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1、哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理第五章第五章 燃烧理论基础及燃烧设备燃烧理论基础及燃烧设备5-15-1 燃料燃烧的基本概念燃料燃烧的基本概念燃料燃烧的基本概念燃料燃烧的基本概念5-25-2手烧炉、链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点手烧炉、链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点手烧炉、链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点手烧炉、链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点5-35-3室燃炉室燃炉室燃炉室燃炉5-45-4流化床及循环流化床燃烧技术流化床及循环流化床燃烧技术流化床及循环流化床燃烧技术流化床及循环流化床燃烧技术哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理5-1燃料燃
2、烧的基本概念燃料燃烧的基本概念锅炉燃烧是个复杂的化学锅炉燃烧是个复杂的化学锅炉燃烧是个复杂的化学锅炉燃烧是个复杂的化学物理过程，其影响因素很多。物理过程，其影响因素很多。物理过程，其影响因素很多。物理过程，其影响因素很多。 一、燃烧设备的分类一、燃烧设备的分类一、燃烧设备的分类一、燃烧设备的分类 1. 1.层层层层燃燃燃燃炉炉炉炉固固固固体体体体燃燃燃燃料料料料被被被被层层层层铺铺铺铺在在在在炉炉炉炉排排排排上上上上进进进进行行行行层层层层状状状状燃燃燃燃烧烧烧烧的的的的锅炉，如：手烧炉、链条炉、抛煤机炉等；锅炉，如：手烧炉、链条炉、抛煤机炉等；锅炉，如：手烧炉、链条炉、抛煤机炉等；锅炉，如：
3、手烧炉、链条炉、抛煤机炉等； 2. 2.室室室室燃燃燃燃炉炉炉炉燃燃燃燃料料料料呈呈呈呈雾雾雾雾状状状状或或或或细细细细颗颗颗颗粒粒粒粒随随随随空空空空气气气气喷喷喷喷入入入入炉炉炉炉内内内内呈呈呈呈悬悬悬悬浮状燃烧的锅炉，如：煤粉炉、油炉、气炉等；浮状燃烧的锅炉，如：煤粉炉、油炉、气炉等；浮状燃烧的锅炉，如：煤粉炉、油炉、气炉等；浮状燃烧的锅炉，如：煤粉炉、油炉、气炉等； 3. 3.沸沸沸沸腾腾腾腾炉炉炉炉燃燃燃燃料料料料被被被被气气气气流流流流托托托托起起起起、携携携携带带带带，呈呈呈呈上上上上下下下下翻翻翻翻滚滚滚滚沸沸沸沸腾腾腾腾状状状状燃燃燃燃烧烧烧烧的的的的锅锅锅锅炉炉炉炉，如如如
4、如：流流流流化化化化床床床床、鼓鼓鼓鼓泡泡泡泡床床床床、循循循循环环环环流流流流化化化化床床床床、增压流化床等；增压流化床等；增压流化床等；增压流化床等； 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理二、固体燃料的燃烧过程二、固体燃料的燃烧过程二、固体燃料的燃烧过程二、固体燃料的燃烧过程1.1.燃料燃烧的几个阶段：燃料燃烧的几个阶段：燃料燃烧的几个阶段：燃料燃烧的几个阶段：着火前的热力准备阶段；着火前的热力准备阶段；着火前的热力准备阶段；着火前的热力准备阶段；挥发份着火与焦炭的燃烧阶段；挥发份着火与焦炭的燃烧阶段；挥发份着火与焦炭的燃烧阶段；挥发份着火与焦炭的燃烧阶段；灰渣形成
5、及燃尽阶段。灰渣形成及燃尽阶段。灰渣形成及燃尽阶段。灰渣形成及燃尽阶段。 2.2.燃料完全燃烧的必备条件燃料完全燃烧的必备条件燃料完全燃烧的必备条件燃料完全燃烧的必备条件保持一定的高温环境；保持一定的高温环境；保持一定的高温环境；保持一定的高温环境；供供供供给给给给足足足足够够够够而而而而适适适适度度度度的的的的空空空空气气气气量量量量，并并并并确确确确保保保保燃燃燃燃料料料料与与与与空空空空气气气气有有有有良良良良好好好好 的接触和充分混合的氛围；的接触和充分混合的氛围；的接触和充分混合的氛围；的接触和充分混合的氛围；燃料要有一定的燃烧时间及燃烧空间；燃料要有一定的燃烧时间及燃烧空间；燃料要
6、有一定的燃烧时间及燃烧空间；燃料要有一定的燃烧时间及燃烧空间；及时排出低温燃烧产物（如：低温烟气和灰渣）。及时排出低温燃烧产物（如：低温烟气和灰渣）。及时排出低温燃烧产物（如：低温烟气和灰渣）。及时排出低温燃烧产物（如：低温烟气和灰渣）。 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理三、燃料的燃烧反应速度三、燃料的燃烧反应速度三、燃料的燃烧反应速度三、燃料的燃烧反应速度锅锅锅锅炉炉炉炉燃燃燃燃烧烧烧烧过过过过程程程程是是是是个个个个复复复复杂杂杂杂的的的的化化化化学学学学物物物物理理理理过过过过程程程程，燃燃燃燃烧烧烧烧速速速速度度度度取取取取决决决决于化学条件和物理条件。于化
7、学条件和物理条件。于化学条件和物理条件。于化学条件和物理条件。反反反反应应应应速速速速度度度度单单单单位位位位时时时时间间间间内内内内、单单单单位位位位体体体体积积积积中中中中反反反反应应应应物物物物消消消消耗耗耗耗或或或或产产产产物物物物生生生生成成成成的的的的摩摩摩摩尔尔尔尔数数数数，mol/(mmol/(m3 3s) s)。燃燃燃燃烧烧烧烧技技技技术术术术中中中中常常常常采采采采用用用用炉炉炉炉膛膛膛膛容积热强度容积热强度容积热强度容积热强度q qv v和面积热强度和面积热强度和面积热强度和面积热强度q qf f来表征燃烧反应速度。来表征燃烧反应速度。来表征燃烧反应速度。来表征燃烧反应速
8、度。 1. 1.化化化化学学学学条条条条件件件件：燃燃燃燃料料料料氧氧氧氧化化化化反反反反应应应应的的的的化化化化学学学学反反反反应应应应速速速速度度度度，其其其其影影影影响响响响因因因因素素素素有有有有：温温温温度度度度、反反反反应应应应物物物物质质质质的的的的浓浓浓浓度度度度及及及及反反反反应应应应空空空空间间间间的的的的压压压压力力力力等等等等；在锅炉燃烧技术中，其影响因素主要是温度。在锅炉燃烧技术中，其影响因素主要是温度。在锅炉燃烧技术中，其影响因素主要是温度。在锅炉燃烧技术中，其影响因素主要是温度。2. 2.物物物物理理理理条条条条件件件件：燃燃燃燃烧烧烧烧空空空空气气气气与与与与燃
9、燃燃燃料料料料的的的的相相相相对对对对速速速速度度度度，气气气气流流流流扩扩扩扩散散散散速速速速度度度度及及及及热热热热量量量量传传传传递递递递速速速速度度度度等等等等；在在在在锅锅锅锅炉炉炉炉燃燃燃燃烧烧烧烧技技技技术术术术中中中中，起起起起主主主主要要要要作作作作用用用用的的的的是是是是气气气气流流流流扩扩扩扩散散散散速速速速度度度度，包包包包括括括括氧氧氧氧气气气气向向向向碳碳碳碳粒粒粒粒表表表表面面面面的的的的扩扩扩扩散散散散和和和和燃烧产物的反向扩散。燃烧产物的反向扩散。燃烧产物的反向扩散。燃烧产物的反向扩散。哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理影响反应速度的
10、因素：影响反应速度的因素：影响反应速度的因素：影响反应速度的因素：反应物质（燃料）的特性。反应物质（燃料）的特性。反应物质（燃料）的特性。反应物质（燃料）的特性。E E降低，反应速度提高；降低，反应速度提高；降低，反应速度提高；降低，反应速度提高；温度。温度提高，分子平均动能增加，碰撞机会增加；温度。温度提高，分子平均动能增加，碰撞机会增加；温度。温度提高，分子平均动能增加，碰撞机会增加；温度。温度提高，分子平均动能增加，碰撞机会增加；浓度。浓度提高，碰撞机会增加；浓度。浓度提高，碰撞机会增加；浓度。浓度提高，碰撞机会增加；浓度。浓度提高，碰撞机会增加；压力。压力提高，单位体积分子数增加，碰撞
11、机会增加。压力。压力提高，单位体积分子数增加，碰撞机会增加。压力。压力提高，单位体积分子数增加，碰撞机会增加。压力。压力提高，单位体积分子数增加，碰撞机会增加。其中温度是最重要的燃烧反应影响因素。其中温度是最重要的燃烧反应影响因素。其中温度是最重要的燃烧反应影响因素。其中温度是最重要的燃烧反应影响因素。 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理1 1. .温度对燃烧速度的影响温度对燃烧速度的影响温度对燃烧速度的影响温度对燃烧速度的影响遵循阿累尼乌斯定律：遵循阿累尼乌斯定律：遵循阿累尼乌斯定律：遵循阿累尼乌斯定律： 式中：式中：式中：式中：k k表征化学反应速度的常数；表征化
12、学反应速度的常数；表征化学反应速度的常数；表征化学反应速度的常数； k k0 0频率因子；频率因子；频率因子；频率因子； R R通通通通用用用用气气气气体体体体常常常常数数数数， R R8.31438.3143 kJ/(molkJ/(mol K)K)； E E化学反应活化能，化学反应活化能，化学反应活化能，化学反应活化能，T T 绝对温度，绝对温度，绝对温度，绝对温度，KK。哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理2.2.气流扩散能力对燃烧速度的影响气流扩散能力对燃烧速度的影响气流扩散能力对燃烧速度的影响气流扩散能力对燃烧速度的影响气流扩散能力决定于氧气浓度，遵循如下关系式
13、：气流扩散能力决定于氧气浓度，遵循如下关系式：气流扩散能力决定于氧气浓度，遵循如下关系式：气流扩散能力决定于氧气浓度，遵循如下关系式：MM表征气流扩散速度的量；表征气流扩散速度的量；表征气流扩散速度的量；表征气流扩散速度的量； D Dk k扩散速度常数，主要取决于气流速度；扩散速度常数，主要取决于气流速度；扩散速度常数，主要取决于气流速度；扩散速度常数，主要取决于气流速度；C Cqlql、C Cjt jt气流和焦炭表面的氧气浓度。气流和焦炭表面的氧气浓度。气流和焦炭表面的氧气浓度。气流和焦炭表面的氧气浓度。哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理温温温温度度度度和和和和气气
14、气气流流流流扩扩扩扩散散散散速速速速度度度度在在在在燃燃燃燃料料料料燃燃燃燃烧烧烧烧不不不不同同同同区区区区段段段段有有有有着着着着不不不不同同同同的的的的影影影影响响响响。由此燃料的燃烧过程可以分成三种不同的燃烧区域：由此燃料的燃烧过程可以分成三种不同的燃烧区域：由此燃料的燃烧过程可以分成三种不同的燃烧区域：由此燃料的燃烧过程可以分成三种不同的燃烧区域： 1 1）动力燃烧区：）动力燃烧区：）动力燃烧区：）动力燃烧区：燃燃燃燃烧烧烧烧速速速速度度度度取取取取决决决决于于于于温温温温度度度度亦亦亦亦即即即即取取取取决决决决于于于于化化化化学学学学反反反反应应应应速速速速度度度度的的的的工工工工况
15、况况况，动动动动力燃烧工况所在的燃烧区域为动力燃烧区力燃烧工况所在的燃烧区域为动力燃烧区力燃烧工况所在的燃烧区域为动力燃烧区力燃烧工况所在的燃烧区域为动力燃烧区 。2 2）扩散燃烧区：）扩散燃烧区：）扩散燃烧区：）扩散燃烧区：燃燃燃燃烧烧烧烧速速速速度度度度取取取取决决决决于于于于气气气气流流流流的的的的扩扩扩扩散散散散速速速速度度度度的的的的工工工工况况况况，扩扩扩扩散散散散燃燃燃燃烧烧烧烧工工工工况况况况所所所所在的燃烧区域为扩散燃烧区在的燃烧区域为扩散燃烧区在的燃烧区域为扩散燃烧区在的燃烧区域为扩散燃烧区 。3 3）过渡燃烧区：）过渡燃烧区：）过渡燃烧区：）过渡燃烧区：动力燃烧区及扩散燃
16、烧区之间的区域为过渡燃烧区动力燃烧区及扩散燃烧区之间的区域为过渡燃烧区动力燃烧区及扩散燃烧区之间的区域为过渡燃烧区动力燃烧区及扩散燃烧区之间的区域为过渡燃烧区 。哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理四、着火四、着火四、着火四、着火1.1.链式着火：链式着火：链式着火：链式着火：是是是是由由由由于于于于燃燃燃燃烧烧烧烧链链链链锁锁锁锁反反反反应应应应的的的的分分分分支支支支，使使使使活活活活化化化化中中中中心心心心浓浓浓浓度度度度迅迅迅迅速速速速增增增增加加加加，导致反应速度急剧加速。导致反应速度急剧加速。导致反应速度急剧加速。导致反应速度急剧加速。2.2.热力着火：热力
17、着火：热力着火：热力着火：是是是是指指指指由由由由于于于于系系系系统统统统内内内内热热热热量量量量积积积积聚聚聚聚，引引引引起起起起化化化化学学学学反反反反应应应应速速速速度度度度按按按按阿阿阿阿累累累累尼尼尼尼乌乌乌乌斯指数函数关系迅速猛增。斯指数函数关系迅速猛增。斯指数函数关系迅速猛增。斯指数函数关系迅速猛增。在在在在实实实实际际际际燃燃燃燃烧烧烧烧过过过过程程程程中中中中，不不不不可可可可能能能能有有有有单单单单纯纯纯纯的的的的链链链链式式式式着着着着火火火火或或或或热热热热力力力力着着着着火火火火，往往往往往往往往是是是是两两两两种种种种同同同同时时时时存存存存在在在在，并并并并相相相
18、相互互互互促促促促进进进进。一一一一般般般般说说说说来来来来，在在在在高高高高温温温温下下下下，热热热热力力力力着着着着火火火火是是是是引引引引起起起起着着着着火火火火的的的的主主主主要要要要因因因因素素素素；而而而而在在在在低低低低温温温温时时时时，链链链链式式式式着着着着火火火火则起主导作用。则起主导作用。则起主导作用。则起主导作用。哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理五、混合五、混合五、混合五、混合 扩散扩散扩散扩散 ；自由射流；自由射流；自由射流；自由射流 ；平行射流；平行射流；平行射流；平行射流 ；相交射流相交射流相交射流相交射流 ；旋转射流；旋转射流；旋转射
19、流；旋转射流 ；一次风和二次风。；一次风和二次风。；一次风和二次风。；一次风和二次风。 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理六、燃烧设备特性的主要参数六、燃烧设备特性的主要参数六、燃烧设备特性的主要参数六、燃烧设备特性的主要参数 1.1.层燃炉层燃炉层燃炉层燃炉 1 1） 炉排面积可见热强度：单位面积的炉排，在单位时间炉排面积可见热强度：单位面积的炉排，在单位时间炉排面积可见热强度：单位面积的炉排，在单位时间炉排面积可见热强度：单位面积的炉排，在单位时间内所燃烧内所燃烧内所燃烧内所燃烧 煤的放热量煤的放热量煤的放热量煤的放热量 。2 2）炉炉炉炉膛膛膛膛容容容容积积积积
20、可可可可见见见见热热热热强强强强度度度度：单单单单位位位位容容容容积积积积的的的的炉炉炉炉膛膛膛膛，在在在在单单单单位位位位时时时时间间间间内所燃烧煤的放热量内所燃烧煤的放热量内所燃烧煤的放热量内所燃烧煤的放热量 。哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理2.2.室燃炉室燃炉室燃炉室燃炉1 1）炉膛截面可见热强度）炉膛截面可见热强度）炉膛截面可见热强度）炉膛截面可见热强度2 2）炉膛容积可见热强度）炉膛容积可见热强度）炉膛容积可见热强度）炉膛容积可见热强度哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理3.3.炉膛设计步骤炉膛设计步骤炉膛设计步骤炉膛设计步骤 （
21、1 1）根根根根据据据据给给给给定定定定参参参参数数数数（D D、T T、P P和和和和燃燃燃燃料料料料种种种种类类类类），估估估估计计计计燃燃燃燃料料料料消耗量；消耗量；消耗量；消耗量；（2 2）查表选取）查表选取）查表选取）查表选取q qV V，q qR R；（3 3）利用公式计算炉排面利用公式计算炉排面利用公式计算炉排面利用公式计算炉排面R R和炉膛体积和炉膛体积和炉膛体积和炉膛体积V V；（4 4）根据炉排面积，设具体情况选定炉子宽度和深度；根据炉排面积，设具体情况选定炉子宽度和深度；根据炉排面积，设具体情况选定炉子宽度和深度；根据炉排面积，设具体情况选定炉子宽度和深度；（5 5） 确
22、定炉膛高度；确定炉膛高度；确定炉膛高度；确定炉膛高度；（6 6）对室燃炉相应计算）对室燃炉相应计算）对室燃炉相应计算）对室燃炉相应计算 。哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理5-2手烧炉、链条炉、抛煤机链条炉手烧炉、链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点及其燃烧特点哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理5-3室燃炉室燃炉炉膛炉膛炉膛炉膛: :炉膛是组织煤粉与空气连续混合、着火燃烧直到燃尽炉膛是组织煤粉与空气连续混合、着火燃烧直到燃尽炉膛是组织煤粉与空气连续混合、着火燃烧直到燃尽炉膛是组织煤粉与空气连续混合、着火燃烧直到燃尽的空间。固态排渣煤粉炉的结构比较
23、简单，外形呈高大立方的空间。固态排渣煤粉炉的结构比较简单，外形呈高大立方的空间。固态排渣煤粉炉的结构比较简单，外形呈高大立方的空间。固态排渣煤粉炉的结构比较简单，外形呈高大立方体，烟气是上升或旋流上升的流动形式。炉膛四周铺设水冷体，烟气是上升或旋流上升的流动形式。炉膛四周铺设水冷体，烟气是上升或旋流上升的流动形式。炉膛四周铺设水冷体，烟气是上升或旋流上升的流动形式。炉膛四周铺设水冷壁，上部布置有过热器受热面，下部由前后墙水冷壁倾斜形壁，上部布置有过热器受热面，下部由前后墙水冷壁倾斜形壁，上部布置有过热器受热面，下部由前后墙水冷壁倾斜形壁，上部布置有过热器受热面，下部由前后墙水冷壁倾斜形成冷灰斗
24、。大约占全部燃料灰分的成冷灰斗。大约占全部燃料灰分的成冷灰斗。大约占全部燃料灰分的成冷灰斗。大约占全部燃料灰分的10102020的灰渣掉入冷的灰渣掉入冷的灰渣掉入冷的灰渣掉入冷灰斗以固体形态排出炉外，其余以飞灰形式被烟气带出炉膛。灰斗以固体形态排出炉外，其余以飞灰形式被烟气带出炉膛。灰斗以固体形态排出炉外，其余以飞灰形式被烟气带出炉膛。灰斗以固体形态排出炉外，其余以飞灰形式被烟气带出炉膛。在燃用难着火的煤种时，常在燃烧器区域的水冷壁上敷设卫在燃用难着火的煤种时，常在燃烧器区域的水冷壁上敷设卫在燃用难着火的煤种时，常在燃烧器区域的水冷壁上敷设卫在燃用难着火的煤种时，常在燃烧器区域的水冷壁上敷设卫
25、燃带，保持燃烧区的高温。此外，通常在炉膛出口区把后墙燃带，保持燃烧区的高温。此外，通常在炉膛出口区把后墙燃带，保持燃烧区的高温。此外，通常在炉膛出口区把后墙燃带，保持燃烧区的高温。此外，通常在炉膛出口区把后墙伸向炉内形成折焰角，以延长煤粉在炉内的行程，并改善炉伸向炉内形成折焰角，以延长煤粉在炉内的行程，并改善炉伸向炉内形成折焰角，以延长煤粉在炉内的行程，并改善炉伸向炉内形成折焰角，以延长煤粉在炉内的行程，并改善炉内火焰的充满情况，使出口烟温趋于均匀。内火焰的充满情况，使出口烟温趋于均匀。内火焰的充满情况，使出口烟温趋于均匀。内火焰的充满情况，使出口烟温趋于均匀。哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业
26、大学（威海）热能转换装置原理燃燃燃燃烧烧烧烧器器器器: :燃燃燃燃烧烧烧烧器器器器的的的的作作作作用用用用是是是是保保保保证证证证煤煤煤煤粉粉粉粉和和和和空空空空气气气气在在在在进进进进入入入入炉炉炉炉膛膛膛膛时时时时能能能能充充充充分分分分混混混混合合合合、煤煤煤煤粉粉粉粉能能能能连连连连续续续续稳稳稳稳定定定定的的的的着着着着火火火火、强强强强烈烈烈烈的的的的燃燃燃燃烧烧烧烧和和和和充充充充分分分分的的的的燃燃燃燃尽尽尽尽，并并并并在在在在燃燃燃燃烧烧烧烧过过过过程程程程中中中中保保保保证证证证炉炉炉炉膛膛膛膛水水水水冷冷冷冷壁壁壁壁不不不不结结结结渣渣渣渣。通通通通过过过过燃燃燃燃烧烧烧
27、烧器器器器进进进进入入入入炉炉炉炉膛膛膛膛的的的的空空空空气气气气一一一一般般般般分分分分为为为为两两两两种种种种：携携携携带带带带煤煤煤煤粉粉粉粉的的的的空空空空气气气气称称称称为为为为一一一一次次次次风风风风，单单单单纯纯纯纯的的的的热热热热空空空空气气气气称称称称为为为为二二二二次次次次风风风风。此此此此外外外外，采采采采用用用用中中中中间间间间储储储储仓仓仓仓式式式式热热热热风风风风送送送送粉粉粉粉的的的的制制制制粉粉粉粉系系系系统统统统的的的的煤煤煤煤粉粉粉粉炉炉炉炉也也也也常常常常将将将将制制制制粉粉粉粉乏乏乏乏气气气气作作作作为为为为三三三三次次次次风风风风送入炉膛。送入炉膛。送
28、入炉膛。送入炉膛。煤煤煤煤粉粉粉粉燃燃燃燃烧烧烧烧器器器器按按按按空空空空气气气气动动动动力力力力特特特特性性性性可可可可分分分分为为为为旋旋旋旋流流流流燃燃燃燃烧烧烧烧器器器器和和和和直直直直流流流流燃燃燃燃烧烧烧烧器两种。器两种。器两种。器两种。哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理旋流燃烧器的气流结构特性：旋流燃烧器的气流结构特性：旋流燃烧器的气流结构特性：旋流燃烧器的气流结构特性：二次风（有时还有一次风）强烈旋转，喷出喷口二次风（有时还有一次风）强烈旋转，喷出喷口二次风（有时还有一次风）强烈旋转，喷出喷口
29、二次风（有时还有一次风）强烈旋转，喷出喷口后形成中心回流区，卷吸炉内的高温烟气至燃烧器出口附后形成中心回流区，卷吸炉内的高温烟气至燃烧器出口附后形成中心回流区，卷吸炉内的高温烟气至燃烧器出口附后形成中心回流区，卷吸炉内的高温烟气至燃烧器出口附近，加热并点燃煤粉。二次风不断和一次风混合，使燃烧近，加热并点燃煤粉。二次风不断和一次风混合，使燃烧近，加热并点燃煤粉。二次风不断和一次风混合，使燃烧近，加热并点燃煤粉。二次风不断和一次风混合，使燃烧过程不断发展，直至燃尽。除了中心回流区的高温烟气卷过程不断发展，直至燃尽。除了中心回流区的高温烟气卷过程不断发展，直至燃尽。除了中心回流区的高温烟气卷过程不断
30、发展，直至燃尽。除了中心回流区的高温烟气卷吸外，在燃烧器喷出的气流的外圈也有高温烟气被卷吸。吸外，在燃烧器喷出的气流的外圈也有高温烟气被卷吸。吸外，在燃烧器喷出的气流的外圈也有高温烟气被卷吸。吸外，在燃烧器喷出的气流的外圈也有高温烟气被卷吸。旋转射流有扩散角大，射程短，早期混合强烈，后期混合旋转射流有扩散角大，射程短，早期混合强烈，后期混合旋转射流有扩散角大，射程短，早期混合强烈，后期混合旋转射流有扩散角大，射程短，早期混合强烈，后期混合减弱的特点。旋转射流的湍流换热强度很高。减弱的特点。旋转射流的湍流换热强度很高。减弱的特点。旋转射流的湍流换热强度很高。减弱的特点。旋转射流的湍流换热强度很高
31、。哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理旋转射流的流动状态旋转射流的流动状态旋转射流的流动状态旋转射流的流动状态哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理a a a a）蜗壳；（）蜗壳；（）蜗壳；（）蜗壳；（b b b b）切向叶片；（）切向叶片；（）切向叶片；（）切向叶片；（c c c c）轴向可动叶片）轴向可动叶片）轴向可动叶片）轴向可动叶片 旋流燃烧器常用型式示意图旋流燃烧器常用型式示意图旋流燃烧器常用型式示意图旋流燃烧器常用型式示意图 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理旋流燃烧器的布置旋流燃烧器的布置旋流燃烧器的布置旋流
32、燃烧器的布置 旋流燃烧器一般作前旋流燃烧器一般作前旋流燃烧器一般作前旋流燃烧器一般作前墙或前后墙对冲（交墙或前后墙对冲（交墙或前后墙对冲（交墙或前后墙对冲（交错）布置。前墙布置错）布置。前墙布置错）布置。前墙布置错）布置。前墙布置的特点是磨煤机可以的特点是磨煤机可以的特点是磨煤机可以的特点是磨煤机可以布置在炉前，煤粉管布置在炉前，煤粉管布置在炉前，煤粉管布置在炉前，煤粉管路较短而且形状尺寸路较短而且形状尺寸路较短而且形状尺寸路较短而且形状尺寸比较一致，分配较均比较一致，分配较均比较一致，分配较均比较一致，分配较均匀，因而沿炉膛宽度匀，因而沿炉膛宽度匀，因而沿炉膛宽度匀，因而沿炉膛宽度方向烟气温
33、度的偏差方向烟气温度的偏差方向烟气温度的偏差方向烟气温度的偏差较小。前后墙布置方较小。前后墙布置方较小。前后墙布置方较小。前后墙布置方式的火炬相互穿插，式的火炬相互穿插，式的火炬相互穿插，式的火炬相互穿插，炉内火焰的混合和充炉内火焰的混合和充炉内火焰的混合和充炉内火焰的混合和充满情况比较好。满情况比较好。满情况比较好。满情况比较好。a) a) a) a) 前墙布置前墙布置前墙布置前墙布置 b) b) b) b) 前后墙对冲（交错）布置前后墙对冲（交错）布置前后墙对冲（交错）布置前后墙对冲（交错）布置旋流式燃烧器布置示意图旋流式燃烧器布置示意图旋流式燃烧器布置示意图旋流式燃烧器布置示意图哈尔滨工
34、业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理当炉墙上布置两个以上的旋流式燃烧器时，为使相邻燃烧当炉墙上布置两个以上的旋流式燃烧器时，为使相邻燃烧当炉墙上布置两个以上的旋流式燃烧器时，为使相邻燃烧当炉墙上布置两个以上的旋流式燃烧器时，为使相邻燃烧器的射流不相互干扰，燃烧器相互之间、燃烧器与邻近的器的射流不相互干扰，燃烧器相互之间、燃烧器与邻近的器的射流不相互干扰，燃烧器相互之间、燃烧器与邻近的器的射流不相互干扰，燃烧器相互之间、燃烧器与邻近的炉墙之间以及燃烧器与冷灰斗上缘之间都应保持适当的距炉墙之间以及燃烧器与冷灰斗上缘之间都应保持适当的距炉墙之间以及燃烧器与冷灰斗上缘之间都应保持适当的
35、距炉墙之间以及燃烧器与冷灰斗上缘之间都应保持适当的距离。为了防止炉内火焰的偏斜，相邻燃烧器气流的旋转方离。为了防止炉内火焰的偏斜，相邻燃烧器气流的旋转方离。为了防止炉内火焰的偏斜，相邻燃烧器气流的旋转方离。为了防止炉内火焰的偏斜，相邻燃烧器气流的旋转方向宜彼此对称，反向旋转。向宜彼此对称，反向旋转。向宜彼此对称，反向旋转。向宜彼此对称，反向旋转。 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理切向燃烧直流燃烧器的一、二次风喷嘴是上下依次排列的切向燃烧直流燃烧器的一、二次风喷嘴是上下依次排列的切向燃烧直流燃烧器的一、二次风喷嘴是上下依次排列的切向燃烧直流燃烧器的一、二次风喷嘴是上下
36、依次排列的 按照煤种着火特性的不同：间隔布置和集中布置。按照煤种着火特性的不同：间隔布置和集中布置。按照煤种着火特性的不同：间隔布置和集中布置。按照煤种着火特性的不同：间隔布置和集中布置。 间隔布置方式：挥发分含量高易于着火的烟煤和褐煤间隔布置方式：挥发分含量高易于着火的烟煤和褐煤间隔布置方式：挥发分含量高易于着火的烟煤和褐煤间隔布置方式：挥发分含量高易于着火的烟煤和褐煤一次风中携带的煤粉较易着火，希望在着火后迅速与相近一次风中携带的煤粉较易着火，希望在着火后迅速与相近一次风中携带的煤粉较易着火，希望在着火后迅速与相近一次风中携带的煤粉较易着火，希望在着火后迅速与相近的二次风喷嘴射出的空气流混
37、合，使火炬根部不致缺氧而的二次风喷嘴射出的空气流混合，使火炬根部不致缺氧而的二次风喷嘴射出的空气流混合，使火炬根部不致缺氧而的二次风喷嘴射出的空气流混合，使火炬根部不致缺氧而导致燃烧不完全，这种情况下一导致燃烧不完全，这种情况下一导致燃烧不完全，这种情况下一导致燃烧不完全，这种情况下一 二次风喷嘴常交替间隔排二次风喷嘴常交替间隔排二次风喷嘴常交替间隔排二次风喷嘴常交替间隔排列，各喷嘴边缘的上下间距较小，沿高度间隔排列的各二列，各喷嘴边缘的上下间距较小，沿高度间隔排列的各二列，各喷嘴边缘的上下间距较小，沿高度间隔排列的各二列，各喷嘴边缘的上下间距较小，沿高度间隔排列的各二次风喷嘴的风量可分别调节
38、。次风喷嘴的风量可分别调节。次风喷嘴的风量可分别调节。次风喷嘴的风量可分别调节。集中布置方式：较难着火的贫煤，劣质烟煤和无烟煤集中布置方式：较难着火的贫煤，劣质烟煤和无烟煤集中布置方式：较难着火的贫煤，劣质烟煤和无烟煤集中布置方式：较难着火的贫煤，劣质烟煤和无烟煤除了常在燃烧器区的炉膛水冷壁上敷设耐火材料做成卫燃除了常在燃烧器区的炉膛水冷壁上敷设耐火材料做成卫燃除了常在燃烧器区的炉膛水冷壁上敷设耐火材料做成卫燃除了常在燃烧器区的炉膛水冷壁上敷设耐火材料做成卫燃带，以提高煤粉着火区的温度外，希望推迟一、二次风的带，以提高煤粉着火区的温度外，希望推迟一、二次风的带，以提高煤粉着火区的温度外，希望推
39、迟一、二次风的带，以提高煤粉着火区的温度外，希望推迟一、二次风的混合，以保证在混合前一次风中的煤粉的较好的着火条件。混合，以保证在混合前一次风中的煤粉的较好的着火条件。混合，以保证在混合前一次风中的煤粉的较好的着火条件。混合，以保证在混合前一次风中的煤粉的较好的着火条件。为此，几个一次风喷嘴相对集中在一起并靠近燃烧器下部，为此，几个一次风喷嘴相对集中在一起并靠近燃烧器下部，为此，几个一次风喷嘴相对集中在一起并靠近燃烧器下部，为此，几个一次风喷嘴相对集中在一起并靠近燃烧器下部，一、二次风喷嘴上下边缘的间距较大。一、二次风喷嘴上下边缘的间距较大。一、二次风喷嘴上下边缘的间距较大。一、二次风喷嘴上下
40、边缘的间距较大。哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理（a a）间间间间隔布置隔布置隔布置隔布置（b b）集中布置）集中布置）集中布置）集中布置直流燃直流燃直流燃直流燃烧烧烧烧器高度方向布置方式器高度方向布置方式器高度方向布置方式器高度方向布置方式图图图图哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理WRWR（宽调节比）型直流燃烧器：（宽调节比）型直流燃烧器：（宽调节比）型直流燃烧器：（宽调节比）型直流燃烧器： 在在在在WRWR型燃烧器中，煤粉空气混合物流经入口弯型燃烧器中，煤粉空气混合物流经入口弯
41、型燃烧器中，煤粉空气混合物流经入口弯型燃烧器中，煤粉空气混合物流经入口弯头时，由于离心力的作用大部分煤粉紧贴着弯头的外沿进头时，由于离心力的作用大部分煤粉紧贴着弯头的外沿进头时，由于离心力的作用大部分煤粉紧贴着弯头的外沿进头时，由于离心力的作用大部分煤粉紧贴着弯头的外沿进入煤粉喷管，设置在入煤粉喷管，设置在入煤粉喷管，设置在入煤粉喷管，设置在WRWR型燃烧器煤粉喷管中间的水平肋型燃烧器煤粉喷管中间的水平肋型燃烧器煤粉喷管中间的水平肋型燃烧器煤粉喷管中间的水平肋板将浓淡两股煤粉流分开，并保持到喷嘴处，再流经摆动板将浓淡两股煤粉流分开，并保持到喷嘴处，再流经摆动板将浓淡两股煤粉流分开，并保持到喷嘴
42、处，再流经摆动板将浓淡两股煤粉流分开，并保持到喷嘴处，再流经摆动式煤粉喷嘴出口处的三角形扩锥，可使其出口端的火焰稳式煤粉喷嘴出口处的三角形扩锥，可使其出口端的火焰稳式煤粉喷嘴出口处的三角形扩锥，可使其出口端的火焰稳式煤粉喷嘴出口处的三角形扩锥，可使其出口端的火焰稳定在回流区中，改善了低负荷下的稳燃性能，再加上喷嘴定在回流区中，改善了低负荷下的稳燃性能，再加上喷嘴定在回流区中，改善了低负荷下的稳燃性能，再加上喷嘴定在回流区中，改善了低负荷下的稳燃性能，再加上喷嘴出口的周界风受到扩锥的导向作用，可推迟周界风和煤粉出口的周界风受到扩锥的导向作用，可推迟周界风和煤粉出口的周界风受到扩锥的导向作用，可推
43、迟周界风和煤粉出口的周界风受到扩锥的导向作用，可推迟周界风和煤粉空气混合物的混和，更有利于煤粉着火。空气混合物的混和，更有利于煤粉着火。空气混合物的混和，更有利于煤粉着火。空气混合物的混和，更有利于煤粉着火。哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理PMPM燃烧器：燃烧器：燃烧器：燃烧器： 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理水平浓淡煤粉直流燃烧器：水平浓淡煤粉直流燃烧器：水平浓淡煤粉直流燃烧器：水平浓淡煤粉直流燃烧器：水平浓淡煤粉燃烧器的水平浓淡煤粉燃烧器的水平浓淡煤粉燃烧器的水平浓淡煤粉燃烧器的原理。百叶窗煤粉浓缩器将一原理。百叶窗煤粉浓缩器将一原
44、理。百叶窗煤粉浓缩器将一原理。百叶窗煤粉浓缩器将一次风在水平方向上分成浓度差次风在水平方向上分成浓度差次风在水平方向上分成浓度差次风在水平方向上分成浓度差异适当的浓淡两股，使浓煤粉异适当的浓淡两股，使浓煤粉异适当的浓淡两股，使浓煤粉异适当的浓淡两股，使浓煤粉气流位于向火侧，形成风包粉，气流位于向火侧，形成风包粉，气流位于向火侧，形成风包粉，气流位于向火侧，形成风包粉，在炉膛水冷壁附件形成氧化性在炉膛水冷壁附件形成氧化性在炉膛水冷壁附件形成氧化性在炉膛水冷壁附件形成氧化性气氛，提高灰熔融温度，并阻气氛，提高灰熔融温度，并阻气氛，提高灰熔融温度，并阻气氛，提高灰熔融温度，并阻止煤粉颗粒直接冲刷水冷
45、壁，止煤粉颗粒直接冲刷水冷壁，止煤粉颗粒直接冲刷水冷壁，止煤粉颗粒直接冲刷水冷壁，从而可提高防结渣的能力，同从而可提高防结渣的能力，同从而可提高防结渣的能力，同从而可提高防结渣的能力，同时，改善了火焰稳定性，提高时，改善了火焰稳定性，提高时，改善了火焰稳定性，提高时，改善了火焰稳定性，提高了着火性能。了着火性能。了着火性能。了着火性能。 1一次风管道；2煤粉燃烧器；3浓煤粉气流出口；4淡煤粉气流出口；5内侧假象切圆；6外侧假想切圆；7水冷壁；8氧化性气氛区水平浓淡煤粉燃烧原理图哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理切向燃烧的炉内空气动力场切向燃烧的炉内空气动力场切向燃烧的
46、炉内空气动力场切向燃烧的炉内空气动力场四个角喷出的煤粉火焰相互点燃，着四个角喷出的煤粉火焰相互点燃，着四个角喷出的煤粉火焰相互点燃，着四个角喷出的煤粉火焰相互点燃，着火稳定性较好。火稳定性较好。火稳定性较好。火稳定性较好。燃烧器的燃烧工况和整个炉膛的空气燃烧器的燃烧工况和整个炉膛的空气燃烧器的燃烧工况和整个炉膛的空气燃烧器的燃烧工况和整个炉膛的空气动力特性关系十分密切。动力特性关系十分密切。动力特性关系十分密切。动力特性关系十分密切。气流在适当的程度上偏离设计方向恰气流在适当的程度上偏离设计方向恰气流在适当的程度上偏离设计方向恰气流在适当的程度上偏离设计方向恰恰是组织切向燃烧所需要。恰是组织切
47、向燃烧所需要。恰是组织切向燃烧所需要。恰是组织切向燃烧所需要。炉内气流旋转直径增大，使上邻角过炉内气流旋转直径增大，使上邻角过炉内气流旋转直径增大，使上邻角过炉内气流旋转直径增大，使上邻角过来的火焰更靠近射流根部，对着火有来的火焰更靠近射流根部，对着火有来的火焰更靠近射流根部，对着火有来的火焰更靠近射流根部，对着火有利，对混合也有好处，炉膛充满度也利，对混合也有好处，炉膛充满度也利，对混合也有好处，炉膛充满度也利，对混合也有好处，炉膛充满度也较好。较好。较好。较好。但是切圆直径过大，一次风煤粉气流但是切圆直径过大，一次风煤粉气流但是切圆直径过大，一次风煤粉气流但是切圆直径过大，一次风煤粉气流可
48、能偏转贴壁，以致火焰冲刷水冷壁，可能偏转贴壁，以致火焰冲刷水冷壁，可能偏转贴壁，以致火焰冲刷水冷壁，可能偏转贴壁，以致火焰冲刷水冷壁，而引起结渣，这是必须避免的。而引起结渣，这是必须避免的。而引起结渣，这是必须避免的。而引起结渣，这是必须避免的。 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理煤粉的燃烧过程（以煤粉的燃烧过程（以煤粉的燃烧过程（以煤粉的燃烧过程（以D=670t/hD=670t/h煤粉炉为例）煤粉炉为例）煤粉炉为例）煤粉炉为例） 1.1.煤粉由运载它的空气（一次风）喷入炉膛后，受到炉内煤粉由运载它的空气（一次风）喷入炉膛后，受到炉内煤粉由运载它的空气（一次风）喷入炉
49、膛后，受到炉内煤粉由运载它的空气（一次风）喷入炉膛后，受到炉内火焰和高温烟气的辐射热的加热，一般在喷入炉膛火焰和高温烟气的辐射热的加热，一般在喷入炉膛火焰和高温烟气的辐射热的加热，一般在喷入炉膛火焰和高温烟气的辐射热的加热，一般在喷入炉膛300500300500mmmm处完成着火前的热力准备阶段及挥发份逸出着处完成着火前的热力准备阶段及挥发份逸出着处完成着火前的热力准备阶段及挥发份逸出着处完成着火前的热力准备阶段及挥发份逸出着火，到火，到火，到火，到1212mm处大部分挥发份逸出燃尽，而无烟煤要在离燃处大部分挥发份逸出燃尽，而无烟煤要在离燃处大部分挥发份逸出燃尽，而无烟煤要在离燃处大部分挥发份
50、逸出燃尽，而无烟煤要在离燃烧器喷口烧器喷口烧器喷口烧器喷口4 4mm处；处；处；处； 2.2.在挥发份逸出燃尽的同时，高温的焦炭颗粒在二次风的在挥发份逸出燃尽的同时，高温的焦炭颗粒在二次风的在挥发份逸出燃尽的同时，高温的焦炭颗粒在二次风的在挥发份逸出燃尽的同时，高温的焦炭颗粒在二次风的及时混合下，一般到及时混合下，一般到及时混合下，一般到及时混合下，一般到10201020mm处才燃烧完全或接近完全燃烧；处才燃烧完全或接近完全燃烧；处才燃烧完全或接近完全燃烧；处才燃烧完全或接近完全燃烧； 3.3.无烟煤在无烟煤在无烟煤在无烟煤在2020mm处已达到处已达到处已达到处已达到97%97%，到炉膛出口
51、，到炉膛出口，到炉膛出口，到炉膛出口2828mm处燃尽率处燃尽率处燃尽率处燃尽率增加不到增加不到增加不到增加不到1%1%；褐煤和烟煤在一半火焰长度上燃尽率可达；褐煤和烟煤在一半火焰长度上燃尽率可达；褐煤和烟煤在一半火焰长度上燃尽率可达；褐煤和烟煤在一半火焰长度上燃尽率可达98%98%，4.4.煤粉气流中一次风量只要能把煤粉受热析出的挥发份燃煤粉气流中一次风量只要能把煤粉受热析出的挥发份燃煤粉气流中一次风量只要能把煤粉受热析出的挥发份燃煤粉气流中一次风量只要能把煤粉受热析出的挥发份燃烧完即可。因此烧完即可。因此烧完即可。因此烧完即可。因此, ,一次风量应近似地等于干燥无灰基中的一次风量应近似地等
52、于干燥无灰基中的一次风量应近似地等于干燥无灰基中的一次风量应近似地等于干燥无灰基中的挥发份含量挥发份含量挥发份含量挥发份含量V Vdafdaf： 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理不同煤种煤粉燃烧的一次风率不同煤种煤粉燃烧的一次风率不同煤种煤粉燃烧的一次风率不同煤种煤粉燃烧的一次风率r r11 煤 种Vdaf ()一次风率r1(%)直流燃烧器旋流式燃烧器无烟 煤281520 贫 煤819 1520烟 煤2030 2530 304030 3040褐 煤40503540哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）
53、热能转换装置原理5-4流化床及循环流化床燃烧技术流化床及循环流化床燃烧技术主要型式：鼓泡床、湍动床、快速床、循环流化床等主要型式：鼓泡床、湍动床、快速床、循环流化床等主要型式：鼓泡床、湍动床、快速床、循环流化床等主要型式：鼓泡床、湍动床、快速床、循环流化床等应用领域：石油、化工、冶金、能源、环保等应用领域：石油、化工、冶金、能源、环保等应用领域：石油、化工、冶金、能源、环保等应用领域：石油、化工、冶金、能源、环保等主要优点：主要优点：主要优点：主要优点：燃料适应性广；燃料适应性广；燃料适应性广；燃料适应性广；低温燃烧，低温燃烧，低温燃烧，低温燃烧，NONOx x排放低；排放低；排放低；排放低；
54、可实现炉内脱硫；可实现炉内脱硫；可实现炉内脱硫；可实现炉内脱硫；燃烧效率高；燃烧效率高；燃烧效率高；燃烧效率高；强化燃烧和传热强化燃烧和传热强化燃烧和传热强化燃烧和传热 。哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理一、流态化基本原理一、流态化基本原理一、流态化基本原理一、流态化基本原理 流流流流态态态态化化化化过过过过程程程程：固固固固体体体体粒粒粒粒子子子子与与与与气气气气体体体体或或或或液液液液体体体体接接接接触触触触而而而而转转转转变变变变为为为为类类类类似似似似流流流流体状态的过程体状态的过程体状态的过程体状态的过程沸腾燃烧（流化燃烧）：将流态化过程用于燃料燃烧沸腾燃
55、烧（流化燃烧）：将流态化过程用于燃料燃烧沸腾燃烧（流化燃烧）：将流态化过程用于燃料燃烧沸腾燃烧（流化燃烧）：将流态化过程用于燃料燃烧沸腾炉（流化床炉）：燃烧设备沸腾炉（流化床炉）：燃烧设备沸腾炉（流化床炉）：燃烧设备沸腾炉（流化床炉）：燃烧设备哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理二、床层的三种状态二、床层的三种状态二、床层的三种状态二、床层的三种状态1. 1.固定床固定床固定床固定床2. 2.流化床流化床流化床流化床3. 3.气力输送气力输送气力输送气力输送哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理空空空空截截截截面面面面气气气气流流流流速速速速度度度
56、度w w：以以以以布布布布风风风风板板板板界界界界面面面面积积积积作作作作为为为为计计计计算算算算截截截截面面面面的的的的气气气气流流流流速度速度速度速度临临临临界界界界流流流流化化化化速速速速度度度度w wlj lj：颗颗颗颗粒粒粒粒床床床床层层层层从从从从静静静静止止止止状状状状态态态态转转转转变变变变为为为为流流流流态态态态化化化化时时时时的的的的最低速度。最低速度。最低速度。最低速度。极限流化速度极限流化速度极限流化速度极限流化速度w wjxjx：颗粒床层从流态化状态转变为气力输送颗粒床层从流态化状态转变为气力输送颗粒床层从流态化状态转变为气力输送颗粒床层从流态化状态转变为气力输送时的
57、最低速度。时的最低速度。时的最低速度。时的最低速度。 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理宽筛分颗粒流化时的流体动力特性宽筛分颗粒流化时的流体动力特性宽筛分颗粒流化时的流体动力特性宽筛分颗粒流化时的流体动力特性 在在在在任任任任一一一一高高高高度度度度的的的的静静静静压压压压近近近近似似似似于于于于在在在在此此此此高高高高度度度度以以以以上上上上单单单单位位位位床床床床截截截截面面面面内内内内固固固固体颗粒的重量；体颗粒的重量；体颗粒的重量；体颗粒的重量； 无无无无论论论论床床床床层层层层如如如如何何何何倾倾倾倾斜斜斜斜，床床床床表表表表面面面面总总总总是是是是保保保保
58、持持持持水水水水平平平平，床床床床层层层层的的的的形形形形状状状状也保持容器的形状；也保持容器的形状；也保持容器的形状；也保持容器的形状； 床床床床内内内内固固固固体体体体颗颗颗颗粒粒粒粒可可可可以以以以像像像像流流流流体体体体一一一一样样样样从从从从底底底底部部部部或或或或侧侧侧侧面面面面的的的的孔孔孔孔口口口口中中中中排排排排出；出；出；出； 密密密密度度度度高高高高于于于于床床床床层层层层表表表表观观观观密密密密度度度度的的的的物物物物体体体体在在在在床床床床内内内内会会会会下下下下沉沉沉沉，密密密密度度度度小小小小的的的的物体会浮在床面上；物体会浮在床面上；物体会浮在床面上；物体会浮在
59、床面上； 床内颗粒混合良好，因此，当加热床层时，整个床层的床内颗粒混合良好，因此，当加热床层时，整个床层的床内颗粒混合良好，因此，当加热床层时，整个床层的床内颗粒混合良好，因此，当加热床层时，整个床层的温度基本均匀。温度基本均匀。温度基本均匀。温度基本均匀。 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理几种异常的沸腾床几种异常的沸腾床几种异常的沸腾床几种异常的沸腾床aa）气泡）气泡）气泡）气泡b b）节涌）节涌）节涌）节涌c c）沟流）沟流）沟流）沟流d d）分层）分层）分层）分层哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理沸腾床内的燃烧沸腾床内的燃烧沸腾床内的
60、燃烧沸腾床内的燃烧1)1)保保保保持持持持很很很很厚厚厚厚的的的的灼灼灼灼热热热热料料料料层层层层，相相相相当当当当于于于于一一一一个个个个很很很很大大大大的的的的蓄蓄蓄蓄热热热热池池池池，新新新新煤煤煤煤（约约约约5%5%）加加加加入入入入后后后后很很很很快快快快与与与与灼灼灼灼热热热热的的的的炉炉炉炉料料料料混混混混合合合合，迅迅迅迅速速速速达达达达到到到到着着着着火火火火温温温温度度度度具有极好的着火条件具有极好的着火条件具有极好的着火条件具有极好的着火条件2)2)颗颗颗颗粒粒粒粒与与与与气气气气流流流流相相相相对对对对速速速速度度度度较较较较大大大大，扰扰扰扰动动动动强强强强烈烈烈烈，
61、混混混混合合合合较较较较完完完完善善善善，燃燃燃燃烧温度低烧温度低烧温度低烧温度低燃烧好燃烧好燃烧好燃烧好3)3)上部始终有过剩氧存在，无明显还原区上部始终有过剩氧存在，无明显还原区上部始终有过剩氧存在，无明显还原区上部始终有过剩氧存在，无明显还原区4)4)料层高度对上层烟气成分无明显影响料层高度对上层烟气成分无明显影响料层高度对上层烟气成分无明显影响料层高度对上层烟气成分无明显影响5)5)NONOx x生成减少，可以加入石灰石脱硫生成减少，可以加入石灰石脱硫生成减少，可以加入石灰石脱硫生成减少，可以加入石灰石脱硫哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理沸腾床内的传热沸腾床
62、内的传热沸腾床内的传热沸腾床内的传热1)1)具有良好的扰动和混合，床温很均匀，传热系数高；具有良好的扰动和混合，床温很均匀，传热系数高；具有良好的扰动和混合，床温很均匀，传热系数高；具有良好的扰动和混合，床温很均匀，传热系数高；2)2)埋埋埋埋管管管管表表表表面面面面不不不不积积积积灰灰灰灰，吸吸吸吸热热热热比比比比一一一一般般般般辐辐辐辐射射射射受受受受热热热热面面面面强强强强4 45 5倍倍倍倍，达达达达230350230350W/W/（mm2 2。KK）；3)3)热负荷均匀，对水循环等有利。热负荷均匀，对水循环等有利。热负荷均匀，对水循环等有利。热负荷均匀，对水循环等有利。哈尔滨工业大学
63、（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理沸腾床的型式与结构沸腾床的型式与结构沸腾床的型式与结构沸腾床的型式与结构1. 1.鼓泡流化床鼓泡流化床鼓泡流化床鼓泡流化床1)1)给煤给煤给煤给煤 2)2)布风板布风板布风板布风板 3)3)风室风室风室风室 4)4)炉膛炉膛炉膛炉膛 5)5)埋管埋管埋管埋管哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理风帽的结构风帽的结构风帽的结构风帽的结构哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理等压风室等压风室等压风室等压风室哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理鼓泡流化床的问题鼓泡流化床的问题鼓泡流化床的
64、问题鼓泡流化床的问题1 1）锅炉热效率低）锅炉热效率低）锅炉热效率低）锅炉热效率低2 2）埋管磨损快）埋管磨损快）埋管磨损快）埋管磨损快3 3）电耗大）电耗大）电耗大）电耗大哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理2.2.循环流化床的原理循环流化床的原理循环流化床的原理循环流化床的原理不不不不同同同同气气气气流流流流速速速速度度度度下下下下固固固固体体体体颗颗颗颗粒粒粒粒床床床床层层层层的的的的流流流流动动动动状状状状态态态态是是是是不不不不同同同同的的的的：随随随随着着着着气气气气流流流流速速速速度度度度的的的的增增增增加加加加，固固固固体体体体颗颗颗颗粒粒粒粒分分分分别
65、别别别呈呈呈呈现现现现固固固固定定定定床床床床、鼓鼓鼓鼓泡泡泡泡流流流流化化化化床床床床、湍湍湍湍流流流流流流流流化化化化床床床床、快快快快速速速速流流流流化化化化床床床床和和和和气气气气力力力力输输输输送送送送状状状状态态态态。循循循循环环环环流流流流化化化化床床床床的的的的上上上上升升升升段段段段通通通通常常常常运运运运行行行行在在在在快快快快速速速速流流流流化化化化床床床床状状状状态态态态下下下下。快快快快速速速速流流流流态态态态化化化化流流流流体体体体动动动动力力力力特特特特性性性性的的的的形形形形成成成成对对对对循循循循环环环环流流流流化化化化床床床床是是是是至至至至关关关关重重重重
66、要要要要的的的的，此此此此时时时时，固固固固体体体体颗颗颗颗粒粒粒粒被被被被速速速速度度度度大大大大于于于于单单单单颗颗颗颗物物物物料料料料的的的的终终终终端端端端速速速速度度度度的的的的气气气气流流流流所所所所流流流流化化化化，以以以以颗颗颗颗粒粒粒粒团团团团形形形形式式式式上上上上下下下下运运运运动动动动，产产产产生生生生高高高高度度度度的的的的返返返返混混混混。颗颗颗颗粒粒粒粒团团团团向向向向各各各各个个个个方方方方向向向向运运运运动动动动，而而而而且且且且不不不不断断断断形形形形成成成成和和和和解解解解体体体体。在在在在这这这这种种种种流流流流体体体体状状状状态态态态下下下下，气气气气
67、流流流流还还还还可可可可携携携携带带带带一一一一定定定定数数数数量量量量的的的的大大大大颗颗颗颗粒粒粒粒，尽尽尽尽管管管管其其其其终终终终端端端端速速速速度度度度远远远远大大大大于于于于截截截截面面面面平平平平均均均均气流速度。气流速度。气流速度。气流速度。哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理循环流化床的特点循环流化床的特点循环流化床的特点循环流化床的特点 不不不不再再再再有有有有鼓鼓鼓鼓泡泡
68、泡泡流流流流化化化化床床床床那那那那样样样样清清清清晰晰晰晰的的的的界界界界面面面面，固固固固体体体体颗颗颗颗粒粒粒粒充充充充满满满满整整整整个个个个上上上上升段空间；升段空间；升段空间；升段空间； 有有有有强强强强烈烈烈烈的的的的物物物物料料料料返返返返混混混混，颗颗颗颗粒粒粒粒团团团团不不不不断断断断形形形形成成成成和和和和解解解解体体体体，并并并并且且且且向向向向各各各各个个个个方向运动；方向运动；方向运动；方向运动； 颗颗颗颗粒粒粒粒与与与与气气气气体体体体之之之之间间间间相相相相对对对对速速速速度度度度大大大大，而而而而且且且且与与与与床床床床层层层层空空空空隙隙隙隙率率率率和和和和
69、颗颗颗颗粒粒粒粒循循循循环流量有关；环流量有关；环流量有关；环流量有关； 运行流化速度为鼓泡流化床的运行流化速度为鼓泡流化床的运行流化速度为鼓泡流化床的运行流化速度为鼓泡流化床的2323倍；倍；倍；倍； 床层压降随流化速度和颗粒的质量流量而变化；床层压降随流化速度和颗粒的质量流量而变化；床层压降随流化速度和颗粒的质量流量而变化；床层压降随流化速度和颗粒的质量流量而变化； 颗粒横向混合良好；颗粒横向混合良好；颗粒横向混合良好；颗粒横向混合良好； 强强强强烈烈烈烈的的的的颗颗颗颗粒粒粒粒返返返返混混混混、颗颗颗颗粒粒粒粒的的的的外外外外部部部部循循循循环环环环和和和和良良良良好好好好的的的的横横横
70、横向向向向混混混混合合合合，使使使使整个上升段内温度分部均匀；整个上升段内温度分部均匀；整个上升段内温度分部均匀；整个上升段内温度分部均匀； 改改改改变变变变上上上上升升升升段段段段内内内内的的的的存存存存料料料料量量量量，固固固固体体体体物物物物料料料料在在在在床床床床内内内内的的的的停停停停留留留留时时时时间间间间可可可可在在在在几分钟到数小时范围调节；几分钟到数小时范围调节；几分钟到数小时范围调节；几分钟到数小时范围调节； 流化气体的整体性状呈塞状流；流化气体的整体性状呈塞状流；流化气体的整体性状呈塞状流；流化气体的整体性状呈塞状流； 流化气体（二次风）根据需要可在反应器的不同高度加入。
71、流化气体（二次风）根据需要可在反应器的不同高度加入。流化气体（二次风）根据需要可在反应器的不同高度加入。流化气体（二次风）根据需要可在反应器的不同高度加入。哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理循环流化床锅炉的特点循环流化床锅炉的特点循环流化床锅炉的特点循环流化床锅炉的特点 循环流化床锅炉可分为两个部分组成：第一部分由炉膛循环流化床锅炉可分为两个部分组成：第一部分由炉膛循环流化床锅炉可分为两个部分组成：第一部分由炉膛循环流化床锅炉可分为两个部分组成：第一部分由炉膛( (快快快快速流化床速流化床速流化床速流化床) )、气固物料分离设备、固体物料再循环设备和外、气固物料分离设
72、备、固体物料再循环设备和外、气固物料分离设备、固体物料再循环设备和外、气固物料分离设备、固体物料再循环设备和外置热交换器（有些循环流化床锅炉没有该设备）等组成，置热交换器（有些循环流化床锅炉没有该设备）等组成，置热交换器（有些循环流化床锅炉没有该设备）等组成，置热交换器（有些循环流化床锅炉没有该设备）等组成，上述部件形成了一个固体物料循环回路。第二部分为对流上述部件形成了一个固体物料循环回路。第二部分为对流上述部件形成了一个固体物料循环回路。第二部分为对流上述部件形成了一个固体物料循环回路。第二部分为对流烟道、布置有过热器、再热器、省煤器和空气予热器等，烟道、布置有过热器、再热器、省煤器和空气
73、予热器等，烟道、布置有过热器、再热器、省煤器和空气予热器等，烟道、布置有过热器、再热器、省煤器和空气予热器等，与常规室燃炉相近。循环流化床锅炉的特点如下：与常规室燃炉相近。循环流化床锅炉的特点如下：与常规室燃炉相近。循环流化床锅炉的特点如下：与常规室燃炉相近。循环流化床锅炉的特点如下：1 1）低温的动力控制燃烧；）低温的动力控制燃烧；）低温的动力控制燃烧；）低温的动力控制燃烧；炉内温度水平因受脱硫最佳温度的限制，一般炉内温度水平因受脱硫最佳温度的限制，一般炉内温度水平因受脱硫最佳温度的限制，一般炉内温度水平因受脱硫最佳温度的限制，一般850850左右，左右，左右，左右，低于一般煤的灰熔点，免去
74、了灰熔化带来的种种烦恼。可低于一般煤的灰熔点，免去了灰熔化带来的种种烦恼。可低于一般煤的灰熔点，免去了灰熔化带来的种种烦恼。可低于一般煤的灰熔点，免去了灰熔化带来的种种烦恼。可以组织炉内廉价而高效的脱硫工艺，使氮氧化物生成量低。以组织炉内廉价而高效的脱硫工艺，使氮氧化物生成量低。以组织炉内廉价而高效的脱硫工艺，使氮氧化物生成量低。以组织炉内廉价而高效的脱硫工艺，使氮氧化物生成量低。从燃烧反应动力学角度看，循环流化床锅炉内的燃烧速率从燃烧反应动力学角度看，循环流化床锅炉内的燃烧速率从燃烧反应动力学角度看，循环流化床锅炉内的燃烧速率从燃烧反应动力学角度看，循环流化床锅炉内的燃烧速率主要取决于化学反
75、应速率主要取决于化学反应速率主要取决于化学反应速率主要取决于化学反应速率温度水平。循环流化床锅炉内温度水平。循环流化床锅炉内温度水平。循环流化床锅炉内温度水平。循环流化床锅炉内燃料燃尽度很高，性能良好的循环流化床锅炉燃烧效率可燃料燃尽度很高，性能良好的循环流化床锅炉燃烧效率可燃料燃尽度很高，性能良好的循环流化床锅炉燃烧效率可燃料燃尽度很高，性能良好的循环流化床锅炉燃烧效率可达达达达9899%9899%以上。以上。以上。以上。哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理2)2)高速度、高浓度、高通量的固体物料流态化循环过程；高速度、高浓度、高通量的固体物料流态化循环过程；高速度、
76、高浓度、高通量的固体物料流态化循环过程；高速度、高浓度、高通量的固体物料流态化循环过程； 循环流化床锅炉内固体物料（燃料、残炭、脱硫剂和惰循环流化床锅炉内固体物料（燃料、残炭、脱硫剂和惰循环流化床锅炉内固体物料（燃料、残炭、脱硫剂和惰循环流化床锅炉内固体物料（燃料、残炭、脱硫剂和惰性床料等）参与了外循环和内循环两种循环运动，整个燃性床料等）参与了外循环和内循环两种循环运动，整个燃性床料等）参与了外循环和内循环两种循环运动，整个燃性床料等）参与了外循环和内循环两种循环运动，整个燃烧过程以及脱硫过程都是在这两种循环运动的动态过程中烧过程以及脱硫过程都是在这两种循环运动的动态过程中烧过程以及脱硫过程
77、都是在这两种循环运动的动态过程中烧过程以及脱硫过程都是在这两种循环运动的动态过程中逐步完成的。逐步完成的。逐步完成的。逐步完成的。 3)3)高强度的热量、质量和动量传递过程。高强度的热量、质量和动量传递过程。高强度的热量、质量和动量传递过程。高强度的热量、质量和动量传递过程。 在循环流化床锅炉中，大量固体物料在强烈的湍流下通在循环流化床锅炉中，大量固体物料在强烈的湍流下通在循环流化床锅炉中，大量固体物料在强烈的湍流下通在循环流化床锅炉中，大量固体物料在强烈的湍流下通过炉膛，通过人为操作可改变物料的循环量，并可改变炉过炉膛，通过人为操作可改变物料的循环量，并可改变炉过炉膛，通过人为操作可改变物料
78、的循环量，并可改变炉过炉膛，通过人为操作可改变物料的循环量，并可改变炉内物料的分布规律，以炉膛适应不同的燃烧工况。由于炉内物料的分布规律，以炉膛适应不同的燃烧工况。由于炉内物料的分布规律，以炉膛适应不同的燃烧工况。由于炉内物料的分布规律，以炉膛适应不同的燃烧工况。由于炉内热量、质量和动量传递过程是十分强烈，使得整个高度内热量、质量和动量传递过程是十分强烈，使得整个高度内热量、质量和动量传递过程是十分强烈，使得整个高度内热量、质量和动量传递过程是十分强烈，使得整个高度的温度分布均匀。的温度分布均匀。的温度分布均匀。的温度分布均匀。哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海）热能转换装置原理循环流
79、化床锅炉的优点循环流化床锅炉的优点循环流化床锅炉的优点循环流化床锅炉的优点 1 1）燃料适应性广。）燃料适应性广。）燃料适应性广。）燃料适应性广。2 2）燃烧效率高：燃烧效率通常在）燃烧效率高：燃烧效率通常在）燃烧效率高：燃烧效率通常在）燃烧效率高：燃烧效率通常在97.5%97.5%99.5%99.5%范围内。范围内。范围内。范围内。 3 3）高效脱硫：循环流化床锅炉的脱硫比鼓泡流化床锅炉更加）高效脱硫：循环流化床锅炉的脱硫比鼓泡流化床锅炉更加）高效脱硫：循环流化床锅炉的脱硫比鼓泡流化床锅炉更加）高效脱硫：循环流化床锅炉的脱硫比鼓泡流化床锅炉更加有效。有效。有效。有效。4 4）氮氮氮氮氧氧氧氧
80、化化化化物物物物低低低低：循循循循环环环环流流流流化化化化床床床床锅锅锅锅炉炉炉炉的的的的NONOx x排排排排放放放放范范范范围围围围为为为为 5015050150ppmppm或或或或4012040120mg/MJmg/MJ。5 5）其它污染物排放低。其它污染物排放低。其它污染物排放低。其它污染物排放低。6 6）燃燃燃燃烧烧烧烧强强强强度度度度，炉炉炉炉膛膛膛膛截截截截面面面面积积积积小小小小：截截截截面面面面热热热热负负负负荷荷荷荷为为为为3.54.53.54.5MW/mMW/m2 2，接近或高于煤粉炉。接近或高于煤粉炉。接近或高于煤粉炉。接近或高于煤粉炉。7 7）给煤点少。）给煤点少。）给煤点少。）给煤点少。8 8）燃料预处理系统简单。）燃料预处理系统简单。）燃料预处理系统简单。）燃料预处理系统简单。9 9）易于实现灰渣综合利用。）易于实现灰渣综合利用。）易于实现灰渣综合利用。）易于实现灰渣综合利用。1010）负荷调节范围大，负荷调节快。）负荷调节范围大，负荷调节快。）负荷调节范围大，负荷调节快。）负荷调节范围大，负荷调节快。1111） 床内不布置埋管受热面床内不布置埋管受热面床内不布置埋管受热面床内不布置埋管受热面 。1212） 投资和运行费用适中。投资和运行费用适中。投资和运行费用适中。投资和运行费用适中。
