浓淡煤粉燃烧技术

1、项目简介

“风包粉”系列浓淡煤粉燃烧技术是针对我国电力工业对煤粉燃烧的需要，发明的一套适用于不同炉型、不同煤种的同时具有高效、稳燃、低污染、防结渣、防高温腐蚀性能的系列煤粉燃烧技术。

通过对炉内燃烧器区域气相及气固两相流场的深入研究，发现相当一部分锅炉炉膛内存在煤粉向炉膛四周分离，从而产生一系列不良后果。提出了解决这一问题的技术措施，使煤粉相对集中在火焰中部，而炉壁四角则空气相对过剩，从而实现了炉内“风包粉”的燃烧方式，以防止炉壁结渣和高温腐蚀、也有助于提高燃烧效率。浓淡燃烧的基本思路是将一次风分成浓淡两股气流，利用浓煤粉气流着火稳定性好的特点来提高燃烧器的着火稳燃能力，浓淡两股气流偏离各自燃烧的化学当量比，可以抑制NOx的生成排放。还研制了配套的高浓缩比、低阻力的煤粉浓缩器，增强了浓缩燃烧的作用。综合“风包粉”和“浓淡”燃烧的特点，根据不同炉型、不同煤种的要求，开发研制成功水平浓缩煤粉燃烧器、水平浓淡风煤粉燃烧器、径向浓淡旋流煤粉燃烧器、不等切圆墙式布置直流煤粉燃烧器等“风包粉”系列浓淡煤粉燃烧技术。

此系列煤粉燃烧技术覆盖了电站锅炉的主要燃烧方式和煤种，可以达到：大幅度提高低负荷稳燃性能，特别是对于燃用难燃的贫煤、无烟煤的机组尤为突出；燃用高硫煤机组中存在的高温腐蚀可望得到控制；锅炉的结渣问题得到解决或明显减轻；锅炉的NOx排放大幅度下降，特别是燃用控制NOx排放难度最大的贫煤、无烟煤的机组降幅更为明显；燃烧效率均有所提高。

此系列的各种燃烧器不仅可用于新锅炉的设计，而且对现有的锅炉的技术改造也非常方便。截止到2000年2月，“风包粉”系列浓淡煤粉燃烧技术已在全国34座发电厂的62台锅炉上应用，机组容量共计9455.8MW。并被国内的哈尔滨锅炉厂、上海锅炉厂、东方锅炉厂、武汉锅炉厂、北京B&W公司等锅炉制造厂在新产品设计或技术改造中所应用。

2、立项背景

能源是国民经济的基础。我国一次能源以煤为主，电力工业中煤电约占总电量的四分之三，电力工业每年耗煤2.9亿吨，相当于我国原煤产量的27%。电力工业在向国民经济提供强大动力的同时，也造成了大量的环境污染。因此，解决火电厂的环保问题已迫在眉睫，要求开发低NOx排放的燃烧技术。

随着国民经济的发展，电力工业对调峰的要求越来越高，锅炉要在较低的负荷下运行，另一方面，我国电厂用煤煤质多变，尤其是难燃的劣质煤数量较多，这就使稳燃问题更加突出。通常为了运行的安全性，防止爆燃事件发生，在较低的负荷下，要投油助燃，因而增加了发电成本。为此，需要开发能在低负荷下，无需投油，能稳定燃烧的燃烧技术。

有些煤由于灰分较多，灰熔点偏低，因此，运行中常发生结渣现象，轻者影响锅炉出力，使电厂的经济性受到影响，重者会影响锅炉的安全运行，造成设备或人身伤亡事故。另外，燃用高硫煤造成的水冷壁高温腐蚀也严重影响了锅炉的安全与经济运行。此外，还必须保证燃烧效率。

由此可见，我国电力工业所面临的燃烧方面的主要问题有五个，即高效燃烧、低负荷稳燃、减轻环境污染、防止结渣与高温腐蚀。实际上，这些问题的解决方法往往是互相矛盾的。提高燃烧效率和燃烧稳定性的重要措施之一是提高燃烧区域温度，但这又容易引起结渣和高温腐蚀，影响锅炉运行的可靠性和经济性，且使NOx排放量增加。为降低NOx排放量，一个有效的措施是提高燃烧器区域煤粉浓度，推迟混合，但这又不利于防止结渣和高温腐蚀，而且可能影响燃烧效率，因此，在解决某一问题时，必须不导致另一问题的恶化，研究对高效燃烧、低负荷稳燃、低污染、防止结渣与高温腐蚀这五个方面问题都有益的燃烧方式具有十分重要的意义。为此，发明了“风包粉”系列浓淡煤粉燃烧技术。

3、详细科学技术内容

风包粉”系列浓淡煤粉燃烧技术包括：水平浓缩煤粉燃烧技术、水平浓淡风煤粉燃烧技术、径向浓淡旋流煤粉燃烧技术和不等切圆墙式布置直流燃烧技术以及与之配套的百叶窗煤粉浓缩器。

燃煤火力发电厂多采用煤粉燃烧方式，特别是大型机组全部燃烧煤粉。国际上煤粉燃烧技术主要分两大流派，一是采用四角切向直流式燃烧器，二是采用墙式布置旋流式燃烧器。我国电厂以前者为主，而在燃烧褐煤时，一般采用六角或八角墙式布置直流燃烧器。新研制的系列燃烧器覆盖上述多种燃烧方式，并且适用于火力发电厂采用的多种煤种。

3.1、水平浓缩煤粉燃烧技术

它适用于四角切向燃烧。为了提高低负荷稳燃性能和降低NOx排放，国际上普遍采用垂直浓淡燃烧技术。即：将煤粉气流分成浓淡两股，分别送入炉膛。浓淡气流各自远离燃料燃烧的化学当量比燃烧，从而可以抑制NOx生成，高浓度煤粉气流易于

着火和稳定燃烧，从而提高了整个火焰的稳定性。图1 是我国大型机组引进的美国C.E公司的WR型燃烧器，它利用煤粉气流在弯头处的惯性将气流分成上下两股。显然，上股为高浓度煤粉气流、下股为低浓度煤粉气流。该燃烧技术也称为“上下浓淡燃烧”，该燃烧方式取得了良好的效果。但是，我们的研究工作发现，由于在很多情况下，或是由于一次风风速较低，或是由于喷嘴形状所致，含煤粉的一次风气流的刚性小于二次风气流，受到上游气流的撞击，一次风气流偏转要大于二次风，使一次风首先贴向壁面，二次风则偏转较小，在炉内旋转，而浓一次风贴向壁面则可能造成结渣或高温腐蚀，并且不利于提高燃烧效率。为了避免上述问题的发生，研究开发了水平浓淡燃烧技术。如图2、图3所示，一次风经过专门的浓缩器在水平方向上被分成浓淡两股，以一定的夹角喷入炉膛内，同时使得浓气流在向火侧。由于四角切向燃烧时煤粉气流是靠上游火焰点燃的，向火侧一次风的煤粉浓度高有助于提高火焰稳定性，且它的着火面比WR燃烧器增加了一倍左右，使着火更为有利。采用专门的浓缩器使更多的煤粉集中在浓一次风气流中，有利于低负荷稳燃和低NOx排放。浓淡两股气流的夹角根据煤质确定，它控制两股气流的混合。这样，即使一次风气流贴向壁面，由于背火侧是淡煤粉气流，也可以防止结渣和高温腐蚀，实现“风包粉”。图4、图5为在冷态试验台上用PDPA激光两相测速系统测出的采用水平浓淡和上下浓淡两种燃烧器时炉膛角部的煤粉浓度。可见，采用水平浓淡时壁面粒子浓度要比上下浓淡低的多。现在国内已有24台锅炉采用了这种燃烧技术。燃用烟煤时可在35~50%ECR负荷下断油稳燃，NOx排放量低达424mg/Nm3(折算到

O2=6%)；在焦作电厂200MW机组燃用Vdaf≥8.0%无烟煤、贫煤时，50%ECR断油稳燃，燃烧效率提高了2.53个百分点，防结渣能力大幅度提高，在四层一次风口只改造两层的条件下，NOx排放量约800mg/Nm3(折算到O2=6%)。为实现水平浓淡燃烧，将一次风分成浓淡两股，专门开发了百叶窗煤粉浓缩器，它可以用较小的阻力将一次风气流分成浓度不同的两股气流。百叶窗煤粉浓缩器的工作原理参见图3。它结构简单，易磨损的叶片可以采用陶瓷材料，且易于更换。在改造现有锅炉时，可用它取代部分一次风管道，不改变燃烧器外形尺寸。根据需要，可以控制浓淡两侧的煤粉浓度，也可以控制两股气流的风量。对于低挥发份的燃料，可以将浓侧的煤粉浓度提高一倍。必要时，部分叶片可做成可调节的旋转叶片，以具有良好的调节性能。

3.2、水平浓淡风燃烧技术

在水平浓缩煤粉燃烧技术的基础上，为更加提高其防高温腐蚀、防结渣性能，研制开发了一种新型的带有侧二次风的水平浓缩煤粉燃烧技术，即水平浓淡风煤粉燃烧技术。其原理如图6所示，该燃烧系统在同一水平截面上将一次风气流分成浓淡两股，并在淡侧煤粉射流的外侧，增加一股侧二次风射流。这样，在同一水平截面上，浓一次风喷入炉膛中央，其假想切圆较小；淡一次风和侧二次风平行并与总的二次

风气流旋转方向相同；淡一次风在里，侧二次风在外，侧二次风喷入切圆最外面的背火侧，并且通过调整侧二次风风速的大小来调节一次风射流的刚性。该燃烧技术包括了水平浓淡煤粉燃烧技术的全部优点，还可以灵活的控制燃烧区域水冷壁附近的烟气成分。更加充分地体现“风包粉”的燃烧技术思想。水平浓淡风煤粉燃烧技术已在16台锅炉上应用，并取得了理想的效果。青岛发电厂300MW机组锅炉是引进C.E公司技术设计的，采用了WR型燃烧器，由于燃用的是高硫煤，高温腐蚀严重，往往不到半年就需要更换水冷壁管。采用水平浓淡风煤粉燃烧技术后，原高温腐蚀处壁面氧量O2＞3.5%,高温腐蚀得到了有效控制，并且在燃用Vdaf=10.5~15%的贫煤时，由60%ECR断油稳燃改善为50%ECR断油稳燃，锅炉效率提高提高了0.85个百分点。NOx排放量为627~768mg/Nm3(折算到O2=6%)，达到了国内最好水平。该技术的采用亦成功解决了谏壁发电厂300MW机组双切圆燃烧炉膛特殊流场造成的问题。这对发展超大容量机组具有重要意义。

3.3、径向浓淡旋流煤粉燃烧技术

煤粉燃烧技术的另一大体系是采用墙式布置的旋流燃烧器。国内已有的旋流燃烧器的一次风基本都是通过蜗壳而旋转的，如图7，研究发现，这种结构使煤粉进入炉膛前在一次风道内已开始向四周分离，进入炉膛后和强烈旋转的二次风相遇，迅速向四周分离，形成“粉包风”，显然对燃烧是不利的。现在国外采用的旋流燃烧器的一次风很多也是旋转的。根据“风包粉”浓淡燃烧的原理，我们又研制开发了适用这种燃烧方式的径向浓淡旋流煤粉燃烧技术。该技术的基本原理如图8所示。在燃烧器一次风通道内加装一只具有高浓缩比的环形百叶窗式煤粉浓缩器，一次风气流经过浓缩器后被分成浓淡不同的两股气流，浓煤粉气流经过靠近中心管的浓一次风通道喷入炉膛，淡煤粉气流在浓一次风通道的外侧经过淡一次风通道喷入炉膛，形成煤粉浓度在燃烧器喷口处的径向浓淡分离。二次风分成旋流和直流两部分，由固定式轴向弯曲叶片组成的旋流器产生旋流二次风，在燃烧器喷口外与直流二次风相混合，经一次风外侧的二次风喷口喷入炉膛。直流二次风风箱入口设有调节挡板，通过调节直流二次风风量，改变整个二次风的旋流强度和射流扩展角度。由于旋流二次风的作用和扩口导流的作用，出口气流在燃烧器喷口附近可形成适当大小的高温烟气回流区，内侧浓煤粉气流在中心回流区边界处形成较高煤粉浓度，使高温区域与燃料高浓度区域相匹配，使煤粉气流适时着火，火焰稳定性提高。外围淡煤粉气流及二次风在浓煤粉着火后及时混入，提供了煤粉颗粒着火后充分燃尽所需要的氧，保证了高的燃烧效率。强烈旋转的二次风外包着直流一次风，降低了炉膛水冷壁处的煤粉浓度，使此区域处于氧化性气氛，减少炉膛结渣和水冷壁管高温腐蚀的可能性。浓煤粉气流先着火，淡煤粉气流后着火，之后旋流二次风混入，直流二次

风最后混入燃烧，形成多层分级燃烧，使煤粉气流中心燃烧区处于还原性气氛下，有效抑制了NOx的产生。

在一座冷态气固两相试验台上，采用PDPA激光测量系统研究了燃烧器出口的两相流动特性。比较了一次风也旋转的蜗壳式燃烧器和径向浓淡旋流煤粉燃烧器的出口流场。图9显示了两种燃烧器颗粒体积流量分布，从图中可以看出，在蜗壳燃烧器中，旋转的一次风使煤粉分离到一次风管四周，在燃烧器出口和强烈旋转的二次风相遇，更迅速向四周分离，显然这样的煤粉分布方式从各方面看都是不利的。采用径向浓淡旋流煤粉燃烧器后，在燃烧器出口的高温回流区附近出现了高浓度煤粉区域，这有助于煤粉着火、稳定燃烧和降低NOx排放，四周则煤粉浓度很低，随着燃烧过程的发展，煤粉再向四周扩散，可以有效控制结渣和高温腐蚀。从而实现了“风包粉”的燃烧技术思想。

径向浓淡旋流煤粉燃烧器已在国内电厂的19台锅炉上应用，成功地燃用了贫煤和烟煤，在燃用贫煤时，50~55%ECR负荷断油稳燃，NOx=570~635mg/Nm3(折算到O2=6%)，燃用烟煤时40~50%ECR负荷断油稳燃，NOx=310~410mg/Nm3(折算到O2=6%)。

3.4、不等切圆墙式布置直流煤粉燃烧技术

在燃烧褐煤的煤粉锅炉中，普遍采用风扇式磨煤机，富拉尔基电厂有6台200MW锅炉是分两期建成的。第一期3台于1982年投运，发现炉膛出口严重结渣，第二期3台炉膛皆增高5米，以降低炉膛出口烟温，但结渣情况未见好转。此问题困扰电厂十余年，经多方努力仍未能有效解决，严重影响电厂的安全经济运行。经研究后发现，由于风扇式磨煤机风压有限，其一次风速远低于二次风速，在受上游气流撞击后，一次风偏转较大，形成在炉膛四周涡流中煤粉浓度高而炉膛中间煤粉浓度低的不利局面，如图10，造成四周缺氧，相当一部分煤粉沿着四周流向炉膛出口，由于得不到充分燃烧而结渣。据此，研制开发了不等切圆墙式布置直流煤粉燃烧技术。即二次风采用较大的切圆，如图11，使较多的空气强烈旋转流向四壁，从而形成“风包粉”。

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富拉尔基电厂1998年采用上述燃烧技术首先改造了1台锅炉，改动量很小、且运行操作方法与改造前相近。炉膛水冷壁包括炉膛出口的后屏与高温过热区域的结渣得到控制，经过一年多的运行考验，未见有结渣影响运行的迹象。1999年又陆续改造了2台，至今运行状态良好，有效解决了困扰电厂多年的难题。

因此，不等切圆墙式布置直流煤粉燃烧技术的研究进一步发展了“风包粉”的燃烧技术思想，更加清楚地揭示了这种燃烧方式的两相流特征，为解决褐煤六角切圆燃烧炉膛的结渣问题找到了解决途径。

采用“风包粉”系列浓淡煤粉燃烧技术能大幅度提高机组的低负荷稳燃能力，在确保安全性和经济性的前提下，实现火电机组的深度调峰，从而节约了大量的低负荷稳燃用油、点火启动用油，大幅度降低了运行成本。仅以焦作电厂为例，由于采用本项技术，每年节省轻质燃油22680吨，这一项就节省5088万元，产生了可观的经济效益。

采用“风包粉”系列浓淡煤粉燃烧技术可以提高锅炉的燃烧效率，节约燃煤，提高机组经济性，降低运行成本。以青岛电厂为例，采用本项技术后，每年节约标准煤50048吨，仅年节约燃料费一项就达1301.25万元。

采用“风包粉”系列浓淡煤粉燃烧技术可以提高机组的防止结渣和防止高温腐蚀能力，提高机组运行的安全性。以富拉尔基电厂为例，由于解决了结渣问题，每年少停炉四次，仅此项每年每台锅炉就减少损失140万元；青岛电厂由于解决了高温腐蚀，每年节约更换管材费124.47万元。

采用“风包粉”系列浓淡煤粉燃烧技术可以大幅度降低NOx排放，实现清洁燃烧，对环境保护有重要意义。以辽宁石油化纤公司100MW机组为例，采用本项技术后，锅炉NOx排放下降了54.1%，每年每台锅炉少向大气排放1287吨NOx。

综上所述，“风包粉”系列浓淡煤粉燃烧技术可以综合实现了“低负荷稳燃、高效燃烧、防止结渣和高温腐蚀、降低NOx排放”等五方面要求，且各项技术指标达国内最好水平，国外也无此先例。正如鉴定意见所说：“‘风包粉’系列浓淡煤粉燃烧技术，理论上有创新，技术上有突破，适应面广，投资回收期短，经济效益突出，社会效益明显，市场前景广阔，为煤粉燃烧技术发展做出了贡献，达到了国际先进水平。特别是在用煤粉燃烧方式燃用无烟煤、贫煤时，在同时取得稳燃性能好，燃烧效率高，低NOx生成排放，防止结渣并可望控制高温腐蚀的综合效果方面，属国际领先水平。”

5、与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较

关于煤粉的稳燃问题，对于直流燃烧器，我国已做了大量的研究工作，取得了很大成绩。焦作和青岛的经验证明：特别是对于难以着火的低挥发份的贫煤和无烟煤，本项发明达到了国内外最好水平。而对此类煤种国外均倾向于应用W型火焰技术，但其炉膛结构复杂，造价高，且NOx排放量高。

在煤粉燃烧过程中的NOx控制技术方面，许多发达国家开展了卓有成效的工作。对于直流式燃烧器，美国C.E公司开发的WR型燃烧器、日本MHI开发的PM燃烧器都采用的是垂直浓淡燃烧技术，但它们都不利于防止结渣和高温腐蚀，有些还影响燃烧效率。而采用本项技术，其NOx排放明显降低，特别是对于控制NOx排放难度最大的贫煤和无烟煤达到国内外最好水平，远低于W型火焰技术，而不产生任何不利影响。结合整体分级燃烧，能够进一步降低NOx排放。

对于旋流燃烧器国内外广泛使用一次风旋流的结构，造成煤粉分布不合理，即使一次风是直流的，也没有采用径向浓淡分离的报导。本项发明在理论上其合理性是非常明显的。实践也证明，取得了稳燃、低NOx排放等多方面的效果。

结渣问题是长期以来一直困扰我国煤粉燃烧的一大难题，由于防止结渣的措施主要是降低结渣区域温度，这和稳燃、提高效率相矛盾，而且增加造价。高温腐蚀在我国部分电厂中也很严重，国外主要靠耐腐蚀材料来延长水冷壁管的寿命，这显然增加了锅炉造价。没有发现通过煤粉燃烧器合理组织气固两相流来解决结渣和高温腐蚀的报导。实践证明，“风包粉”系列浓淡煤粉燃烧技术是解决这两个难题的有效手段。

综上所述，国内外同类技术都是从某一或某两方面解决了高效、稳燃、防止结渣和高温腐蚀以及低污染问题。目前，能够同时解决“高效、稳燃、低污染、防止结渣和高温腐蚀”的煤粉燃烧技术在国内外均未见报道。

煤粉燃烧器的安全技术

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煤粉燃烧器的安全技术 简介：该方案资料适用于公司或组织通过合理化地制定计划，达成上下级或不同的人员之间形成统一的行动方针，明确执行目标，工作内容，执行方式，执行进度，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 煤粉燃烧器是煤粉炉的主要燃烧设备。煤粉燃烧器的型式很多，一般可按气流形式分为直流燃烧器和旋流燃烧器两大类。 燃烧器（又叫喷燃器）常见的故障有喷燃器烧坏、燃烧不稳、灰火打炮、炉膛或喷口处结焦、磨损漏粉等，所以对喷燃器的安装、运行、检修等都要有一定的安全技术要求。 1?喷燃器的安全要求 1）喷燃器的安装应按设计要求进行。当燃料变化时，可根据试验结果进行必要的改进。喷燃器与水冷壁的固定时应防止水冷壁管被拉裂。喷燃器的平衡配重应按设计要求安装， 保证水冷壁管不受过大的附加力和能随着水冷壁膨胀而能自由调整，不被卡涩。喷燃器及输粉管、风管亦能膨胀正常； 2）运行值班人员应根据某种和负荷的变化正确调整一、二次风的风量和风速。确保燃烧正常，防止灭火打炮、结焦 和烧坏喷燃器；

低氮分级燃烧技术介绍

低氮分级燃烧技术 一.低NO x优化燃烧技术的分类及比较 为了实现清洁燃烧，目前降低燃烧中NO、排放污染的技术措施可分为两大类：一类是炉内脱氮，另一类是尾部脱氮。 1.1炉内脱氮 炉内脱氮就是采用各种燃烧技术手段来控制燃烧过程中NO x的生成，又称低NO x燃烧技术，下表给出了现有几种典型炉内脱氮技术的比较。 表2

1.2尾部脱氮 尾部脱氮又称烟气净化技术，即把尾部烟气中已经生成的氮氧化物还原或吸附，从而降低NO x排放。烟气脱氮的处理方法可分为：催化还原法、液体吸收法和吸附法三大类。 催化还原法是在催化剂作用下，利用还原剂将NO x还原为无害的N2。这种方法虽然投资和运转费用高，且需消耗氨和燃料，但由于对NO x效率很高，设备紧凑，故在国外得到了广泛应用，催化还原法可分为选择性非催化还原法和选择性催化还原法相比，设备简单、运转资金少，是一种有吸引力的技术。 液体吸收法是用水或者其他溶液吸收烟气中的NO x。该法工艺简单，能够以硝酸盐等形式回收N进行综合利用，但是吸收效率不高。 吸附法是用吸附剂对烟气中的NO x进行吸附，然后在一定条件下使被吸附的NO x脱附回收，同时吸附剂再生。此法的NO x脱除率非常高，并且能回收利用。但一次性投资很高。 炉内脱氮与尾部脱氮相比，具有应用广泛、结构简单、经济有效等优点。表2中各种低NO x燃烧技术是降低燃煤锅炉NO x排放最主要也是比较成熟的技术措施。一般情况下，这些措施最多能达到50%的脱除率。当要进一步提高脱除率时，就要考虑采用尾部烟气脱氮的技术措施，SCR和SNCR法能大幅度地把NO x 排放量降低到200mg/m3，但它的设备昂贵、运行费用很高。 根据我国发展现状和当前经济实力还不雄厚的国情，以及相对宽松的国家标准CB13223一2003，在今后相当长一段时间内，我国更适合发展投资少、效果也比较显着的炉内脱氮技术。即使采用烟气净化技术，同时采用低NO x燃煤技术来控制燃烧过程NO x的产生，以尽可能降低化设备的运行和维护费用。 表2中各炉内脱氮技术又以燃料分级效率较高。燃料再燃技术是有效的降低NO x排放的措施，早在1980年日本的三菱公司就将天然气再燃技术应用于实际锅炉，NO x排放减少50%以上。美国能源部的“洁净煤技术”计划也包括再燃技术，其示范项目分别采用煤或天然气作为再燃燃料，NO x排放减少30%到70%。在日本、美国、欧洲再燃技术大量应用于新建电站锅炉和已有电站锅炉的改造，在商业运行中取得良好的环境效益和经济效益。在我国燃料再燃烧技术研究和应用起步较晚，主要是因为我国过去对环保的要求较低，另一方面则是出于技术经

煤炭的燃烧过程

一、?煤碳的燃烧过程 ? 煤从进入炉膛到燃烧完毕，一般经历四个阶段：水分蒸发阶段，当温度达到105℃左右时，水分全部被蒸发；挥发物着火阶段，煤不断吸收热量后，温度继续上升，挥发物随之析出，当温度达到着火点时，挥发物开始燃烧。挥发物燃烧速度快，一般只占煤整个燃烧时间的1/10左右；焦碳燃烧阶段，煤中的挥发物着火燃烧后，余下的碳和灰组成的固体物便是焦碳。此时焦碳温度上升很快，固定碳剧烈燃烧，放出大量的热量，煤的燃烧速度和燃烬程度主要取决于这个阶段；燃烬阶段，这个阶段使灰渣中的焦碳尽量烧完，以降低不完全燃烧热损失，提高效率。 良好燃烧必须具备三个条件： 1、温度。温度越高，化学反应速度快，燃烧就愈快。层燃炉温度通常在1100~1300℃。 2、空气。空气冲刷碳表面的速度愈快，碳和氧接触越好，燃烧就愈快。 3、时间。要使煤在炉膛内有足够的燃烧时间。 碳燃烧时在其周围包上一层灰壳，碳燃烧形成的一氧化碳和二氧化碳往往透过灰壳向外四周扩散运动，其中一氧化碳遇到氧后又继续燃烧形成二氧化碳。也就是说，碳粒燃烧时，灰壳外包围着一氧化碳和二氧化碳两层气体，空气中的氧必须穿过外壳才能与碳接触。因此，加大送风，增加空气冲刷碳粒的速度，就容易把外包层的气体带走；同时加强机械拨动，就可破坏灰壳，促使氧气与碳直接接触，加快燃烧速度。如果氧气不充足，搅动不够，煤就烧不透，造成灰渣中有许多未参与燃烧的碳核，另外还会使一部分一氧化碳在炉膛中没有燃烧就随烟气排出。对于大块煤，必须有

较长的燃烧时间，停留时间过短，燃烧不完全。因此，实际运行中，一般采取供给充足的氧气，采用炉拱和二次风来加强扰动，提高燃烧温度，炉膛容积不宜过小等措施保证煤充分燃烧。 ? 二、链条炉排的燃烧特点 ? 链条炉排着火条件较差，主要依靠炉膛火焰和炉拱的辐射热。煤的上 面先着火，然后逐步向下燃烧，在炉排上就出现了明显的分层区域，如图共分五个区。燃料在新燃烧区1中预热干燥，在炉排上占有相当长的区域。在区域2中燃料释放出挥发分，并着火燃烧。燃烧进行得很激烈，来自炉排下部空气中的氧气在氧化区3中迅速耗尽，燃烧产物CO2和水蒸气上升到还原区4后，立即被只热的焦碳所还原。最后在链条炉排尾部形成灰渣区5。 在燃烧准备区1和燃烬区5都不需要很多空气，而在燃烧区2、3必须保证有足够的空气，否则则会出现空气在中部不足，而在炉膛前后过剩的现象。为改善以上燃烧状况，常常采用以下三个措施：合理布置炉拱；采取分段送风；增加二次风. ? 三、链条炉排对煤种的要求 ? 链条炉排对煤种有一定的选择性，以挥发分15%以上，灰熔点高于1250℃以上的弱黏结、粒度适中，热值在18800~21000kJ/kg以上的烟煤最为适宜。

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一种防结焦结构以及煤粉燃烧器 技术领域 本实用新型涉及煤粉燃烧器技术领域，尤其涉及一种防结焦结构以及煤粉燃烧器。 背景技术 5 煤粉燃烧器是指能够让煤粉在短时间内充分燃烧，产生高温涡流的设备，现有的煤粉燃烧器的结构如图1至图3所示，其包括炉体1-1、炉膛1-11、支架1-2与底座1-3，炉体1-1的左侧中部设置有送煤管1-4，送煤管1-4的一端延伸至炉体1-1的外侧，送煤管1-4的另一端延伸至炉体1-1的内侧，送煤管1-4位于外部的一侧底部倾斜设置有煤粉进管10 1-5，送煤管1-4的中心设置有点火管1-6，点火管1-6内通过气缸1-7可水平移动的设置有点火枪1-8，点火枪1-8上设置有雾化喷油嘴，送煤管1-4的右端与点火管1-6的右端之间沿周向均匀的设置有若干第一叶片1-9，炉体1-1内对应送煤管1-4的中部与右侧分别设置有相连通的环形进风腔1-10与第一环形出风腔1-12，第一环形出风腔1-12的右端沿15 周向均匀的设置有若干第二叶片1-13，第一叶片1-9与第二叶片1-13均与轴线呈一定的角度，保证产生旋流效果，炉膛1-11与炉体1-1之间设 与第二环形出风腔1-15，环形进风腔 1-10之间设置有第二耐高温浇注料层1-16，支架1-2上设置有鼓风机1-17，鼓风机1-17分别通过第一供气管20 1-18、第二供气管1-19与第一环形出风腔1-12、第二环形出风腔1-15相连通，在行走电机1-20的带动下，炉体1-1可以在底座1-3上进行移动。 磨煤喷粉机将煤粉从煤粉进管1-5进入，然后通过送煤管1-4后在第一叶片1-9的作用下以旋流的方式喷出，煤粉被点燃后进行燃烧，点25 火枪1-8在点火之后被气缸1-7拉入点火管1-6内，避免烧损，与此同时，

21 百叶窗式水平浓淡煤粉燃烧器

109 百叶窗式水平浓淡煤粉燃烧器 在燃贫煤300MW 机组的应用研究 王纪宏 （河南安阳电厂） 摘要：为适应市场经济下的运行模式，针对发电企业改革中的深度调峰、超低NOx 排放问题，本文从百叶窗式水平浓淡煤粉燃烧器的结构分析了其稳燃性、NOx 低排放的机理，并通过安阳电厂#9、#10炉燃烧器的改造情况和试验结果分析，NOx 低排放量、稳燃性达到了国际领先水平，为企业创造了可观的经济效益和社会效益。文章还提出了对洁净燃烧和节能的一些新观点和建设性建议。 关键词：300MW 机组；百叶窗式水平浓淡煤粉燃烧器；改造；试验；Nox ；稳燃性 1 前言 安阳电厂#9、#10炉（DG1025/18.2-II4）为亚临界一次中间再热自然循环汽包炉，平衡通风，固态排渣，中储式结构，分别于1998年3、9月投产，运行基本稳定。为了适应电力市场频繁调峰、保证锅炉洁净燃烧，分别在2000、2001年机组大修中，将五层一次风全部改造为百叶窗式水平浓淡煤粉燃烧器。设计燃煤特性见附表。 2 燃烧器概述 2.1 结构特点 水平浓淡煤粉燃烧器分浓缩器和喷口两部分（如图1）。 图1 水平浓淡煤粉燃烧器横截面图

浓缩器由五块有一定倾角的耐磨陶瓷板组成，又称百叶窗浓缩器。燃烧器喷口由三部分组成：从向火侧到背火侧依次为浓相喷口、淡相喷口和侧二次风喷口，三者均属于狭长形喷口。浓相喷口由波形船体和四块稳燃齿组成，淡相喷口和侧二次风喷口中间均有横隔板。浓相与淡相喷口之间有8度的偏离角。浓缩器和喷口之间为文丘里式气流加速管。同时整个喷口与风室之间上下各有14mm、左右各有9mm间隙，以形成周界风。 2.2 降低NOx含量机理 燃煤燃烧过程中，所产生的氮氧化物NOx有两种：燃料型NOx和温度型NOx。 燃料型NOx：这是燃料氮在燃烧过程中氧化生成的。生成温度一般在600~800℃，正常燃烧情况下，燃料型NOx的生成量约占80~85%，最高可达90%。研究表明：当过量空气系数α≤0.7时，没有燃料型NOx产生。可见，提高煤粉浓度，降低氧气浓度，可以有效控制NOx生成。 温度型NOx：这是在高温下由燃烧所需空气中的氮气氧化生成的。研究表明，当温度小于1500℃，几乎测不出NOx；当温度大于1500℃，NOx的生成量相当明显。控制温度型NOx 生成的主要措施是：降低燃烧温度水平；降低氧浓度；缩短烟气在高温区停留时间。燃煤炉中，温度型NOx的生成量约占15~20%。 目前，控制锅炉燃烧中NOx主要从三个途径入手：改善燃烧、燃料脱氮和烟气净化。改善燃烧，包括改进燃烧器，改善运行条件两方面。其指导思想是降低燃烧温度和燃烧区的过量空气系数，组织二级燃烧。此燃烧器是综合利用了上述方式。一次风喷口向火侧煤粉浓度比背火侧煤粉浓度高6倍左右，在向火侧，相对氧气量低；在背火侧，燃烧温度相对较低。这样，有效地抑制了两种NOx的生成量。同时该燃烧器淡相气流、侧二风均偏离浓相气流8度，一定意义上组织了二级燃烧。水平摆动二次风喷口正常运行时，向增大切圆方向摆动15°，下层二次风假想切圆由φ700/500mm，改造为φ1667.4/1468.6mm，即均偏离了燃烧区，对整个燃烧区形成包围状态，构成了“外包风”，组织二级燃烧，极大程度地抑制了两种NOx 的生成。 2.3 稳燃节能机理 水平浓淡煤粉燃烧器节能性表现在三方面：低负荷不投油稳燃性；缩短点火时间；燃尽性。 该燃烧器设计指导思想之一是：充分发挥向火侧着火优势，在向火侧实现高浓度燃烧， 着火基地。浓相煤粉着火后，为淡相煤粉提供了高温 热源，淡相煤粉也迅速着火，最终形成了稳定的燃烧 火炬。该燃烧器浓相喷口内的波形船体形成燃烧“三 高区”，增加了一次风与回流高温烟气的接触面积；四 块稳燃齿，每个齿附近均有一个小小的旋涡与回流。 这些均有利于点火、稳燃和燃尽。 3 改造情况 3.1 燃烧器改造情况（如图2） 五层一次风全部更换为百叶窗式水平浓淡煤粉燃 图2 燃烧器喷口排列示意图110

浓淡燃烧器

在燃气锅炉的设备中燃烧器的地位非常重要，燃烧器决定着燃料燃烧过程能不能实现完全燃烧，所以要减少NOx的生成量就要考虑燃烧器的性能。由燃烧器对NOx的生成量控制程度，我们把低氮燃烧器分为以下6种： 1．阶段燃烧器 根据分级燃烧原理设计的阶段燃烧器，使燃料与空气分段混合燃烧，由于燃烧偏离理论当量比，故可降低NOx的生成。 2．自身再循环燃烧器 一种是利用助燃空气的压头，把部分燃烧烟气吸回，进入燃烧器，与空气混合燃烧。由于烟气再循环，燃烧烟气的热容量大，燃烧温度降低，NOx减少。 另一种自身再循环燃烧器是把部分烟气直接在燃烧器内进入再循环，并加入燃烧过程，此种燃烧器有抑制氧化氮和节能双重效果。 3．浓淡型燃烧器 其原理是使一部分燃料作过浓燃烧，另一部分燃料作过淡燃烧，但整体上空气量保持不变。由于两部分都在偏离化学当量比下燃烧，因而NOx都很低，这种燃烧又称为偏离燃烧或非化学当量燃烧。 4．分割火焰型燃烧器 其原理是把一个火焰分成数个小火焰，由于小火焰散热面积大，火焰温度较低，使“热反应NO”有所下降。此外，火焰小缩短了氧、氮等气体在火焰中的停留时间，对“热反应NO”和“燃料NO”都有明显的抑制作用。 5．混合促进型燃烧器

烟气在高温区停留时间是影响NOx生成量的主要因素之一，改善燃烧与空气的混合，能够使火焰面的厚度减薄，在燃烧负荷不变的情况下，烟气在火焰面即高温区内停留时间缩短，因而使NOx的生成量降低。混合促进型燃烧器就是按照这种原理设计的。 6．低NOx预燃室燃烧器 预燃室是近10年来我国开发研究的一种高效率、低NOx分级燃烧技术，预燃室一般由一次风（或二次风）和燃料喷射系统等组成，燃料和一次风快速混合，在预燃室内一次燃烧区形成富燃料混合物，由于缺氧，只是部分燃料进行燃烧，燃料在贫氧和火焰温度较低的一次火焰区内析出挥发分，因此减少了NOx的生成。 锅炉系统中的一种喷口，结构相对简单。在燃煤锅炉中，为了降低燃烧产生的NOx,采用空气分级燃烧技术，即将锅炉炉膛分为主燃区、燃尽区。在燃尽区设置OFA供风，使主燃区产生的碳氢化合物被活化，主燃区产生的含氮中间产物进入OFA区，部分被还原为N2，未完全燃烧的燃料在燃尽区得到充分燃烧，即降低污染和又增加燃料利用率。亦有防止锅炉外爆的功能(锅炉外爆条件之一:足够的燃料)。一般在各个主燃烧器上方均有OFA喷口(多层燃烧器只在最上层 设有)。 在四角切圆锅炉中，燃尽风分为两类，一类是紧凑燃尽风，即 CCOFA(Close-coupled Overfire Air)，CCOFA与主燃烧器一体;另一类是分离燃尽风，即SOFA(Separated Overfire Air)，SOFA与主燃烧器分开布置。 浓淡燃烧器原理 2014-01-21 10:38 浓淡燃烧器原理 1. 所谓浓淡燃烧器，就是采用将煤粉——空气混合物气流，即一次风气流分离成富粉流和贫粉流两股气流，这样可在一次风总量不变的前提下提高富粉流中的煤粉浓度。 2. 富粉流中燃料在过量空气系数远小于1的条件下燃烧，贫粉流中燃料则在过量空气系数大于或接近1的条件下燃烧，两股气流合起来使燃烧器出口的总过量空气系数仍保持 在合理的范围内。

煤粉燃烧过程的数值模拟

煤粉燃烧过程的数值模拟 Ryoichi Kurose 京都大学 高级研究院流体科学与工程学院机械工程与科学系 Hiroaki Wata nabe and Hisao Makino 中央研究所的电力行业能源工程研究实验室 摘要 煤炭是一种能够满足电力进一步需求的重要能源资源，而且煤炭比其他化石燃料的储量丰富得多。在燃煤发电厂，改善对环境污染物如NOx,SOx及包括未燃尽的碳粒在内的灰粒的含量的控制技术十分重要。随着计算机性能的显着提高，人们强烈希望计算流体动力学（CFD）成为一种工具，成为一种研发和设计这种合适的煤粉燃烧的燃烧炉膛和燃烧器的工具。这次审查的重点是突出我们的CFD 研究的最新进展，即煤粉在燃烧中的平均雷诺数纳维斯托克斯（RANS）的模拟和大涡模拟（LES）的最新进展，及未来的一些前景。 关键词：煤粉燃烧，数值模拟，平均雷诺数纳维斯托克斯模拟，大涡模拟 1.介绍 煤炭是一种能够满足电力进一步需求的重要能源资源，而且煤炭比其他化石燃料的储量丰富得多。在燃煤发电厂，改善对环境污染物如NOx,SOx及包括未燃尽的碳粒在内的灰粒的含量的控制技术十分重要。为了实现这些目标和要求，了解煤粉燃烧机理和先进的燃烧技术的发展十分必要。然而，由于煤粉燃烧是一个非常复杂的现象，其中最高的火焰温度超过1500C,以及某些物质难以进行测量，如一些原子团种类和一些高活性固体颗粒，因此在燃烧过程中的煤粉燃烧机 理至今没有得到很好的解释。而且由于研发过程包含许多步骤，因此，新的燃烧炉膛和燃烧器的发展需要较高的成本和较长的时间。 随着计算机性能的显著提升，煤粉燃烧领域的计算流体动力学正在被研发。在这种方法中，电脑解决了燃烧领域的控制方程式，这使它能够提供温度和化学物质种类分布的详细信息和在整个燃烧空间中煤粉颗粒的行为，而上述那些通过实验是不能得到的。此外，此种方法有助于在相对较低的成本条件下重复审查任意条件下的煤粉的流场和各种参数。因此，强烈地希望计算流体动力学（CFD）能够成为燃烧炉炉膛和燃烧器研发和设计的一种工具。

中央煤粉燃烧器技术方案

1 回转窑煤粉烧嘴 技 术 方 案

目录 1．总则 2．煤粉烧嘴设计要求 3．功能指标、保证值和考核办法4．监造及见证、出厂验收5．安装验收和技术服务 6．附件图纸

1 总则 1.1新型中央煤粉烧嘴是北京**环保设备有限公司研制开发的新一代的燃烧设备，该项目课题组研究人员基于多年的实践经验，根据冷、热态实验的技术参数，以国内外的煤粉烧嘴为基础，采用现代最新燃烧技术的大速差和强旋流理论，结合全国原煤资源的特性以及我国工业炉的燃料燃烧特点，运用计算机仿真技术，综合考虑多学科研究和发展成果研制而成。该燃烧器适用于冶金球团工程的回转窑以及建材水泥行业和石灰行业的及工业窑炉加热装置，具有一次风量比例低、燃烧推力大的显著技术特点。其高速的出口射流，大大强化了煤粉气流和二次热风的混合，最大限度消除了不完全燃烧，减少了不必要的热损失，并有利于降低热耗和利用低、劣质燃料；其独特的结构设计，具有灵便快捷的火焰调节手段，可使火焰形状随时满足窑内工况的需要，有利于建立合理的煅烧制度，提高产品质量；其卓越的燃烧特性，可提高工业窑炉的煅烧能力，充分发掘了设备的潜在能力以增加产量。 1.2本技术方案是适用于太钢**铁矿项目200万t/a链篦机-回转窑球团工程煤粉燃烧 器设备订货、设计、制造、检验、试验及交货等方面提出基本要求和最低要求。 1.3本技术方案未经卖方北京**环保设备有限公司允许，严禁买方转载和复制。 1.4本技术方案是根据北京**国际工程技术有限公司提供煤粉燃烧器的技术规格书要求编制而成。新型煤粉燃烧器由北京**环保设备有限公司完成制造，用户在使用之前要仔细使用手册和相关技术说明，安装、操作及维护等问题作了较为详细的介绍。 2、燃烧器性能保证的前提条件 用户需为本燃烧器的使用提供基本的使用条件，以保证HDF-K55型回转窑用四风道煤粉燃烧器达到良好的使用效果。本燃烧器性能保证的前提条件如下： ●相关工艺系统正常； ●窑头二次风温约1100℃左右； ●送煤风配置误差最大不超过10%； ●送煤粉的空气中不得含有大颗粒的异物或棉纱等物； ●燃烧器的喷嘴及煤粉入口处不允许出现堵塞现象。 2．煤粉烧嘴设计要求 2.1适应的煤粉成份

煤粉高效洁净燃烧技术

煤粉高效洁净燃烧技术 Prepared on 22 November 2020

煤粉高效洁净燃烧技术 近年来，随着各国政府对环保工作的日益重视，全世界范围内都兴起了治理污染、保护环境的运动。新的环保技术及产品不断涌现，同时也不断地产生新的难题。煤粉燃烧在污染排放中占重要地位，也是历来治理污染的重点和难点。许多国家在治理环境污染活动中一直把它作为中心任务，也取得了比较明显的效果。据预测，2000～2010年我国煤炭在一次能源需求中的比重仍为70%左右，2050年可降至50%以下，但煤炭消费的绝对量还是大大增加了。因此，对我国政府而言，控制环境保护总体指标，首先必须控制燃煤造成的污染，其出路无非在于大力发展以煤炭高效洁净利用为宗旨的洁净煤技术。 在洁净煤技术不断发展的十几年内，国内外均开发了许多产品和成套技术。有先进的选煤技术、水煤浆技术、煤炭气化、煤炭液化技术，有循环流化床、增压循环流化床、整体煤气化联合循环等技术，有各种处理水平的烟气净化技术及粉煤灰综合利用技术等。综合考虑我国现状，煤粉高效洁净燃烧及烟气净化技术在近期应有较广阔的应用空间。 ●煤粉高效洁净燃烧技术及烟气净化技术现状 煤粉高效洁净燃烧及烟气净化技术包括高效燃烧技术、低NOx燃烧技术、烟气脱硫技术、烟气脱硝技术、除尘技术等。现简要介绍如下：一般而言，煤粉高效燃烧技术与低NOx燃烧技术是互为矛盾的两种技术。降低NOx生成与排放根本在于控制燃烧区域的温度不能太高，但低温燃烧又影响煤粉的燃烧率，协调好这两项技术的应用使之达到综合最佳效果

是目的，实际上就要求对煤粉燃烧的全过程加以控制。既能够保证煤粉着火的稳定性，又有较低的燃烧温度，同时有足够长的并在一定温度下的燃烧时间保证燃烬。目前世界上较先进的燃烧技术基本兼顾了这些因素，其中以直流燃烧器为主的有：ABB-CE公司利用一次风弯头的惯性分离作用，在弯头出口中间设置有孔隔板，将煤粉气流分成上浓下淡两段气流，形成上下浓淡煤粉燃烧器，并在喷口处装有轴向距离可调整的V型钝体，通过合理组织二次风，同时达到了稳定、高效、低NOx排放的燃烧效果；三菱重工（MHI）开发了PM型燃烧器，利用弯头的离心作用，把一次风分成上下浓淡两股气流，同时采用烟气再循环和炉内整体分级燃烧技术，也达到了较好的效果。 以旋流燃烧器为主的有：FW公司利用旋风子使进入主燃烧器的一次风浓度增加，并降低一次风速以保证煤粉气流着火稳定性，并控制NOx的生成量；有较多工业应用的还有B&W公司的PAX型旋流煤粉燃烧器、日本I HI公司的宽调解范围旋流煤粉燃烧器、德国斯坦米勒公司多级分级供风旋流燃烧器等。上述这些工业产品均能够保证NOx排放在400mg/Nm3以下，并具有较高燃烧效率。目前国外正在开发的低NOx燃烧技术可以控制NOx 生成量是在200mg/Nm3左右，已达到了比较高的水平。但由于世界上很多先进国家对NOx排放规定了严格的标准，仅靠改进和提高燃烧技术难以达到NOx控制值，因而有些锅炉机组在尾部增设了烟气脱硝装置。 我国近年来也开发了很多型式的低NOx燃烧技术，具有代表性的是浓淡煤粉燃烧器，包括水平浓淡、上下浓淡直流燃烧器、旋流燃烧器和可控浓淡旋流煤粉燃烧器等。但由于我国存在煤种多变等问题，致使这些技术在应用中遇到了一些问题，包括采用国外类似技术制造的燃煤机组也遇到了同样

煤粉燃烧器

煤粉燃烧器的分析 摘要：本文分析了几种有代表性的预燃室型煤粉稳燃装置的原理及其特性，并根据其原理提出了几种改进的方案。 关键词：回流区；煤粉锅炉燃烧器；钝体 前言：我国电力行业以劣质媒为主要燃料，这是我国能源政策的要求，同时也是我国煤碳资源分布状况、开采运输条件等所决定的。从经济性和发展趋势看，燃油锅炉和燃用优质煤锅炉所占比重将越来越少，燃用劣质煤锅炉，特别是大容量劣质煤锅炉将越来越多。锅炉燃用劣质煤时普遍存在着火困难、燃烧稳定性差、燃尽率低等问题。对于有些煤种，还存在着炉膛水冷壁结焦、尾部受热面磨损腐蚀、排放物严重污染环境等问题。另一方面，要求越来越多的锅炉机组参加电网调峰。锅炉参加电网调峰时，需要改变负荷和调整运行方式，这就进一步加剧了劣质煤锅炉己存在的问题的严重性。这些问题急需解决，而解决这些问题的重要手段就是研制和开发新燃烧设备。 我们小组从《燃烧学》课本上介绍的两种传统煤粉燃烧稳燃装置出发： 旋流稳燃器： 稳燃原理： 旋流射流的一个最大特点就是射流内部有一个反向回流区，旋转的射流不但从射流外侧卷吸周围的介质，而且还从内部回流区内卷吸介质，而内部回流区的烟气温度很高，能有效助燃和稳燃。 存在的问题： 1.预燃筒壁的积粉和结渣： 不能作为主燃烧器在锅炉运行中长期使用，甚至在短期的锅炉点火启动和低负荷稳燃运行使用时也成问题，因预燃室简壁结焦严重或出现局部温度过高而烧毁预燃室. 2.旋流叶片的磨损： 在长期多变负荷运行过程中，旋流叶片受到高速煤粉流的冲刷，容易磨损变形，造成煤粉流的堵塞，影响旋流效果 3.低负荷条件下工作不稳定，容易熄火，需要喷油助燃。 4.对无烟煤等低挥发分含量煤种的效果不好。 钝体直流稳燃器： 稳燃原理： 钝体是不良流线型体，在大雷诺数下流体流经钝体时在钝体的某个位置会是

火电厂煤粉燃烧系统

火电厂煤粉燃烧系统 火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂，它的基本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水生成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。今天我的课题是煤粉燃烧系统。 一、煤粉的制备及预热 用火车或汽车、轮船等将煤运至电厂的煤场后，经初步筛选处理，用输煤皮带送到锅炉的原煤仓。煤从原煤仓落入煤斗，由给煤机送入磨煤机磨成煤粉，并经空气预热器来的一次风干燥并带至粗粉分离器。在粗粉分离器中将不合格的粗粉分离返回磨煤机再行磨制，合格的细煤粉被一次风带入旋风分离器，使煤粉与空气分离后进入煤粉仓。 二、煤粉气流的着火和燃烧 (一)煤粉气流的着火 煤粉空气混合物经燃烧器以射流方式被喷入炉膛后，经过湍流扩散和回流，卷吸周围的高温烟气，同时又受到炉膛四周高温火焰的辐射，被迅速加热，热量到达一定温度后就开始着火。有实验表明，煤粉气流的着火温度要比煤的着火温度高一些。因此，煤粉空气混合物较难着火，这是煤粉燃烧的特点之一。 在锅炉燃烧中，希望煤粉气流离开燃烧器喷口不远处就能稳定地着火，如果着火过早可能使燃烧器喷口因过热被烧坏，也易使喷口附近结渣；如果着火太迟，就会推迟整个燃烧过程，使煤粉来不及烧完就离开炉膛，增大机械不完全燃烧损失。另外着火推迟还会使火焰中心上移，造成炉膛出口处的受热面结渣。 煤粉气流着火后就开始燃烧，形成火炬，着火以前是吸热阶段，需要从周围介质中吸收一定的热量来提高煤粉气流的温度，着火以后才是放热过程。将煤粉气流加热到着火温度所需的热量称为着火热。它包括加热煤粉及空气（一次风），并使煤粉中水分加热、蒸发、过热所需热量。 (二)煤粉燃烧的三个阶段 煤粉同空气以射流的方式经喷燃器喷入炉膛，在悬浮状态下燃烧，从燃烧器出口，煤粉的燃烧过程大致可分为以下三个阶段： 1．着火前的准备阶段 煤粉气流喷人炉内至着火这一阶段为着火前的准备阶段。着火前的准备阶段是吸热阶段。在此阶段内，煤粉气流被烟气不断加热，温度逐渐升高。煤粉受热后，首先是水分蒸发，接着干燥的煤粉进行热分解并析出挥发分。挥发分析出的数量和成分取决于煤的特性、加热温度和速度。着火前煤粉只发生缓慢氧化，氧浓度和飞灰含碳量的变化不大。一般认为，从煤粉中析出的挥发分先着火燃烧。挥发分燃烧放出的热量又加热炭粒，炭粒温度迅速升高，当炭粒加热至一定温度并有氧补充到炭粒表面时，炭粒着火燃烧。 2．燃烧阶段 煤粉着火以后进入燃烧阶段。燃烧阶段是一个强烈的放热阶段。煤粉颗粒的着火燃烧，首先从局部开始，然后迅速扩展到整个表面。煤粉气流一旦着火燃烧，

锅炉煤粉燃烧器说明书

LHX-高效节能型锅炉煤粉燃烧器 产 品 说 明 书 西安路航机电工程有限公司

一、工作原理： ①燃烧器是锅炉的主要燃烧设备，他通过各种形式，将燃料和燃烧所需要的空气送入炉膛使燃料按照一定的气流结构迅速、稳定的着火：连续分层次供应空气，使燃料和空气充分混合，提高燃烧强度。 煤粉燃烧器就是利用二次风旋转射流形成有利于着火的回流区，以及旋转射流内和旋转射流与周围介质之间的强烈混合来加强煤粉气流的着火特性。旋转射流的工质除了二次风外，还可以有一次风。在二次风蜗壳的入口处装有舌形挡板，用以调节气流的旋流强度，蜗壳煤粉燃烧器的结构简单，对于燃烧烟煤和褐煤有良好的效果，也能用于燃烧贫煤 运行参数:一次风率r1，一、二次风量比，一、二次风速w1和w2及风速比w1 /w2有关。。锅炉燃烧器使用的是气化原理，能使燃油完全 气化，整个燃烧器采用三级点火方式，先用高能点火器点燃轻柴油，再用轻柴油点燃浓煤粉，最后点燃淡煤粉，实现煤粉全部燃烧。 ②为避免工业锅炉积灰过多，本产品采取炉外排渣系统.进入锅炉体内的烟气灰渣尘只占燃料燃烧总的渣量的15%，其中只有小部分沉于锅炉体内,绝大部分烟气尘随烟气流入炉外的收尘系统.工业锅炉本体只需采用压缩空气吹灰系统即可避免锅炉本体人工掏渣。本产品的使用效果与燃油燃气的工业锅炉效果基本一致。

③本产品燃烧煤种与水煤浆燃烧煤种大大放宽，而不需要特优烟煤，而对于一般烟煤、无烟煤、褐煤等甚至劣质杂煤均可.使用其煤粉燃烬率可达到99%,炉渣含碳量为1%左右.炉渣为黄白色是农业化肥和建材的良好的混合材,以达到循环利用的目的.其耗煤量与一般链条锅炉可节省煤耗为25-30%以上。 二.环保技术指标： 由于燃烧系统的彻底改进，相对于链条式的工业锅炉，由燃煤层燃燃烧方式改为煤粉燃烧方式，同时又采用炉外排渣技术。其中燃烧筒（立式、卧式）的捕渣率能达到85%以上，进入工业炉的炉渣量几乎小于15%以上，只有极小部分烟尘沉于炉内,大部分随烟气流进炉后收尘系统.这样极大的减轻了炉尾部的收尘器的收尘量，进入锅炉内的细微烟尘只需要设置采用压缩空气吹灰孔即可，锅炉必须设置专用检查炉门。本公司依据水膜旋风除尘器的基本原理研发成功:文氏管双级脱硫水雾除尘器（不锈钢等钢结构见另外产品说明书），进而彻底淘汰多年普遍使用的水膜麻石除尘器，使锅炉后的除尘系统简单化，而除尘效果更优。经测算：除尘效率可达到99%，粉尘含量≤100mg/m3,SO2≤250～ 300mg/m3, NO2≤400mg/m3,总体排放指标，可达到国家城市二类地区的环保指标。 三.全线实现PLC全自动热工仪表控制系统

煤粉燃烧仿真过程);

煤粉燃烧仿真过程 1.导入网格，使用压力基（pressure-based）和稳态计算（steady）； 2.选择KE湍流模型； 3.激活能量方程； 4.激活组分输运模型，Mixture Material（燃料）项下选择coal-hv-volatiles-air，勾选Reactions项下 的Volumetric以激活反应，Turbulence-Chemistry-Interaction项下选择涡耗散模型Eddy-Dissipation； 5.激活辐射模型Radiation，并选择P1辐射模型； 6.设置离散相参数，在Discrete Phase项下，设置最大追踪步数为4000，指定长度尺寸为0.0025； 7.使用Define→Injections设置入射流，设置入射流入口为V-1，入射流类型Particle Type为 Combusting燃烧组份，入射流材料Material为coal-hv高挥发性煤，粒径分布Diameter Distribution 为均匀分布uniform，挥发份Devolatilizing Species为高挥发性煤hv_vol；在Point Properties项下设置进口特性，温度Temperature设定为343K，Z方向速度Z-velocity设定为23.11，质量流量Total Flow Rate（kg/s）设置为0.00018264，直径Diameter为1e-6；在Turbulent Dispersion项下激活随机轨道模型Discrete Random Walk Model，轨道数Number of Tries设置为10，尺度长度Time Scale Constant设置为0.15；如果有多股粒径不同的质量流，也可以使用同样的方法设置其它的几股质量流；

煤粉高效燃烧技术发展状况调研报告

煤粉高效燃烧技术发展状况调研报告 为促进煤炭清洁高效利用，摸底监管辖区内有关情况，推广先进技术经验，西北能源监管局于2015年上半年对煤粉高效燃烧技术发展情况进行了调研，具体情况如下： 一、基本情况 (一)煤粉高效燃烧技术背景及意义 煤粉高效燃烧技术包括煤粉加工技术和高效煤粉锅炉技术。煤粉加工，指煤炭通过烘干、研磨等物理加工形成细小颗粒。高效煤粉锅炉技术，指以“煤粉高效燃烧”为核心，采用煤粉集中制备、精密供粉、空气分级燃烧、炉内脱硫、炉壳(或水管)式锅炉换热、高效布袋除尘、烟气脱硫和全过程自动控制等先进技术，以实现燃煤锅炉的高效运行和洁净排放，主要适用于工业企业生产用蒸汽、工业及民用供暖。 煤炭是我国的主体能源和重要工业原料，近年来，煤炭工业取得了长足发展，煤炭产量快速增长，生产力水平大幅提高，为经济社会发展做出了突出贡献，但煤炭利用方式粗放、能效低、污染重等问题没有得到根本解决。长期以来，燃煤发电行业承担了重要的减排任务，但目前全国脱硫机组占比已超过90%，随着《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)的实施，火电机组排放指标可降空间变小，其它燃煤领域的大气污染防治问题亟需得到重视。据环保部统计，目前我国燃煤工业锅炉占全国工业锅炉总量和总蒸发量约85%，每年消耗原煤约7亿吨，约占全国煤炭消费总量的20%;排放烟尘785万吨，约占全国烟尘排放量的43%;排放二氧化硫626万吨，约占全国二氧化硫排放量的26%;排放氮氧化物732 万吨，约占全国氮氧化物排放量的12%，是我国第二大煤烟型污染来源。此外，我国目前原煤利用集中度不足50%，低于全球60%的平均水平，更远低于发达国家90%的水平，各种分散供热取暖小锅炉及民用煤炉年消耗原煤2亿吨，其中绝大多数没有采取任何除尘、脱硫、脱硝等环保措施，也是大气污染的重要因素之一。由此可见，工业锅炉、散烧煤污染治理形势严峻。在燃煤发电行业减排空间日益缩小的情况下，实施工业锅炉改造、减少煤炭分散直接燃烧成为各级政府的共识，是各地节能减排最主要的方向之一，煤粉高效燃烧技术开始得到重视与发展。 (二)煤粉高效燃烧技术发展现状 上世纪90年代中后期，煤粉高效燃烧技术在德国、法国已广泛应用，但在国内目前仍处于起步阶段。政策方面，2013年8月，国务院印发《关于加快发展节能环保产业的》(国发〔2013〕30号)文件，指出：重点提高小型燃煤锅炉高效燃烧等技术水平;2014年12月，国家能源局、环境保护部、工业和信息化部联合印发《关于促进煤炭安全绿色开发和清洁高效利用的意见》(国能煤炭〔2014〕571号)，指出：要加快推广高效煤粉工业锅炉等高效节能环保锅 炉;2015年2月，工业和信息化部、财政部联合印发《工业领域煤炭清洁高效利用行动计划》(工信部联节〔2015〕45号)，将新型高效煤粉锅炉系统技术列

浓淡燃烧器原理

浓淡燃烧器原理 2014-01-21 10:38 浓淡燃烧器原理 1. 所谓浓淡燃烧器，就是采用将煤粉——空气混合物气流，即一次风气流分离成富粉流和贫粉流两股气流，这样可在一次风总量不变的前提下提高富粉流中的煤粉浓度。 2. 富粉流中燃料在过量空气系数远小于1的条件下燃烧，贫粉流中燃料则在过量空气系数大于或接近1的条件下燃烧，两股气流合起来使燃烧器出口的总过量空气系数仍保持在合理的范围内。 3. 浓淡分离原理 （1）离心式煤粉浓缩器用在W型火焰锅炉上； （2）利用管道转弯所产生的离心力使煤粉浓缩，在四角切圆燃烧的炉膛上得到应用； 百叶窗锥形轴向分离器； （3）带有旋流叶片的煤粉浓缩器，用于燃用高水分褐煤的风扇磨煤机直吹式燃烧系统中。 4. 稳燃原理 富粉流中煤粉浓度的提高，即该股气流一次风分额降低，将使着火热减少，火焰转播速度提高，燃料着火提前。但是，煤粉浓度并非越高越好。如果煤粉浓度过高，则会因氧量不足影响挥发分燃烧，颗粒升温速度降低，反而使火焰转播速度下降，着火距离拉长，并会产生煤烟。最佳煤粉浓度值与煤种有关低挥发分煤和劣质烟煤的最佳值高于烟煤。富粉流着火后，为贫粉流提供了着火热源，后者随之着火，整个火炬的燃烧稳定性增强，从而扩大了锅炉不投油助燃的负荷调节范围及煤种适应性。 5. 减少污染 煤粉燃烧时有NO和极少量的NO2生成，它们统称为氮氧化合物，用NOX表示，是一种

有害的气体排放物。要降低NOX的生成量，要求火焰温度低，燃烧区段内氧浓度小，燃料在高温区内的停留时间短。浓淡燃烧器因能降低燃烧产物中NOX的排放量，所以也是一种低NOX燃烧器。 6. 防止结渣 煤粉颗粒在高温还原性气氛下，煤灰的灰熔点将大大降低，这样当烟中的灰粒接触到受热面或炉墙时，仍可能保持软化状态或熔化状态，会粘结在壁面上，形成结渣。 对于浓淡型煤粉燃烧器，将一次风煤粉气流沿水平方向进行浓淡分离，淡煤粉气流位于背火侧，即水冷壁一侧，使水冷壁附近煤粉浓度降低，氧浓度提高，还原性气氛水平下降，提高了灰粒的熔化温度，可减少炉膛结渣的可能性。同时，浓煤粉气流位于向火侧，有利于获取着火热，稳定燃烧。

燃烧器介绍

燃烧器 - 介绍 燃烧器介绍： 将燃料与空气合理混合，使燃料稳定着火和完全燃烧的设备。燃烧器用于燃烧煤粉、液体燃料和气体燃料的锅炉和工业炉等。燃煤的小型锅炉一般采用层燃方式，不需燃烧器。燃烧器按所燃燃料的不同可分为煤粉燃烧器、油燃烧器和气体燃烧器3类。 煤粉燃烧器分旋流式和直流式两种。 ①旋流式煤粉燃烧器:主要由一次风旋流器、二次风调节挡板（旋流叶片或蜗壳）和一、二次风喷口组成(图1)。 它可以布置在燃烧室前墙、两侧墙或前后墙。输送煤粉的空气称为一次风，约占燃烧所需总风量的15～30％。煤粉空气混合物通过燃烧器的一次风喷口喷入燃烧室。燃烧所需的另一部分空气称为二次风。 二次风经过燃烧器的调节挡板（旋流叶片或蜗壳）后形成旋转气流，在燃烧器出口与一次风汇合成一股旋转射流。射流中心形成的负压将高温烟气卷吸到火焰根部。这部分高温烟气是煤粉着火的主要热源。一次风出口的扩流锥可以增大一次风的扩散角，以加强高温烟气的卷吸作用。 ②直流式煤粉燃烧器:一般由沿高度排列的若干组一、二次风喷口组成（图2）,布置在燃烧室的每个角上。燃烧器的中心线与燃烧室中央的一个假想圆相切，因而能在燃烧室

内形成一个水平旋转的上升气流。每组直流式燃烧器的一、二次风喷口分散布置，以适应不同煤种稳定而完全燃烧的要求，有时也考虑减少氮氧化物的生成量。 油燃烧器 它由油喷嘴和调风器组成。油喷嘴安置在调风器轴心线上，将油雾化成细滴，以一定的扩散角(也称雾化角)喷入燃烧室内，与调风器送入的空气相混后着火燃烧。油喷嘴主要有压力雾化和双流体雾化两种。压力雾化油喷嘴由分流片、旋流片和雾化片组成。油压一般为2～3兆帕。油在旋流片内产生高速旋转运动，经中心孔喷出，在离心力的作用下破碎成细滴，经雾化后的油滴平均直径在 100微米以下。双流体雾化油喷嘴利用蒸汽或压缩空气作为雾化介质，使油加速而破碎雾化。用蒸汽作为雾化介质的Y型油喷嘴（图3），因蒸汽通道和油通道成 Y形斜交而得名，它具有负荷调节范围大、蒸汽消耗少的优点。 油燃烧器的调风器除与煤粉燃烧器相似的旋流式和直流式外，尚有一种部分旋流式，即在直流式调风器内布置一个稳焰器，使少量空气(10～20％)流经稳焰器后产生旋转运动，在调风器出口形成中心回流区，使油雾着火稳定，以达到低氧燃烧。 气体燃烧器主要有天然气燃烧器和高炉煤气燃烧器两类。大容量天然气燃烧器大多采用多枪进气平流式。天然气枪放在调风器的空气通道内。高炉煤气燃烧器因高炉煤气发热量较低，着火困难，常在炽热的通道内燃烧，而后喷入燃烧室。 燃气燃烧器介绍 燃气燃烧器介绍： 使燃气和空气分别或混合后进入燃烧区而实现稳定燃烧的装置。燃气燃烧器是民用燃气用具和燃气工业炉的基本组成部分。燃气燃烧器种类繁多。按一次空气系数（预先和燃气混合的助燃空气量与燃气完全燃烧所需的理论空气量之比）分类，有扩散式、大气式和无焰式燃烧器；按空气供给方式分类，有引射式和鼓风式燃烧器；按用气压力分类有低压（5千帕以下）、中压（5～300千帕）和高压燃烧器。 扩散式燃烧器 依靠燃气从火孔逸出后的扩散作用，实现燃气和空气的混合并稳定燃烧的燃烧器。燃气逸出火孔前不同空气预先混合,一次空气系数为0。扩散式燃烧器结构简单、使用方便、火焰稳定。但其燃烧速度较慢、火焰较长,为达到完全燃烧需要较多的过剩空气,因此燃烧温度较低。扩散式燃烧器适用于温度不高但要求温度比较均匀的工业炉和民用燃具。小型扩散式燃烧器也常用作点火器。 大气式燃烧器 预先混合部分空气的燃烧器。一次空气系数通常取0.4～0.7。燃气以一定压力自喷嘴喷出进入混合管（即引射器），借高速喷射形成的负压将周围一部分空气吸入，在混合管中混合后从燃烧器头部火孔逸出而燃烧。大气式燃烧器燃烧比较完全，使用方便，但负荷较大时结构较庞大笨重。多孔大气式燃烧器(图1)广泛用于民用燃具。

水平浓淡分离燃烧器的应用

水平浓淡分离燃烧器的应用 1 前言 某厂 200MW 机组锅炉投产时安装的燃烧器为 CE 公司技术生产的 WR 型燃烧器。为了适应该厂当地煤种（无烟煤），以及电网负荷的调峰需要，保持低负荷稳燃，采用水平浓淡分离燃烧器技术，改进了该炉的燃烧器及相关设备，达到了预先的设计目的，现笔者将该改造过程介绍给大家参考。 2 水平浓淡分离燃烧器的结构 2 . 1 水平浓淡分离燃烧器的稳燃原理 水平浓淡分离燃烧器利用煤粉经过水平输粉管道的最后一个弯头时产生的离心力作用，将煤粉气流分为左、右浓淡两股。通过布置在煤粉管道和煤粉喷管中的竖置隔板进入炉膛。根据炉膛内主气流的旋转方向，使浓侧煤粉在向火侧，淡侧煤粉在背火侧。有利于无烟煤着火和防止水冷壁结渣。如图 1 所示。 2 . 2 水平浓淡分离的浓淡换向装置 采用四角切圆燃烧技术的锅炉，一次风在布置时，其中有两只角的煤粉经弯头的自然离心分离后，就会产生淡侧向火，浓侧背 火的不合理布置。要实现四角都是浓侧向火，淡侧背火的燃烧方式，必须经过浓淡分离换向器换向。如图 2 所示。在图 1 中，左侧＃1、＃2角的浓淡分离实现是靠90°弯头＋中间竖置隔板。右侧＃3、＃4角的水平浓淡分离实现靠如90°弯头＋浓淡换向器。 2 . 3 两种燃烧器的各层喷嘴布置 该厂200MW 机组锅炉投产时安装的燃烧器为 CE 公司技术生产的 WR 型燃烧器。通过某次机组大修，把该 WR 型燃烧

器改进为水平浓淡分离燃烧器，各层喷嘴布置如图3 。 3水平浓淡分离燃烧特点 水平浓淡分离燃烧器运行时，浓侧煤粉气流占一次风煤粉量的绝大部分。 这部分富燃料气流在向火侧有利于着火和提高燃烧火焰中心的温度。并且，浓侧煤粉气流直接受上游邻角喷出火焰的冲击和混合。这种混合对浓侧气流燃烧贡献很大。与WR燃烧器相比，水平浓淡分离燃烧器在适应煤粉浓度变化上，比WR 燃烧器佳。 4水平浓淡分离燃烧器与WR燃烧器比较 4 . 1喷口比较 如图 3 结构图，WR 燃烧器浓侧喷口的高宽比，h / b = 0 . 339 ，水平浓淡分离燃烧器浓侧喷口的高宽比，h / b = 2 。水平浓淡分离燃烧器的高宽比大于WR 燃烧器。高宽比增大，就增大了煤粉气流的与炉膛中高温烟气的接触面积，煤粉气流可卷吸更多的高温烟气，有利于煤粉的着火和燃烧稳定。 4 . 2V 型钝体横置和竖置的比较 V型钝体竖置时，使燃烧器喷口高宽比增大，一次风气流的刚型就会减弱许多。造成一次风气流不能到达燃烧中心，影响燃烧。严重时还会造成一次风贴墙。并且，由于V 型钝体扩流锥的分流作用，使一次风成一定角度向外扩张，浓相煤粉气流很容易冲刷水冷壁面引起结渣。V 型钝体横置时，煤粉气流刚性减弱很少，且不存在煤粉气流向外扩张的问题。因此，水平浓淡分离燃烧器和WR 型燃烧器多采用V 型钝体横置方式。 4 . 3 周界风的处理 在一次风喷口周围有一层速度较高的二次风，即周界风。周界风风层薄、风量小、而风速高，有利于将周围的高温烟气吸入一次风气流中，增加一次风气流吸热量。同时，如果周界风风速过高，风层过厚又会阻碍一次风与高温烟气接触，影响吸热。遇这种情况，可将周界风三个方向的封口封堵，只保留背风侧的周界风，同时加大通风量。形成侧二次风。有了这层侧二次风，可在水冷壁面附近形成氧化气氛。提高灰熔点而避免水冷壁结渣。 4 . 4 关于无油助燃最低负荷 无油助燃最低负荷是衡量现代锅炉经济、技术性能的重要指标。对于燃用烟煤的锅炉，设计最低负荷可达到40 % BMCR 。对于无烟煤，无油低负荷稳定运行最低负荷，设计一般为75 ％~80 % BMCR。 采用了水平浓淡分离技术，浓侧煤粉在向火面，有良好的燃烧条件。而且，各角燃烧相互支持、相互作用，具有较强的低负荷适应能力。该电厂200MW 机组，采用水平浓淡分离技术后，无油低负荷稳定能力从75 % BMCR 降到50 % BMCR 。 4 . 5 关于低NOx 燃烧 降低NOx 排放，减少对环境的污染，一直是电厂努力解决的问题。因NOx是煤粉高温燃烧的产物，所以从燃烧器入手也是解决低NOx 排放的一条途径。采用水平浓淡分离燃烧，可在燃烧器出口局部形成富燃料区域，形成还原气氛，有效抑制NOx 的生成，从而达到降低NOx排放的目的。 5 结论 通过该厂对锅炉燃烧器及相关设备的技术改造可以看出，对于燃用无烟煤的锅炉，采用水平浓淡分离燃烧器技术，可以大大提高锅炉的低负荷稳燃特性，能局部满足电网负荷的调峰需要，能提高灰熔点而避免水冷壁结渣，能达到降低NOx 排放的目的。