燃烧理论基础

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1、燃烧理论基础第一节炉内燃烧过程的主要问题一、炉内燃烧与派生的问题锅炉运行中，首要问题是燃料的燃烧：燃烧过程中，最主要的是着火、燃尽这两步：伴随燃料燃烧过程的不断进行．在炉膛内还将派生一系列其他问题。这些问题是：(1)受热面积灰、结渣；(2)氧化氮等污染物的生成；(3)受热面金属表面的高温腐蚀；(4)蒸发受热面中水动力的安全性；(5)火焰在炉膛容积中的充满程度。二、炉内燃烧过程燃料的燃烧过程：1、首先取决于燃料自身的燃烧特性。燃烧特性：是指燃料的着火特性、燃尽特性和灰渣特性。2、同时，燃料的燃烧过程还与许多外部条

2、件有关。例如：炉内温度水平、空气与燃料的混合比例、配风方式、燃料-空气的混合物与炉内高温烟气的热量交换、燃料燃烧时的放热速度、燃烧放热量、水冷壁的吸热能力等。上述因素交织在一起，影响着燃料的着火、燃尽以及结渣等过程。可见，燃料的燃烧过程是一种十分复杂的物理、化学现象的发生与发展过程。由于各种燃料燃烧特性差别很大，其燃烧过程发展的差异也随之增大。对于固体燃料，其燃烧过程大致要经历以下几个阶段：(1)燃料的干燥与加热；(2)挥发物的析出与焦炭的形成(3)挥发物的着火与燃烧；(4)焦炭的着火燃烧；(5)灰渣的形成。上

3、述过程通常不是孤立进行的，即几个过程可能同时进行，相互影响。因而，实际的燃烧过程通常是按下述规律进行的：对于煤粉炉，当煤粉与空气的混合物进入炉内后，1、首先从高温烟气中吸收热量而升温；此时．煤粉中一部分挥发分开始释放出来，并继续加热新煤粉；当新燃料和空气的混合物拥有足够的着火热量时．最初析出的一部分挥发分首先开始着火；2、接着是残余挥发分的继续燃烧与焦炭的着火燃烧同时进行着；燃料燃烧过程中，不断释放热量，使炉膛升温，并促进燃烧过程加速发展；直到燃烧结束时，焦炭亦全部燃尽；最终形成灰渣。保证燃料在炉膛内完全燃尽的

4、条件：—是着火要及时、稳定；二是要控制燃烧速度并使燃料在炉内有足够的燃烧时间。稳定着火是燃烧过程的良好开端，充分燃尽是实现锅炉经济燃烧的关键。锅炉炉内的燃烧过程是由燃烧设备实现的。燃烧设备：包括炉膛和燃烧器。为适应煤种变化、锅炉负荷变化、降低污染物的生成量、低负荷下不投油或少投油等需要．新型燃烧设备具有灵活、多种的调节手段。因此，要求运行人员掌握新设备、新技术的特点，同时掌握必要的燃烧理论知识，才能正确组织运行中的燃烧调整，这是保证锅炉安全经济运行的必备条件之一。三、结渣问题如何防止炉膛受热面结渣，无论对锅炉设

5、计，还是对运行来说，既是重点，又是难点。结渣是由于燃料中的灰分引起的。积灰：燃料的灰分是由多种杂质化合而成，这些杂质虽然不能燃烧，但在高温火焰中可以熔化。在锅炉正常运行状态下，熔融的灰在贴近水冷壁时，被冷却而形成固态的灰或灰渣，细灰粒可能吸附在受热面上，形成积灰；大块渣从炉底冷灰斗落下，称为固态排渣。结渣：当熔融的灰渣接近受热面时，末被冷却凝固，并与受热面相碰，大块渣积聚在受热面外壁上，这时便形成了“结渣”现象。1．积灰和结渣对锅炉运行的危害积灰和结渣对锅炉运行的危害是相当严重的，根据运行经验，归纳为下述几个方

6、面；(1)使炉内传热变差，加剧结渣过程。水冷壁结渣后：1、由于灰渣层导热系数极小，即热阻很大．火焰辐射给受热面的热量不能及时传给管内工质，而聚集在灰渣层，使灰渣层表面温度急剧上升，高温烟气贴近灰渣层表面时，不能充分冷却，这就进一步加剧了结渣过程，产生了恶性循环。2、同时，水冷壁积灰、结渣严重时，还会使蒸发量减少。(2)炉膛内结渣或积灰时，炉膛出口烟温将升高，引起蒸气温度偏高或热偏差增大。(3)水冷壁积灰、结渣较多时，多数并发高温腐蚀。发生高温腐蚀的最重要的内在原因是燃料中的含硫量；而外部原因是由于水冷壁管处于高

7、温烟气的环境中，壁面温度又很高，当火焰贴近炉墙时，壁面邻近的区域中形成还原性气氛，使灰的熔点温度降低，加剧结渣过程。并使管子表面产生高温腐蚀。腐蚀严重的现象通常出现在燃烧器区域。(4)使锅炉效率降低。受热面积灰，结渣后，各段受热面出口烟温相应提高，使排烟损失增大。炉内水冷壁结渣时，还有可能引起炉膛出口处的受热面结渣，致使锅炉不能满负荷运行，甚至被迫停炉。(5)结渣严重时，大块渣落下，可能砸坏炉底水冷壁，造成恶性事故。2．防止受热面结渣的办法防止受热面结渣，主要从以下两方面入手：(1)炉内应有足够的受热面来冷却烟

8、气，使烟气贴近受热面时，烟气温度降低到灰的熔点温度以下，即保证灰渣贴近受热面时被凝固。(2)保证火焰不要直接冲刷受热面，因而要求合理组织燃烧，良好的空气动力工况。当然，结渣强弱的决定性因素，主要是煤中灰分的熔点温度，这又与灰的组成成分密切相关。四、火焰充满度在组织与调整燃烧时，应同时注意组织好炉内气流的流动，确保火焰在整个炉膛容积具有较高水平的充满度，减少气流的死滞漩涡区域。因为死滞漩