列方式可分為均等配風和分級配風。
均等配風燃燒器:
一、二次風噴口相間布置,即在二個一次風噴口之間(或一次風噴口側部--側二次風)均等布置一個或二個二次風噴口,各二次風噴口的風量分配較均勻。
均等配風燃燒器一、二次風口間距較小,有利於一、二次風的較早混合,使一次風煤粉氣流著火後能迅速獲得足夠的空氣,達到完全燃燒。
均等配風適用於燃用高揮發分煤種,常稱為煙煤、褐煤型配風方式。
分級配風燃燒器:一次風噴口相對集中布置,並靠近燃燒器的下部,二次風噴口則分層布置,一、二次風噴口間保持較大的距離,燃燒所需要的二次風分階段送入燃燒的煤粉氣流中,強化氣流的後期混合,促使燃料燃燒與燃盡。
分級配風燃燒器:
(1)一次風噴口高寬比大,卷吸量大;
(2)煤粉氣流相對集中,火焰中心溫度高,有利於低揮發份煤的著火、燃燒。
分級配風適合於燃用低揮發分煤種或劣質煤,常稱為無煙煤和貧煤配風方式。
4、直流燃燒器各層二次風的作用
5、直流燃燒器四角布置切圓燃燒方式
切圓燃燒方式直流燃燒器的布置:爐膛四角或接近四角布置,四個角燃燒器出口氣流的軸線與爐膛中心的一個或兩個假想圓相切,使氣流在爐內強烈旋轉。
切圓燃燒方式的特點:
(1)煤粉氣流著火所需熱量,除依靠本身外邊界卷吸菸氣和接受爐膛輻射熱以外,主要是靠來自上遊鄰角正在劇烈燃燒的火焰的衝擊和加熱,著火條件好;
(2)火焰在爐內充滿度較好,燃燒後期氣流擾動較強,有利於燃盡,煤種適應性強;
(3)風粉管布置複雜。
6、一次風煤粉氣流的偏斜
切圓燃燒方式實際氣流並不能完全沿軸線方向前進,會出現一定的偏斜,嚴重時會導致燃燒器出口射流貼牆或衝牆。造成爐膛水冷壁結渣。
鄰角氣流的橫向推力,其大小取決於四角射流的旋轉動量矩。其中二次風射流動量矩起主要作用;一次風射流本身的動量(剛性)則是維持氣流不偏斜的內在因素 。
增加一次風動量或減少二次風動量,可減輕一次風射流的偏斜。但一次風速受著火條件限制,不能相應提高;而為加強爐內氣流的擾動,二次風速也不宜降低。