燃燒器的作用

  燃燒器是煤粉爐燃燒設(shè)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(wěn)定地著火和燃燒。

  一個良好的燃燒器應(yīng)具備的確良基本條件是：

（1）一二次風(fēng)出口截面應(yīng)保證適當(dāng)?shù)囊欢物L(fēng)風(fēng)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(nèi)任意調(diào)節(jié)，以適應(yīng)煤種變化的需要；

（4）沿出口截面煤粉的分布應(yīng)均勻；

（5）結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、緊湊，通風(fēng)阻力應(yīng)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(fā)生器（簡稱旋流器）。煤粉氣流或熱空氣通過旋流器時，發(fā)生旋轉(zhuǎn)，從噴口射出后即形成旋轉(zhuǎn)射流。利用旋轉(zhuǎn)射流，能形成有利于著火的高溫?zé)煔饣亓鲄^(qū)，并使氣流強烈混合。

    射出噴口后在氣流中心形成回流區(qū)，這個回流區(qū)叫內(nèi)回流區(qū)。內(nèi)回流區(qū)卷吸爐內(nèi)的高溫?zé)煔鈦砑訜崦悍蹥饬鳎?dāng)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(nèi)回流區(qū)的內(nèi)邊緣向外傳播。與此同時，在旋轉(zhuǎn)氣流的外圍也形成回流區(qū)，這個回流區(qū)叫外回流區(qū)。外回流區(qū)也卷吸高溫?zé)煔鈦砑訜峥諝夂兔悍蹥饬鳌Ｓ捎诙物L(fēng)也形成旋轉(zhuǎn)氣流，二次風(fēng)與一次風(fēng)的混合比較強烈，使燃燒過程連續(xù)進行，不斷發(fā)展，直至燃盡。

２、旋流式燃燒器的類型

按照旋流器的結(jié)構(gòu)，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(diào)風(fēng)旋流式燃燒器

雙調(diào)風(fēng)旋流式燃燒器是在單調(diào)風(fēng)燃燒器的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的。雙調(diào)風(fēng)式燃燒器是把燃燒器的二次風(fēng)通道分為兩部分，一部分二次風(fēng)進入燃燒器的內(nèi)環(huán)形通道，另一部分二次風(fēng)進入燃燒器的外環(huán)形通道。

  在內(nèi)環(huán)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(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)葉片的旋轉(zhuǎn)角度，能改變二次風(fēng)的旋流強度，使燃燒保持穩(wěn)定。

外二次風(fēng)量是由二次風(fēng)道中的可動葉片控制的。通過傳動裝置可以改變?nèi)~片的開度。當(dāng)葉片全開時，外二次風(fēng)量達到最大，這時外而次風(fēng)大致是直流射流。在外二次風(fēng)的影響下，從燃燒器射出的整個射流的旋轉(zhuǎn)強度減弱，氣流拉長，內(nèi)回流區(qū)變小。當(dāng)葉片逐漸關(guān)閉時，外二次風(fēng)量逐漸減小，使整個射流的旋流強度增大，氣流縮短，內(nèi)回流區(qū)逐漸變大。

雙調(diào)風(fēng)燃燒器把二次風(fēng)先后兩批送入爐膛，這種配風(fēng)方式稱為分級配風(fēng)。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(diào)節(jié)。

雙調(diào)風(fēng)燃燒器的主要優(yōu)點是由于空氣的分級送入，實踐證明，采用雙調(diào)風(fēng)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(diào)節(jié)靈活，有利于穩(wěn)定燃燒，對煤質(zhì)有較寬的適應(yīng)范圍。

4、旋流式燃燒器的布置與供風(fēng)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(zhuǎn)氣流之間仍有相互作用，對燃燒有一定的影響作用。當(dāng)兩個燃燒器旋轉(zhuǎn)方向相反時，兩個燃燒器之間的切向速度升高，火焰向上。當(dāng)兩個燃燒器旋轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)。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(fēng)箱供風(fēng)，有的采用分隔風(fēng)箱供風(fēng)。采用大風(fēng)箱供風(fēng)時，風(fēng)道系統(tǒng)簡單，但單個燃燒器的調(diào)節(jié)性能比較差。

近年來，為了提高鍋爐的安全性和經(jīng)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(jié)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(nèi)火焰燃燒的穩(wěn)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(diào)節(jié)。

（5）一、二次風(fēng)的氣流太厚，不利風(fēng)粉混合。

（6）燃燒調(diào)節(jié)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(shù)量不能太少。當(dāng)采用大風(fēng)箱送風(fēng)時，不能準(zhǔn)確調(diào)節(jié)各個燃燒器的風(fēng)煤比，也不利于控制NOx。因此趨向于采用分隔風(fēng)箱配風(fēng)。即風(fēng)箱被分隔成很多小風(fēng)室，每個小風(fēng)室又有獨立的風(fēng)量調(diào)節(jié)擋板，給燃燒調(diào)節(jié)帶來靈活、便利的條件。

5、旋轉(zhuǎn)氣流的特性

與直流射流相比，旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)氣流的主要特性表現(xiàn)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(jié)構(gòu)；取決于從噴口射出的旋流風(fēng)與直流風(fēng)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(guān)。

在封閉式旋流火焰中，在火焰根部卷吸高溫?zé)煔猓纬苫亓鲄^(qū)，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(wěn)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(zhuǎn)氣流將高溫?zé)煔鈴臓t膛中卷吸進來，因而其著火穩(wěn)定性主要依賴于爐內(nèi)煙氣溫度。

飛邊氣流形成貼壁火焰，引起結(jié)渣。因次實際運行中應(yīng)避免旋流強度過大而導(dǎo)致飛邊氣流的出現(xiàn)。

旋流強度可以調(diào)節(jié)，根據(jù)煤質(zhì)著火性能和鍋爐負荷，調(diào)節(jié)氣流的旋流強度，可獲得良好的燃燒狀態(tài)。由于旋流式燃燒器所形成的火焰是單個獨立可調(diào)的，因而調(diào)節(jié)的靈活性比較大，容易維持穩(wěn)定燃燒。

調(diào)節(jié)氣流的旋流強度時，回流區(qū)大小相應(yīng)變化，高溫?zé)煔獾幕亓髁恳搽S著發(fā)生變化。因為內(nèi)回流區(qū)的大小和回流量在穩(wěn)定著火燃燒方面作用很大，所以對于不同的煤質(zhì)應(yīng)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(qū)和回流量，就能穩(wěn)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(qū)和回流量，但不希望形成飛邊氣流。除了回流區(qū)大小和回流量外，回流區(qū)長度對著火也有一定影響，因為比較長的回流區(qū)能使氣流延伸到溫度更高的煙氣深層，因而直接關(guān)系到回流煙氣的溫度水平。

提高旋流強度，既能強化內(nèi)回流區(qū)的作用，又能強化空氣與可燃物的混合，以及高溫?zé)煔馀c煤粉、空氣的混合。隨著旋流增強，內(nèi)回流區(qū)變得更寬更強，但同時也會帶來一些問題。即一次風(fēng)與二次風(fēng)以及內(nèi)回流與外回流的過早強烈混合，會降低一次風(fēng)中煤粉的濃度和火焰溫度，這對著火的穩(wěn)定性又是不利的。因此，提高旋流強度給穩(wěn)定著火造成兩個相互對立和相互矛盾的條件。增強內(nèi)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(diào)節(jié)或試驗確定出適應(yīng)燃燒不同煤質(zhì)的最佳旋流強度和相應(yīng)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(shù)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(fēng)(OFA)風(fēng)口，若干只（數(shù)量見附表）燃盡風(fēng)風(fēng)口分別布置在前后墻上。