采用FLUENT软件研究旋流煤粉燃烧器燃烧特性

2005 Fluent 中国用户大会论文集

采用FLUENT软件研究旋流煤粉燃烧器燃烧特性

由长福

（清华大学热能工程系，北京 100084）

摘要：本文FLUENT软件研究了实际电站锅炉单个双调风旋流燃烧器附近区域的煤粉燃烧过程。并分别研究了内二次风旋流强度，外二次风风率，一次风风率和三次风风率等因素对燃烧性能的影响。各工况计算结果表明，总体上在燃烧器出口处形成了高温区和高煤粉浓度区，燃烧器出口一定距离后的炉内温度呈逐渐上升趋势，炉膛温度分布均匀。中心高温区出现迟的工况，后期分级燃烧充分。表明该燃烧器具有高效稳燃和变工况运行稳定的性能。

关键词：旋流燃烧器；数值计算；燃烧性能

引 言

当前国内使用的电站锅炉，80%是四角切圆煤粉燃烧锅炉，不到10%采用旋流燃烧锅炉[1]。和四角切圆煤粉锅炉相比，旋流燃烧器锅炉是一种新型的锅炉，结构复杂得多。已有较多学者采用数值模拟方法研究旋流燃烧器燃烧性能的例子[1-4]，这些例子的计算结果都详细预报了由于测量困难而不能充分获得的炉膛内部的温度场，速度场，燃烧产物各组分的浓度分布和污染物的分布，其中文献[2]和[3]还与实验数据比较，比较结果表明，模拟结果与锅炉热态试验数据吻合情况较好，为数值模拟的更广应用提供了依据。

简图如图1

燃烧器中心通一股直流的三次风，风量较小。

针对该燃烧器的结构，本文研究了内二次风的旋流强度，二次风的配比，一次风和中心风的风率对燃烧性能的影响。

作者：由长福（1969），男（汉族），黑龙江，副教授，博士，清华大学热能工程系

1 计算方法

1.1 计算对象和网格生成

计算域为单个旋流燃烧器附近的区域，大致为两个燃烧器之间的水冷壁和炉膛。根据旋流燃烧器出口附近的流场特性，采用二维轴对称结构模拟该区域。在计算区域的出口采用了倾斜一定角度的斜面以避免由于回流产生的压力计算不准确。

由于要计算旋转流动，为了得到较好的收敛结果，对燃烧器喉部壁面附近、水冷壁附近进行了网格细分。计算区域和网格划分采用GAMBIT 生成，如图2所示。

1.2 数学模型和边界条件

使用FLUENT 为计算平台。气相湍流模型采用的是可实现κ-ε模型(Realizable κ-ε模型[1])。Realizable κ-ε模型能较好地模拟旋流的原因是湍流粘性系数μT 和ε方程考虑了角变形率即旋涡流动的影响[5]。

采用了混合分数概率密度函数(PDF)模型模拟煤粉燃烧。煤粉挥发份的释放采用了单倍速率模型；煤粉颗粒的跟踪采用随机轨道模型；辐射模型采用P1模型。

煤粉颗粒以surface 方式从一次风口喷入炉膛，速度与一次风同。煤粉颗粒的粒径范围为70～200μm ，取10组不同粒径的煤粉颗粒，粒径分布满足Rosin-Rammler 分布公式。

各次风口的速度边界条件采用方便定义旋转速度的Components 方式。水冷壁热边界条件定水冷壁面温度为5500C 。计算域的上边界采用壁面应力为零的壁面边界条件，热边界条件热流为零。出口采用表压力为0的压力边界条件。

1.3工况设计和煤质特性

分别计算各影响因素的不同工况来考察燃烧器变工况运行的性能，进而得到较优的燃烧工况，各计算工况见表1。计算所用的富兴煤是低硫高热值的烟煤，燃煤的工业分析和元素分析的干燥无灰基数据见表2，干燥无灰基数据将用于PDF 模型的计算。

图2 燃烧器出口计算域及网格划分

表1、影响因素计算工况

Case1 Case2 Case3 Case4 内二次风旋流强度Ω0.5 1.0 1.45 1.85

内二次风风率30%, 外二次风风率57%, 一次风率10%, 三次风率3%

外二次风风率(%)52.2 57 65.3 69.6

内二次风旋流强度Ω=1.45, 一次风率10%, 三次风率3%一次风风率(%)10 16 20

内二次风Ω=1.45, 内二次风风率30%, 外二次风风率57%, 三次风率3%三次风风率(%) 1 2 3 4 内二次风Ω=1.45, 内二次风风率30%, 外二次风风率57%, 一次风率10%

表2 煤质工业分析和元素分析干燥无灰基数据

V daf % C daf

%

H daf

%

O daf

%

N daf

%

S daf Q net.daf

% MJ/kg

30.4 82.633 4.716 10.598 1.383 0.669 31.856

2 计算结果分析

2.1 旋流燃烧器燃烧性能总体分析

图3给出了燃烧器出口区域和炉膛温度，碳浓度和氧气浓度的计算结果，计算工况为内二次风率30％，内二次风旋流强度1.0，外二次风率57％，一次风率1％，三次风率2%。

从图a中可以看出，燃烧器出口有一局部高温区，该高温区起始于燃烧器一次风出口与二次风出口交汇处，随后径向向外扩展，这是由于受到内二次风旋转速度的影响。该高温区温度高达16000C。从图b中可以看出，在该高温区也是高煤粉浓度区，同时从图c中看出，氧气在该区域消耗迅速。可以得出在燃烧器一二次风口交汇区域形成了高温，高煤粉浓度和高氧浓度的三高区。随着射流向外发展，外二次风迅速补充进燃气，从图b中也可以看出碳浓度在三高区后的区域内浓度也很高，使得分级燃烧继续进行，炉膛温度呈逐逐渐上升趋势，最高温度达到17500C，且分布较为均匀。

从图b中可以看出，水冷壁附近碳浓度很低，几乎没有煤粉颗粒进入该区域。图c中水冷壁附近呈氧化性气氛，提高了灰分的熔化温度。这说明该旋流燃烧器能减轻结渣问题。

a 温度场分布(K)

b 碳浓度分布

c 氧气浓度分布

图3. 燃烧器出口区域和炉膛温度、碳浓度和氧气浓度分布图

2.2 内二次风旋流强度对燃烧性能的影响

对双调风旋流燃烧器冷态流场影响因素的研究表明，内二次风旋流强度的大小对回流区的大小和回流量有重要影响。旋流强度大能卷吸的回流量多，形成的回流区的长度和宽度也大[6.7]。图4给出了内二次风旋流强度对炉膛轴线处温度场、碳浓度和氧浓度分布的影响。图中x 表示中心轴线上的坐标，D 表示燃烧器出口直径。

从图a 中可以看出，随着内二次风旋流强度的增大，中心高温回流区的出现提早。这是因为内二次风旋流强度大，能够回流更多的高温烟气，煤粉气流能被更快的加热到着火温度，从而提前燃烧，产生高温区。但是燃气射流充分发展后，旋流强度小的工况最终的炉膛温度最高，内二次风旋流强度0.5时最终的炉膛温度比旋流强度为1.85时高500C ，这说明内二次风旋流强度小时后期分级燃烧充分，但是前期燃烧有所削弱。

同时从图a 中还可以看到，任意一工况，达到炉内最终温度的位置是一致的，这表明内二次风旋流强度小时从低温区过渡到中心高温区的时间短，能迅速达到炉内最高温度。

从图b 的碳浓度和图c 的氧气浓度分布看，碳浓度和氧气浓度的高低与中心高温区出现的早晚对应。内二次风旋流强度为1.85和1.45的工况，前期燃烧剧烈，煤粉浓度基本聚集于轴线温度迅速上升的区域，此区域外煤粉浓度稀少。内二次风旋流强度小的工况，碳浓度

在中心高温区外在轴向方向仍有较大宽度的分布，分级燃烧充分，氧气消耗充分。

2.3 外二次风风率对燃烧性能的影响

通过对冷态流场的研究，直流外二次风风率的大小影响一次风和旋流内二次风的前期混和 [8]。图5给出了外二次风风率对炉膛轴线温度场、碳浓度和氧浓度分布的影响。

从图a 中可以看出随着外二次风风率的增大，中心高温回流区的出现推迟，这是因为外二次风风率增大，外二次风轴向速度增大，则外二次风旋流强度减小，同时影响内二次风旋流强度，综合旋流强度亦减小，根据3.2的分析，中心高温区的出现将推迟。

但外二次风风率低时炉内最终温度比风率高时要高，外二次风风率52.2％时比69.6％时约高700C 。这可能是因为外二次风风率大时，煤粉颗粒被迅速吹到炉膛深部，在炉内停留时间短，未充分燃烧所致。 2.4 一次风风率对燃烧性能的影响

煤粉空气混合物中的一次风风率大小对煤粉着火热有重要影响，从而会影响着火快慢。图6给出了一次风风率对燃烧器区域及炉膛轴线温度场、碳浓度和氧浓度分布的影响。从图a 中可以看出，随着一次风风率的增加，中心高温区的出现提前。一次风风率为10％时，一次风风量较低，煤粉着火燃烧初期得不到足够的氧气，化学反应速度减慢，未能放出足够热量使得迅速出现中心高温区。一次风风率20％的工况，后期燃烧不如一次风风率为10％的工况充分，炉膛最终温度不如一次风率为10％的高，这表明一次风风率为20％的工况一次风风量有过剩。

T

e m p e r a t u r e (K )

x/D

0.000

0.0010.0020.0030.004

M a s s f r a c t i o n o f C (s )

x/D

a 对温度场的影响

b 对碳浓度分布的影响

0.00

0.050.100.150.20

0.25M a s s f r a c t i o n o f O 2

x/D

c 对氧气浓度分布的影响

图4. 内二次风旋流强度对轴线温度场、碳浓度场和氧气浓度场分布图

T e

m p e r a t u r e (K )

x/D

M a s s f r a c t i o n o f C (s )

x/D

a 对温度场的影响

b 对碳浓度分布的影响

0.00

0.050.100.150.20

0.25M a s s f r a c t i o n o f O 2

x/D

c 对氧气浓度分布的影响

图5. 外二次风风率对轴线温度场、碳浓度场和氧气浓度场分布图

2.5三次风风率对燃烧性能的影响

三次风风速的大小回流区的结构有重要影响。图7给出了三次风风率对燃烧器区域及炉膛轴线温度场、碳浓度和氧浓度分布的影响。从图a 中可以看出，随着三次风率的提高，中心高温区的出现推迟。这是因为三次风率高，三次风风速大，射流刚性强，推迟回流区的形成和高温烟气的回流所以煤粉燃烧推后。三次风风率为4％时，炉膛区域温度最高。从图c 中可以看出，该工况时，氧气浓度在炉膛区域渐进降低，分级燃烧效果明显。三次风风率的影响有和前面影响因素一样的结论，中心高温区出现迟的工况达到炉膛最终温度高，速度快。

T e m p

e r a t u r e (K )

x/D

M a s s f r a c t i o n o f C (s )

x/D

a 对温度场的影响

b 对碳浓度分布的影响

0.00

0.050.100.150.200.25M a s s f

r a c t i o n o f O 2

x/D

c 对氧气浓度分布的影响

图6. 一次风风率对轴线温度场、碳浓度场和氧气浓度场分布图

T e m p e r a t u r e (K )

x/D

M a s s f r a c t i o n o f C (s )

x/D

a 对温度场的影响

b 对碳浓度分布的影响

0.00

0.050.100.150.20

0.25M a s s f r a c t i o n o f O 2

x/D

c 对氧气浓度分布的影响

图7. 三次风风率对轴线温度场、碳浓度场和氧气浓度场分布图

结束语

本文通过对新型双调风旋流燃烧器单个燃烧器附近的炉膛区域的煤粉燃烧过程进行数值计算，研究了该燃烧器的燃烧性能，并考察了内二次风旋流强度，外二次风，一次风和三次风风率对燃烧器燃烧性能的影响，得出了这些影响因素的一些基本规律。

(1) 在旋流燃烧器二次风出口形成了高温，高煤粉浓度和高氧气浓度的三高区，分级燃烧明显，炉膛温度逐步上升，最高温度分布均匀。水冷壁附近少有煤粉颗粒，燃烧器能减轻结渣。

（2）燃烧器出口中心温度迅速上升的区域内煤粉浓度密集，氧气消耗迅速，煤粉燃烧剧烈充分，该区域外煤粉浓度很低，氧气亦不再多消耗。

（3）内二次风旋流强度小延迟了煤粉初期燃烧，中心高温区出现推迟，但后期分级燃烧加强，炉膛的最高温度也最高，并且达到炉膛最高温度的时间短。

（4）外二次风风率高时，中心高温区出现推迟，但是因为煤粉颗粒迅速被吹往炉膛深部，在炉内停留时间短，炉内最终温度不如外二次风风率低时。

（5）一次风风率小时，出现初期氧气不足，推迟燃烧的情况，一次风风率大时，炉内氧气含量比风率小时高，空气过量，降低炉内最终温度

（6）中心高温区的出现随着三次风风率的增加而推迟，但炉内最终温度随着风率的增加而提高，分级燃烧效果明显。

参考文献：

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174-176.

INVESTIGATION OF COMBUSTION PERFORMANCE FOR A SWIRLING BURNER

WITH FLUENT SOFTWARE

YOU Changfu

(Department of Thermal Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China)

Abstract: The combustion performance for a new dual channel swirling burner was conducted. It is presented in this paper that a pulverized coal combustion process near a single swirling burner in a utility boiler is numerically calculated by using a CFD software FLUENT, then the temperature field and the concentration distributions of the combustion species near the burner is available. We further studied the effects of swirling intensity of inner secondary air, different ratio of outer secondary air, ratio of primary air and tertiary air on the combustion character. The calculation results from each condition illustrates that a high pulverized concentration and high temperature zone is formed at the outlet of swirling burner. The gas temperature increases gradually along the axis after the burner outlet and distributes evenly. Those work conditions that central high temperature zone appears later staged combust completely. Therefore this new type swirling burner has the advantages such as high combustion efficiency, good flame stability and various word conditions application.

Key words: swirl burner; numerical simulation; combustion performance

低氮燃烧器改造对锅炉运行影响

编号：AQ-JS-00246 ( 安全技术) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 低氮燃烧器改造对锅炉运行影 响 Influence of low nitrogen burner transformation on boiler operation

低氮燃烧器改造对锅炉运行影响 使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。 摘要：燃煤电厂作为我国供电来源的主要组成部分，造成严重 的空气污染问题。节能减排背景下我国各大燃煤发电厂采取各种措 施降低氮氧化合物排放指标。其中使用最广泛的就是低氮改造燃烧 器。文中分析低氮燃烧器改造对锅炉运行产生的影响，并给出针对 性的解决措施。 在环保政策的要求下，工业如今也非常重视节能减排措施，低 氮燃烧技术在环保上具有一定优势，但同时对锅炉的运行也存在着 一定的影响，所以要在新环保技术产生问题的处理措施上，进一步 加强，为工业可持续发展争取最大的环保机制。本文对有关内容展 开了论述，具有一定的现实意义。 1、燃烧器内涵分析 燃烧器是燃料发电厂内锅炉的主要燃烧设备，燃烧器位于锅炉 炉膛的四个角上或墙壁上。燃烧器会通过一定的方式将各类燃料和

燃烧时所必备的空气喷入炉膛内，燃料和空气会在炉膛内进行充分的混合，并在一定的气流结构下迅速着火并保持稳定的燃烧。如今使用的燃烧器都是自动化程度比较高的机电设备，燃烧器主要拥有送风、点火、监测、燃料以及电控系统五大系统。 按燃料的种类可以将燃烧器分为煤粉燃烧器、燃气燃烧器以及燃油燃烧器等。其中煤粉燃烧器利用一次风以及二次风把煤粉燃料喷入炉内，在均匀混合燃料与空气的同时形成特殊气流结构，使燃料在炉内稳定点着并完全燃烧。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。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。 2、低氮燃烧器改造对锅炉的影响分析 2.1燃烧稳定性的影响 锅炉的稳定性体现在很多方面，其最主要的体现是在温度的稳定性以及运行过程中的稳定性上。低氮燃烧器在一次喷风口安装了

旋流式燃烧器的工作原理

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。 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 双调风 ３、双调风旋流式燃烧器 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 图4-20 双调风旋流燃烧器

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

主燃烧器改造方案

垃圾焚烧炉点火燃烧器改造的初步方案 一、改造目的：目前我厂垃圾焚烧炉的点火燃烧器无法远控运行，操作全靠现场手动实现。垃圾焚烧炉当炉温低于850 C时，必须采取补燃措施，我们经过实践摸索，认为用点火燃烧器进行补燃比用辅助燃烧器补燃效果更好，故需对点火燃烧器进行改造，以满足垃圾焚烧炉的快速补燃需要。 二、改造目标： 1.点火燃烧器能实现在主控室远程操作。 2.点火燃烧器能稳定有效的运行。 3.点火燃烧器能实现不同燃油量所对应的雾化风量及燃烧风量的自动 配比。 4.在紧急情况下能马上将补燃系统隔离。 三、改造初步方案：为了系统简单可靠，考虑采用点火燃烧器的燃油量、雾化风量、燃烧风量进行分段调节的方案，能满足工艺要求；控制上采用继电器与DCS相结合的方式进行程序控制。 1. 改造后系统如图1-1 所示：说明： 1)阀1、2、11 为手动闸阀 2)阀4、7、8、10 为针形阀 3)阀15 为助燃风调节挡板，平时全开，启炉时根据需要调整 图1-1

4）阀3、5、6、9为常闭电磁阀 5）件12为油滤网，件13为油流量计，件14为压力表 6）阀1、4在启炉时使用，阀4平时常闭；阀1微开，保持出口压缩空气压力0.1MPa左右 7）阀2开度保持在出口压缩空气压力0.45MPa左右，常开 8）阀7开度保持在油量200kg/h （压缩空气压力0.45MPsj）左右，常开 9）阀8开度保持在油量100kg/h （压缩空气压力0.45MPsj）左右，常开 2.控制要求:

1)可在主控室远程控制助燃风机、及各电磁阀的开关。 2)阀3 与阀5联动，即可通过控制阀3来控制阀5同时开或关。 3)阀6 必须在阀5开启的状态下才能开启(即如果阀5 未开，则 阀6 无法打开)。 4)电控柜上必须有阀9、5、6 的开关按钮，助燃风机的启停按 钮，油流量显示等设置。 5)正常启动控制程序为：开助燃风机—开阀9—开阀3—开阀5— 开阀6。 6)正常停止程序与启动程序相反。 7)紧急情况下直接关闭阀9 实现油系统隔离。 四、改造费用预测： 本项目需增加电磁阀4只，针型阀3 只，现场控制柜1 只，管件、控制线、电缆等诺干，预计改造费用约2 万左右。 五、改造工作实施的初步考虑 1. 材料采购约15 天 2.电控柜制作约15 天(外协)(或者是否可以考虑在现有电控柜 上进行改造) 3.油系统改造由检修班组负责，约15 天 4.调试时须注意点火燃烧器的火焰状况，如果发现点不着火或者火焰 突然熄灭，则需马上关闭阀9。过5 分钟之后再次试验。 胡津烽

典型旋流式燃烧器及应用_李斌

民营科技 ２００８年第３期 科技论坛 １! ＭＹＫＪ 典型旋流式燃烧器及应用 李斌 （黑龙江省电力开发公司，黑龙江哈尔滨１５０００９） 引言 燃煤发电机组在我国发电设备中占有很大的比例，开展大机组调峰技术的试验研究，解决电网调峰能力不足的问题，同时彻底解决机组频繁启停及低负荷下的稳燃问题，是当前最重要的技术课题。 １旋流式燃烧器的特点与类型 煤粉稳定燃烧技术，国内国外都在开发研究，出现了多种煤粉燃烧器及其稳燃技术研究成果。就其机理而言，煤粉燃烧器可分为旋流式燃烧器，直流式燃烧器两大类。 旋流式燃烧器的特点是：ａ．旋转射流不但有轴向速度、 径向速度、而且还有切向速度，产生了回流区。在回流区中，轴向速度是反向的，旋转强度越大，回流区也随之增大；ｂ．切向速度衰减很快，轴向速度衰减较慢，但比直流射流衰减快得多，因此，在同样的初始动量下，旋转射流射程短；ｃ．旋转射流的扩展角比直流射流大，旋转强度越大，扩展角也越大；ｄ．旋转射流中的一二次风混合很强烈，但难以控制。 ２介绍几种典型的旋流燃烧器２．１径向浓淡旋流燃烧器技术 该项技术是由哈尔滨工业大学秦裕琨教授在风包粉煤粉燃烧原理的基础上提出，系在燃烧器一次风通道中加入百叶窗式煤粉浓缩器，一次风粉混合物分为浓淡两股，浓煤粉气流靠近中心经浓一次风通道喷入炉膛；淡煤粉二次风也分成两部分，一部分经过旋流二次风通道以旋流的形式进入炉膛，另一部分经过直流二次风通道以直流的形式进入炉膛，形成了由高温回流区向水冷壁依次布置浓、煤粉气流、旋风、直流二次风的风包粉形式。从而，在中心回流区边缘附近（高温区域）形成了较高的煤粉浓度区域，保证燃烧区域水冷壁附近形成相对较强的氧化性气氛。 ２．２轴向叶片式旋流燃烧技术 采用轴向叶片使二次风旋转，一次风可不旋转，有的在出口处装有扩锥；有些改进型设计还具有燃烧劣质煤和低负荷稳燃的能力。这种新型燃烧器的结构特点是：在一次风通道外壁内侧设置了复线型凸条，可起到弥散煤粉的作用；将二次风的旋流蜗壳改成大风箱结构，从而改善二次风分配和使阻力不过大。工业试验及应用表明，这种燃烧器解决了低负荷或煤质较差工况下燃烧不稳的问题，使锅炉具备了在５０％ＥＣＲ下断油调峰的能力。 ２．３ＨＧ－ＳＴＷ－Ⅰ型双通道外混式旋流稳燃器 哈尔滨锅炉厂设计生产的这种燃烧器，中心风供燃油或燃煤需要的风量，同时具有冷却喷口的作用。一次风为直流。二次风分两股，内二次风利用轴向固定叶片使气流旋转，同时带动一次风旋转；外二次风为直流，以较高速度喷入炉膛，其速度通过改变风道入口挡板开度的大小来 控制。长山、新华电厂 （４１０ｔ／ｈ锅炉应用了该型燃烧器，燃烧稳定，最低不投油负荷为４０％，具有比过去的单 （双）蜗壳式燃烧器性能好、燃烧较高等特点。哈锅厂在此基础上又设计出ＨＧ－ＳＴＷ－Ⅱ型燃烧器，其性能可满足６００ＭＷ机组锅炉运行要求。 ２．４低ＮＯＸ切向双调风旋流燃烧器 美国Ｆｏｓｔｅｒ－Ｗｈｅｅｌｅｒ公司生产的该型燃烧器已在许多的国家应用，西班牙１／３燃煤炉即采用了这种技术。其优点是燃烧稳定，燃烧效率高，ＮＯＸ产生量低；缺点是调节机构较复杂，有时调节不灵，造成燃烧器内积粉和烧喷口现象。我国邹县、沙角电厂应用了该型燃烧器。邹县电厂２Ｘ６００ＭＷ机组锅炉燃烧器为前后墙对冲、３层４列布置，共２４只燃烧器，层距３３５５ｍｍ，列间间隔３９０５ｍｍ。改造后炉内燃烧良好，燃烧器区均有少量结焦，ＮＯＸ最大排放量７３７ｍｇ／ｍ３（设计为６１４ｍｇ／ｍ３），最低不投油 稳燃负荷为４０％ＥＣＲ。 ２．５低ＮＯＸ双调风旋流燃烧器 该型燃烧器系加拿大Ｂａｂｃｏｃｋ＆Ｗｉｌｃｏｘ公司应用Ｂａｂｃｏｃｋ旋流燃烧器技术设计、生产。德国Ｂａｂｃｏｃｋ公司具有１２５ａ的电站锅炉设计、制造、安装经验，开发的旋流煤粉燃烧器分了３代，第一代为简单旋流燃烧器，其特点是一次为直流，喷嘴出口处加装稳燃器。二次风装有旋流叶片，叶片使二次风气流做旋转运动并裹着一次风同时旋转。该燃烧器在氧量过 剩的情况下运行，有早期混合好、 燃烧温度高等特点，但ＮＯＸ排放量高，超过９５０ｍｇ／ｍ３ 。第二代（ＷＢ型）为２０世纪８０年代研制的双调风低ＮＯＸ旋流燃烧器，二次风分为内、外二次风。内二次风为旋转射流，一次风和外二次风为直流。一次风约占总风量的２０％，内二次风约占２０％￣３０％，其余为二次风量。这种分级燃烧方式有效地降低了ＮＯＸ排放，约为６５０ｍｇ／ｍ３，但内二次风旋转动量小于第一代燃烧器，回流区卷吸热烟气能力有所减弱，相应地减弱了着火燃烧，外二次风与一次风的混合推迟，燃烧受到控制，火焰峰值温度降低。９０年代开发的第三代新型低ＮＯＸ旋流燃烧器（ＤＳ型），可用于前后墙对冲方式，也可用于切圆燃烧方式，煤种适应性强，同时充分考虑了减少ＮＯＸ的生成。 ２．６超低ＮＯＸ煤粉燃烧器ＣＩ－а·ＷＲ燃烧器 这是由日本电力中央研究所和石川岛播磨重工业公司共同开发的最新型煤粉燃烧器。此前，曾开发了不增加灰中未燃分而将煤粉燃烧时发生的ＮＯＸ降低３０％以上，可达３０％低负荷稳燃器的超低ＮＯＸ燃烧器（ＣＩ－а·ＷＲ燃烧器）。 为了进一步改进这种通过在燃烧器附近形成再循环流来促进煤的热分解和早期形成还原火焰的超低ＮＯＸ燃烧器的低负荷稳燃性能，新开发了具有煤粉浓缩功能的超低ＮＯＸ大量程煤粉燃烧器（ＣＩ－а·ＷＲ燃烧器）。它是在燃烧器一次风管道内侧设置流线型环，有效 地将旋转力较强的ＣＩ－а 燃烧器的一次风管道内的煤粉浓缩。浓缩效果可通过改变燃烧器出口到环设置的距离来调整。这种新型燃烧器大大地改善了低负荷时的燃烧稳定性和燃烧效率，可同燃油锅炉一样地在２０％负荷下稳定燃烧，ＮＯＸ浓度在２４０ＰＰＭ以下。 结语 我国现有的旋流燃烧器类型很多，哈尔滨、 上海、东方、北京、武汉锅炉制造厂都开发有自己特色的旋流式燃烧器，同时还引进了Ｂａｂｃｏｃｋ公司、Ｆｏｓｔｅｒ－Ｗｈｅｅｌｅｒ公司的产品。总体上讲，各类型的旋流式燃烧器都达到了稳燃（特别是低负荷稳燃）、提高燃烧效率（或锅炉效率）和降低ＮＯＸ排放量的效果。但是，各种低负荷稳燃技术都有其优缺点，也有其缺点或局限性。因此，各电厂都应根据本厂炉型、运行状况以及煤种、煤质情况选择较为适合的改造方案，尤其要注重在燃烧器改造过程中的技术改 进，针对燃烧器运行中暴露的问题，采取相应的改进措施。 在注重其稳燃效果同时，更应注重燃烧器的寿命 （特别是磨损、变形）问题。参考文献 ［１］邓广发．几种典型燃烧器在江苏电站锅炉上的应用［Ｊ］．江苏电力技术， ２０００ （１）．［２］陈一平，彭敏，熊蔚立．双通道煤粉燃烧器在湖南３００ＭＷ机组锅炉上 的应用［Ｊ］．中国电力，１９９９ （１１）．作者简介：李斌（１９６７￣）男，山东省人，工程师，毕业于黑龙江电力职工大学热能动力工程专业，现就职于黑龙江电力开发公司，主要从事热力工程管理工作。 摘要：旋流式燃烧器是通过产生具有轴向速度、 径向速度和切向速度的旋转射流形式回流区，借以提高燃烧效率，达到稳燃效果。目前，国内外开发、应用了十几种旋流式燃烧器，其中典型的旋流式燃烧器有：径向浓淡旋流燃烧器、轴向叶片式旋流燃烧器、双通道外混式旋流燃烧器、低 ＮＯＸ切向双调风旋流燃烧器、 低ＮＯＸ双调风旋流稳燃器等。关键词：旋流燃烧器；稳燃；调峰 Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＳｗｉｒｌＢｕｒｎｅｒｈａｓｇｅｎｅｒａｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｘｉａｌｖｅｌｏｃｉｔｙ，ｔａｎｇｅｎｔｉａｌａｎｄｒａｄｉａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｒｏｔａｔｉｏｎａｌｓｐｅｅｄｏｆｊｅｔｒｅｔｕｒｎｉｎｇｔｈｅｆｏｒｍ，ｉｎｏｒ－ｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄａｃｈｉｅｖｅｓｔａｂｌｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ．Ａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆａｄｏｚｅｎｓｗｉｒｌｂｕｒｎｅｒ，ｗｈｉｃｈｔｙｐｉｃａｌｌｙｓｗｉｒｌｂｕｒｎｅｒ：ＲＢＣｂｕｒｎｅｒ，ａｘｉａｌｖａｎｅｓｗｉｒｌｂｕｒｎｅｒｓ，ｄｕａｌ－ｃｈａｎｎｅｌ，ｍｉｘｅｄ－ｓｐｉｎｆｌｏｗｂｕｒｎｅｒ，ｌｏｗＮＯＸｔａｎｇｅｎｔｉａｌｄｕａｌ－ｃｈａｎｎｅｌｓｗｉｒｌｂｕｒｎｅｒ，ｌｏｗＮＯＸｄｕａｌ－ｃｈａｎｎｅｌｓｗｉｒｌｓｔａｂｌｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｖｅｈｉｃｌｅｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｗｉｒｌｂｕｒｎｅｒ；ｓｔａｂｌｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ；ｐｅａｋｓｈａｖｉｎｇ

【CN209893381U】一种超低氮旋流煤粉燃烧器【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920401560.6 (22)申请日 2019.03.27 (73)专利权人 大唐郓城发电有限公司 地址 274700 山东省菏泽市郓城县东溪路 星河国际办公大楼14楼 (72)发明人 李渊　刘帅　 (74)专利代理机构 苏州国卓知识产权代理有限 公司 32331 代理人 陆晓鹰 (51)Int.Cl. F23D 1/02(2006.01) (54)实用新型名称 一种超低氮旋流煤粉燃烧器 (57)摘要 本实用新型公开了一种超低氮旋流煤粉燃 烧器，包括主体、内槽、外罩、底架、风机和进气 口，所述主体上表面轴心位置开设有内槽，所述 外罩内壁镶嵌有四根铜环，所述铜环内槽的外罩 上开设有内孔，所述保温罩外围一侧对应铜环处 均开设有连接孔，所述铜环内槽开设有排气孔， 所述主体下表面外围焊接有底架，所述底架上表 面中部贯穿主体下表面，所述底架下表面轴心位 置开设有外孔，所述外孔内壁靠近底端处焊接有 风机；通过四个喷火口、风机、和外罩上的内孔、 连接孔和排气孔的作用在使用时产生排挤火焰 的作用，而旋流喷火时使得其与加热面结构受热 更加均匀，从而使得在使用时避免了电机方式的 能源，故而节约大量能源同时其旋流效果大大增 加。权利要求书1页 说明书3页 附图3页CN 209893381 U 2020.01.03 C N 209893381 U

权　利　要　求　书1/1页CN 209893381 U 1.一种超低氮旋流煤粉燃烧器，包括主体(1)、内槽(11)、外罩(14)、底架(2)、风机(23)和进气口(27)，其特征在于：所述主体(1)上表面轴心位置开设有内槽(11)，所述主体(1)上表面外围焊接有外罩(14)，所述外罩(14)外围焊接有保温罩(15)，所述外罩(14)内壁镶嵌有四根铜环(17)，所述铜环(17)内槽的外罩(14)上开设有内孔(16)，所述保温罩(15)外围一侧对应铜环(17)处均开设有连接孔(18)，所述铜环(17)内槽开设有排气孔(19)，所述主体(1)下表面外围焊接有底架(2)，所述底架(2)上表面中部贯穿主体(1)下表面，所述底架(2)下表面轴心位置开设有外孔(24)，所述外孔(24)内壁靠近底端处焊接有风机(23)，所述外孔(24)外围的底架(2)上均镶嵌有喷火架(21)，所述喷火架(21)顶端贯穿主体(1)下表面与内槽(11)相互贯通，所述喷火架(21)内开设有喷火孔(22)，所述喷火孔(22)一侧的喷火架(21)上螺纹连接有点火装置(25)。 2.根据权利要求1所述的一种超低氮旋流煤粉燃烧器，其特征在于：所述主体(1)外围靠近底端处焊接有外架(3)，所述外架(3)上设有安装孔(31)。 3.根据权利要求1所述的一种超低氮旋流煤粉燃烧器，其特征在于：所述喷火架(21)下表面焊接有地脚(26)，所述地脚(26)下表面黏贴有防滑垫。 4.根据权利要求1所述的一种超低氮旋流煤粉燃烧器，其特征在于：所述内槽(11)内壁轴心位置套接有气罩(12)，所述气罩(12)外围均匀开设有气孔(13)。 5.根据权利要求1所述的一种超低氮旋流煤粉燃烧器，其特征在于：所述喷火架(21)一侧对应喷火孔(22)处焊接有进气口(27)，所述进气口(27)内部靠近一端处镶嵌有单向阀(28)。 2

FLUENT中应用DPM模型时双R分布的详细说明修订稿

F L U E N T中应用D P M 模型时双R分布的详细 说明 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-

F L U E N T中应用D P M模型时双R分布的详细说明 使用动网格的模型在应用DPM模型进行计算时，InjectionType不能使 用surface。 关于rosin-rammler分布举例说明，有一组颗粒服从这样一种粒径分布，见下表： Diameter MassFraction Range(μm)inRange 0-700.05 70-1000.10 100-1200.35 120-1500.30 150-1800.15 180-2000.05 定义一个变量Y d，其定义为：比指定粒径d大的颗粒的质量分数。那么上面所说的颗粒的粒径分布所对应的Y d就是： MassFractionwith Diameter,d(μm)DiameterGreaterthan d,Y d 700.95 1000.85 1200.50 1500.20 1800.05 200(0.00) Rosin-Rammler分布函数假定粒径d和Y d只见存在这样一种指数关系：?Y d=(e-(d/dm))n（1） 其中d[size=10.5pt]m为平均粒径（MeanDiameter）；n为传播系数（SpreadParameter）。为了获得上述两种数值，需要找到d和Y d的关系。 MassFractionwith Diameter,d(μm)DiameterGreaterthan d,Y d 700.95 1000.85 1200.50 1500.20 1800.05

旋流燃烧器介绍

HT－NR3型旋流燃烧器介绍 一、作用及特点： 1、向炉内输送燃料和空气； 2、组织燃料和空气及时、充分的混合； 3、送入炉内的煤粉气流能迅速、稳定的着火，迅速、完全的燃尽； 4、供应合理的二次风，使它与—次风能及时良好地混合，确保较高的燃烧效率； 5、火焰在炉膛的充满程度较好，且不会冲墙贴壁，避免结渣； 6、有较好的燃料适应性和负荷调节范围； 7、流动阻力较小； 8、能降低NOx的生成。 二、燃烧设备整体布置： 采用前后墙布置、对冲燃烧、旋流式燃烧器系统，风、粉气流从投运的煤粉燃烧器、燃尽风喷进炉膛后，各只燃烧器在炉膛内形成一个独立的火焰。 前、后墙各布置3层HT－NR3燃烧器，每层8只；同时在前、后墙各布置一层燃尽风喷口，其中每层2只侧燃尽风（SAP）喷口，8只燃尽风（AAP）喷口。每只煤粉燃烧器中心均配有点火油枪，油枪采用机械雾化，油枪总容量为锅炉B-MCR 所需热量的30%，单支油枪一般出力为1500kg/h。燃烧设备的布置简图见图1 燃烧器布置示意图。油枪布置简图见图2 油枪布置示意图。 图1 燃烧器布置示意图

图2 油枪布置示意图 每台磨煤机带 1 层中的 8 只燃烧器。 燃烧器层间距为 5.8198m，燃烧器列间距为 3.683m，上层燃烧器中心线距屏底距离约为 22.3m，下层燃烧器中心线距冷灰斗拐点距离约为 3.381m。最外侧燃烧器中心线与侧墙距离为 4.0962m，燃尽风距最上层燃烧器中心线距离为7.1501m。 燃烧器配风分为一次风、内二次风和外二次风，分别通过一次风管，燃烧器内同心的内二次风、外二次风环形通道在燃烧的不同阶段分别送入炉膛。其中内二次风为直流，外二次风为旋流。 三、燃烧器的结构 1、煤粉燃烧器的结构 煤粉燃烧器主要由一次风弯头、煤粉浓缩器、燃烧器喷嘴、稳焰环、内二次风装置、外二次风装置（含调风器、执行器）及燃烧器壳体等零部件组成。(图3“燃烧器结构示意图”，图4“现场安装好后的燃烧器喉口部位”)。 图3燃烧器结构示意图

燃烧器改造方案

燃烧器改造方案 一、项目概况： 鄯善物业安装的5台燃气常压热水锅炉（分别是3台0.5MW、1台0.6MW、1台0.7MW），由于锅炉原配套燃烧器为手工点火，负符手工通过关阀门控制，无鼓风机，燃烧不充分、效率极低、浪费燃料、故障率高、存在安全隐患，已不能满足生产的需要，业主要求进行改造，根据业主意见并结合现场情况，我方制定了此方案。 锅炉参数如下： 1、三台0.5MW常压燃气热水锅炉 1)锅炉额定热功率0.5MW 2)燃料消耗量57.10Nm3/h 3)理论空气量571m3/h 4)锅炉总阻力43.60mba 5)炉胆直径1400mm 6)燃烧室长度1400mm 2、一台0.6MW常压燃气热水锅炉 1)锅炉额定热功率0.6MW 2)燃料消耗量68.57Nm3/h 3)理论空气量686m3/h 4)锅炉总阻力43.60mba 5)炉胆直径1450mm 6)燃烧室长度1450mm

3、一台0.7MW常压燃气热水锅炉 1)锅炉效率86.89% 2)锅炉额定热功率0.7MW 3)燃料消耗量79.10Nm3/h 4)理论空气量791m3/h 5)锅炉总阻力43.60mba 6)炉胆直径1500mm 7)燃烧室长度1500mm 二、配置方案： （1）根据现场实际情况，建议选配意大利利雅路、意高、百得进口燃烧机 （2）燃烧器参数如下： 型号：RS70、EG-50/AB(二段式) 调节方式：分段式调节 功率范围：200~1350 kw 进气压力要求：50 mbar 电机功率：3kw 电源：3N AC 50Hz 400V 风机压头 风机风压：(分段式12mbar) 火焰直径：400mm~600mm 火焰长度：500mm~1500mm

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。

脱火燃烧器的改造方案

脱火燃烧器的改造方案 ●●● 能动A53 2150300●●● 燃烧室 火焰稳定的基本原理为火焰前锋处的法向火焰传播速度等于可燃混合气在火焰前锋法向的分速度。由该燃烧器的结构图可知，此燃烧方式为预混型的燃烧，燃气和空气先在长度为300的通道里预混，被加热，在燃烧室里被点燃。发生了脱火现象，说明燃气的速度太快，快于火焰锋面的速度。多余的燃气未被燃气，进入空气中，与外界的空气中的氧气继续反应，从而导致脱火。 此时预混空气的体积流量可以用空气q =A v *=2*50*25*25=62500来表示。 燃气的体积流量：A v *q =燃气=30*100*100=300000。 不发生回火或者脱火的临界条件为：30ga *4|dr dw |r pi q v = 此时30ga *4|dr dw |r pi q v ===+3150 4*3000004*625000.4296 要想避免脱火的发生，可以采取减小燃气速度的方式，但是这样会减小燃气的流量而降低燃烧的热功率。要加大燃气的流量，可以增大燃气管道的口径。同时为了保证空气的流量，可以加大空气的流速或者增大空气管口的直径。但是为了减小预混燃气的速度，还是尽量不要增加空气的流速为好。所以我们还可以增大喷嘴的尺寸，这样既能避免脱火，又能保证燃烧的热功率。我们可以增大空气管口的尺寸，降低空气的速度（以降低预混气体的速度），但是保证空气的流量不收到影响。 将空气速度v 口径R 调至v=45m/s ，R=30，此时=空气q 81000

此时的30ga *4|dr dw |r pi q v ==++=3101504*3000004*81000） （0.3721<0.4296，可以防

FLUENT中应用DPM模型时双R分布的详细说明

FLUENT中应用DPM模型时双R分布的详细说明 使用动网格的模型在应用DPM模型进行计算时，Injection Type不能使用surface。 关于rosin-rammler分布 举例说明，有一组颗粒服从这样一种粒径分布，见下表： Diameter Mass Fraction Range (μm ) in Range 0-70 0.05 70-100 0.10 100-120 0.35 120-150 0.30 150-180 0.15 180-200 0.05 定义一个变量Y d，其定义为：比指定粒径d 大的颗粒的质量分数。那么上面所说的颗粒的粒径分布所对应的Y d 就是： Mass Fraction with Diameter,d(μm) Diameter Greater than d,Y d 70 0.95 100 0.85 120 0.50 150 0.20 180 0.05 200 (0.00) Rosin-Rammler分布函数假定粒径d和Y d只见存在这样一种指数关系： Y d = (e-(d /dm ))n（1） 其中d[size=10.5pt]m为平均粒径（Mean Diameter ）；n 为传播系数（Spread Parameter）。为了获得上述两种数值，需要找到d和Y d 的关系。 Mass Fraction with Diameter,d ( μm) Diameter Greater than d, Y d 70 0.95 100 0.85 120 0.50 150 0.20 180 0.05 200 (0.00) Y d = e-1≈0.368所对应的d值即为d[size=10.5pt]m，由于上表中没有0.368，所以需要根据已有数值进行拟合，得到曲线如下：

旋流式燃烧器的工作原理

旋流式燃烧器的工作原理-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

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。 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 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

旋流式煤粉燃烧器应用分析

旋流式煤粉燃烧器应用分析 包建锋,胡家震,姜义道,张秀兰 (哈尔滨锅炉厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨150046) Application of Spiral Coal Powder Burners BAO Jian 2feng ,HU Jia 2zhen ,JIANG Yi 2dao ,ZH ANG Xiu 2lan (Harbin Boilers C o.,Ltd ,Harbin Heilongjiang 150046) 摘　要:近年来,我国的电站锅炉旋流式煤粉燃烧器研制开发工作有很大进展,特别是引进国外大容量机组锅炉后,在旋流燃烧技术方面为我们提供了有益的借鉴。对国内外的旋流式煤粉燃烧器的应用技术进行综合分析,以促进我国燃烧技术的发展。 关键词:旋流燃烧器;锅炉改造;锅炉运行中图分类号:TK 223.23 文献标识码:B 文章编号:1002-1663(2000)0620028204 Abstract :Presents the significant progress made in the development of spiral coal powder burners for power sta 2tion boilers in recent years ,and since the im port of large capacity boilers in particular for the purpose of prom oting further development of combustion technology in China.K ey w ords :s piral burner ;u pgrading o f b oiler ;b oiler in use 0　前　言 随着锅炉容量的不断增大,四角切圆燃煤锅炉 炉膛出口烟温偏差有增大的趋势,而对冲布置的旋流式煤粉燃烧器锅炉有缓解烟温偏差带来的不利影响,因此旋流式煤粉燃烧器受到国内外锅炉制造厂家的重视。 哈锅早在20世纪50年代即开始设计生产旋流式煤粉燃烧器。当时制造的是蜗壳式旋流燃烧器,分别在75t Πh 、120t Πh 和220t Πh 等中、高压锅炉上应用。80年代,哈锅总结了过去设计制造旋流燃烧器的经验,开发了HG -ST W -I 型(双通道外混式)旋流燃烧器,在长山热电厂和新华电厂410t Πh 锅炉上应用,取得较好效果。以后又在HG -ST W -I 型旋流燃烧器基础上进一步开发了HG -ST W -Ⅱ旋流 式煤粉燃烧器,通过冷态试验掌握其性能后,推广到 600MW 机组锅炉上应用。 90年代,国内一些电厂相继引进了Babcock 公司、F oster Wheeler 公司、Steinm üler 公司的旋流燃烧技术,其中江苏南通电厂350MW 机组锅炉应用了加拿大Babcock 公司旋流式煤粉燃烧器,山东邹县发电厂600MW 机组锅炉应用了美国F oster Wheeler 公司的旋流式煤粉燃烧器。 1　旋流式煤粉燃烧器的发展 111　蜗壳式旋流燃烧器 早期的蜗壳式旋流燃烧器的工作原理:一次风、二次风从一侧切向进入蜗壳,经蜗壳产生旋转后进入炉膛。一次风、二次风旋向相同,但流动的旋转运动轨迹有所不同,原因是一次风和二次风的蜗壳直径大小不同,气流在蜗壳外边缘到中心的流动半径轨迹在不断地缩小,因而各点的气流所具有的惯性离心力也就不同。当气流进入蜗壳后,在圆周切向上的各点的离心力分布是不均匀的,导致射流进入炉膛后风速分布不均。在燃烧器喷口处,煤粉浓度和风速分布是不均匀的,这种分布不均现象对风粉混合、着火和燃烧都有一定影响。如某一区域气流速度偏高则可能着火滞后,而气流速度偏低则着火提前,燃烧温度偏高,对结焦性较强的煤种来讲,喷口附近区域就有可能发生结焦。另外,双蜗壳旋流燃烧器运行时,调节挡板的调节方式比较简单,阻力损失比较大。目前,老式(单)双蜗壳旋流燃烧器均已被改造。50年代和60年代初期设计制造的旋流燃烧器结构简图如图1、图2,设计运行特点见表1和表2。 收稿日期:2000-09-14 作者简介:包建锋(1954-),男,1978年毕业于哈尔滨工业大学锅炉专业,现任职于哈尔滨锅炉厂锅炉研究所,高级工程师。 — 82—Vol.22,No.6 Heilongjiang Electric P ower Dec.2000

各种燃气燃烧器工作原理及简介

各种燃气燃烧器工作原理及简介 气体燃烧器 气体燃烧器种类较多 , 以下按空气供给方式介绍几种工业锅炉上应用较多的燃烧器。 1. 自然供风燃烧器 如图 3-45 所示 , 按炉膛形状可以选择圆形或矩形燃烧 器 , 低压燃气通过管子上的火孔流出 , 与空气事先元预混合 , 是一次空气系数α l=0 的扩散燃烧方式 , 因 而也称为扩散文燃烧器。 这种燃烧器燃烧稳定 , 运行方便 , 而且结构简单 , 可以利用 300~400Pa 的低压燃气。但炉膛过量空气系数较大 , α= 、 1.2~1.6; 排烟热损失 q2 和气体不完全燃烧热损失 q3 偏大 ; 火焰较长 , 要求炉膛容积大 ; 燃烧速度低 , 只用于很小容量的锅炉。 2. 引射式燃烧器

它的种类繁多。按燃烧方式分 , 它有部分空气预混合的本生燃烧方式和空气预混合的无焰燃烧方式两种。 所用的引射介质可以是空气 , 也可以是一定压力的燃气 , 前者需要鼓风装置。 (1) 大气式引射燃烧器 如图 3-46 所示。燃气以一定流速自喷嘴进入引射器 , 在引射器的缩口处将一次空气 ( α1=0.45~0.65) 引入 , 两者经混合后流向燃烧器头部 , 由直径为 2~10mm 的火孔流出 , 以本生火焰形式燃烧。这种燃烧器也只用于小型锅炉 , 它适用于各种低压燃气 , 而且不需要鼓风装置。但热负荷太大 , 结构笨重。 (2) 空气引射式燃烧器

如图 3-47 所示。压头为 5000~600OPa 的空气经喷嘴通过引射器的缩口处时 , 形成负压 , 把低压的燃气从四个管孔吸人 , 两种气体在混合管中混合形成均匀的气体混合物 , 它流向火孔出口 , 并在与出口处相连接的稳焰火道中燃烧。图中所示的燃烧器是与全部燃烧空气预混合的无焰燃烧器 , 炉膛出口过量空气系数小 , 燃烧强度高 , 但需要鼓风装置 , 耗电大 , 适用于带有空气预热器的阻力较大的正压锅炉。 3. 鼓风式燃烧器鼓风式燃烧器一般由分配器、燃气分流器和火道组成。种类较多 , 常用的有旋流式和平流式两 种。 这两类燃烧器的配风器与燃油燃烧器基本相似 , 燃气分流器的基本形式为单管式和多管式。其结构简单。燃烧形成的火焰特征与通常旋流式和直流式燃油燃烧器也相似 , 这里不再一一叙述。以下列举一种常用的燃气燃烧 器的例子。图 3-48 是周边供气蜗壳式燃烧器。

低氮燃烧器改造对锅炉运行影响(通用版)

低氮燃烧器改造对锅炉运行影 响(通用版) Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0754

低氮燃烧器改造对锅炉运行影响(通用版) 摘要：燃煤电厂作为我国供电来源的主要组成部分，造成严重的空气污染问题。节能减排背景下我国各大燃煤发电厂采取各种措施降低氮氧化合物排放指标。其中使用最广泛的就是低氮改造燃烧器。文中分析低氮燃烧器改造对锅炉运行产生的影响，并给出针对性的解决措施。 在环保政策的要求下，工业如今也非常重视节能减排措施，低氮燃烧技术在环保上具有一定优势，但同时对锅炉的运行也存在着一定的影响，所以要在新环保技术产生问题的处理措施上，进一步加强，为工业可持续发展争取最大的环保机制。本文对有关内容展开了论述，具有一定的现实意义。 1、燃烧器内涵分析 燃烧器是燃料发电厂内锅炉的主要燃烧设备，燃烧器位于锅炉

炉膛的四个角上或墙壁上。燃烧器会通过一定的方式将各类燃料和燃烧时所必备的空气喷入炉膛内，燃料和空气会在炉膛内进行充分的混合，并在一定的气流结构下迅速着火并保持稳定的燃烧。如今使用的燃烧器都是自动化程度比较高的机电设备，燃烧器主要拥有送风、点火、监测、燃料以及电控系统五大系统。 按燃料的种类可以将燃烧器分为煤粉燃烧器、燃气燃烧器以及燃油燃烧器等。其中煤粉燃烧器利用一次风以及二次风把煤粉燃料喷入炉内，在均匀混合燃料与空气的同时形成特殊气流结构，使燃料在炉内稳定点着并完全燃烧。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。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。 2、低氮燃烧器改造对锅炉的影响分析 2.1燃烧稳定性的影响 锅炉的稳定性体现在很多方面，其最主要的体现是在温度的稳