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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。
鼓风式燃烧器:由鼓风机供给燃烧所需全部空气的燃烧器。一次空气系数为 0。燃烧热强度和火焰长度取决于燃气和空气的混合情况。为了强化燃烧,采取各种措施使燃气和空气混合均匀,因此鼓风式燃烧器又有套管式、旋流叶片式、蜗壳式和平流式等多种型式。与相同热负荷的引射式燃烧器相比,鼓风式燃烧器结构较紧凑;当燃气和空气混合得较好时,火焰较短;热负荷调节范围较大;空气具有一定压力,提供了预热空气的可能性。但这种燃烧器需配有鼓风机,燃烧器本身也不能自动调节燃气和空气的混合比例。鼓风式燃烧器主要用于各种工业炉和大型锅炉。
无焰燃烧器:燃气和燃烧所需的全部空气预先混合,燃烧过程火焰很短甚至完全看不见火焰的燃烧器。一般采用引射器吸入空气,与燃气充分预混,在高温火道中瞬间完成燃烧。火道热强度很高,燃烧温度也较高。无焰燃烧器在工业加热和烘干工艺中应用很广泛。
沸腾燃烧流化床:一种介于固定床和悬浮床之间的气固两相床层。流化床根据不同的流化速度划分为鼓泡床、湍流床和快速床。A鼓泡流化床结构由给煤装置、布风装置、风室、灰渣溢流口、沸腾层、悬浮段等。特点对煤种适应行强、能强化转热,节省钢材,便于灰渣的综合利用,对环境污染较煤粉炉轻,锅炉本体结构简单。B循环流化床是新一代,低污染洁净煤燃烧技术。其特点是在于燃料及脱硫剂在流化床状态下经过多次循环,反复的进行低温燃烧和脱硫反应。C循环流化床和鼓泡流化床燃烧过程中主要的区别在于1、循环流化床沸腾层内流化速度很高一般为3~10m/s可达10m/s,鼓泡流化床锅炉的流化速度为1~3m/s。
煤粉锅炉的燃烧设备:煤先经磨煤设备,然后喷入炉膛内燃烧,整个燃烧过程是在炉膛内呈悬浮状进行,这种锅炉称为煤粉炉。其特点能改善与空气的混合,加快点火盒和燃烧,煤种适用性广,适应于大中型锅炉。煤粉锅炉的燃烧设备有煤粉设备、制粉系统和煤粉燃烧器。
燃油燃烧器:有喷油嘴和调风器组成;是将燃料油雾化,并于空气强烈混合后送入炉膛,使油气混合物在炉膛内呈悬浮状态的一种燃烧设备。燃油燃烧器是燃油锅炉的关键设备,按使用燃料种类可分轻质油燃烧器和重质油燃烧器,重油黏度大,在重油燃烧器内一般设置预热器。工业燃油锅炉大多配置轻质油燃烧器。
燃气燃烧器:它是燃气锅炉的主要的燃烧设备。燃气燃烧器有扩散式燃烧器、大气式燃烧器和完全预混式燃烧器。
高压点火又称为电火花点火,是应用广泛的一种点火方法。当电火花从燃气或雾化的燃油中通过时,燃料很快由良好的绝缘体变为良好的导电体。随着两极间电压的增高,电场逐渐加强,燃料中的带电体被电场加速,运动着的带电粒子与分子发生非弹性碰撞。当碰撞剧烈到一定程度,分子就被电离,从而也变成了带电粒子。带电粒子的浓度以指数级数增加,开始时的小电流被放大几百万倍,产生一个大电流。这一过程所需时间取决于所加电压与击穿电压的比值。击穿电压取决于燃料成分、电极形状、极间距离以及燃料的温度与压力条件。
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电厂锅炉的工作过程:由原煤仓落下的原煤经给煤机送入磨煤机磨制成煤粉。在原煤磨制过程中,需要热空气对煤进行加热和干燥,因此外界冷空气通过送风机送入锅炉尾部烟道的空气预热器中,被烟气加热成为热空气进入热风管道。其中一部分热空气经排粉机送入磨煤机中,对煤进行加热和干燥,同时这部分空气也是输送煤粉的介质;另一部分热空气直接经燃烧器进入炉膛参与煤粉的燃烧。从磨煤机排出的煤粉和空气的混合物经燃烧器进入炉膛内燃烧。
煤粉在炉膛内迅速燃烧后放出大量的热量,使炉膛火焰中心的温度具有1500度或更高的温度。炉膛四周内壁布置有许多的水冷壁管,炉膛顶部布置着顶棚过热器及炉膛上方布置着屏式过热器等受热面。水冷壁和顶棚过热器等是炉膛的辐射受热面,其内部的工质在吸引炉膛的辐射热的同时,使火焰温度降低,保护炉墙不致被烧坏。为了防止熔化的灰渣黏结在烟道内的受热面上,烟气向上流动到达炉膛上部出口处时,其温度要低于煤灰的熔点。
高温烟气经炉膛上部出口离开炉膛进入水平烟道,与布置在水平烟道的过热器进行热量交换,然后进入尾部烟道,并与再热器、省煤器、和空气预热器等受热面进行热量交换,使烟气不断放出热量而逐渐冷却下来,使得离开空气预热器的烟气温度通常在110-160度之间。低温烟气再经过除尘器除去大量的飞灰,后只有少量的细灰粒随烟气由引风机送入烟囱排入大气。
煤粉在炉膛中燃烧后所生成的较大灰粒沉降到炉膛底部的冷灰斗中,被冷却凝固落入排渣装置中,形成固定排渣。
由给水泵送向锅炉的给水,经过高压加热器加热后进入省煤器,吸收锅炉尾部烟气的热量后进入汽包,并通过下降管引入水冷壁下联箱再分配给各个水冷壁管。水在水冷壁中吸收炉膛高温火焰和烟气的辐射热,使部分水蒸发变成饱和蒸汽,从而在水冷壁内形成了汽水混合物。汽水混合物向上流动并进入汽包,通过汽包中的汽水分离装置进行汽水分离,分离出来的水继续循环。而分离出来的饱和蒸汽经汽包上部的饱和蒸汽引出管送入过热器进行加热。后达到要求的过热蒸汽通过主蒸汽管道引入汽轮机做功。
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