2.2.5 煤粉燃烧及燃烧设备

五、煤粉燃烧理论及燃烧设备
Pulverized coal combustion
煤粉燃烧理论及燃烧设备
1. 燃烧基本理论 2. 煤粉气流着火燃烧 3. 煤粉燃烧器及点火设备 4. 煤粉炉的炉膛 5. 煤粉炉燃烧调整
1、燃烧基本理论
燃烧：燃料+氧化剂的发光发热的剧烈 化学反应
燃料：煤、油、可燃气体 氧化剂：空气或富氧
随着反应温度的升高，分子运动的平均动能增加，活化分 子的数目大大增加，有效碰撞频率和次数增多，因而反应 速度加快。对于活化能愈大的燃料，提高反应系统的温度， 也能提高反应速度。
反应温度
② 燃烧速度与燃烧区域
一 碳粒表面的燃烧过程
煤粉粒子由于热解析出挥发份后的剩余 物质称为焦碳。焦碳由灰和固定碳组成，内 部结构为多孔性。
dQ1 ≥ dQ2 dT dT
放热量随系统温度的变化率大于散 热量随系统温度的变化率。
如果不具备这两个条件，即使在高温状态下 也不能稳定着火，燃烧过程将因火焰熄灭而中 断，并不断向缓慢氧化的过程发展。
② 燃烧过程的着火、熄火条件
Hale Waihona Puke 燃烧中同时存在着放热和散热，在不同的阶段存 在着二者的不同工况。
燃烧放热量为（T、Qr）：
轴向叶片旋流煤粉燃烧器
注：适用于Vdaf≥25%，Qar,net,p ≥ 16800kJ/kg的烟煤和褐
切向叶片旋流 煤粉燃烧器
一次风： 直流
二次风： 切叶片旋流 器旋转
对理想气体混合物中的每个组分可以写出其状态方程：
pAV ART
CA
A
V
pA RT
CB
B
V
pB RT
w
p
a A
pBb

所有风箱入口处均设置风门挡板用以调节风箱的进风量，所有风门挡板 均由执行器进行调节；每个燃烧器均配有一个点火油枪及其高能点火器， 同时每个燃烧器还应各配一煤火焰检测器和油火焰检测器。
煤粉燃烧器层间距为4400mm，列间距为3680mm，最外侧燃烧器中心 线到两侧墙水冷壁中心线的距离为2990mm，最下层燃烧器中心线到冷 灰斗拐点的距离为3250mm，最上层煤粉燃烧器中心线到屏底的距离为 19947mm, 最 上 层 煤 粉 燃 烧 器 中 心 线 到 燃 尽 风 调 风 器 中 心 线 的 距 离 为 4000mm。
同一只风箱上的煤粉燃烧器所需中心风由同一个中心风 母管提供，中心风母管的入口位于大风箱入口风门的上 游位置，中心风母管入口处也设置有风门挡板并配有执 行器，用于调节其开、关状态。
风箱及风门调节
风门调节原理
每层运行燃烧器一次风总量是该层燃烧器对应的磨煤机负荷 的函数；进入大风箱的总热风量为相应锅炉负荷下所需的炉 膛总风量与全部投运磨煤机所确定的一次风总量之差；用于 降低Nox排放量的燃尽风量与锅炉负荷有关，可事先通过试验 加以确定，实际运行中将该理论值与分风道上测风装置（由 设计院提供）测得的实际值进行比较，如差值超过允许范围， 则通知该层风箱风门执行器动作，直至差值在允许范围内为 止；投运燃烧器层所需总热风量应为进入大风箱的总热风量 与燃尽风量、未投运燃烧器层所需冷却风量之差，将该理论 值与分风道上测风装置（由设计院提供）测得的实际值进行 比较，如差值超过允许范围，则通知该层风箱风门执行器动 作，直至差值在允许范围内为止；中心风母管上风门在油枪 投运时用于保证油枪配风，建议手动操作，当该层煤粉投运 成功且油枪停运后通过二次热风连通风道上的压力值确定风 门的开、关状态。
燃烧器运行

• 3.煤粉燃烧的过程 • 煤粉在炉内的燃烧过程分为三个阶段，即着火 前的准备阶段(干燥，挥发阶段)、燃烧阶段和 燃烬阶段，煤粉在炉膛内，必须在短短的两秒 钟左右的时间里，经过这三个阶段，将可燃质 基本烧完。着火是燃烧的准备阶段，而燃烧又 给着火提供必要的热量来源，这两个阶段是相 辅相成的。对应于煤粉燃烧的三个阶段，可以 在炉膛中划出三个区，即着火区、燃烧区与燃 烬区。大致可以认为：喷燃器出口附近是着火 区，炉膛中部与燃烧器同一水平以及稍高的区 域是燃烧区，高于燃烧区直至炉膛出口的区域 都是燃烬区。其中燃烬区却比较长。
• 2.煤的组成及各种成分： • 元素分析和工业分析 • 元素分析只能确定元素含量的质量百分比，它不 能表明煤中所含的是何种化合物，因而也不能充 分确定煤的性质。但是，元素组成与其他特性相 结合可以帮助我们判断煤的化学性质。 • 元素分析比较繁杂。 • 电厂一般只作工业分析，它能了解煤在燃烧时的 主要特性。
项 全水分 干燥基水分 收到基灰分 收到基碳 收到基氢 收到基氧 收到基氮 收到基硫 可磨性指数 干燥无灰基挥发 分 目 符号 Mt Mad Aar Car Har Oar Nar Sar HGI Vdaf % kJ/kg 单位 % % % % % % % % 设计煤种 平朔安太堡煤 7.3 2.4 21.3 57.37 4.19 7.57 1.4 <0.87 56 37.7 22000 校核煤种 1 晋北煤 9.61 2.85 19.77 58.56 3.36 7.28 0.79 0.63 57.64 32.31 22441 校核煤种 2 云峰混煤 2.6 1.25 29.16 53.94 3.44 9.52 0.87 0.47 58 36.23 20990
收到基低位发热 Qnet，ar 量

煤粉燃烧器的燃烧特性分析及优化一、引言煤炭是目前全球能源结构中使用最广泛的一种化石燃料。

作为一种高碳含量的燃料，煤炭的燃烧过程不仅会排放大量的二氧化碳等温室气体，还会产生一系列的氮氧化物、硫化物和颗粒物等污染物。

因此，对煤炭的燃烧过程进行研究和优化，对改善大气环境质量、提高能源利用效率具有重要意义。

二、煤粉燃烧器的工作原理煤粉燃烧器是一种用于将煤粉喷入燃烧设备中进行燃烧的装置。

它由供煤系统、风送系统、燃烧系统和废气排放系统等组成。

煤粉燃烧器的工作原理是将煤粉与空气混合后形成可燃混合物，并在高温条件下使其燃烧。

燃烧过程产生的热能被传递给传热介质（如锅炉水），最终转化为蒸汽或热水供给用户。

三、煤粉燃烧器的燃烧特性1. 热传导性能：煤炭的燃烧过程中，热量需要通过煤粉颗粒内部的热传导才能向外传递。

因此，煤粉的热传导性能直接影响燃烧器的效率和燃烧特性。

通常情况下，热传导性能较好的煤粉能够更充分地释放燃烧热量，提高燃烧效率。

2. 可燃性：煤炭的可燃性是指其在一定温度和氧气条件下燃烧所需的最低点火能量。

可燃性较好的煤炭可以更容易地点燃，燃烧稳定性更高。

通过调整煤粉的粒度、挥发分含量以及煤粉和空气的混合比例等方式，可以优化煤粉的可燃性。

3. 燃烧速率：煤粉在燃烧器中的燃烧速率直接影响燃烧器的热功率输出和燃烧效率。

较高的燃烧速率可以提高燃烧器的工作效率，减少煤粉的燃烧时间，提高燃烧器的热能利用率。

四、煤粉燃烧器燃烧特性的优化方法1. 优化煤粉的粒度分布：通过调整煤粉的粒度分布，可以实现煤粉在燃烧过程中更充分地释放燃烧热量。

一般来说，粉煤的细度越高，燃烧速度越快，燃烧效率越高。

因此，通过合理选择磨煤机的工作参数以及采取适当的分类器来控制煤粉的粒度，可以优化煤粉的燃烧特性。

2. 调整煤粉的挥发分含量：煤炭的挥发分含量对煤粉的燃烧特性有着重要影响。

挥发分含量较高的煤粉可以更容易地点燃，燃烧稳定性更好。

因此，在煤炭的选择和准备过程中，可以通过合理调整煤粉的挥发分含量，来优化煤粉的燃烧特性。