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旋流煤粉燃烧器
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  • 更新时间:2014-09-03
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  • 旋流煤粉燃烧器
  • 旋流煤粉燃烧器

    1.直流燃烧器
    优势:由于切圆燃烧的固有特性,切圆布置方式的一次风和二次风混合较晚,所以,直流燃烧器的NOx的生成量较旋流燃烧器稍低。
    措施:
    1).不等切圆燃烧技术:辅助风与一次风成一角度喷入炉膛,以减小一次风对辅助风的卷吸,平均降低NOx约35%。同心切圆燃烧技术,进一步降低了NOx的生成。
    2).垂直浓淡燃烧技术:采用一个弯头或分离器把一次风分成垂直方向上浓淡两股气流,这种燃烧技术能使NOx的生成量降低45%~60%,而且可增强燃稳燃性。
    2.旋流燃烧器
    原因:普通的旋流燃烧器由于一二次风混合比较强烈,导致煤粉与气流强烈混合,过快的温升及过量氧的加入,使燃烧强度很高,最终导致NOx的大量生成,约为1000~1200mg/L。
    方法:可通过增加燃烧器之间的距离和分级配风的方法来降低NOx的排放。
    措施:
    1).双调风轴向旋流燃烧器:通过调节内二次风和外二次风风量和旋流来调节一次风与二次风的混合点,减小NOx排放。
    2).径向浓淡旋流燃烧器:通过煤粉的径向浓缩,浓淡一次风以及二次风的分级配入,可以大大降低NOx的排放。

    风包粉原理
    我国动力用煤的特点是煤种多变、煤质差。煤燃烧中存在如下主要问题:锅炉稳燃(包括劣质煤稳燃及低负荷稳燃)能力差、燃烧效率低、NOx排放高、结渣及高温腐蚀。这些问题的解决往往是互相矛盾的,为同时解决以上问题,秦裕琨教授于1987年提出了水平浓缩煤粉燃烧器。在研究的过程中,发现了风包粉原理对组织煤粉燃烧的指导作用,在此原理的指导下,又相继提出了径向浓淡旋流煤粉燃烧器,浓淡风煤粉燃烧器。风包粉原理即在煤粉着火区域形成高温、高煤粉浓度的区域,在其外侧即近水冷壁区域形成以空气为主的氧化性气氛区域。水平浓缩燃烧器的原理为:通过安装于一次风煤粉管道上的煤粉浓缩器使一次风煤粉气流分成浓淡两股,这两股气流在水平方向上以一定的夹角喷入炉膛。浓煤粉气流从向火侧喷入炉膛;淡煤粉气流从背火侧(浓煤粉气流与水冷壁之间)喷
    入炉膛。这样,在向火侧(高温区域)形成了较高的煤粉浓度区域,背火侧的淡煤粉气流在炉膛水冷壁附近形成比普通燃烧器更强的氧化性气氛。浓淡风煤粉燃烧器[3]是在水平浓缩燃烧
    器结构基础上,在背火侧布置侧二次风,形成了由向火侧向背火侧依次布置浓、淡煤粉气流、侧二次风的风包粉形式,侧二次风与淡煤粉气流一起加强了在炉膛水冷壁附近形成的氧化性气氛。径向浓淡旋流燃烧器的原理为:在燃烧器一次风通道中加入百叶窗式煤粉浓缩器,一次风粉混合物分成浓淡两股,浓煤粉气流靠近中心经浓一次风通道喷入炉膛,淡煤粉气流从浓一次风通道外侧的淡一次风通道喷入炉膛,二次风也分成了两部分,一部分经过旋流二次通道以旋流的形式进入炉膛,另一部分经过直流二次风通道以直流的形式进入炉膛。形成了由高温
    回流区向水冷壁依次布置浓、淡煤粉气流、旋流、直流二次风的风包粉形式。这样,在中心回流区边缘附近(高温区域)形成了较高的煤粉浓度区域,保证了燃烧器区域水冷壁附近形成相对较强的氧化性气氛。

    旋流燃烧器根据二次风的供入方式和一次风煤粉浓度可分为三类:普通型、分级燃烧型和浓缩型。
    1.普通型旋流燃烧器
    普通型旋流燃烧器是指二次风通过燃烧器送入炉膛,一次风粉混合物没有浓缩的旋流燃
    烧器,有以下几种形式:一、二次风均旋转的双蜗壳式旋流燃烧器;一次风为直流,二次风为旋流的单蜗壳-扩锥型燃烧器;一次风可以旋转或不旋转,二次风通过可动的切相叶片送
    入炉膛的切相可动叶片燃烧器;轴向可动叶轮燃烧器,利用拉杆移动二次风通道中的叶轮,从而改变二次风中直流气流和旋流气流的比例;轴向叶轮-蜗壳型燃烧器,一次风通过蜗壳进入炉膛,二次风的旋流器为直叶片;旋流预燃室燃烧器,根部二次风经过不旋转的直叶片进入预燃室,另外的二次风在预燃室出口附近通过直叶片或有倾角的叶片送入炉膛;管式旋流燃烧器。
    2.分级燃烧型旋流燃烧器
    分级燃烧型旋流燃烧器是指二次风分两级或两级以上送入炉膛,一次风粉没有浓缩的旋流燃烧器,有以下几种形式:双通道外混式旋流燃烧器,一次风为直流风,大部分二次风通过轴向固定叶片送入炉膛,另外的二次风为直流风;SM型燃烧器,一次风不旋转,二次风通
    过旋转叶片形成旋转气流,一、二次风占燃烧总空气量的80-90%,剩下的二次风从燃烧器喷口周边外一定距离处均匀布置的四个喷口以直流的形式送入炉膛;蜗壳-叶片式燃烧器,一次风通过蜗壳进入炉膛,二次风通过内、外二次风通道的轴向叶片一旋转的方式进入炉膛;RSFC型燃烧器,一次风为直流风,二次风由三个分风道以旋流的形式进入炉膛,其中一个或
    三个分风道均可以掺入在循环烟气。
    3. 浓缩型旋流煤粉燃烧器
    浓缩型旋流燃烧器是指一次风粉混合物经过浓缩后通过提高煤粉浓度来改善煤粉的着火及燃
    烧条件的旋流煤粉燃烧器。
    (1)前苏联高浓度型旋流燃烧器
    前苏联在一台300MWe的TΠΠ-210A型锅炉上对旋流燃烧器试验了煤粉浓缩燃烧。浓度高
    达40-50kg/kg的(C/A)煤粉空气混合物从新设置的一根细管中,由空气泵通过压缩空气来输送,一次风管变成只输送空气的通道,煤粉在送到燃烧器出口之前,在燃烧器内选好合适的位置“注射”道一次风中,形成煤粉浓度为0.9kg/kg左右的一次风煤粉气流再进入炉膛燃
    烧。
    (2)PAX燃烧器

    在燃用低挥发份贫煤和半无烟煤时,美国B&W公司采用PAX型燃烧器配中速磨直吹式系统。携带煤粉的一次风送入燃烧器时,靠燃烧器入口的弯头利用惯性力把一次风粉分为两股:弯头内侧的一股含50%一次风和原来煤粉的10%,由在燃烧器周围另开的三次风口喷入炉膛,弯头外侧的另一股含50%一次风和原来煤粉的90%,进入燃烧器和热风混合后作为一次风喷入炉膛。此时一次风不旋转,二次风通过轴向叶片形成旋转气流。由于提高了一次风温和煤粉浓度,燃烧稳定性提高。
    (3)WR型旋流燃烧器
    日本IHI公司开发了一种带有卧式分离器的WR型旋流燃烧器。在燃烧器入口处采用一台卧式旋风分离器,在低负荷运行时调节隔离挡板,把一次风煤粉混合物引入卧式分离器,浓煤粉气流被送入燃烧器中央的低负荷喷口,淡煤粉气流由燃烧器的基本负荷喷口喷出。一部分二次风通过挡板引入低负荷喷口外侧,通过固定式切相叶片以旋流的形式在低负荷喷口的外侧喷出。其余的二次风则通过内、外两层切相叶片分成旋转气流。当磨煤机的出力大于40%以后,一次风粉混合物即部分通过卧式分离器,又部分直接进入基本负荷导管,由基本负荷喷口喷出。试验表明:该燃烧器可在燃烧器的负荷为10%的最低出力下运行。
    (4)NSW型旋流燃烧器
    NSW型旋流燃烧器的一次风通道内装有轴向叶片式分离器,利用惯性分离作用将一次风风粉混合物分成浓、两股气流,淡煤粉气流通过一次风内通道,浓煤粉气流通过一次风外通
    道。两股气流在喷口处,通过导向装置将浓煤粉气流引向燃烧器中心附近,淡煤粉气流引向浓煤粉气流外侧喷入炉膛,二次风通过内、外二次风通道以旋流的形式进入炉膛。运行表
    明,火焰稳定性提高。
    (5)双调风燃烧器
    双调风燃烧器是美国B&W公司开发出的第一代低NOx旋流煤粉燃烧器,并在1971年投入商业运行。一次风一般为直流,一次风管道内装有颗粒导向器和圆锥形扩散体,用惯性分离作用将一次风风粉混合物分成浓、两股气流,一次风管壁四周为浓煤粉气流,一次风管中心附
    近为淡煤粉气流。二次风分为两部分,内二次风道中有轴向可动叶片,外二次风道中采用轴向或切向可动叶片使内、外二次风旋转。通过调节内、外二次风的比例和叶片角度,可以改变气流的旋转强度,从而调节一、二次风的混合。在我国应用表明:当燃烧器布置在前、后墙时,在燃烧器区域的两侧墙水冷壁出现了严重的高温腐蚀。(6)径向浓淡旋流燃烧器径向浓淡旋流煤粉燃烧器是综合高浓度煤粉燃烧技术和旋流式燃烧器稳定火焰的原理而设计的。一次风经过煤粉浓缩器进行浓淡分离,含粉浓度较高的气流走内侧环形通道,含粉浓度较低的淡气流走外侧环形通道,形成径向浓淡燃烧。二次风采用双通道式调风器,内层通道利用轴向弯曲叶片产生旋转气流作为内二次风,外层通道为不旋转的直流风作为外二次风,利用旋转的内二次风和外二次风的不同比例混合来改变出口气流的旋流强度。旋转气流产生的回流区卷吸高温烟气先点燃容易着火的浓煤粉气流,进而引燃外侧的淡煤粉气流。径向浓淡旋流煤粉燃烧器已在燃用贫煤、烟煤、烟煤与贫煤的混煤的220t/h、410t/h和670t/h锅炉上先后应用,实现了高效、稳燃、低污染、防结渣和防高温腐蚀燃烧。

    美国B&W公司双调风燃烧器简介
    双调风燃烧器是美国B&W公司开发出的第一代低NOx旋流煤粉燃烧器,并在1971年投入商业运行。一次风一般为直流,一次风管道内装有颗粒导向器和圆锥形扩散体,用惯性分离作用将一次风风粉混合物分成浓、两股气流,一次风管壁四周为浓煤粉气流,一次风管中心附近为淡煤粉气流。二次风分为两部分,内二次风道中有轴向可动叶片,外二次风道中采用轴向或切向可动叶片使内、外二次风旋转。通过调节内、外二次风的比例和叶片角度,可以改变气流的旋转强度,从而调节一、二次风的混合。在我国应用表明:当燃烧器布置在前、后墙时,在燃烧器区域的两侧墙水冷壁出现了严重的高温腐蚀。
    DRB-XCL燃烧器是美国B&W公司在19世纪80年代中期开发的第二代低NOx旋流煤粉燃烧器。一次风一般为直流,一次风管道内装有颗粒导向器和要圆锥形扩散体(降低NOx)和叶轮(缩短火焰长度,减少固体未完全燃烧损失),二次风分为两部分,内、外二次风道中均装有轴向可动叶片,使内、外二次风旋转。在内、外二次风管入口处装有流量测量装置,通过改变二次风挡板的位置,可以控制进入燃烧器的二次风量。在相同的运行条件下,DRB-XCL燃烧器产生的NOx要低于双调风燃烧器。DRB-4Z?燃烧器是美国B&W公司在2000年开发出的第三代低NOx旋流煤粉燃烧器。其主要特点是将二次风由三个通道进入炉膛,有内向外依次为过渡二次风、内二次风和外二次风。内、外二次风通道均装有轴向可动叶片,使内、外二次风旋转。过渡二次风为直流风,进入炉膛后在富燃料火焰燃烧区和内二次风射流之间形成一个过渡区,起到缓冲的作用。过渡二次风射流可以将火焰区外侧的可燃气体引向火焰中心,降低了火焰外侧富氧区域NOx的形成。与第二代低NOx旋流煤粉燃烧器相比,该燃烧器可以大幅度降低NOx通过提高煤粉浓度来改善煤粉着火性能的方法可归纳为三类:燃烧器出口浓缩,是指在燃烧器出口处,利用局部分离装置的惯性分离作用,造成煤粉浓度的提高,如钝体燃烧器、大速差燃烧器、多功能船型燃烧器等;原始浓缩是指采用高煤粉浓度输送技术,在离开煤粉
    仓或磨煤机时已是高浓度煤粉,例如前苏联高浓度型旋流燃烧器;燃烧器(前)浓缩是指利用气固分离装置,把正常的一次风风粉气流分离成浓淡两股,然后根据燃烧要求分布喷入炉膛,如日本三菱公司的PM燃烧器、美国B&W公司一次风管道内装有颗粒导向器和圆锥形扩散
    体的双调风燃烧器、我国的水平浓淡风燃烧器和径向浓淡燃烧器。提高燃烧器出口煤粉浓度对煤粉火炬的稳燃有许多积极的作用:随着煤粉浓度的增加,煤粉气流的着火热将显著减少,煤粉气流的着火温度降低;煤粉浓度提高后,由于煤粉气流着火热和着火温度均降低,煤粉气流加热到着火温度所需时间将减少;煤粉气流中的煤粉浓度过小或过大,火焰传播速度均减小;对于任何煤种,都有一个最佳的火焰传播速度范围,将目前电厂锅炉所具有的煤粉浓度适当提高会使火焰传播速度加快;煤粉浓度提高,煤粉气流的辐射吸热量增加,有利于着火;煤粉浓缩强化了分级燃烧,促进了远离燃烧化学当量比的两级燃烧方式的形成,可大大减少NOx的排放;改变煤粉气流燃烧过程中煤粉颗粒浓度的分布可以防止炉膛结渣和水冷壁高温腐蚀。根据我国发电用煤质量标准,干燥无灰基挥发分Vdaf小于20 %为低挥发分煤,小于6. 5 %为特低挥发分煤。煤的着火与挥发分的质量和数量有关。随着煤化程度的提高,挥发分含量减小,煤发热量中挥发分的发热量的比率降低,使煤的着火变得困难;煤的岩相结构也变化,煤化作用的加深使结构紧密而稳定,孔隙率小,这就使煤的磨碎性能减弱,反应性降低,燃尽变差。
    因此,低挥发分煤的特点是着火与燃尽都比较困难,需要较高的着火与燃尽温度,以及较长的燃尽时间。有研究表明[3 ] ,无烟煤的着火发生在颗粒上,挥发分是在进一步的燃烧过程中析出的,挥发分对着火的影响不大。为获得满意的燃尽效果,无烟煤必须磨得更细,使其表面积增大,以加速着火与燃尽。。一般说来, Vdaf可大致判别其着火、燃尽的难易程度。但在我国燃烧低挥发分煤的长期研究中发现,即使是Vdaf完全相同的两种煤,其燃烧特性也会相差甚远。因此,必须有更为可靠的判别数据。研究表明,以煤粉气流的着火温度IT 来判断着火的难易程度较为确切, IT < 700 ℃为较易着火煤; IT = 700~800 ℃为中等着火煤; IT ≥800℃为较难着火煤。在我国诸多的低挥发分煤中,最难烧的要算是福建的加福无烟煤和河北的万年无烟煤,它们都属于极低挥发分煤, Vdaf均为4 %左右,着火温度IT 分别为970 ℃和1 100 ℃,极难着火;燃尽指数RJ 分别为2. 94 和2. 32 ,极难燃尽。加福无烟煤同时又为低灰熔点的中等易结渣煤。
    摘自《我国低挥发分煤燃烧技术的发展》,许传凯,许云松
    楼主说的不错,我刚刚从福建回来,那里的电厂的煤的挥发份只有3%,需要重油辅助燃烧,而且热风温度很高.楼主对这种煤质燃烧有何高见为保证着火与燃烧的稳定性,其首要任务是必须采取有效的措施确保煤粉气流的及时着火。需要有较高的炉膛火焰温度和足够的煤粉颗粒停留时间,同时在炉膛内必须风粉混合及时而均匀。对一些低灰熔点的低挥发分煤,要在保证稳定燃烧的前提下,采取措施防止炉内严重结渣。可以在水冷壁上敷设卫燃带,采用液体排渣,采用W或U型火焰的燃烧方式,如直流或旋流可以采用工大设计的燃烧器,提高煤粉细度和一次风气流中的煤粉浓度。不过有些措施不利于降低NOx,有结渣和高温腐蚀的倾向,可视其具体条件,采用相应的办法解决。但稳燃应该是首选。
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