鍋爐燃燒器知識

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。

2019-05-13 16:16:50上海志承熱工設備有限公司274

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，外二次風量達到較大，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。

６、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。