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旋流煤粉燃燒器
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- 旋流煤粉燃燒器
1.直流燃燒器
優(yōu)勢：由于切圓燃燒的固有特性,切圓布置方式的一次風(fēng)和二次風(fēng)混合較晚,所以,直流燃燒器的NOx的生成量較旋流燃燒器稍低。
措施：
1）.不等切圓燃燒技術(shù)：輔助風(fēng)與一次風(fēng)成一角度噴入爐膛,以減小一次風(fēng)對輔助風(fēng)的卷吸，平均降低NOx約35%。同心切圓燃燒技術(shù),進一步降低了NOx的生成。
2）.垂直濃淡燃燒技術(shù)：采用一個彎頭或分離器把一次風(fēng)分成垂直方向上濃淡兩股氣流，這種燃燒技術(shù)能使NOx的生成量降低45%～60%,而且可增強燃穩(wěn)燃性。
2.旋流燃燒器
原因：普通的旋流燃燒器由于一二次風(fēng)混合比較強烈,導(dǎo)致煤粉與氣流強烈混合,過快的溫升及過量氧的加入,使燃燒強度很高,最終導(dǎo)致NOx的大量生成,約為1000～1200mg/L。
方法：可通過增加燃燒器之間的距離和分級配風(fēng)的方法來降低NOx的排放。
措施：
1）.雙調(diào)風(fēng)軸向旋流燃燒器：通過調(diào)節(jié)內(nèi)二次風(fēng)和外二次風(fēng)風(fēng)量和旋流來調(diào)節(jié)一次風(fēng)與二次風(fēng)的混合點,減小NOx排放。
2）.徑向濃淡旋流燃燒器：通過煤粉的徑向濃縮，濃淡一次風(fēng)以及二次風(fēng)的分級配入，可以大大降低NOx的排放。
風(fēng)包粉原理
我國動力用煤的特點是煤種多變、煤質(zhì)差。煤燃燒中存在如下主要問題:鍋爐穩(wěn)燃(包括劣質(zhì)煤穩(wěn)燃及低負(fù)荷穩(wěn)燃)能力差、燃燒效率低、ＮＯｘ排放高、結(jié)渣及高溫腐蝕。這些問題的解決往往是互相矛盾的,為同時解決以上問題,秦裕琨教授于1987年提出了水平濃縮煤粉燃燒器。在研究的過程中,發(fā)現(xiàn)了風(fēng)包粉原理對組織煤粉燃燒的指導(dǎo)作用,在此原理的指導(dǎo)下,又相繼提出了徑向濃淡旋流煤粉燃燒器,濃淡風(fēng)煤粉燃燒器。風(fēng)包粉原理即在煤粉著火區(qū)域形成高溫、高煤粉濃度的區(qū)域,在其外側(cè)即近水冷壁區(qū)域形成以空氣為主的氧化性氣氛區(qū)域。水平濃縮燃燒器的原理為:通過安裝于一次風(fēng)煤粉管道上的煤粉濃縮器使一次風(fēng)煤粉氣流分成濃淡兩股,這兩股氣流在水平方向上以一定的夾角噴入爐膛。濃煤粉氣流從向火側(cè)噴入爐膛;淡煤粉氣流從背火側(cè)(濃煤粉氣流與水冷壁之間)噴
入爐膛。這樣,在向火側(cè)(高溫區(qū)域)形成了較高的煤粉濃度區(qū)域,背火側(cè)的淡煤粉氣流在爐膛水冷壁附近形成比普通燃燒器更強的氧化性氣氛。濃淡風(fēng)煤粉燃燒器[3]是在水平濃縮燃燒
器結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,在背火側(cè)布置側(cè)二次風(fēng),形成了由向火側(cè)向背火側(cè)依次布置濃、淡煤粉氣流、側(cè)二次風(fēng)的風(fēng)包粉形式,側(cè)二次風(fēng)與淡煤粉氣流一起加強了在爐膛水冷壁附近形成的氧化性氣氛。徑向濃淡旋流燃燒器的原理為:在燃燒器一次風(fēng)通道中加入百葉窗式煤粉濃縮器,一次風(fēng)粉混合物分成濃淡兩股,濃煤粉氣流靠近中心經(jīng)濃一次風(fēng)通道噴入爐膛,淡煤粉氣流從濃一次風(fēng)通道外側(cè)的淡一次風(fēng)通道噴入爐膛,二次風(fēng)也分成了兩部分,一部分經(jīng)過旋流二次通道以旋流的形式進入爐膛,另一部分經(jīng)過直流二次風(fēng)通道以直流的形式進入爐膛。形成了由高溫
回流區(qū)向水冷壁依次布置濃、淡煤粉氣流、旋流、直流二次風(fēng)的風(fēng)包粉形式。這樣,在中心回流區(qū)邊緣附近(高溫區(qū)域)形成了較高的煤粉濃度區(qū)域,保證了燃燒器區(qū)域水冷壁附近形成相對較強的氧化性氣氛。
旋流燃燒器根據(jù)二次風(fēng)的供入方式和一次風(fēng)煤粉濃度可分為三類：普通型、分級燃燒型和濃縮型。
1.普通型旋流燃燒器
普通型旋流燃燒器是指二次風(fēng)通過燃燒器送入爐膛，一次風(fēng)粉混合物沒有濃縮的旋流燃
燒器，有以下幾種形式：一、二次風(fēng)均旋轉(zhuǎn)的雙蝸殼式旋流燃燒器；一次風(fēng)為直流，二次風(fēng)為旋流的單蝸殼－擴錐型燃燒器；一次風(fēng)可以旋轉(zhuǎn)或不旋轉(zhuǎn)，二次風(fēng)通過可動的切相葉片送
入爐膛的切相可動葉片燃燒器；軸向可動葉輪燃燒器，利用拉桿移動二次風(fēng)通道中的葉輪，從而改變二次風(fēng)中直流氣流和旋流氣流的比例；軸向葉輪－蝸殼型燃燒器，一次風(fēng)通過蝸殼進入爐膛，二次風(fēng)的旋流器為直葉片；旋流預(yù)燃室燃燒器，根部二次風(fēng)經(jīng)過不旋轉(zhuǎn)的直葉片進入預(yù)燃室，另外的二次風(fēng)在預(yù)燃室出口附近通過直葉片或有傾角的葉片送入爐膛；管式旋流燃燒器。
2.分級燃燒型旋流燃燒器
分級燃燒型旋流燃燒器是指二次風(fēng)分兩級或兩級以上送入爐膛，一次風(fēng)粉沒有濃縮的旋流燃燒器，有以下幾種形式：雙通道外混式旋流燃燒器，一次風(fēng)為直流風(fēng)，大部分二次風(fēng)通過軸向固定葉片送入爐膛，另外的二次風(fēng)為直流風(fēng)；SM型燃燒器，一次風(fēng)不旋轉(zhuǎn)，二次風(fēng)通
過旋轉(zhuǎn)葉片形成旋轉(zhuǎn)氣流，一、二次風(fēng)占燃燒總空氣量的80-90%，剩下的二次風(fēng)從燃燒器噴口周邊外一定距離處均勻布置的四個噴口以直流的形式送入爐膛；蝸殼－葉片式燃燒器，一次風(fēng)通過蝸殼進入爐膛，二次風(fēng)通過內(nèi)、外二次風(fēng)通道的軸向葉片一旋轉(zhuǎn)的方式進入爐膛；RSFC型燃燒器，一次風(fēng)為直流風(fēng)，二次風(fēng)由三個分風(fēng)道以旋流的形式進入爐膛，其中一個或
三個分風(fēng)道均可以摻入在循環(huán)煙氣。
3. 濃縮型旋流煤粉燃燒器
濃縮型旋流燃燒器是指一次風(fēng)粉混合物經(jīng)過濃縮后通過提高煤粉濃度來改善煤粉的著火及燃
燒條件的旋流煤粉燃燒器。
(1)前蘇聯(lián)高濃度型旋流燃燒器
前蘇聯(lián)在一臺300MWe的TΠΠ-210A型鍋爐上對旋流燃燒器試驗了煤粉濃縮燃燒。濃度高
達(dá)40-50kg/kg的(C/A)煤粉空氣混合物從新設(shè)置的一根細(xì)管中，由空氣泵通過壓縮空氣來輸送，一次風(fēng)管變成只輸送空氣的通道，煤粉在送到燃燒器出口之前，在燃燒器內(nèi)選好合適的位置“注射”道一次風(fēng)中，形成煤粉濃度為0.9kg/kg左右的一次風(fēng)煤粉氣流再進入爐膛燃
燒。
(2)PAX燃燒器
在燃用低揮發(fā)份貧煤和半無煙煤時，美國B&W公司采用PAX型燃燒器配中速磨直吹式系統(tǒng)。攜帶煤粉的一次風(fēng)送入燃燒器時，靠燃燒器入口的彎頭利用慣性力把一次風(fēng)粉分為兩股：彎頭內(nèi)側(cè)的一股含50%一次風(fēng)和原來煤粉的10%，由在燃燒器周圍另開的三次風(fēng)口噴入爐膛，彎頭外側(cè)的另一股含50%一次風(fēng)和原來煤粉的90%，進入燃燒器和熱風(fēng)混合后作為一次風(fēng)噴入爐膛。此時一次風(fēng)不旋轉(zhuǎn)，二次風(fēng)通過軸向葉片形成旋轉(zhuǎn)氣流。由于提高了一次風(fēng)溫和煤粉濃度，燃燒穩(wěn)定性提高。
(3)WR型旋流燃燒器
日本IHI公司開發(fā)了一種帶有臥式分離器的WR型旋流燃燒器。在燃燒器入口處采用一臺臥式旋風(fēng)分離器，在低負(fù)荷運行時調(diào)節(jié)隔離擋板，把一次風(fēng)煤粉混合物引入臥式分離器，濃煤粉氣流被送入燃燒器中央的低負(fù)荷噴口，淡煤粉氣流由燃燒器的基本負(fù)荷噴口噴出。一部分二次風(fēng)通過擋板引入低負(fù)荷噴口外側(cè)，通過固定式切相葉片以旋流的形式在低負(fù)荷噴口的外側(cè)噴出。其余的二次風(fēng)則通過內(nèi)、外兩層切相葉片分成旋轉(zhuǎn)氣流。當(dāng)磨煤機的出力大于40%以后，一次風(fēng)粉混合物即部分通過臥式分離器，又部分直接進入基本負(fù)荷導(dǎo)管，由基本負(fù)荷噴口噴出。試驗表明：該燃燒器可在燃燒器的負(fù)荷為10%的最低出力下運行。
(4)NSW型旋流燃燒器
NSW型旋流燃燒器的一次風(fēng)通道內(nèi)裝有軸向葉片式分離器，利用慣性分離作用將一次風(fēng)風(fēng)粉混合物分成濃、兩股氣流，淡煤粉氣流通過一次風(fēng)內(nèi)通道，濃煤粉氣流通過一次風(fēng)外通
道。兩股氣流在噴口處，通過導(dǎo)向裝置將濃煤粉氣流引向燃燒器中心附近，淡煤粉氣流引向濃煤粉氣流外側(cè)噴入爐膛，二次風(fēng)通過內(nèi)、外二次風(fēng)通道以旋流的形式進入爐膛。運行表
明，火焰穩(wěn)定性提高。
(5)雙調(diào)風(fēng)燃燒器
雙調(diào)風(fēng)燃燒器是美國B&W公司開發(fā)出的第一代低NOx旋流煤粉燃燒器，并在1971年投入商業(yè)運行。一次風(fēng)一般為直流，一次風(fēng)管道內(nèi)裝有顆粒導(dǎo)向器和圓錐形擴散體，用慣性分離作用將一次風(fēng)風(fēng)粉混合物分成濃、兩股氣流，一次風(fēng)管壁四周為濃煤粉氣流，一次風(fēng)管中心附
近為淡煤粉氣流。二次風(fēng)分為兩部分，內(nèi)二次風(fēng)道中有軸向可動葉片，外二次風(fēng)道中采用軸向或切向可動葉片使內(nèi)、外二次風(fēng)旋轉(zhuǎn)。通過調(diào)節(jié)內(nèi)、外二次風(fēng)的比例和葉片角度，可以改變氣流的旋轉(zhuǎn)強度，從而調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)的混合。在我國應(yīng)用表明：當(dāng)燃燒器布置在前、后墻時，在燃燒器區(qū)域的兩側(cè)墻水冷壁出現(xiàn)了嚴(yán)重的高溫腐蝕。(6)徑向濃淡旋流燃燒器徑向濃淡旋流煤粉燃燒器是綜合高濃度煤粉燃燒技術(shù)和旋流式燃燒器穩(wěn)定火焰的原理而設(shè)計的。一次風(fēng)經(jīng)過煤粉濃縮器進行濃淡分離，含粉濃度較高的氣流走內(nèi)側(cè)環(huán)形通道，含粉濃度較低的淡氣流走外側(cè)環(huán)形通道，形成徑向濃淡燃燒。二次風(fēng)采用雙通道式調(diào)風(fēng)器，內(nèi)層通道利用軸向彎曲葉片產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)氣流作為內(nèi)二次風(fēng)，外層通道為不旋轉(zhuǎn)的直流風(fēng)作為外二次風(fēng)，利用旋轉(zhuǎn)的內(nèi)二次風(fēng)和外二次風(fēng)的不同比例混合來改變出口氣流的旋流強度。旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的回流區(qū)卷吸高溫?zé)煔庀赛c燃容易著火的濃煤粉氣流，進而引燃外側(cè)的淡煤粉氣流。徑向濃淡旋流煤粉燃燒器已在燃用貧煤、煙煤、煙煤與貧煤的混煤的220t/h、410t/h和670t/h鍋爐上先后應(yīng)用，實現(xiàn)了高效、穩(wěn)燃、低污染、防結(jié)渣和防高溫腐蝕燃燒。
美國B&W公司雙調(diào)風(fēng)燃燒器簡介
雙調(diào)風(fēng)燃燒器是美國B&W公司開發(fā)出的第一代低NOx旋流煤粉燃燒器，并在1971年投入商業(yè)運行。一次風(fēng)一般為直流，一次風(fēng)管道內(nèi)裝有顆粒導(dǎo)向器和圓錐形擴散體，用慣性分離作用將一次風(fēng)風(fēng)粉混合物分成濃、兩股氣流，一次風(fēng)管壁四周為濃煤粉氣流，一次風(fēng)管中心附近為淡煤粉氣流。二次風(fēng)分為兩部分，內(nèi)二次風(fēng)道中有軸向可動葉片，外二次風(fēng)道中采用軸向或切向可動葉片使內(nèi)、外二次風(fēng)旋轉(zhuǎn)。通過調(diào)節(jié)內(nèi)、外二次風(fēng)的比例和葉片角度，可以改變氣流的旋轉(zhuǎn)強度，從而調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)的混合。在我國應(yīng)用表明：當(dāng)燃燒器布置在前、后墻時，在燃燒器區(qū)域的兩側(cè)墻水冷壁出現(xiàn)了嚴(yán)重的高溫腐蝕。
DRB-XCL燃燒器是美國B&W公司在19世紀(jì)80年代中期開發(fā)的第二代低NOx旋流煤粉燃燒器。一次風(fēng)一般為直流，一次風(fēng)管道內(nèi)裝有顆粒導(dǎo)向器和要圓錐形擴散體（降低NOx）和葉輪（縮短火焰長度，減少固體未完全燃燒損失），二次風(fēng)分為兩部分，內(nèi)、外二次風(fēng)道中均裝有軸向可動葉片，使內(nèi)、外二次風(fēng)旋轉(zhuǎn)。在內(nèi)、外二次風(fēng)管入口處裝有流量測量裝置，通過改變二次風(fēng)擋板的位置，可以控制進入燃燒器的二次風(fēng)量。在相同的運行條件下，DRB-XCL燃燒器產(chǎn)生的NOx要低于雙調(diào)風(fēng)燃燒器。DRB-4Z?燃燒器是美國B&W公司在2000年開發(fā)出的第三代低NOx旋流煤粉燃燒器。其主要特點是將二次風(fēng)由三個通道進入爐膛，有內(nèi)向外依次為過渡二次風(fēng)、內(nèi)二次風(fēng)和外二次風(fēng)。內(nèi)、外二次風(fēng)通道均裝有軸向可動葉片，使內(nèi)、外二次風(fēng)旋轉(zhuǎn)。過渡二次風(fēng)為直流風(fēng)，進入爐膛后在富燃料火焰燃燒區(qū)和內(nèi)二次風(fēng)射流之間形成一個過渡區(qū)，起到緩沖的作用。過渡二次風(fēng)射流可以將火焰區(qū)外側(cè)的可燃?xì)怏w引向火焰中心，降低了火焰外側(cè)富氧區(qū)域NOx的形成。與第二代低NOx旋流煤粉燃燒器相比，該燃燒器可以大幅度降低NOx通過提高煤粉濃度來改善煤粉著火性能的方法可歸納為三類：燃燒器出口濃縮，是指在燃燒器出口處，利用局部分離裝置的慣性分離作用，造成煤粉濃度的提高，如鈍體燃燒器、大速差燃燒器、多功能船型燃燒器等；原始濃縮是指采用高煤粉濃度輸送技術(shù)，在離開煤粉
倉或磨煤機時已是高濃度煤粉，例如前蘇聯(lián)高濃度型旋流燃燒器；燃燒器（前）濃縮是指利用氣固分離裝置，把正常的一次風(fēng)風(fēng)粉氣流分離成濃淡兩股，然后根據(jù)燃燒要求分布噴入爐膛，如日本三菱公司的PM燃燒器、美國B&W公司一次風(fēng)管道內(nèi)裝有顆粒導(dǎo)向器和圓錐形擴散
體的雙調(diào)風(fēng)燃燒器、我國的水平濃淡風(fēng)燃燒器和徑向濃淡燃燒器。提高燃燒器出口煤粉濃度對煤粉火炬的穩(wěn)燃有許多積極的作用：隨著煤粉濃度的增加，煤粉氣流的著火熱將顯著減少，煤粉氣流的著火溫度降低；煤粉濃度提高后，由于煤粉氣流著火熱和著火溫度均降低，煤粉氣流加熱到著火溫度所需時間將減少；煤粉氣流中的煤粉濃度過小或過大，火焰?zhèn)鞑ニ俣染鶞p小；對于任何煤種，都有一個最佳的火焰?zhèn)鞑ニ俣确秶瑢⒛壳半姀S鍋爐所具有的煤粉濃度適當(dāng)提高會使火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌欤幻悍蹪舛忍岣撸悍蹥饬鞯妮椛湮鼰崃吭黾樱欣谥穑幻悍蹪饪s強化了分級燃燒，促進了遠(yuǎn)離燃燒化學(xué)當(dāng)量比的兩級燃燒方式的形成，可大大減少NOx的排放；改變煤粉氣流燃燒過程中煤粉顆粒濃度的分布可以防止?fàn)t膛結(jié)渣和水冷壁高溫腐蝕。根據(jù)我國發(fā)電用煤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf小于20 %為低揮發(fā)分煤,小于6. 5 %為特低揮發(fā)分煤。煤的著火與揮發(fā)分的質(zhì)量和數(shù)量有關(guān)。隨著煤化程度的提高,揮發(fā)分含量減小,煤發(fā)熱量中揮發(fā)分的發(fā)熱量的比率降低,使煤的著火變得困難;煤的巖相結(jié)構(gòu)也變化,煤化作用的加深使結(jié)構(gòu)緊密而穩(wěn)定,孔隙率小,這就使煤的磨碎性能減弱,反應(yīng)性降低,燃盡變差。
因此,低揮發(fā)分煤的特點是著火與燃盡都比較困難,需要較高的著火與燃盡溫度,以及較長的燃盡時間。有研究表明[3 ] ,無煙煤的著火發(fā)生在顆粒上,揮發(fā)分是在進一步的燃燒過程中析出的,揮發(fā)分對著火的影響不大。為獲得滿意的燃盡效果,無煙煤必須磨得更細(xì),使其表面積增大,以加速著火與燃盡。。一般說來, Vdaf可大致判別其著火、燃盡的難易程度。但在我國燃燒低揮發(fā)分煤的長期研究中發(fā)現(xiàn),即使是Vdaf完全相同的兩種煤,其燃燒特性也會相差甚遠(yuǎn)。因此,必須有更為可靠的判別數(shù)據(jù)。研究表明,以煤粉氣流的著火溫度IT 來判斷著火的難易程度較為確切, IT < 700 ℃為較易著火煤; IT = 700～800 ℃為中等著火煤; IT ≥800℃為較難著火煤。在我國諸多的低揮發(fā)分煤中,最難燒的要算是福建的加福無煙煤和河北的萬年無煙煤,它們都屬于極低揮發(fā)分煤, Vdaf均為4 %左右,著火溫度IT 分別為970 ℃和1 100 ℃,極難著火;燃盡指數(shù)RJ 分別為2. 94 和2. 32 ,極難燃盡。加福無煙煤同時又為低灰熔點的中等易結(jié)渣煤。
摘自《我國低揮發(fā)分煤燃燒技術(shù)的發(fā)展》，許傳凱,許云松
樓主說的不錯,我剛剛從福建回來,那里的電廠的煤的揮發(fā)份只有3%,需要重油輔助燃燒,而且熱風(fēng)溫度很高.樓主對這種煤質(zhì)燃燒有何高見為保證著火與燃燒的穩(wěn)定性,其首要任務(wù)是必須采取有效的措施確保煤粉氣流的及時著火。需要有較高的爐膛火焰溫度和足夠的煤粉顆粒停留時間,同時在爐膛內(nèi)必須風(fēng)粉混合及時而均勻。對一些低灰熔點的低揮發(fā)分煤,要在保證穩(wěn)定燃燒的前提下,采取措施防止?fàn)t內(nèi)嚴(yán)重結(jié)渣。可以在水冷壁上敷設(shè)衛(wèi)燃帶，采用液體排渣，采用W或U型火焰的燃燒方式，如直流或旋流可以采用工大設(shè)計的燃燒器，提高煤粉細(xì)度和一次風(fēng)氣流中的煤粉濃度。不過有些措施不利于降低NOx，有結(jié)渣和高溫腐蝕的傾向，可視其具體條件，采用相應(yīng)的辦法解決。但穩(wěn)燃應(yīng)該是首選。
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