旋流式燃烧器的工作原理.doc

燃烧器的作用
燃烧器是煤粉炉燃烧设备的主要组成部分,它的作用是把煤粉和燃烧所需的空气送入炉膛,合理地组织煤粉气流,并良好地混合,促使燃料迅速而稳定地着火和燃烧。
一个良好的燃烧器应具备的确良基本条件是:
(1)一二次风出口截面应保证适当的一二次风风速比;
(2)出口气流有足够的扰动性,使气流能很好地混合;
(3)煤粉气流的扩散角,能在一定范围内任意调节,以适应煤种变化的需要;
(4)沿出口截面煤粉的分布应均匀;
(5)结构应简单、紧凑,通风阻力应小。
旋流式燃烧器
1、旋流式燃烧器的工作原理
旋流式燃烧器由圆形喷口组成,燃烧器中装有各种型式的旋流发生器(简称旋流器)。煤粉气流或热空气通过旋流器时,发生旋转,从喷口射出后即形成旋转射流。利用旋转射流,能形成有利于着火的高温烟气回流区,并使气流强烈混合。
图4-19 旋转气流
射出喷口后在气流中心形成回流区,这个回流区叫内回流区。内回流区卷吸炉内的高温烟气来加热煤粉气流,当煤粉气流拥有了一定热量并达到着火温度后就开始着火,火焰从内回流区的内边缘向外传播。与此同时,在旋转气流的外围也形成回流区,这个回流区叫外回流区。外回流区也卷吸高温烟气来加热空气和煤粉气流。由于二次风也形成旋转气流,二次风与一次风的混合比较强烈,使燃烧过程连续进行,不断发展,直至燃尽。
2、旋流式燃烧器的类型
按照旋流器的结构,旋流式燃烧器可分为蜗壳式、轴向叶片式、切向叶片式三大类,常用的有以下几种:
单蜗壳式
蜗壳式双蜗壳式
三蜗壳式
旋流式燃烧器
轴向叶轮式单调风
切向叶片式双调风
3、双调风旋流式燃烧器
图4-20 双调风旋流燃烧器
双调风旋流式燃烧器是在单调风燃烧器的基础上发展出来的。双调风式燃烧器是把燃烧器的二次风通道分为两部分,一部分二次风进入燃烧器的内环形通道,另一部分二次风进入燃烧器的外环形通道。
在内环形通道中装有旋流叶片,旋流叶片是可动的,通过传动装置可使叶片同步转动,调节叶片的旋转角度,能改变二次风的旋流强度,使燃烧保持稳定。
外二次风量是由二次风道中的可动叶片控制的。通过传动装置可以改变叶片的开度。当叶片全开时,外二次风量达到最大,这时外而次风大致是直流射流。在外二次风的影响下,从燃烧器射出的整个射流的旋转强度减弱,气流拉长,内回流区变小。当叶片逐渐关闭时,外二次风量逐渐减小,使整个射流的旋流强度增大,气流缩短,内回流区逐渐变大。
双调风燃烧器把二次风先后两批送入炉膛,这种配风方式称为分级配风。由于空气的分级送入,使煤粉和空气的混合变得缓慢,便于进行燃烧调节。
双调风燃烧器的主要优点是由于空气的分级送入,实践证明,采用双调风燃烧器既能有效地控制温度型NOx;又能限制燃料型NOx。此外燃烧调节灵活,有利于稳定燃烧,对煤质有较宽的适应范围。
4、旋流式燃烧器的布置与供风方式
大容量锅炉布置有几十只旋流式燃烧器,虽然单个的燃烧器形成的火焰可独立燃烧,但各个旋转气流之间仍有相互作用,对燃烧有一定的影响作用。当两个燃烧器旋转方向相反时,两个燃烧器之间的切向速度升高,火焰向上。当两个燃烧器旋转方向相同时,燃烧器之间时切向速度减小,火焰向下。这样就影响火焰中心位置和燃烧效率,进而影响到过热器的汽温特性及汽温调节。大容量锅炉上,旋流式燃烧器通常布置在炉膛的前、后墙上,有的采用大风箱供风,有的采用分隔风箱供风。采用大风箱供风时,风道系统简单,但单个燃烧器的调节性能比较差。
近年来,为了提高锅炉的安全性和经济性,趋向于采用小功率燃烧器。因为单只燃烧器功率过大,会带来以下问题:
(1)炉膛受热面局部热负荷过高,易于结渣。
(2)炉膛受热面局部热负荷过高,易引起水冷壁的传热恶化和直流锅炉的水动力多值性。
(3)切换或启停燃烧器对炉内火焰燃烧的稳定性影响较大。
(4)切换或启停燃烧器对炉膛出口烟温的影响较大,影响过热器的安全性和汽温调节。
(5) 一、二次风的气流太厚,不利风粉混合。
(6) 燃烧调节不太灵活。
这样,单只燃烧器的功率不能太大,因而燃烧器的数量不能太少。当采用大风箱送风时,不能准确调节各个燃烧器的风煤比,也不利于控制NOx。因此趋向于采用分隔风箱配风。即风箱被分隔成很多小风室,每个小风室又有独立的风量调节挡板,给燃烧调节带来灵活、便利的条件。
6、旋转气流的特性
与直流射流相比,旋转气流同时具有向前运动的轴向速度和沿圆周运动的切向速度,这就使气流在流动方向上,沿轴向与切向的扰动能力增强,因而气流衰减速度比较快,射程短。旋转气流的主要特性表现为旋流强度。
燃烧器出口气流的旋流强度取决于燃烧器中旋流燃烧器的结构;取决于从喷口射出的旋流风与直流风的动量比;此外还与燃烧器的阻力和烟气的粘度等因素有关。
图4-21 封闭