燃料与燃烧04.ppt
燃 料 与 燃 烧,第四篇 燃烧方法与燃烧装置 第十四章 液体燃料的燃烧,第十四章 液体燃料的燃烧,燃油槽车/油管工厂油罐过滤油泵烧嘴炉膛或燃烧室 供油系统 燃烧装置燃油的燃烧过程：油的雾化油滴蒸发、高温热解与裂解与空气混合着火燃烧 油的蒸发：提供反应需要的可燃物质 油的燃烧：提供油蒸发所需要的热量 蒸发与混合的速度燃烧速度 当燃油、气氛等条件一定时，控制油的燃烧过程主要控制雾化和混合过程。,第十四章 液体燃料的燃烧,1 单滴油粒的燃烧 介质传给油滴热量：dQ=4r2（T1T0）d 油滴蒸发的汽化热：dQ=-4r20 dr L T1 介质温度 T0 油粒温度 给热系数 L 油的蒸发潜热 P126 图11-7 0 油的密度 TK 油的沸点两者相等：（T1T0）d=-0 Ldr,第十四章 液体燃料的燃烧,两者相等：（T1T0）d=-0 Ldr 由 r0 0积分：=0L 1/（T1T0）dr Nu=d/2=/r T0 TK（油的沸点）油粒烧完时间=0 L r02/2（T1TK）,第十四章 液体燃料的燃烧,影响油粒燃烧速度的因素：1.油粒雾化程度 雾化好：r0，燃烧速度快2.周围介质温度 传热大：T1，3.油的蒸发潜热 易汽化：L，4.油的密度 0，5.油的导热系数，,第十四章 液体燃料的燃烧,2 燃料油的燃烧过程 油的雾化油滴蒸发、高温热解与裂解 与空气混合着火燃烧 P185 图14-1,第十四章 液体燃料的燃烧,一、油的雾化 通过喷嘴使油雾化，油的颗粒不均匀，从几 到500。大颗粒容易产生大的烟粒与焦粒。油颗粒燃烬时间与颗粒直径平方成正比。,第十四章 液体燃料的燃烧,二、混合过程 油雾与空气两股流股的混合。强化混合措施：1.加大流速 2.两股交角喷射 3.空气呈旋转气流 4.空气分两次送入 5.油雾化细而均匀三、燃烧过程，稳定与强化燃烧 1.改善雾化质量 2.供给适量空气，强化空气与油雾的混合 3.保证点火区和燃烧室的高温,第十四章 液体燃料的燃烧,3 油的雾化一、油雾化原理、过程和方法 雾化过程是由于油表面外力（冲击力、摩擦力）和内力（粘性力）相互作用。外力大时油颗粒破碎，平衡时油颗粒停止雾化。,第十四章 液体燃料的燃烧,雾化过程：（1）油从喷嘴流出形成薄幕或股流（2）由于油紊流、空气对油流股的作用，油表面发生弯曲波动（3）在空气压力作用下，产生油薄膜（4）由于表面张力作用，薄膜分裂成 颗粒（5）颗粒继续破裂（6）颗粒互相碰撞可能聚合 P187 图14-4,第十四章 液体燃料的燃烧,雾化方法（能量来源）1.气体介质雾化：由雾化剂介质（空气、蒸汽、氧气、煤气）的能量提供外力。2.油压式（机械式）雾化：依靠油的压力高 速喷入空气中或以旋流方式使油加强搅动，使油雾化。,第十四章 液体燃料的燃烧,二、油雾炬的特性参数 油雾炬油雾化后形成颗粒群的 轨迹轮廓（1）油粒直径 直径不均匀，有直径分布，最大直径，平均直径dm dm正比于喷嘴半径r0，反比于sin/2 和 p0.37 P190 图14-5,第十四章 液体燃料的燃烧,（2）雾化角 大 火焰张角大，火焰短粗 小 火焰张角小，火焰细长（3）油粒流量密度及其分布 在法线方向上单位时间、单位面积的油流量 中心峰分布均匀 双 峰分布不均匀，火焰张角大（4）油雾射程 水平喷射时，油粒降落之前在轴线方向移动的距离。不同直径油粒的射程也不同。射程取决于轴向速度和颗粒度。射程的大小影响火焰长度。P190 图14-6，14-7,第十四章 液体燃料的燃烧,三、影响油雾化颗粒直径的因素1.油温 提高油温可降低粘度，改善雾化质量 2.雾化剂压力与流量 提高压力，喷出速度增加，颗粒平均直径减小。低压烧嘴，雾化剂流速不大，需要雾化剂多；当雾化剂量少时，影响雾化质量；高压时，对雾化影响不大，需雾化剂单位耗量稍小些。3.油压力 对于气体介质雾化式，油压不宜过高，速度太高不利雾化；但油压应高于气雾剂反压力，否则油喷不出。4.烧嘴结构 雾化剂/油的出口面积、夹角、旋转度、孔数、孔形状等等，要实际试验，还要考虑制造、油嘴堵塞等问题。,第十四章 液体燃料的燃烧,4 燃油烧嘴 要求:一定的燃烧能力(热负荷)雾化质量好空气与油雾混合良好调节油量性能良好 燃烧稳定,火焰形状、长度符合要求 结构牢靠，自动调节控制，维修方便,第十四章 液体燃料的燃烧,气体介质雾化式燃油烧嘴 1.低压油烧嘴（1）直流式：套管式，比例调节式等（2）旋流式 2.高压油烧嘴（1）外混式：套管式，涡流式（2）内混式 油压式燃油烧嘴 1.离心式油压烧嘴 2.可调式离心烧嘴,第十四章 液体燃料的燃烧,一、气体介质雾化式油烧嘴 结构：空气导管 油导管 烧嘴喷头 调节机构 喷头形式：直流式 旋流式,第十四章 液体燃料的燃烧,1.低压油烧嘴（1）直流式 空气流与油流成交角，相对速度大，雾化效果好。a.套管式低压油烧嘴 P197 图14-11,第十四章 液体燃料的燃烧,b.低压比例调节式油烧嘴 P197 图14-12,第十四章 液体燃料的燃烧,我们,（2）旋流式（P196 图14-10）雾化好，有空气涡流叶片，空气与油流交角大（70-90），火焰张角大，中心负压区高温烟气回流，连续点火热源，燃烧稳定。P196 图14-10,第十四章 液体燃料的燃烧,2.高压油烧嘴用压缩空气（0.3-0.7MPa）、氧气、蒸汽或高压煤气作雾化剂，但高压气体膨胀后会降温，使油粘度变大，不利雾化。用过热蒸汽、预热压缩空气较好，但蒸汽过多，影响加热质量。特点：（1）结构简单，体积小（2）雾化剂速度大，雾化质量好（3）混合稍差，n 略大，n=1.20-1.25，火焰长（4）调节性能好（5）必须强鼓风a。外混式-套管式高压油烧嘴,第十四章 液体燃料的燃烧,a.外混式套管式高压油烧嘴 雾化好，混合差，n大，火焰长P199 图14-15,第十四章 液体燃料的燃烧,第十四章 液体燃料的燃烧,b.外混式涡流式高压 油烧嘴雾化剂喷头有旋流叶 片，混好火焰短P200 图14-16,第十四章 液体燃料的燃烧,c.内混式高压油烧嘴 混合室距离较长，雾化剂以高速与油相遇，雾化良好。喷口油雾不受热辐射，不易造成裂化而堵塞喷口。P200 图14-17,第十四章 液体燃料的燃烧,二、油压式（机械式）油喷嘴 油压1.5-2.5MPa，空气鼓风，不需要雾化剂。重油在本身压力能作用下，由喷嘴喷出。a.离心式 油压烧嘴 P203 图14-21,第十四章 液体燃料的燃烧,b.可调式离心烧嘴 针阀调节油量，并且负荷调节时，可保证雾化质量 P204 图14-22,燃 料 与 燃 烧,第四篇 燃烧方法与燃烧装置 第十五章 固体燃料的燃烧,第十五章 固体燃料的燃烧,1 碳粒的燃烧（异相反应）初次反应 C+O2=CO2（完全燃烧），C+0.5O2=CO 二次反应 C+CO2=2CO CO+0.5O2=CO2,第十五章 固体燃料的燃烧,反应过程：1.O2向碳表面扩散流动 2.表面吸附，表面反应 3.反应物脱附，并向外扩散流动 4.未反应完的O2向内表面扩散 5.内表面反应，气相反应物向外扩散异相反应涉及（内外）扩散，（内外表面）反应碳的反应速度，即是O2消耗速度：KSC=mC/（1/k+1/）,第十五章 固体燃料的燃烧,2 燃料在床层中的运动方式 1.固定床 层状燃烧 2.流化床（沸腾床）沸腾燃烧 3.气流床 粉煤燃烧,第十五章 固体燃料的燃烧,3 层状燃烧法 一、燃烧过程 1.灰渣带：鼓风冷空气被加热上升 2.氧化带：焦中碳燃烧生成CO2和少量CO，O2已反应完。3.还原带：还原吸热反 应。CO2+C=2CO C+H2O=CO+H24.干馏带：煤被高温烟 气加热，释放水分及 挥发分，生成焦炭。,第十五章 固体燃料的燃烧,1.灰渣带 2.氧化带 3.还原带 4.干馏带,第十五章 固体燃料的燃烧,影响燃烧的主要因素 煤质：热值、灰份、热稳定性、机械强度、灰熔点 煤块粒度：影响扩散、传质面积和带出损失 鼓风大小和分布：影响燃烧完全度、炉温，煤层厚度 炉子结构,第十五章 固体燃料的燃烧,二、炉子结构 加煤机构，炉排，燃烧室，鼓风系统，出渣机构，除尘器，引风系统，烟囱。（换热系统：汽锅、过热器、空气预热器、省煤器等）,第十五章 固体燃料的燃烧,锅 炉1.锅筒 2.链条炉排3.蒸汽过热器 4.省煤器5.空气预热器 6.除尘器7.引风机 8.烟囱9.鼓风机 13.灰车,第十五章 固体燃料的燃烧,1、人工加煤的炉子 a.由加煤口人工加煤 b.炉篦：支承煤层，传送煤料，空气从缝隙鼓入，灰渣从缝隙下落到灰坑 c.燃烧室 特点：（1）周期进料，周期燃烧过程，不 稳定，经济性差（2）劳动强度大，劳动条件差（3）一次风预热温度250C，过 高易烧坏炉篦,第十五章 固体燃料的燃烧,2、机械加煤的炉子（1）加煤机械 绞煤机特点：1.着火热力条件差，着火热源来自上部燃烧反应区 2.对于煤质要求严格，水分少，灰分少，挥发分高，弱结焦 性，灰熔点高。,第十五章 固体燃料的燃烧,抛煤机利用风力或机械力把煤抛在炉篦上。特点：1.加煤均匀，不吸入冷风，机械 化操作劳动强度低。2.煤层薄，燃烧均匀，升温熄火 快，挥发份燃烧快，可燃烧高 挥发分煤。3.可燃烧结焦性强的煤。4.手动往复炉排清渣。,第十五章 固体燃料的燃烧,（2）炉篦（炉排）a.振动炉排 固定炉排：封闭作用 活炉排：支承并输运燃料，依靠偏心轮、弹簧板产生振动煤质要求高：水分低，灰分低，结焦性不强。,第十五章 固体燃料的燃烧,往复炉排由活动炉排和固定炉排组成。煤送入后，在一层层炉排上交替前进经历预热干馏燃烧。特点：1.燃烧稳定，连续不断，有利 提高温度和传热效率；2.机械加煤，劳动强度低，改善燃烧条件，减少污染；3.对煤质要求较宽，可燃烧热值低、粒度分布宽的煤，但灰熔点不应过低。,第十五章 固体燃料的燃烧,链条炉排煤随链条一起前进，完成预热干馏燃烧过程。特点：1.单面引燃，着火条件差；2.机械式加煤，劳动强度小，但要靠人工拨火。3.对煤质要求高，低水分，中 等灰份，高灰熔点。,第十五章 固体燃料的燃烧,4 沸腾燃烧法 炉温 850-1050C，床层1-1.5m，细煤进入床层后很快被加热燃烧。特点：1.对煤要求低，细粒煤。高水分、高灰、低挥发份的劣质煤也能稳定燃烧。2.炉内温度均匀，传热、传质、反应快、强烈，燃烧强度大。,第十五章 固体燃料的燃烧,5 粉煤燃烧法 煤磨细到20-70，空气喷入炉内，瞬间完成燃烧，象气体燃烧那样有明显火炬。,第十五章 固体燃料的燃烧,粉煤燃烧系统：1.粉煤制备：给煤器粉碎机分离器（筛分）2.输送装置：管道输送到一次风风机 3.燃烧装置：在一次风带动下，以要求速度送至粉煤燃 烧器。,第十五章 固体燃料的燃烧,粉煤燃烧法特点 1.可以大量使用劣质粉煤；2.炉温易调节，可以自动控制炉温；3.劳动强度低；4.但需要一套制备粉煤装置。煤要先干燥处理，否则 动力消耗过大；5.烟气飞灰大，造成换热器、风机磨损，须装置除尘 设备。,第十五章 固体燃料的燃烧,煤粉烧嘴,第十五章 固体燃料的燃烧,涡流式煤粉烧嘴 双管式煤粉烧嘴,第十五章 固体燃料的燃烧,多孔式煤粉烧嘴 煤粉空气 煤气,第十五章 固体燃料的燃烧,5 旋风燃烧法燃料空气流沿燃烧室内壁切线方向，以100-200m/s高速旋转，燃料颗粒与空气紧密接触，迅速完成燃烧反应。改善混合，延长燃烧时间。可下降空气消耗系数 n=1.05-1.10，可燃烧粗煤粉或碎煤粒。,第十五章 固体燃料的燃烧,卧式旋风炉 一次风将煤粉从旋风炉前喷煤器将碎煤和粗煤粉送入炉内。二次风沿切线吹入炉内，燃料与空气在炉膛内强烈混合、燃 烧。由于燃烧强度大，炉渣呈液态熔化。由于离心力作用，在炉墙上形成渣膜，炉子略倾斜，熔渣易排出。气流在沟槽中形成回流旋风，使混合、燃烧更强烈，燃料停留时间延长。,第十五章 固体燃料的燃烧,特点：1.可使用劣质煤、碎煤、粗煤粉；2.由于旋风方式，又有回流，因而燃料与空气混合充 分，燃烧强烈，燃烧强度大，容积热强度高；3.由于混合充分，空气消耗系数小，燃烧温度高；4.炉内温度高，液态排渣，热损失大，且燃料灰熔点 要求低一些；5.由于旋风，烟气中飞灰大大减少，但锅炉受热面积 灰严重。,
