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6-21 直流燃烧器分级配风方式的特点是什么？

答：直流燃烧器分级配风方式的特点是：一次风相对集中布置，二次风 分层布置，而且一、二次喷口保持较大的距离。它按着火三角形方案组织燃 烧，因此，分级配风方式是把燃烧所需要的二次风分级分阶段送入燃烧着煤 粉气流中。首先在一次风煤粉气流着火后送入一部分二次风，促使已着火的 煤粉气流的燃烧过程能够继续扩展；待全部着火后，再分批高速喷入二次 风，使它与着火燃烧的煤粉火炬强烈混合，借以加强气流的扰动，提高扩散 速度，促进煤粉的燃烧和燃尽过程。

6-22 四角布置切圆燃烧直流燃烧器的布置方式有哪些？

答：切圆燃烧方式中，四角直流燃烧器通常有以下几种布置方式：

(1）正四角方式。这种布置方式，燃烧器出口气流两侧补气条件差异 小，气流偏离较轻，风粉管道可对称布置，但有时四角因有柱子而不能采用 正四角布置燃烧器。

(2）正八角方式。这种布置方式的特与正四角布置相似，但火焰在炉 膛的充分程度比四角布置高。

(3）矩形布置。在这种布置中，矩形的长短边之比应小于1.25~1.35, 否则气流流动发生扭曲和气流偏斜。实际切圆为椭圆。

(4）大小切圆方式。适用于截面长宽比较大的炉膛，可改善气流偏斜， 防止实际切圆的椭圆度太大。若采用一对角正切大圆，另一对角反切小圆， 则利用反切气流可减小实际切圆的椭圆度。

(5）大切圆四角切圆方式。可改善气流出口两侧补气条件，但切角处的水冷壁弯管和炉墙密封结构比较复杂。

(6）两角相切、两角对冲方式。可改善出口气流的偏离，避免炉膛结 渣，与四角切圆相比，气流旋转强度较弱。

(7）六角切圆方式。这种方式适用于截面较大的单炉膛，特别适用于大 容量褐煤锅炉，可保持炉内气流有足够的旋转强度。风扇磨煤机可以布置在 炉膛周围，风粉管道短，锅炉立柱布置方便。但为了防止炉膛出甲烟温偏差 大，应避免相邻两角燃烧器同时停用，抽炉烟点的布置应恰当。罗马尼亚的 1035t/h褐煤锅炉便采用这种布置。

(8）八角切圆布置。其主要特点和六角切圆相似，联邦德国1800t/h褐 煤锅炉采用了这种布置方式。

(9）双炉膛四角切圆方式。双炉膛布置的特点是适用于容量大于 500mw的锅炉机组，如美国配500MW 机组的锅炉就采用了这种方式。

(10）双室炉膛切圆方式。该布置方式的特点是燃烧器出口轴线与两侧 墙夹角相差较大，因而补气条件也相差较大。燃烧器的布置应考虑能打双面 水冷壁的焦渣，相邻两燃烧器有抽出检修的可能性，以及风粉管道与立柱布 置的合理性。但两炉膛气流的旋转方向会影响炉膛出口烟温的偏差，可利用 两个炉膛燃烧器的不同摆动角度来调整炉膛出口烟温的偏差。如上海锅炉厂 生产的1000t/h锅炉采用的就是这种布置。

(11）八角双室炉膛。这种布置方式的大切角可改善燃烧器出口气流的 偏斜，大切角部分的水冷壁弯管及炉墙密封结构比较复杂，双面水冷壁的打 渣条件则比不切角的好些。

6-23 一次风煤粉气流的偏斜是如何形成的？其危害是什么？

答：切圆燃烧方式四角布置直流燃烧器的炉膛内，其空气动力结构比较 复杂，从燃烧器喷口喷射出来的气流，并不能保持沿喷口几何轴线方向前进，而会出现一定程度的偏斜，使气流偏向炉墙一侧。偏斜严重时，会使燃 烧器射流贴附或冲击炉墙，这是造成炉膛水冷壁结渣的主要原因。而水冷壁 结渣，则直接影响锅炉运行的安全性和经济性。

在切圆燃烧中，由于燃烧器的一次风煤粉气流动量比二次风小，其刚性 较差，因此一次风气流的偏斜也就最严重。水冷壁结渣往往是由于一次风煤 粉气流贴壁冲墙造成的。所以从避免水冷壁结渣方面看，应尽量减小一次风 煤粉气流的偏斜。

6-24影响一次煤气的主要因素有哪些？

答：影响一次风煤粉气流偏斜的主要因素有：

(1）冷角气流的横向推力。一次风射流的偏斜，首先是由于受到邻角气 流的横向推力作用，而邻角横向推力的大小，取决于炉内气流的旋转强度， 即与炉膛四角射流的旋转动量矩有关，其中二次风射流的动量矩起主要作 用。二次风动量增加，中心旋转强度就增大，对四角气流的横向推力也增 大，致使一次风射流偏斜加剧。当然，由于二次风射流的动量比一次风大， 在一、二次风射流混合的过程中，二次风动量会有一部分传给一次风，而使 一次风偏斜减缓，但试验证明，这个作用远小于横向推力。

(2）假想切圆直径。假想切圆直径是直接影响四角射流旋转动量矩的因 素之一。假想切圆直径过大，四角射流的横向推力就增大，射流喷出燃烧器 后就会偏斜，贴壁冲墙，引起结渣。但较小的切圆直径也不好，会影响煤粉 着火的稳定。

(3）燃烧器的结构特性。燃烧器的高宽比∑h/b越大，气流偏斜的情况 就越严重。为防止气流偏斜到贴壁冲墙，大容量锅炉一般将每个角上的燃烧 器沿高度方向分成几组，每组的高宽比要小于4~6，而不能大于8。而且各 组之间的间距高度不小于燃烧器喷口的宽度。这个间距相当于压力平衡孔， 以此来减少两侧的压差，减轻气流的偏斜。

(4）炉膛截面尺寸。四角布置直流燃烧器的炉膛，其截面应设计成正方 形或接近正方形的矩形，这样的炉膛宽度与炉膛深度，两者的比值应在 1.0~1.2，这时因燃烧器几何轴线与相邻炉墙夹角α与β不等而造成补气条 件的差异不会很大，气流偏斜程度较轻。若两者的比值大于1.2，射流两侧 的补气条件就会明显不同。

6-25 采用高浓度煤粉燃烧器对稳定着火和燃烧的影响有哪些？

答：采用高浓度煤粉燃烧器，即提高燃烧器出口煤粉的浓度，对煤粉火 炬的着火和稳燃有许多积极作用，可以归纳为：

(1）提高煤粉浓度能使一次风煤粉气流的着火热减少。很明显，当煤粉 浓度提高，即一次风量减少，此时着火热降低，煤粉气流就容易着火。

(2）煤粉浓度的增加将加速着火前煤粉的化学反应速度，也加速了着火 后煤粉的化学反应速度，使放热增加，故促进了煤粉的着火及着火的稳 定性。

(3）煤粉浓度增加，使一次风煤粉空气混合物的着水温度降低。

(4）煤粉浓度提高，由于减少了着火热，将使煤粉气流在相同时间内加 热到更高温度，即煤粉浓度提高后，气流的加热条件强化了，加热速度提高 了，因此，达到着火所需时间缩短了。即着火时间随煤粉浓度的提高，在一定范围内将会缩短，从而也缩短了着火距离。

(5）煤粉浓度提高，增加了火焰黑度和辐射吸热量，促进了煤粉的着 火，并提高了火焰传播速度。

(6）煤粉浓度增加，还可以降低NO_x的生成量。这是因为煤粉浓度提 高后，一次风煤粉气流中的含氧量降低，在氧量不足的条件下，游离的N₂ 转化成NO_x的机会减少；而且，试验证明，燃料中N₂生成NO_x的生成量 也与氧浓度平方成正比。因此，减少一次风量，提高煤粉浓度，对降低 NOx是有好处的。

应该指出，燃烧器出口的煤粉浓度并不是越高越好，如果煤粉浓度过 高，不但会因氧气不定影响挥发分的燃尽，产生煤烟，而且还会影响煤粒温 度的提高，使着火推迟，因此，存在着一个最有利的煤粉浓度。煤粉浓度与 煤种有关，每个煤种有一个最有利的煤粉浓度，而且煤的挥发分越低，所需 的最有利煤粉浓度相应增大。

6-26 高浓度煤粉燃烧器的结构及工作原理是什么？

答：高浓度煤粉燃烧器的结构和工作原理是：

(1）利用转弯使煤粉浓淡分离的高浓度煤粉燃烧器。其工作原理是利用 煤粉气流通过管道转弯时，受离心力作用而使煤粉颗粒向管道外侧分离浓 缩。这种利用转弯使煤粉分离浓缩的高浓度煤粉燃烧器常在四角布置切圆燃 烧的燃烧器锅炉上使用。

(2）利用出口扩锥使煤粉浓缩的高浓度煤粉燃烧器。出口扩锥有两种结 构，一种结构是在喷嘴出口处装有波形扩锥，这可以增加一次风煤粉气流与 回流烟气的接触面；另一种结构是利用简单的V形扩锥，在扩锥出口处有 不大的翻边，试验表明，这种翻边对增加高温烟气的回流有很大作用。上述 两种结构的扩锥角度均为20℃。

(3）百叶窗式锥形轴向分离浓缩的高浓度煤粉燃烧器。煤粉气流流过百 叶窗式的分离浓缩器时，由于煤粉粒子的惯性较大，不易改变其直线流动的 状态，而空气流则从百叶窗中小孔流出。这样，煤粉气流在通过百叶窗式分 离浓缩器的后部，就将煤粉和空气分离，形成高煤粉浓度的富粉流，直接送 进锅炉炉膛中燃烧。

(4）旋风式煤粉浓缩燃烧器。旋风式煤粉浓缩燃烧器是利用旋风子使煤 粉浓淡分离。煤粉空气混合物经分配箱分成两路进入旋风子，由于离心分离 作用，而被分成富粉流和贫粉流。贫粉流经过旋风子上部的抽气管进人炉 膛，而富粉流则从旋风子下部经过燃烧器的喷嘴进入炉膛。

(5）变换一次风的煤粉浓缩燃烧器（简称PAX燃烧器）。它的工作原理 实质上是先用分离方法把一次风煤粉气流浓缩，然后再混入高温的二次风， 以促使煤粉火炬的着火和火焰的稳定。PAX燃烧器有以下特点：①能增强 煤粉气流的初始浓度；②气粉流速度低，故增加煤粉着火时间；③能直 接、高效率地燃烧各种低挥发分煤；④在低负荷时能稳定燃烧；⑤二次风 的引入对火焰的稳定和煤粉的燃尽起到积极作用。

6-27 W形火焰燃烧方式的工作原理是什么？

答：W形火焰炉膛由下部的拱式着火炉膛和上部的辐射炉膛组成。着 火炉膛的深度比辐射炉膛大约80%~120%，前后突出的炉顶构成炉顶g拱， 煤粉喷嘴及二次风喷嘴装在炉顶拱上，并向下喷射。当煤粉气流向下流动扩 展时，在炉膛下部与三次风相遇后，180°转弯向上流动，形成W形火焰。 燃烧生成的烟气进入辐射炉膛。在炉顶拱下区域的水冷壁敷设燃烧带，使着 火区域形成高温，以利着火。

W形火焰燃烧方式的炉内过程分为三个阶段：第一阶段为起始阶段， 燃料在低扰动状态下着火和初燃，空气以低速，少量引入，以免影响着火； 第二阶段为燃烧阶段，燃料和二次风、三次风强烈混合，急剧燃烧；第三阶 段为辐射传热阶段，燃烧生成物进入上部炉膛，除继续以低扰动状态使燃烧 趋于完全外，对受热面进行辐射热交换。

国内外实践证明，W形火焰燃烧方式对燃用低挥发分煤是有效的。但 它的炉膛容积的大小和形状结构、燃烧带的敷设位置及面积、配风比例及风 速等因素，对W形火焰燃烧都会产生显著的影响。

6-28 W形火焰燃烧方式的特点是什么？

答：W形火焰燃烧方式的特点是：

(1）煤粉开始自上而下流动，着火后向下扩展，随着燃烧过程的发展， 煤粉颗粒逐渐变小，速度减慢。在离开一次风喷口数米处，火焰开始转折 180°向上流动，既不易产生煤粉分离现象，又获得了较长的火焰燃烧行程。 煤粉在炉内停留的时间较长，有利于提高燃烧效率，更适合低挥发分煤的 燃烧。

(2）由于着火区没有大量空气进入，保证了炉膛温度无明显下降。而 且，有部分高温烟气回流至着火区，有利于迅速加热进入炉内的煤粉气流， 加速着火，提高着火的稳定性。

(3）下部的拱式着火炉膛的前、后墙及炉顶拱部分，可以辐射大量热 量，提供了煤粉气流比较充足的着火热。

(4）煤粉自上而下进入炉膛，一次风率可降至5%~15%，风速很低， 可以低至15m/s。这便于采用直流式燃烧器，而且空气可以沿火焰行程逐步 加入，达到分级配风的目的。

(5）宜采用高浓度煤粉燃烧器，有利于着火。

(6）因为燃烧过程基本上是在下部着火炉膛中高温区内完成，而上部炉 膛主要用来冷却烟气，所以，锅炉炉膛的高度主要由炉膛出口烟气温度决 定。这样可以使上、下炉膛的横截面布置都比较灵活。

(7）因为火焰流向与炉内水冷壁平行，所以没有烟气冲刷炉墙现象，也 就不易结渣。

(8）因为火焰不旋转，炉膛出口烟气的速度场和温度场分布比较均 匀，可以减少过热器和再热器的热偏差。而且炉内热力工况良好，有利于 稳燃。

(9）因为采用了二次风煤粉气流下行后转180°弯向上流程的火焰烟气流 程，可以分离烟气中的部分飞灰。

(10）由于采用分段送风，以及喷嘴出口煤粉的可调性，使W形火焰炉 型能适应较广的煤种、负荷的变化，有良好的调节性能。

W形火焰燃烧方式的锅炉，其主要缺点是煤粉和空气的后期混合较差， 且由于下部炉膛截面较上部炉膛大，故火焰中心偏低，炉内温度水平较低， 可能使不完全燃烧热损失增大。为解决这个问题，必须在炉顶拱下部的水冷 壁上敷设燃烧带，以造成着火区的高温，但燃烧带敷设的部位又易引起结 渣。此外，炉膛结构比较复杂，而且尺寸较大，因而造价也较高。

6-29 燃用劣质煤的有效措施有哪些？

答：要使劣质煤完全燃烧，主要从强化燃料的着火、燃烧和燃尽方面着 手，通常采用如下的措施比较有效。

(1）要有性能良好的燃烧器。燃烧器的性能和布置要有利于燃煤的加快 着火、燃烧和燃尽。在强化着火方面，从燃烧器出来的射流不但要从射流外 边界卷吸炉内高温烟气，以提高一次风煤粉气流的温度来帮助着火；而且要 有一个回流区，使高温烟气直接回流到火焰根部，即回流到燃烧器出口附 近，就可大大强化着火过程。

(2）利用热风送粉和较高的预热空气温度。提高煤粉气流的初温能减少 着火热，加快着火，因此，燃用难着火劣质煤的煤粉炉制粉系统，应广泛采 用中间储仓式热风送粉系统，利用较高温度的热风，而不是用温度很低的乏 气作为一次风。与此同时采用较高的预热空气温度。

(3）提高燃烧器区域的温度。煤粉气流在燃烧器区域内着火，因此提 高燃烧器区域的温度可以加快燃煤的着火。广泛采用的措施有两种：①采 用适当的燃烧器区域热强度；②在燃烧器区域内敷设燃烧带，减少该区 域内水冷壁的吸热，以相应提高此区域的温度，这是燃用低挥发分煤的有 效措施。但应注意，燃烧带安装的位置和数量要适当，否则会引起结渣。 另外，燃烧带在炉内高温烟气作用下，很易脱落和减薄，在检修时要及时 修复。

(4）采用较低的一次风率和一次风速。减少一次风率会使煤粉气流的着 火热减少，有利于着火。对于燃用无烟煤的固态排渣煤粉炉，一次风率在 20%~25％范围内，一次风速也相应加以控制，通常在20~25m/s范围内。

(5）采用较细的煤粉细度。煤粉颗粒较小，有助于低挥发分煤的着火、 燃烧和燃尽，因此，在运行中必须严格控制煤粉细度，最适宜的煤粉细度应 为R₉₀≤10%。

(6）锅炉运行的负荷不能太低。在锅炉运行时，其最低负荷不投油助燃 情况下，不能低于设计时所考虑的最低稳燃负荷，否则燃煤的着火和燃烧将 由于负荷太低、炉内温度水平低、得不到足够的着火热源而出现不稳定，甚 至可能熄火。或者要稳定着火和燃烧，必须投油助燃。

6-30 煤粉炉的点火装置的作用是什么？

答：煤粉炉的点火装置的作用：主要是在锅炉启动时，利用它来点燃主 燃烧器的煤粉气流。另外，当锅炉机组需在较低负荷下运行，或者在燃煤质 量变差时，由于炉膛温度的降低危及煤粉着火的稳定性，炉内火焰发生脉动 以至有熄火危险时，也用点火装置来稳定燃烧或作为辅助燃烧设备。

来源：锅炉运行/《火电厂生产岗位技术问答》